عملية صب الرغوة المفقودة لآلة ثقب عالية السرعة تزن 65 طنًا مع دولاب الموازنة والطاولة

في هذه الورقة، استُخدمت 65 طنًا من مثقاب عالي السرعة في دولاب الموازنة والطاولة. وقد اتُخذت سلسلة من التدابير التكنولوجية لحل صعوبات إنتاج هذا النوع من المسبوكات عالية الجودة للتصدير. ومن خلال تصميم معقول للمسار، تم تقليل كثافة القالب الأبيض، وزيادة استمراريته، وزيادة قوة الطلاء لمقاومة تدفق الحديد المنصهر، وإضافة رافع للحفاظ على الحرارة، ووضع الحديد البارد الخارجي، وضبط تركيبة الحديد المنصهر، وغيرها من التدابير لتجنب العيوب ذات الصلة. وتلبي التركيبة الكيميائية للمسبوكات، والخصائص الميكانيكية، وجودة المنتج المتطلبات الفنية للمسبوكات بالكامل، وقد حظيت بتقدير العملاء الأجانب، كما أنها توفر تجربة جيدة لإنتاج هذا النوع من المسبوكات مستقبلًا باستخدام صب الرغوة المفقودة.

1وصف الصب والمتطلبات الفنية

دولاب الموازنة هو جزء من مثقاب عالي السرعة يُستخدم لتخزين الطاقة وموازنة الحمل. أقصى قطر خارجي ø 820 مم، سُمك الحلقة الخارجية 210 مم، سُمك السلك الأوسط 140 مم، وزن القطع 620 كجم. نموذج أبيض مقطوع يدويًا، خامة الصب مُعالجة بالكامل، يجب ألا يحتوي سطح الصب على عيوب صب واضحة. يجب أن يكون التوازن الديناميكي أقل من 50 جم.

الطاولة هي جهاز يُستخدم لضغط مكبس التثقيب عالي السرعة. أقصى حجم محيطي هو 750 مم × 350 مم × 140 مم، والوزن الفعلي 415 كجم. يجب معالجة قطعة الصب بالكامل، ومعالجتها على سطح كبير بعمق 20 مم من أخدود الشد.

مادة المسبوكات هي HT300، وهي من الحديد الزهر الرمادي عالي الجودة، وتُستخدم على نطاق واسع، وهي جزء مهم من عملية الثقب. تحمل قوة كبيرة، ويتطلب الختم المستمر تنظيمًا داخليًا دقيقًا، ويتطلب المسبوك قطعًا دقيقًا لضمان عدم وجود انكماش أو مسامية. وزن وحجم المسبوكات كبيران، ومتطلبات الجودة عالية. يصعب تصنيعها باستخدام قوالب الصب الضائعة. هناك العديد من المشاكل التي يجب التغلب عليها في المناطق البيضاء والصفراء والسوداء.

2 مخطط عملية الصب

يظهر تصميم رافع الصب في الشكل 1. ويظهر تشغيل مكواة التبريد وحلقة الرافع في الشكل 2.

الشكل 1 تصميم رافعة الصب

الشكل 2 تشغيل مكواة التبريد وحلقة الرفع

2.1 تصميم العداء

إن المسبوكات كبيرة الحجم وعالية الارتفاع، وكلاهما يعتمد على نظام صب متدرج لضمان التعبئة السريعة للمصبوبات والتبريد الموحد وتجنب ارتفاع درجة الحرارة الموضعي الناجم عن تركيز الحرارة.

حجم نظام صب دولاب الموازنة: مجرى مستقيم: 1100×40×40 مم؛ مجرى متقاطع: 800×40×40 مم؛ البوابة الداخلية: 15×50×60 مم (ارتفاع) ×2.

حجم نظام بوابة الطاولة: مجرى البوابة: 1000×40×40؛ البوابة المتقاطعة:

300×40×40؛ بوابة التدفق: 15×50×60(ارتفاع)×4. (ملاحظة: يعتمد الناهض على ناهض واضح، ويجب أن يكون ارتفاع الممر المستقيم وكوب الصب متساويين مع الناهض.)

2.2 تصميم الناهض

نظرًا لقابلية انكماش الحديد السائل، يُعد نجاح أو فشل التغذية عاملًا مهمًا لضمان كثافة الأنسجة، لذا يُستخدم رافع شفاف. من ناحية أخرى، يصعب تنظيف رافع الحديد الزهر، لذا يجب التحكم في منطقة التلامس. وإلا، فسيكون التنظيف صعبًا حتى في حال نجاح التغذية التكميلية.

يُحسب ارتفاع الحديد الرمادي بنسبة 15% إلى 20% من الوزن الفعلي للمصبوب. القطر، وفقًا للقيمة التجريبية D، يساوي 1.5 مرة من سمك الوصلة الساخنة أو قطر الدائرة المحفورة. في هذين المسبوكين، يُعد تصميم عنق الارتفاع أمرًا بالغ الأهمية، إذ يُراعي تأثير التغذية وتكلفة التنظيف لاحقًا. يبلغ عرض نقطة التلامس بين عنق الارتفاع والمصبوب 60 مم وطوله 300 مم. يبلغ ارتفاع المخفض 70 مم. في حال وجود زاوية قائمة في جزء المخفض، يجب تدويره.

3 صب دولاب الموازنة والطاولة

3.1 النموذج الأبيض

من أجل ضمان الحجم الإجمالي للصب وقوة النموذج الأبيض، وتقليل ترسب الغاز والكربون، يتم اختيار القالب الأبيض لنموذج قطع القالب الأبيض 19 جرام / لتر، ومعدل الانكماش 1٪، والمعالجة إلى 8 مم.

يجب مراعاة استمرارية الرغوة عند صنع النماذج والمصب. إذا كانت استمرارية الرغوة ضعيفة، فهناك فجوات بين حبيبات الرغوة المقطوعة، مما يؤدي إلى تسرب الطلاء، وستظهر عيوب الخبث أثناء المعالجة. على النموذج، ضع كريم الإصلاح على الأجزاء ذات الفجوات الكبيرة بين حبيبات الرغوة. بالنسبة للمساحات الكبيرة، يُنصح باستخدام طريقة لصق الصحف. خاصةً في الجزء المتحرك، نظرًا لارتفاع معدل تدفق الحديد المنصهر، إذا كانت استمرارية النموذج الأبيض ضعيفة، فإن تآكل الطلاء يكون خطيرًا، لذا يجب معالجته.

بالإضافة إلى ذلك، يجب صقل الزوايا القائمة لجميع أنظمة ونماذج الصب لتصبح مستديرة. يُلاحظ إجهاد في الزوايا القائمة، حيث لا يكون الطلاء مغلفًا جيدًا، ويكون رقيقًا، وقوته منخفضة. أثناء عملية الصب، يكون هذا المكان سهل التشقق، ويكون احتمال انهيار الصندوق والتصاق الرمل كبيرًا.

يعتمد نظام الرفع المصب للقالب الأبيض على الترابط اللاصق الساخن، مما يضمن أن يكون الترابط ثابتًا تحت فرضية استخدام أقل قدر ممكن من الغراء، ولا يُسمح بأي طبقات دفعة، مما يمنع الطلاء من التسلل والتسبب في إدراج الخبث.

3.2 الطلاء

يتطلب هذان المسبوكان وقت صب طويلًا، ويتعرضان لتآكل شديد في الجدار الداخلي لطلاء نظام الصب. يجب أن يكون الطلاء متينًا بدرجة كافية عند درجات الحرارة العالية. أثناء تدفق الحديد المنصهر داخل المجرى، يتقشر جزء من الطلاء على الجدار الداخلي، مما يؤدي إلى عيوب في الطلاء على سطح التشغيل.

تُعد نفاذية الهواء للطلاء مؤشرًا مهمًا يؤثر على جودة الصب والصب. يتميز الطلاء بنفاذية هواء جيدة، ويمكن إزالة الغاز الناتج عن احتراق الرغوة من التجويف في الوقت المناسب، ويكون الصب سلسًا، ومقاومة تدفق الحديد المنصهر منخفضة. سيتم امتصاص الدخان الأسود والمواد الزيتية الناتجة عن احتراق الرغوة إلى الخارج من خلال الطلاء.

باختصار، تُحضّر شركة رويو هذا الطلاء. ولتحسين مقاومته لدرجات الحرارة العالية ونفاذيته للهواء، يُضاف إليه 3% من سيليكا سول و15% من مسحوق الكوارتز 100 شبكة. يتميز هذا الطلاء بمتانته العالية في درجات الحرارة المنخفضة والعالية، ونفاذيته للهواء، ومقاومته للرمال، وقدرته على حماية البيئة، وغيرها، مما يُلبي متطلبات الإنتاج والاستخدام على أكمل وجه.

نظرًا لكبر حجم الصب، يُدهن الطلاء ثلاث مرات، ويبلغ السُمك الإجمالي حوالي 2 مم. درجة حرارة غرفة التجفيف 52-56 درجة مئوية، ورطوبة أقل من 20 درجة مئوية. مدة التجفيف الأولى والثانية 8 ساعات على الأقل، والثالثة أكثر من 12 ساعة، لضمان جفاف الطلاء تمامًا. عملية التجفيف لتجنب الصدمات، مع مراعاة تشوه المشكلة، ووضع دولاب الموازنة أفقيًا، وطاولة أطول، واستخدام حامل جانبي أو عمودي.

3.3 النمذجة

أقصى حجم محيطي للصب هو 820 × 210 مم، لذلك نختار صندوق رمل بمقاس 1200 × 1200 × 1400 مم لضمان كمية الرمل وجودة الصب. الرمل مصنوع من رمل 20/40 حبة، يتميز بنفاذية هواء جيدة، ومقاومة عالية للحريق، وسيولة عالية.

يتميز هذان المسبوكان ببنية بسيطة، حيث يُصبّان طبقة تلو الأخرى مع الرمل والاهتزاز. يتميز هذا النوع من الحديد الرمادي السميك عالي الجودة بميل كبير للانكماش والانحلال. ولمنع الانكماش وتحقيق التصلب المتزامن، يُوضع الحديد البارد الخارجي في منتصف وأعلى المسبوك أثناء عملية الدفن. يُرجى العلم أن الحديد البارد يجب أن يكون جافًا وخاليًا من الصدأ، وأن يكون سمكه ثلثي سمك جدار المفصل الساخن.

لمنع تسرب الحديد البارد أثناء الاهتزاز، يُفصل الرمل ويُوضع الحديد البارد بعد ضغط طبقة الرمل. عند إضافة الرمل إلى قاعدة الناهض، تُوضع حلقة حديدية، ويكون قطرها أكبر من قطر الناهض بمقدار 100 مم. تُملأ مادة العزل في منتصف الحلقة الحديدية والناهض، وتُخلط مسبقًا. تُستخدم طريقة الخلط رماد الفحم بالإضافة إلى 5% من بنتونيت الصوديوم و15% من سيليكات الصوديوم لملء الحلقة الحديدية، وتُشكل القوة بالنفخ الجاف بثاني أكسيد الكربون بعد الضغط. تُحقق كثافة المادة بإضافة الحديد البارد والناهض الحراري. ثم يُغطى الفيلم ويُغطى الرمل للصب.

3.4 الصهر والصب

لضمان الخواص المادية والميكانيكية للحديد المنصهر من ماركة HT300، تم اختيار مكافئ كربوني منخفض. يوضح الجدول 1 تفاصيل تركيب التصميم. يُستخدم 75SiFe للتلقيح، بنسبة 0.6% في خزان تفريغ الحديد، والصب مع حضانة تدفقية بنسبة 0.1%. تتراوح درجة حرارة التحميص بين 1480 و1490 درجة مئوية، ودرجة حرارة الصب بين 1420 و1430 درجة مئوية.

الجدول 1 متطلبات التركيب الكيميائي للمسبوكات

يجب ألا ينقطع التدفق أثناء عملية الصب. بعد فتح مجرى الحديد الصغير، يكون الصب ثابتًا وسريعًا، ثم يتم الملء بسرعة. بعد دخول الحديد المنصهر إلى المجرى، يُمرر مسدس القطع على الناهض فورًا، ثم يُفتح مجرى العادم. بعد الصب، انتظر 20 ثانية، ثم أضف الحديد السائل إلى الناهض. يُطلى الناهض بعازل حراري ويُغطى بلوحة سيليكات الألومنيوم.

4 اقلبها ونظفها

وتظهر صور المسبوكات بعد التقليب والتنظيف في الشكل 3 والشكل 4.

الشكل 3 صور للصب بعد التقليب

الشكل 4 صورة لعملية تنظيف الصب بالرمل

5.الخاتمة

بعد معالجة الصب، لا يوجد عيب على سطح التصنيع، وبعد القطع، لا يوجد عيب في التجويف الداخلي، مثل انكماش المسام والأوساخ، ويتم صب الصبتين بنجاح.

ليس من السهل أبدًا تقييم نجاح أو فشل عملية صب الرغوة المفقودة بشكل شامل. فمتطلبات الصب، وعملية الصب، ومواد الصب، والعمل البشري، والمواد، والبيئة، والخبرة، وعوامل أخرى تؤثر على جودة الصب، وجميع الروابط مترابطة. لا يمكننا إنتاج مصبوبات عالية الجودة إلا من خلال الإتقان التام لمحتوى جميع روابط قالب التلاشي. في حال وجود عيب في أي رابط، ستحدث مشاكل في الجودة.