1. مقدمة عن النوى

في عملية الصب بالرمل, ، وتُعد القوالب الداخلية مكونًا مستقلًا للتشكيل يعتمد على الرمل، وتُستخدم بشكل أساسي لتشكيل تجاويف أو ثقوب أو هياكل معقدة محددة داخل قطع الصب. وتُستخدم بالاقتران مع القالب الرملي الخارجي (القالب) لتشكيل تجويف صب كامل، مما يضمن أن المعدن السائل يمكنه تشكيل شكل داخلي يلبي متطلبات التصميم بعد التصلب. ويُعد القالب الداخلي إحدى التقنيات الأساسية لحل مشكلات تشكيل المسبوكات ذات الهياكل المعقدة.

تتمثل الوظيفة الأساسية للقلب في تشكيل التجويف الداخلي للمسبوكات. ويمكن استخدامه لتصنيع الأنابيب، والثقوب المختلفة (مثل قنوات المياه وقنوات الزيت في أسطوانات المحرك)، والثقوب المسدودة، وغيرها من الهياكل التي لا يمكن تشكيلها مباشرةً باستخدام القوالب الخارجية. وفي الوقت نفسه، يمكنه تشكيل أشكال هندسية معقدة وتحقيق تشكيل هياكل داخلية دقيقة مثل قنوات قضيب التوصيل في علبة المرافق وقنوات تبريد شفرات التوربينات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للقلب تقليل الفرق في سماكة جدران القطع المصبوبة، وتجنب عيوب النقاط الساخنة الناتجة عن عدم انتظام سماكة الجدران محليًا؛ كما يمكنه توجيه اتجاه تدفق المعدن المنصهر، وتحسين تأثير الملء، ورفع جودة الصب.

2. متطلبات الأداء النموذجية للنوى

• قوة عالية: يجب أن يتحمل تأثير المعدن المنصهر (على سبيل المثال، يمكن أن تصل قوة الصدم أثناء صب الحديد الزهر إلى 0.3 ميجا باسكال) لضمان عدم حدوث تشققات فيه أثناء عملية الصب.
• نفاذية هواء جيدة: يجب أن تكون قادرة على تفريغ الغاز بسلاسة في بيئة ذات درجة حرارة عالية، ويجب أن يكون مؤشر نفاذية الهواء ≥100 سم³/(سم²·دقيقة).
• سهولة التفكيك: بعد الصب، يجب أن يكون من الممكن تفكيك القالب عن طريق الاهتزاز أو التأثير الكيميائي لتسهيل عمليات تنظيف الرمل اللاحقة، ويجب أن تكون القوة المتبقية أقل من 0.5 ميجا باسكال.
• دقة عالية: يجب أن يتم التحكم في التفاوت الأبعاد للأجزاء الرئيسية ضمن نطاق الدرجة CT8 (±0.25 مم).

3. عملية تصنيع القوالب

(1) تكنولوجيا التشكيل

• طريقة صب القوالب: يتم ضخ الرمل المخلوط إلى صندوق القالب بسرعة عالية بواسطة آلة صب القوالب، ثم يتم إخراج القالب من القالب بعد تصلبه. تتميز هذه الطريقة بكفاءة إنتاجية عالية تصل إلى 120 قالبًا في الساعة، وهي مناسبة للإنتاج الضخم للقوالب القياسية.
• طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد: تُستخدم تقنية «الرش اللاصق» لطباعة القوالب الداخلية المعقدة مباشرةً بدقة تشكيل تصل إلى ±0.3 مم. ولا يلزم استخدام صندوق القالب، مما يجعلها مناسبة للتصنيع السريع للقوالب الداخلية ذات الدفعات الصغيرة والهياكل المعقدة.
• طريقة الصندوق البارد: يُستخدم ثلاثي إيثيل أمين كمحفز لجعل الراتينج يخضع لتفاعل التصلب في درجة حرارة الغرفة. بعد التشكيل، تبلغ خشونة سطح القلب (Ra) ≤12.5 ميكرومتر، وهو ما يوفر كلاً من الكفاءة العالية والدقة العالية.

(2) عملية ما بعد المعالجة

• التجفيف: يجب تحميص القالب الرملي المصنوع من الراتينج عند درجة حرارة تتراوح بين 200 و250 درجة مئوية لمدة تتراوح بين 2 و4 ساعات لإزالة الرطوبة الموجودة داخل القالب وتحسين متانته واستقراره.
• الطلاء: يتم غمر سطح القلب بطبقة من مسحوق الزركون، ويتم ضبط سماكة الطلاء في نطاق 0.2 – 0.5 مم، مما يساهم بشكل كبير في تحسين مقاومة القلب لدرجات الحرارة العالية ويمنع حدوث عيوب التصاق الرمل أثناء الصب.

4. المواد الخام وطرق تصنيع القلوب

عادةً ما تكون المواد الخام المستخدمة في صناعة القالب هي نفسها الرمل الراتنجي المستخدم في عملية الصب. أثناء عملية الإنتاج، يتم ملء صندوق القالب بالرمل الراتنجي بما يتناسب مع الشكل الداخلي للقطعة المصبوبة. ووفقًا للقدرات التقنية وحالة المعدات في مؤسسة الإنتاج، يمكن تشكيل الرمل في صندوق القالب عن طريق الضغط أو التسخين أو نفخ الرمل. ثم يُخرج القالب من صندوق القالب ويمكن وضعه في القالب للاستخدام بعد المعالجة اللاحقة.
هناك طريقتان رئيسيتان لتصنيع القوالب: طريقة الصندوق الساخن وطريقة الصندوق البارد:

• طريقة الصندوق الساخن: تُضاف مادة محفزة إلى الرمل الراتنجي، ويتم تنشيط هذه المادة عن طريق تسخين صندوق القالب لتسريع عملية تصلب وتشكيل الرمل الراتنجي.
• طريقة الصندوق البارد: تُستخدم مادة محفزة يمكن تنشيطها دون تسخين. وعند خلط الراتينج والرمل، تبدأ المادة المحفزة في العمل تلقائيًا، مما يؤدي إلى تصلب القالب الرملي وتشكيله في درجة حرارة الغرفة.

5. طرق تثبيت القوالب

أثناء عملية الصب، عندما يتم ضخ المعدن المنصهر في القالب، فإنه يصطدم باللب ويجعله يطفو، مما يؤدي إلى سهولة إزاحة اللب أو طفوه. ولذلك، يجب اتباع طريقة تثبيت مناسبة:

• طريقة تثبيت حامل القالب: يُصنع حامل القالب من نفس المعدن المستخدم في القالب، وهو ما يضمن تثبيت القالب بدقة في الموضع المحدد داخل القالب حتى اكتمال صب المعدن المنصهر وتبريده. وبعد التبريد، يصبح حامل القالب الذي كان ملامسًا للمعدن المنصهر جزءًا من قطعة الصب. وبعد تشكيل القطعة المصبوبة، يتم انهيار القالب الداخلي وإخراجه عن طريق الاهتزاز.
• طريقة تثبيت القالب الداخلي الممدد: عندما يكون هناك فراغ في قطعة الصب يتجاوز الجدار الخارجي للقالب ولا يمكن ملؤه بالمعدن، يمكن جعل القالب الداخلي أطول من القالب الخارجي، وتثبيت القالب الداخلي من خلال الأخدود المُخصص لذلك في القالب الرملي لمنعه من التحرك أثناء عملية الصب.

تُعد تقنية صناعة القوالب النواة الوسيلة الأساسية في عملية الصب بالرمل لتحقيق إنتاج قطع مصبوبة ذات هياكل تجويف داخلية معقدة. وقد ساهمت عملية تطويرها بشكل مستمر في دفع عجلة التقدم في صناعة الصب، بدءًا من الطرق التقليدية اليدوية لصناعة القوالب النواة وصولًا إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد الذكية لصناعة القوالب النواة. وفي المستقبل، ومع التطبيق المتعمق لتصميم الهياكل البيونية (مثل القوالب ذات الهياكل النحاسية المُحسَّنة طوبولوجيًا) وتكنولوجيا التوأم الرقمي، ستلعب القوالب دورًا أكثر أهمية في تحقيق خفة وزن قطع الصب والتكامل الوظيفي، مما يوفر دعمًا قويًّا للتطوير عالي الجودة لصناعة الصب.

إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن القوالب الداخلية في عملية الصب بالرمل، فلا تتردد في الاتصال بنا.