الدرس 1.3التشكيل الأوليالفصل 1 · السباكة

السباكة في القالب الدائم

معدن يُصبّ بالجاذبية في قالب فولاذي معاد الاستخدام

يصبّ السبك في قالب دائم معدنًا منصهرًا، عادةً بالجاذبية، في قالب من الفولاذ أو الحديد الزهر يُفتح ويُستخدم من جديد آلاف المرات. وتُصنع هكذا مكابس السيارات وكثير من عجلات الألومنيوم ورؤوس الأسطوانات. وهو بين السبك الرملي والسبك بالضغط: قطع أفضل من الرمل وعُدد أرخص بكثير من السبك بالضغط.

الصورة: U.S. National Archives, Public domain, عبر Wikimedia Commons

السبك في قالب دائم · طلاء، وصب، وفتحاقرأ اللوحات الثلاث من اليسار إلى اليمين؛ وتطابق الأرقام المحاطة بدوائر الخطوات أدناه.

كيف تعمل

اطلِ القالب وسخّنه مسبقًا. يُرشّ نصفا الفولاذ بطلاء سيراميكي رقيق، يحميهما ويبطّئ التبريد. ويُبقيان ساخنين، عادةً نحو 200 إلى 400 °C، كي لا يتجمّد المعدن مبكرًا.
ضع القلوب وأغلق. تدخل القلوب (حشوات تكوّن الثقوب والتجاويف). قد تكون من الفولاذ، تُسحب بعد كل دورة، أو من الرمل، يُكسَر لاحقًا. ويُطبَق النصفان معًا على طول خط الفصل.
الصبّ. يُصبّ المعدن المنصهر، وغالبًا الألومنيوم، من مغرفة في المجرى. تملأ الجاذبية التجويف؛ وبعض الآلات تميل بالقالب لملئه بلطف، وآلات الضغط المنخفض تدفع المعدن من الأسفل.
دعه يبرد في القالب. يسحب الفولاذ الحرارة بسرعة، فيتجمّد المعدن في نحو دقيقة أو بضع دقائق. يعطي التبريد السريع حبيبات دقيقة (بلّورات صغيرة) ومعدنًا أمتن من السبك الرملي.
افتح وأخرج المسبوكة. يُفتح النصفان وتُسحب القلوب وتُرفع المسبوكة. يُقطع المجرى ويصير القالب جاهزًا للدورة التالية.

حقائق أساسية

المواد: في الغالب سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم، وكذلك سبائك النحاس (النحاس الأصفر، والبرونز) وبعض الحديد الزهر
القطع النموذجية: المكابس، وعجلات الألومنيوم، ورؤوس الأسطوانات، وأغلفة التروس والمضخات، وملاقط الفرامل، وأدوات الطهي
حجم القطعة: عادةً من نحو 100 غ إلى نحو 50 كغ
الدقة: نحو ±0.3 إلى ±0.5 مم على ميزة بطول 100 مم
تشطيب السطح: أملس نسبيًا: Ra (متوسط الخشونة) نحو 2.5 إلى 6 µm
حجم الدفعة المناسب: إنتاج متوسط إلى عالٍ: من بضعة آلاف إلى مئات الآلاف من القطع سنويًا
كلفة العدّة والآلة: قوالب الفولاذ تكلّف نحو عشرة آلاف إلى مئة ألف دولار أو أكثر
السرعة: بضع دقائق للقطعة في كل قالب؛ وغالبًا تعمل عدة قوالب جنبًا إلى جنب

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

دقة أفضل وأسطح أنعم من السبك الرملي
التبريد السريع يعطي حبيبات دقيقة ومتانة جيدة
ثقوب غازية قليلة، فيمكن معالجة القطع حراريًا ولحامها
تدوم القوالب من آلاف إلى أكثر من مئة ألف قطعة

الحدود

القالب مكلف، فلا تؤتي الدفعات الصغيرة ثمارها
يقتصر غالبًا على الألومنيوم والمغنيسيوم وسبائك النحاس؛ فالفولاذ أسخن من أن يتحمله القالب
يجب أن تخرج الأشكال من قالب صلب، فالتجاويف المعاكسة تحتاج إلى قلوب
أبطأ من السبك بالضغط، ويجب أن تكون الجدران أسمك، بحد أدنى نحو 3 إلى 4 مم

أين تُستخدم

السياراتالمكابس، ورؤوس الأسطوانات، والعجلات، وملاقط الفرامل، وأجزاء التعليق
الطيران والدفاعالأغلفة والحوامل من سبائك الألومنيوم
الآلاتأجسام المضخات، وأغلفة التروس، والأجزاء الهيدروليكية
السباكةأجسام ووصلات صمامات من النحاس الأصفر والبرونز
السلع المنزليةأدوات طهي من الألومنيوم المسبوك، وقطع مصابيح وأثاث

كيف تتعرف عليها

سطح أملس نسبيًا ومطفأ قليلًا: أنعم بكثير من السبك الرملي، وأخشن قليلًا من السبك بالضغط.
خط فصل نظيف مستقيم حيث التقى نصفا الفولاذ.
جدران أسمك من قطعة مسبوكة بالضغط، غالبًا 4 مم أو أكثر.
عقب مقطوع من المجرى، غالبًا على مقطع سميك من القطعة.

قارنها بـ

السباكة بالرمل1.1القالب مصنوع من الرمل ويُدمَّر في كل مرة؛ أرخص للدفعات الصغيرة، لكنه أخشن.السباكة بالقالب المعدني تحت الضغط1.4قالب فولاذي معاد الاستخدام أيضًا، لكن المعدن يُحقَن تحت ضغط عالٍ، فهو أسرع ويصنع جدرانًا أرق.السباكة الطاردة المركزية1.5قالب معدني دوّار يستخدم القوة بدل الجاذبية لملء المعدن ورصّه.

شاهدها

THORS eLearning Solutions · شرح متحرك للمبتدئين للسبك بالجاذبية في قالب دائم

Densen_casting · مسبك إنتاجي يصبّ الألومنيوم في قوالب فولاذية، دورة بعد دورة

Kurtz Casting Solutions · كيف تدير الروبوتات خلايا السبك الآلي بالجاذبية

Kurtz Casting Solutions · النسخة منخفضة الضغط، حيث يُدفع المعدن إلى القالب من الأسفل

شاهد صورًا حقيقية

ويكيبيديا: Permanent mold casting — نسخ الجاذبية، والسبك بالتفريغ المبكر، ومنخفض الضغط، والتفريغ، ومواد القوالب والمنتجات
البحث عن الصور في ويكيميديا كومنز