الدرس 1.7التشكيل الأوليالفصل 1 · السباكة

الصب شبه الصلب (Thixomolding وRheocasting)

معدن شبه صلب بقوام الوحل يُحقن في قالب فولاذي

الصب شبه الصلب يحقن معدنًا ليس سائلًا تمامًا ولا صلبًا، بل وحلًا من حبيبات صلبة صغيرة في سائل. ينساب هذا الوحل بسلاسة إلى قالب فولاذي، ويحتبس فيه هواء قليل، وينكمش أقل، فتخرج القطع أكثف من المسبوكات الانضغاطية العادية. تُصنع بهذه الطريقة أغلفة الحواسيب المحمولة والكاميرات من المغنيسيوم وبعض قطع السيارات من الألومنيوم.

الصب شبه الصلب · آلة Thixomolding ومسار Rheocastingيُظهر الرسم العلوي Thixomolding، والشريط السفلي Rheocasting؛ والأرقام داخل الدوائر تطابق الخطوات أدناه.

كيف تعمل

تغذية الشظايا الصلبة. يبدأ Thixomolding بشظايا مغنيسيوم صغيرة، لا بمعدن منصهر. تسقط من قادوس إلى برميل مسخّن، تحت غطاء من غاز الأرجون يمنعها من الاحتراق.
التسخين والتحريك حتى القوام الوحلي. تسخّن السخّانات والمسمار الدوّار الشظايا وتقصّها حتى تنصهر جزئيًا، عادةً بنسبة صلبة تقارب 5 إلى 60 بالمئة. يكسر القص الجزء الصلب إلى حبيبات مستديرة، فينساب الوحل مثل عجينة سميكة.
تجميع الحقنة. يحمل المسمار الوحل إلى الأمام وتتجمع كمية محسوبة عند مقدمة البرميل.
الحقن. يندفع المسمار إلى الأمام كالمكبس ويدفع الوحل عبر الفوهة إلى قالب فولاذي مغلق. ولأنه سميك وصلب جزئيًا، يملأ القالب بسلاسة دون أن يتناثر.
التبريد والإخراج. تتجمد القطعة في ثوانٍ، ويُفتح القالب وتدفعها دبابيس الإخراج، كما في الصب الانضغاطي.

يصل Rheocasting إلى القوام الوحلي نفسه من الجهة الأخرى: يُحرَّك الألومنيوم السائل أو يُبرَّد حتى يصير صلبًا جزئيًا، ثم يُصبّ في آلة صب انضغاطي. أما Thixocasting فيعيد تسخين بلّيتات ألومنيوم صلبة إلى الحالة العجينية نفسها.

حقائق أساسية

المواد: Thixomolding: سبائك المغنيسيوم. Rheocasting وThixocasting: سبائك الألومنيوم في الغالب
القطع النموذجية: أغلفة الحواسيب المحمولة والكاميرات والهواتف، أجسام العدد الكهربائية، دعامات السيارات، أجزاء التوجيه، أغلفة الاتصالات
حجم القطعة: من بضعة غرامات إلى عدة كيلوغرامات
الدقة: نحو ±0.05 إلى ±0.2 مم، مشابه للصب الانضغاطي
تشطيب السطح: ناعم: Ra (متوسط الخشونة) نحو 1 إلى 2 µm
حجم الدفعة المناسب: من عشرات الآلاف إلى ملايين القطع
كلفة العدّة والآلة: مشابه للصب الانضغاطي: قوالب من عشرات آلاف الدولارات، وآلات من مئات الآلاف
السرعة: نحو 20 ثانية إلى دقيقة أو دقيقتين للحقنة

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

مسامات قليلة، فيمكن معالجة القطع حراريًا وهي أقوى من المسبوكات الانضغاطية
انكماش أقل، فتفاوتات أضيق وجدران أرق
درجة حرارة العملية أقل، فتدوم القوالب أطول
Thixomolding يتجنب التعامل مع حوض من المغنيسيوم المنصهر

الحدود

التحكم في العملية أصعب: يجب أن تبقى نسبة الصلب مضبوطة تمامًا
موردون أقل وخبرة أقل من الصب الانضغاطي العادي
الآلات والمواد الخام الخاصة (الشظايا، البلّيتات) أغلى
محصور في الغالب بسبائك المغنيسيوم والألومنيوم

أين تُستخدم

الإلكترونياتأغلفة الحواسيب المحمولة والكاميرات والهواتف من المغنيسيوم
السياراتدعامات، هياكل عجلات القيادة، أجزاء التعليق وتثبيت المحرك
الاتصالاتأغلفة ومشتتات حرارة لوحدات الراديو
الأدوات والرياضةأغلفة العدد الكهربائية، أجزاء الدراجات والرماية

كيف تتعرف عليها

جدران رقيقة جدًا ومنتظمة في غلاف من معدن خفيف، غالبًا المغنيسيوم (يبدو أخف من الألومنيوم).
سطح ناعم، يُطلى عادةً، مع آثار دبابيس إخراج صغيرة كما في المسبوكات الانضغاطية.
في المقطع المقصوص لا تكاد توجد مسامات؛ وتحت المجهر ترى حبيبات مستديرة بدل البلورات الشجرية.
من الخارج يصعب تمييزه عن الصب الانضغاطي: راجع بيانات الشركة المصنّعة.

قارنها بـ

السباكة بالقالب المعدني تحت الضغط1.4يحقن معدنًا سائلًا تمامًا؛ أرخص وأكثر شيوعًا، لكنه أكثر مسامية.القولبة بالحقن2.1آلة Thixomolding تعمل بطريقة قريبة جدًا من آلة الحقن البلاستيكي، بمسمار وبرميل.القولبة بحقن المعدن9.2يحقن عبر مسمار أيضًا، لكن خليطًا من مسحوق المعدن ومادة رابطة تُلبَّد لاحقًا.

شاهدها

North American Die Casting Association · نظرة صناعية عامة على العمليات شبه الصلبة، مع مخططات

The Limiting Factor · شرح مطوّل لـ Thixomolding ولماذا يناسبه المغنيسيوم

Daseon Industry Group Ltd. · آلة Thixomolding أثناء التشغيل

Comptech AB · خلية Rheocasting تنتج قطع ألومنيوم

شاهد صورًا حقيقية

ويكيبيديا: صب المعادن شبه الصلبة — شرح Thixocasting وRheocasting وThixomolding؛ نص فقط، فاستخدم البحث أدناه للصور
البحث عن الصور في ويكيميديا كومنز

تذكّر

يدخل المعدن على شكل وحل، جزء منه صلب وجزء سائل.
يملأ الوحل القالب بهدوء، فيكون في القطع مسامات أقل من المسبوكات الانضغاطية.
Thixomolding يستخدم شظايا المغنيسيوم ومسمارًا؛ أما Rheocasting فيحرّك الألومنيوم السائل.