أسباب فشل قوالب الصب بالضغط

التاريخ:

2022-04-06

نظراً لطول دورة الإنتاج، وضخامة الاستثمارات، وارتفاع دقة التصنيع، وارتفاع سعر قالب الصب بالضغط، فإننا نتوقع عمر خدمة طويل للقالب. غير أنّ تأثير مجموعة من العوامل الداخلية والخارجية، مثل المواد وعمليات المعالجة، يؤدي إلى استبعاد القالب بسبب فشله المبكر، مما ينجم عنه استهلاك كبير.

أسباب فشل قوالب الصب بالضغط

نظراً لطول دورة الإنتاج، وضخامة الاستثمارات، وارتفاع دقة التصنيع، وارتفاع سعر قوالب الصب بالضغط، يُتوقع أن تتمتع هذه القوالب بعمر خدمة طويل. غير أنّه، وبسبب مخاطر مجموعة من العوامل الداخلية والخارجية، مثل نوعية المواد وعمليات المعالجة، قد تُستبعد القوالب عن الخدمة نتيجة فشل مبكر، مما يؤدي إلى استهلاك هائل.

تشمل أشكال الفشل الرئيسية لقالب الصب بالضغط: الانحدار، تشقق الزوايا، التشقق، التشقق الساخن (الصدع)، الخدش، التآكل، وغيرها. أما الأسباب الرئيسية لفشل قالب الصب بالضغط فهي: عيوب في المادة نفسها، وصعوبات في عمليات التشغيل والاستخدام والصيانة والمعالجة الحرارية.

كما نعلم جميعًا، فإن معايير تشغيل قوالب الصب بالضغط شديدة القسوة. فعلى سبيل المثال، في قوالب الصب بالضغط للألمنيوم، يبلغ نقطة انصهار الألمنيوم 580–740 درجة مئوية. وخلال التشغيل، يتم ضبط درجة حرارة سائل الألمنيوم بين 650 و720 درجة مئوية. وفي عمليات الصب بالضغط دون تسخين القالب، ترتفع درجة حرارة سطح التجويف من درجة حرارة الغرفة إلى درجة حرارة السائل، مما يُعرّض سطح التجويف لجهد شد كبير. وعند عملية الإخراج، يتحمل سطح التجويف جهدًا انضغاطيًا كبيرًا. وبعد أكثر من ألف دورة صب بالضغط، تظهر على سطح القالب شقوق وعيوب أخرى.

ليس من الصعب ملاحظة أن المعيار الأساسي لتطبيق عملية الصب بالضغط يتمثل في التسخين السريع والتبريد السريع. ينبغي أن يكون مادة القالب فولاذًا للقوالب العاملة عند درجات حرارة مرتفعة، يتمتع بمقاومة عالية للإجهاد الناتج عن التغيرات الحرارية والباردة والساخنة، ومتانة عالية ضد الكسر، واستقرار حراري جيد. ويُعدّ H13 (5Cr5CoV1Si) مادةً شائعة الاستخدام في هذه المرحلة. ومن المعروف أن 80% من قوالب الصب المستوردة تُصنع من مادة H13، بينما لا يزال 3Cr2W8V يُستخدم على نطاق واسع في الصين؛ غير أن خصائصه العملية الضعيفة، وضعف نقل الحرارة، وارتفاع معامل التمدد الخطي، وشدة الإجهاد الحراري أثناء التشغيل، تؤدي إلى تشقق القالب أو حتى انكساره. علاوةً على ذلك، يسهل تعرضه للكربنة عند التسخين، مما يُضعف مقاومته للتآكل. أما الفولاذ المارتنسيتي فهو مناسب للقوالب التي تتمتع بمتطلبات منخفضة من حيث مقاومة التآكل ومقاومة التآكل، كما أنه يقاوم التشقق الحراري. أما سبائك التنغستن والموليبدينوم وغيرها من السبائك المقاومة للحرارة، فهي محدودة الاستخدام في إدراجات صغيرة ومتوسطة الحجم تعاني من تشققات حرارية شديدة وتآكل كبير. وعلى الرغم من هشاشة هذه السبائك وحساسيتها للفراغات، فإنها تمتاز بنقل حراري ممتاز وقدرة عالية على التكيف مع قوالب الصب بالضغط ذات الجدران السميكة التي تحتاج إلى تبريد لكن لا يمكن تزويدها بقنوات للمياه. لذلك، يظل H13 يحقق أداءً مرضيًا في ظل معالجة حرارية فعّالة وإدارة إنتاجية جيدة.

يجب أن تلبي المواد المستخدمة في تصنيع قالب الصب بالضغط متطلبات التصميم من جميع الجوانب، بما يضمن تحقيق العمر الافتراضي المصمم له القالب ضمن معايير الاستخدام العادية. لذلك، وقبل بدء الإنتاج، يتعين إجراء سلسلة من الفحوصات لمعالجة مشكلات المواد. ولتفادي حدوث خردة أولية للقالب واستهلاك تكاليف المعالجة الناجمة عن سوء جودة المواد، تشمل طرق الفحص الشائعة الفحص الماكروسكوبي للتآكل، والفحص الميكروسكوبي للمعادن، والفحص بالموجات فوق الصوتية.

(1) فحص التآكل على المستوى الكلي: فحص البنية المسامية، المسامية الناتجة عن الانكماش، الشقوق، الشقوق، شوائب المواد غير المعدنية، شقوق الضرب، والوصلات على سطح المواد الرئيسية.

(2) الفحص الميتالوغرافي، لفحص الانكماش وتوزيع السمنتايت وحجم الحبيبات والشوائب بين الحبيبات في منطقة التصدع بالمواد الرئيسية.

(3) الفحص بالموجات فوق الصوتية، ويُستخدم أساسًا لفحص العيوب الداخلية وأبعاد المواد.

أخبار ذات صلة

undefined

undefined

مشاركة إلى

العودة