أسباب وإجراءات تحسين شقوق الصب في أجسام المضخات متعددة المراحل: المنظور الهيكلي وتحليل العملية 

الفصل الأول: مقدمة. يُستخدم الصب الرملي، كطريقة صب تقليدية وفعالة، على نطاق واسع في إنتاج هياكل المضخات متعددة المراحل. يؤثر غلاف المضخة متعدد المراحل، باعتباره المكون الأساسي، بشكل مباشر على كفاءة نظام المضخة وعمره الافتراضي. وخاصةً في هياكل المضخات متعددة المراحل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، نظرًا لمقاومتها العالية للتآكل، فإن عيوب الصب، مثل التشققات، تكون أكثر عرضة للظهور أثناء عملية الصب. لا تزيد هذه العيوب من معدل تآكل هيكل المضخة متعدد المراحل فحسب، بل تزيد أيضًا من تكاليف الإنتاج. تُعد ظاهرة التشقق في هيكل المضخة المصبوبة ظاهرة بارزة بشكل خاص في الممارسات الصناعية، وغالبًا ما تحدث في المناطق الضعيفة منه. ستبدأ هذه المقالة بتحليل هيكل هيكل المضخة متعدد المراحل، ومناقشة كيف يمكن أن تُسبب كل عملية من عمليات الصب الرملي (الصب، وصنع القلب، وتجميع الصندوق، والصب) عيوبًا في الصب، واقتراح تدابير للتحسين. تُحدد الخصائص الهندسية لغلاف المضخة متعدد المراحل مواقع التشققات المعرضة لها. عادةً ما يتكون غلاف مضخة الصب من عدة حجرات دافعة، وله بنية معقدة ذات تفاوتات كبيرة في سمك الجدار. أثناء عملية صب أغلفة المضخات متعددة المراحل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، ونظرًا لمعامل التمدد الحراري العالي، تكون تشققات الإجهاد الحراري أكثر عرضة للظهور. يجب السيطرة على مشكلة التشقق في عيوب الصب، والتي تمثل ما يصل إلى 30% من إجمالي العيوب، من مصدرها. على سبيل المثال، غالبًا ما تتطور تشققات في منطقة وصلة الشفة لغلاف مضخة الصب متعددة المراحل بسبب تركيز الإجهاد، مما يؤثر على أداء إحكام الصب. بالإضافة إلى ذلك، تُفاقم الخصائص المعدنية لغلاف مضخة الصب متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ من خطر عيوب الصب. ستُحلل الفصول اللاحقة من هذه المقالة التحليل الهيكلي وخطوات العملية بشكل أعمق لضمان تكرار كل كلمة رئيسية (غلاف مضخة الصب، غلاف مضخة متعدد المراحل، غلاف مضخة متعدد المراحل من الفولاذ المقاوم للصدأ، عيب الصب، الشق)، مما يعزز الموضوع. يتطلب إنتاج غلاف مضخة الصب تحسين التصميم الهيكلي لمنع التشققات. تعتمد القوة الكلية لغلاف المضخة متعدد المراحل على دقة عملية الصب الرملي. تتضمن أسباب عيوب الصب مثل الشقوق جوانب متعددة، ويُعد التحكم غير السليم في العملية هو المفتاح. على سبيل المثال، يكون تماسك قالب الرمل غير المتساوي في عملية الصب عرضة للتسبب في عيوب التشقق في غلاف المضخة متعدد المراحل. وبالمثل، قد تؤدي القوة غير الكافية لقلب الرمل في عملية صنع القلب إلى تشققات داخلية في غلاف مضخة الفولاذ المقاوم للصدأ متعدد المراحل. إن التجميع غير الصحيح في عملية تجميع الصندوق من شأنه أن يؤدي إلى تفاقم عيوب الصب، في حين أن التحكم في درجة الحرارة أثناء عملية الصب يتسبب بشكل مباشر في توسع الشقوق في غلاف مضخة الصب.سيتناول التحليل اللاحق هذه النقاط بالتفصيل لمساعدة المشغلين على تقليل معدل حدوث عيوب التشقق في غلاف مضخة الصب متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ، وتحسين جودته. لا تقتصر مشكلة تشقق غلاف مضخة الصب على إحصائيات عيوب الصب فحسب، بل يجب أيضًا دمجها مع خلفية تطبيقه. تُستخدم أغلفة مضخات الصب متعدد المراحل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية، وقد تؤدي عيوب التشقق فيها إلى حوادث تسرب. لذلك، يُعد تحديد المناطق عالية الخطورة لحدوث التشققات في غلاف مضخة الصب متعدد المراحل أمرًا بالغ الأهمية: غالبًا ما تتطور الشقوق في جذر الشفرة، وواجهة الشفة، وزوايا غلاف مضخة الصب بسبب التغيرات الهيكلية. يجب أن يبدأ منع عيوب الصب من التحسين الهيكلي، وأن يقترن بتحسينات العمليات.  

الفصل الثاني: تحليل هيكل جسم المضخة متعددة المراحل. تُعدّ الخصائص الهيكلية لجسم المضخة متعددة المراحل العامل الرئيسي المُسبب للتشققات. يتكون جسم المضخة من عدة حجرات دافعة متصلة على التوالي، وهو مُعقد التصميم بأشكال هندسية مُتغيرة. يتضمن الهيكل النموذجي لجسم المضخة المصبوبة شفة المدخل وشفة المخرج ومنطقة دعم الشفرات والغلاف الخارجي. يتميز جسم المضخة متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ، نظرًا لخصائصه المادية (مثل محتواه العالي من الكروم والنيكل)، بحساسيته للإجهاد الحراري أثناء الصب، وهو عُرضة لعيوب التشقق. تُعدّ منطقة وصل الشفة في جسم المضخة متعدد المراحل موقعًا عالي الخطورة للتشققات، نظرًا لتغير سُمك الجدار فجأةً، مما يؤدي إلى تركيز الإجهاد. غالبًا ما تتطور الشقوق في جذور أضلاع جسم المضخة المصبوبة بسبب صغر نصف قطر الزاوية الهيكلية وعدم تناسق انكماش المعدن أثناء الصب. تزيد نقاط الضعف الهيكلية لجسم المضخة متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ من خطر عيوب الصب. عادةً ما يعتمد الغلاف الخارجي لجسم المضخة متعدد المراحل على تصميم رقيق الجدران لتقليل الوزن، ولكن أثناء الصب، تكون هذه المنطقة عرضة لتكوين شقوق إجهاد الشد عندما يتصلب المعدن وينكمش. إذا تم تصميم زاوية جسم المضخة المصبوبة كزاوية حادة، فستزداد عيوب الصب بشكل كبير. على سبيل المثال، إذا لم تكن منطقة الانتقال بين الحافة وجسم المضخة متعددة المراحل مستديرة، فإن احتمالية حدوث شقوق في عيوب الصب تصل إلى 40٪. لا يمكن تجاهل العوامل المادية لهيكل مضخة الفولاذ المقاوم للصدأ متعددة المراحل أيضًا: فارتفاع نسبة السبائك يؤدي إلى هشاشة حرارية، كما أن سرعة التبريد غير المناسبة بعد الصب قد تُسبب بسهولة تشققات مجهرية على سطح هيكل المضخة المصبوبة. يرتبط موقع الشقوق في هيكل المضخة المصبوبة بوظيفة هيكل المضخة متعددة المراحل. يحتاج هيكل المضخة متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى تحمل سوائل عالية الضغط، ويتطلب قوة هيكلية عالية. غالبًا ما تتطور عيوب التشقق في منطقة دعم الشفرات في هيكل المضخة متعدد المراحل بسبب الأحمال الديناميكية المتكررة. يُظهر تحليل عيوب الصب أن المناطق ذات سماكة الجدار غير المتساوية (مثل الانتقال من جدران سميكة إلى رقيقة) معرضة لتكوين شقوق حرارية. ستؤدي العيوب المعدنية (مثل الشوائب) في هيكل مضخة الفولاذ المقاوم للصدأ متعدد المراحل إلى تضخيم عيوب الصب. على سبيل المثال، غالبًا ما تبدأ الشقوق في هيكل المضخة المصبوبة عند نقاط الإجهاد الهيكلي في الصب الرملي وتنتشر في جميع أنحاء الهيكل. إن تحسين التصميم الهيكلي لجسم المضخة متعدد المراحل هو الأساس لمنع عيوب الصب: زيادة نصف قطر الزوايا المستديرة، وتحسين توزيع سمك الجدار يمكن أن يقلل من خطر الشقوق في جسم المضخة المصبوبة. يجب دمج التحليل الهيكلي لجسم المضخة متعدد المراحل مع عملية الصب الرملي.لا تقتصر مشكلة تشققات هيكل مضخة الصب على التصميم فحسب، بل تتفاعل أيضًا مع العمليات اللاحقة. يتميز هيكل مضخة الصب متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بطوله وكثافته، مما يُعرّضه لانكماش كبير أثناء التبريد، مما قد يُسبب عيوبًا في الصب في مرحلتي التركيب الصندوقي أو الصب. يجب تحديد عيوب الصب، مثل التشققات في هيكل مضخة الصب متعدد المراحل، أولًا أثناء الإنتاج لتجنب خسائر التكلفة. باختصار، تشمل توجيهات تحسين هيكل مضخة الصب ما يلي: تقوية منطقة الحافة، وتقريب جذور الشفرات، وتوحيد سمك الجدار الكلي. يمكن لهذه الإجراءات أن تُقلل من الإجهاد الداخلي لهيكل مضخة الصب متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ، وتمنع تكوّن عيوب الصب. يبدأ منع تشقق هيكل مضخة الصب متعدد المراحل بالتحسين الهيكلي، وستناقش الفصول اللاحقة تأثير عوامل العملية. 

 الفصل الثالث: تحليل تأثير عمليات الصب على الشقوق. تُعد عملية الصب الخطوة الأولى في صب الرمل، وتؤثر بشكل مباشر على جودة السطح والسلامة الهيكلية الداخلية لغلاف مضخة الصب. قد تؤدي عمليات الصب غير السليمة إلى عيوب في الصب في أغلفة المضخات متعددة المراحل، وخاصةً الشقوق. أثناء عملية الصب، يُعدّ عدم تناسق ضغط قالب الرمل أحد الأسباب الرئيسية لتشققات أغلفة المضخات متعددة المراحل. يؤدي عدم تناسق ضغط تجويف الصب في غلاف المضخة إلى تآكل جزيئات الرمل بفعل المعدن المنصهر أثناء الصب، مما يُشكّل عيوبًا في الصب، مثل الشقوق السطحية. يتطلب رمل القالب المستخدم في أغلفة المضخات متعددة المراحل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ متطلبات أعلى: فالرطوبة الزائدة أو غير الكافية في رمل القالب تزيد من خطر عيوب الصب. على سبيل المثال، عندما تكون قوة الطبقة السطحية لرمل القالب منخفضة، تكون مساحة شفة غلاف المضخة متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ عرضة للتشققات الحرارية. يتطلب تحضير قالب الرمل في عملية صب أغلفة المضخات متعددة المراحل رقابة صارمة. غالبًا ما تنتج الشقوق في غلاف مضخة الصب عن تراكب قالب الرمل أو وجود ثقوب هوائية أثناء الصب. ستؤدي نسبة الرمل غير الصحيحة في رمل قالب أغلفة المضخات متعددة المراحل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ (مثل عدم كفاية المادة الرابطة) إلى انخفاض قوة رمل القالب، مما يؤدي إلى المزيد من عيوب الصب بعد الصب. قد تؤدي أخطاء إزالة النموذج أثناء الصب أيضًا إلى إتلاف القالب، مما يتسبب في حدوث شقوق موضعية في غلاف المضخة متعدد المراحل. ستؤدي نفاذية الهواء الضعيفة لرمل القالب لغلاف مضخة الصب إلى زيادة احتباس الغاز، مما يشكل شقوقًا داخلية في عيوب الصب. يمكن أن يؤدي تحسين عملية صب أغلفة المضخات متعددة المراحل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى تقليل عيوب الصب. تتطلب الأجزاء الرئيسية لغلاف المضخة متعدد المراحل (مثل قاعدة ألواح الأضلاع) قوالب رمل عالية التماسك. في إنتاج أغلفة مضخات الصب، يُمكن التحكم في نسبة الرطوبة في رمل القالب ضمن نطاق 4-6% لتقليل إجهاد الانكماش ومنع التشققات. يجب تجنب الحواف والزوايا الحادة عند تحضير رمل القالب لأغلفة مضخات الفولاذ المقاوم للصدأ متعددة المراحل للحد من منشأ عيوب الصب. تشمل اقتراحات التشغيل: ضمان تماسك متساوٍ باستخدام معدات صب آلية، وتقوية معالجة الزوايا أثناء الصب اليدوي. يمكن أن تُقلل هذه الإجراءات بشكل كبير من حدوث التشققات في غلاف المضخة متعدد المراحل. يتطلب منع عيوب الصب والسيطرة عليها، مثل التشققات في غلاف المضخة متعدد المراحل، إعطاء الأولوية لتقوية دعامة القالب في عملية الصب. 

 الفصل الرابع تحليل تأثير عملية صنع اللب على الشقوق تركز عملية صنع اللب على إنتاج نوى الرمل، والتي تدعم التجاويف الداخلية لغلاف المضخة متعدد المراحل وتؤثر بشكل مباشر على حدوث عيوب الصب. تعد عمليات صنع اللب غير السليمة سببًا مهمًا للشقوق في غلاف مضخة الصب. عندما تكون قوة قلب الرمل غير كافية، تكون منطقة تجويف الشفرة لغلاف المضخة متعدد المراحل عرضة للانهيار، مما يؤدي إلى حدوث شقوق داخلية. يتطلب قلب الرمل لغلاف المضخة متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ خصائص حرارية عالية؛ وإلا فإن التمدد الحراري سيسبب عيوبًا في الصب. يمكن أن تؤدي نسبة رابط اللب غير الصحيحة إلى تشقق هش في قلب الرمل، وبعد الصب، سيظهر شق في غلاف المضخة متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ. تتطلب عملية صنع قلب غلاف مضخة الصب مراعاة تصميم عادم قلب الرمل. يتطلب الهيكل المعقد لغلاف المضخة متعدد المراحل تخطيطًا معقولًا لثقوب عادم قلب الرمل؛ وإلا، فإن تراكم ضغط الغاز سيسبب عيوبًا في الصب، مثل التشققات. سيؤدي عدم تجفيف قلب الرمل لغلاف مضخة الفولاذ المقاوم للصدأ متعدد المراحل (مع الرطوبة المتبقية) إلى توليد ضغط بخاري أثناء الصب، مما يؤدي إلى تشققات تحت سطحه. كما أن التلف أثناء عملية صنع القلب يفاقم مشكلة التشقق، وستصبح النقاط التالفة في قلب الرمل لغلاف مضخة الفولاذ المقاوم للصدأ متعدد المراحل مصدرًا لعيوب الصب. تشمل إجراءات تحسين صنع قلب غلاف مضخة الفولاذ المقاوم للصدأ متعدد المراحل ما يلي: اختيار رمل قلب عالي القوة وتحسين نظام العادم. في إنتاج غلاف مضخة الصب، يمكن للطلاء الموحد لقلب الرمل أن يعزز مقاومة الحرارة ويقلل التشققات. يجب اختبار عملية صنع قلب غلاف مضخة الفولاذ المقاوم للصدأ متعدد المراحل بانتظام للتأكد من قوة قلب الرمل لمنع عيوب الصب. 

 الفصل الخامس: تحليل تأثير عملية التشكيل الصندوقي على الشقوق. تتضمن عملية التشكيل الصندوقي دمج قوالب الرمل وأنوية الرمل. يمكن أن تؤدي الأخطاء التشغيلية مباشرةً إلى عيوب في صب أغلفة المضخات متعددة المراحل. قد يؤدي التشكيل الصندوقي غير السليم إلى عدم محاذاة أنوية الرمل أو ضغط قوالب الرمل، مما يُسبب شقوقًا إجهادية في زوايا أغلفة المضخات المصبوبة. يتطلب التشكيل الصندوقي لأغلفة المضخات متعددة المراحل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ محاذاة دقيقة؛ وإلا، فإن الإجهاد الحراري غير المتساوي سيفاقم عيوب الصب. إذا لم يُنظف الرمل العائم جيدًا أثناء عملية التشكيل الصندوقي، فسوف تلتصق جزيئات الرمل بسطح أغلفة المضخات متعددة المراحل، مُشكلةً عيوبًا في الصب مثل مصادر التشققات. يركز التشكيل الصندوقي لأغلفة المضخات متعددة المراحل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ على التحكم في الفجوات. في إنتاج أغلفة المضخات المصبوبة، يؤدي الخلوص الزائد أو غير الكافي بين رؤوس الأنوية إلى تركيز الإجهاد، مما يؤدي إلى شقوق عيوب الصب. يؤدي عدم توازن ضغط صب الصندوق في أغلفة المضخات متعددة المراحل إلى تشوه قوالب الرمل، مما يزيد من خطر تشقق منطقة شفة أغلفة المضخات متعددة المراحل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. تشمل إجراءات التحسين استخدام دبابيس تحديد المواقع لضمان الدقة، وتعزيز عملية التنظيف. 

 الفصل السادس: تحليل تأثير عملية الصب على الشقوق. تتحكم عملية الصب في ملء المعدن المنصهر. تُعدّ المعايير غير الصحيحة السبب الرئيسي للشقوق في غلاف المضخة متعددة المراحل. عندما تكون درجة حرارة الصب مرتفعة جدًا، يزداد الإجهاد الحراري لغلاف المضخة المصبوبة، مما يؤدي إلى عيوب في الصب، مثل الشقوق الساخنة. تؤدي سرعة الصب المفرطة لغلاف المضخة متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى غسل المعدن المنصهر لقالب الرمل، مما يؤدي إلى تشققات سطحية. تزداد احتمالية حدوث عيوب الصب عند انقطاع الصب. يؤدي التصلب غير المتساوي لغلاف المضخة متعدد المراحل إلى تشققات داخلية. يشمل تحسين عملية الصب لغلاف المضخة متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ: التحكم في درجة الحرارة عند 1570-1560 درجة مئوية واستخدام نظام تغذية سفلية. يمكن أن تقلل هذه الإجراءات من عيوب الشقوق في غلاف المضخة المصبوبة. 

 الفصل السابع: إجراءات التحسين الشاملة: بناءً على التحليل الهيكلي وكل عملية، تشمل إجراءات التحسين ما يلي: تقوية تصميم هيكل المضخة متعدد المراحل (مثل تقريب زوايا الشفة)؛ تحسين إحكام شكل القالب؛ تعزيز قوة تشكيل القلب؛ محاذاة الصناديق بدقة؛ التحكم في معلمات الصب. بعد التنفيذ، يُمكن تقليل حدوث عيوب التشقق في هيكل المضخة متعدد المراحل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل فعال، وتحسين كفاءة إنتاج هيكل المضخة المصبوب.  

الفصل الثامن: الخاتمة: تنشأ مشكلة التشققات في هيكل مضخة الصب الرملي متعددة المراحل من ضعف هيكلها وأخطاء في عملية الصب. من خلال تحسين الهيكل والتحكم في العملية، يُمكن الوقاية بفعالية من عيوب الصب، مثل التشققات في هيكل مضخة الصب متعددة المراحل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.