ملخص: تُحلل هذه الورقة البحثية بشكل منهجي أسباب عيوب ثقوب الرمل وعملياتها ومواقعها الشائعة في عملية صب الرمل لأجسام المضخات متعددة المراحل من نوع بي بي 3 في أجزاء الفولاذ المصبوب، وتقترح حلولاً مُحددة. من خلال مراجعة الأدبيات وتحليل الحالات، وُجد أن عيوب ثقوب الرمل تنتج بشكل رئيسي عن ضعف قوة رمل الصب، وعيوب تصميم نظام البوابات، والتشغيل غير السليم، وهي أكثر عرضة للظهور في عمليات الصب، وضبط القلب، والإغلاق، والصب. تشمل المواقع المحددة البوابات، والرافعات، والأجزاء السميكة من المسبوكات، والتجاويف الداخلية. من خلال تحسين نسبة رمل الصب، وتحسين تصميم نظام البوابات، وتعزيز التحكم في العملية، يمكن تقليل معدل ظهور ثقوب الرمل بشكل فعال وتحسين جودة المسبوكات.
الفصل الأول المقدمة
مع تطور التكنولوجيا الصناعية، يزداد استخدام مضخات الفولاذ المقاوم للصدأ متعددة المراحل في مجالات مثل الهندسة الكيميائية والطاقة والحفاظ على المياه. يُعدّ هيكل المضخة متعدد المراحل من الفولاذ المصبوب من نوع بي بي 3، وهو المكون الأساسي، ذا جودة عالية تؤثر بشكل مباشر على أداء المضخة وعمرها الافتراضي. ومع ذلك، في عملية صب الرمل، تُعد عيوب ثقب الرمل من عيوب الصب الشائعة، مما يؤثر بشكل خطير على متانة وجودة مظهر المسبوكات. تهدف هذه الورقة إلى إجراء تحليل متعمق لأسباب عيوب ثقب الرمل وعملياتها ومواقعها الشائعة، واقتراح حلول فعّالة لتكون مرجعًا لشركات الصب.
الفصل الثاني: تحليل العلاقة بين الخصائص الهيكلية للصب وعيوب ثقب الرمل
2.1 الخصائص الهيكلية لجسم مضخة بي بي 3 المصنوعة من الفولاذ المصبوب
يعتمد جسم مضخة بي بي 3 على هيكل محوري منقسم، يتكون من جسم المضخة وغطائها وزوج الاحتكاك الساكن، ليشكل هيكلًا حلزونيًا مزدوجًا أحادي الغلاف. ومن ميزاته الرئيسية:
1. يتم ترتيب المكرهات بشكل متماثل ظهرًا لظهر لتحقيق
التوازن الذاتي للقوة المحورية؛
2. تصميم قناة التدفق الحلزونية المزدوجة يقلل من تأثير القوة الشعاعية على جسم المضخة؛
3 يتم تقسيم مكونات جسم المضخة/الغطاء أفقيًا لسهولة التفكيك والتجميع والصيانة؛
4. تعتمد المروحة في المرحلة الأولى على بنية شفط مزدوجة لتعزيز مقاومة التجويف.
هذه الميزات الهيكلية، مع أنها تُحسّن أداء هيكل المضخة، تفرض أيضًا متطلبات أعلى على عملية الصب. على سبيل المثال، قد يُسبب السطح المنحني المُعقّد لقناة التدفق الحلزونية المزدوجة امتلاءً غير متساوٍ للمعدن المنصهر، مما يزيد من خطر تكوّن ثقوب الرمل.
2.2 تأثير هياكل المضخات المنقسمة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ على ثقوب الرمل
يؤثر هيكل قناة التدفق لمضخة الفولاذ المقاوم للصدأ المنقسمة بشكل مباشر على خصائص تدفق المعدن المنصهر. تشير الأبحاث إلى أنه عند تغير المقطع العرضي لقناة التدفق بشكل مفاجئ أو اختلاف سمك الجدار بشكل كبير، من المرجح حدوث اضطراب وسحب، مما يؤدي إلى تساقط رمل القالب وتكوين ثقوب فيه. على سبيل المثال، في قسم الانتشار لحلزون مضخة متعدد المراحل، إذا لم يتم التحكم بشكل صحيح في تدرج سمك الجدار، فإن الاختلافات المحلية في معدلات التبريد ستؤدي إلى إجهاد حراري، مما يؤدي إلى تشقق القالب.
الفصل الثالث: تحليل أسباب عيوب حفرة الرمل
عيوب ثقوب الرمل هي ثقوب تحتوي على حبيبات رمل مغروسة على سطح الصب أو داخله. أسبابها معقدة ومتنوعة، ويمكن إرجاعها بشكل رئيسي إلى العوامل التالية:
3.1 عدم كفاية قوة رمل القالب
يُعدّ ضعف متانة رمل القالب أو قلبه الرملي أحد الأسباب الرئيسية لعيوب ثقب الرمل. أثناء عملية الصب، قد يؤدي ارتفاع درجة حرارة المعدن المنصهر وتأثير التآكل إلى تساقط القالب أو القلب، مما يؤدي إلى ثقوب الرمل. إذا كانت مقاومة رمل القالب غير كافية، تحت تأثير المعدن المنصهر عالي الحرارة، سيلين سطح رمل القالب ويتساقط، مما يزيد من تكوّن عيوب ثقب الرمل.
3.2 نظام البوابة مصمم بشكل سيئ
التصميم غير المناسب لنظام الصب، مثل وضع البوابة غير الصحيح أو سرعة الصب العالية جدًا، قد يُسبب قوة فرك مفرطة للمعدن المنصهر على القالب، مما يؤدي إلى تشقق القالب وتساقط رمله وتكوين ثقوب رملية. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤثر قصر أو طول مدة الصب على حدوث ثقوب رملية، لذا يجب ضبط مدة الصب بما يتناسب مع حجم وهيكل ووزن الصب.
3.3 التشغيل غير السليم
يُعدّ سوء تشغيل عمليات مثل التشكيل، وتشكيل اللب، والإغلاق، والصب، سببًا رئيسيًا لعيوب فتحات الرمل. على سبيل المثال، عدم تنظيف الرمل المتساقط في التجويف قبل إغلاق الصندوق، وتلف قلب الرمل وعدم إصلاحه، وسقوط أجسام غريبة في التجويف أثناء عملية الصب، كل ذلك قد يؤدي إلى تكوّن فتحات الرمل.
الفصل الرابع: العمليات والمواقع المعرضة لعيوب حفرة الرمل
تتضمن العمليات والمواقع الشائعة لعيوب حفرة الرمل في عملية صب الرمل الجوانب التالية بشكل أساسي:
4.1 عملية التشكيل
في عملية الصب، قد يؤدي عدم تناسق ضغط القالب، وعدم إزالة الرمال الحادة، وعدم متانة سطح التجويف بشكل كافٍ، إلى عيوب في ثقوب الرمل. كما أن مشاكل مثل عدم إصلاح القالب بشكل صحيح، وعدم ضغط زوايا الصب، وهبوط الصب الكبير عند الانفصال، قد تؤدي إلى تساقط الرمل أثناء الصب، مما يؤدي إلى ثقوب الرمل.
4.2 إجراءات ضبط القلب وإغلاق القالب
أثناء عملية ضبط اللب وإغلاقه، قد يؤدي تلف قلب الرمل، وعدم تنظيف الرمال السائبة، وتساقط حبيبات الرمل نتيجةً للاصطدامات أثناء إغلاق الصندوق، إلى عيوب في فتحات الرمل. كما أن وجود نتوءات غير نظيفة على السطح الفاصل لقلب الرمل، وسقوط الرمال السائبة في التجويف أثناء إغلاق الصندوق، من الأسباب الشائعة لثقوب الرمل.
4.3 عملية الصب
أثناء عملية الصب، سرعة الصب سريعة جدًا وتصميم البوابة غير المعقول
يؤدي تدفق الرمل، وسقوط أجسام غريبة في التجويف أثناء عملية الصب، إلى تكوّن ثقوب رملية. كما أن ارتفاع أو انخفاض درجات حرارة الصب بشكل مفرط قد يؤثر على حدوثها.
4.4 المواقع المعرضة لحفر الرمل
تشمل عيوب ثقوب الرمل الشائعة في المسبوكات البوابات، والروافع، والأجزاء السميكة والكبيرة من المسبوكات، والتجاويف الداخلية. هذه المواقع معرضة لتساقط العفن أو ترسب حبيبات الرمل في المسبوكات بسبب قوة الاحتكاك الكبيرة للمعدن المنصهر أو بطء تبديد الحرارة.
الفصل الخامس حلول لعيوب حفرة الرمل
في ضوء الأسباب والعمليات الشائعة لعيوب حفرة الرمل، تم اقتراح الحلول التالية في هذه الورقة:
5.1 تحسين نسبة رمل القالب
يُعد تحسين قوة ومقاومة رمل القالب أساسًا لمعالجة عيوب ثقب الرمل. بتعديل نسبة رمل القالب وزيادة محتوى المواد الرابطة والمواد المضافة، يُمكن تعزيز قوة الضغط الرطب ومقاومة رمل القالب، وتقليل تكوّن عيوب تساقط القالب وثقب الرمل.
5.2 تحسين تصميم نظام البوابة
التصميم المدروس لنظام الصب، بما في ذلك موضع البوابة وحجمها وسرعة الصب، يُقلل بفعالية من قوة فرك المعدن المنصهر على القالب، ويُقلل من معدل حدوث عيوب ثقب الرمل. كما يُعدّ ضبط وقت الصب بما يتناسب مع حجم وهيكل ووزن الصب إجراءً هامًا للحد من عيوب ثقب الرمل.
5.3 تعزيز التحكم في العملية
إن تعزيز التحكم في عمليات مثل التشكيل، وتشكيل اللب، والإغلاق، والصب، لضمان التشغيل السليم والتنظيف الشامل وتجنب الاصطدامات، يُقلل بفعالية من تكوّن عيوب ثقب الرمل. على سبيل المثال، يجب تنظيف التجويف جيدًا قبل إغلاق الصندوق، مع التأكد من عدم وجود أي نقاط عمياء؛ والتحقق من نظافة كوب المصب والقناة قبل الصب؛ وتجنب سقوط الأجسام الغريبة في التجويف أثناء عملية الصب، وما إلى ذلك.
5.4 استخدم مرشح الصب
يُمكن استخدام مُرشِّح صب في قسم المجرى لإزالة الشوائب بفعالية من المعدن المنصهر، والقضاء نهائيًا على عيوب ثقوب الرمل في الصب. يجب أن يعتمد اختيار مُرشِّح الصب على نوع المعدن المنصهر وظروف الصب.
الفصل السادس: الخاتمة
يُعدّ عيب ثقب الرمل أحد عيوب الصب الشائعة في عملية صب الرمل لأجزاء الفولاذ المصبوب متعدد المراحل من نوع بي بي 3. أسبابه معقدة ومتنوعة، كما أن عملية الصب وموقعه واضحان. من خلال تحسين نسبة رمل الصب، وتحسين تصميم نظام البوابات، وتعزيز التحكم في العملية، وغيرها من التدابير، يمكن تقليل معدل حدوث عيوب ثقب الرمل بشكل فعال، وتحسين جودة المسبوكات. في المستقبل، ومع التطوير المستمر لتكنولوجيا الصب، ستصبح الوقاية من عيوب ثقب الرمل ومكافحتها أكثر دقة وذكاءً، مما يوفر ضمانًا قويًا للتنمية المستدامة لشركات الصب.