سباكة القوالب
السباكة في القوالب إنگليزية: Die casting: هي عملية دفع المعدن المنصهر تحت ضغط عالي داخل فجوة (المشكلة داخل القالب)، و يجب أن يكون المسبوك من مادة غير حديدية مثال ذلك الألمنيوم و الزنك والمغنيسيوم. كما أن المعادن الحديدية يمكن أن تستخدم في أمور معينة. وتستخدم هذه الطريقة من السباكة خصوصا عندما يكون المنتج ذو حجم صغير أو متوسط، ويكون الإنتاج المطلوب بكميات كبيرة وجودة عالية ودقة عالية في القياسات والأبعاد. وهذه الخواص والمميزات جعلت السباكة بالقوالب من أهم طرق إنتاج المعادن على الإطلاق. وفي السنوات السابقة استخدمت السباكة بالقوالب في حقن البلاستيك لأنها قليلة التكلفة وأخف في المعدات.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
نبذة تاريخية
اخترعت السباكة في القوالب على يد إلايشا روت Elisha K. Root ، ودخل حيز الإنتاج على يد صمويل كولنز Samuel W. Collins لإنتاج الفؤوس في مصنعه في كانتون، مساتشوستس في ثلاثينيات القرن الثامن عشر.
الخطوات العملية
هنالك أربع خطوات رئيسية في عملية لسباكة في القوالب:
- الخطوة الأولى: يرش التجويف الداخلي للقالب بمادة التشحيم ثم يغلق، و لتشحيم دور كبير في خفض درجة حرارة القالب والمساعدة على إخراج المسبوك في النهاية.
- الخطوة الثانية: يحقن المعدن المصهور تحت ضغط عالي (10-175 ميغا باسكال)و لحظة امتلاء القالب يظل الضغط حتى يتصلب المسبوك.
- الخطوة الثالثة: يفتح القالب ويقذف المسبوك خارجا بواسطة مسامير القذف بالانجليزية (ejector pins).
- الخطوة الرابعة: ينظف المسبوك من الزوائد و يتم التاكد من مطابقته للمواصفات و المقايس المطلوبة.
و يجدر الاشارة هنا إلى أن السباكة بالضغط العالي تشغل الحيز الأكبر من الإنتاج الكمي المعتمد على هذا الأسلوب.
المعدات
هنالك نوعان من السباكة بالقوالب الأولى تسمى آلة السباكة بالمخزن البارد و اله السباكة بالمخزن الساخن, و يمكن التميز بينهما بالقوة التي يمكن لكل منها إنتاجها و التي تتراوح بين 400 إلى 4,000 طن . تزود ماكينات الخزان الساخن بحوض صهر لتغذية القالب, في البداية يتراجع المكبس إلى الوراء ليسمح للمعدن المصهور بالدخول إلى المضخة ثم إلى الرقبة و ثانيا يزود المكبس بالقدرة من الغاز المضغوط أو من الزيت ليدفع المعدن المصهر خارج الرقبة عبر الفوه وصولا إلى التجويف الذي في القالب, و الذي يميز هذا النظام هو السرعة ( 15 دورة في الدقيقة) و التلائم السريع بين المعدن و القالب و العيوب هو ارتفاع درجة حرارة الانصهار للمعدن لذلك تستخد هذه الالات بشكل رئيسي في الزنك والقصدير وسبائك الرصاص.
آلة حقن
قالب مفتوح و الرقبة
خلية عمل كاملة
اما ماكينات الخزان البارد فتستخدم عندما يكون المسبوك يتكون من مواد لا تستطيع الالات الخزان الساخن إنتاجها مثل سبائك الالمنيوم و سبائك المغنيسيوم و النحاس و الزنك, و هذا النوع من الالات يعمل بمصهور المعادن,اولا يصهر المعدن في فرن منفصل ثم تنقل كمية محدودة خزان الالة حيث يتم ادخال الشحنة إلى خزان القذف الغير ساخن (اسطوانة الحقن) هذه الشحنة تدخل لى القالب بواسطة مكبس ميكانيكي أو هيدروليكي, و أهم عيوب هذه العملية هو بطء الدورة بالإضافة إلى الحاجة لنقل المعدن المصهور من الفرن إلى الالة.
تصنع قوالب السباكة عادتا من صلب العدة لان حديد الزهر لا يستطيع تحمل الضغط العالي, لذالك فالقوالب تكون غالية الثمنو نتيجة ارتفاع تكلفة الإنتاج, و قد يحتوي القلب على تجوف واحد أو على مجموعة من التجاويف من نفس الشكل أو من اشكال مختلفة, و يجب ان يتكون القالب معلى الاقل من جزئين لسماح بإنفصال و قذف الشغلة بعد الانتهاء, و تحتوي القوالب أيضا على نظام تبريد و مسامير القذف و فتحات مسامية تكون عميقة و صغيرة . بالإضافة إلى ان القالب قد يحتوي على دليك و يصنع من المعدن و ليس من الرملنتيجة و جود الضغط العالي و الذي يسبب تلف الدليك المصنوع من الرمل ,و قد يستخدم الدليك المفقودعندما يكن الشكل المطلوب ذو طبيعة خاصة مثل عمل مجرى لولبي للبرغي مثلا, و يتم وضع الدليك يدويا عتد كل دورة داخل القالب و يخرج مع الشغلة عند نهاية الدورة و يتم اخراجه يدويا من لشغلة اما في حالة الدليك المفقود اغلى لانها نساعد على زيادة الإنتاج و توفير الوقت . حياة القالب تحدد بمعدل التصاق المواد به و معدل تاكله و الذي يرجع بشكل رئيسي لدرجة حرارة المعدن المصهور فمثلا قالب سبائك الالمنيوم يعيش حتى 100,000 دورة اذا تم استخدامه بطريقة جيدة على خلاف القالب الذي ينتج المغنيسيوم الذي يعيش أطول لان المغنيسيوم ينصهر عند درجة حرارة اقل.
مميزات و عيوب
المميزات
- دقة عالية في الابعاد.
- اسطح فائقة التشطيب.
- امكانية إنتاج المنتجات المعقدة.
- إضافة بعض القطع مثل ثقوب البراغب .
- تقليل أو عدم استخدام عمليات التشغيل الثانوية.
- الإنتاج الكمي و السريع.
العيوب
- كتلة المسبوك يجب ان تكون ما بين 30 غرام حتى 10 كيلو غرام.
- يجب ان يكون المسبوك اصغر من 600 ملم.
- ارتفاع التكلفة المبدائية .
- يجب ان يكون المعدن المصهور عالي السيولة.
- وجود مسامات في القالب.
- سماكة القالب يجب ان لا تتعدى 13 ملم.
خامات السباكة بالقوالب
تعتبر سبائك الزنك و الالمنيوم و المغنيسيوم و النحاس و الرصاص الخامات الرئيسية المستخدمة في السباكة بالقوالب, و لكل منها مميزاته و عيوبه.
