يميل المصنعون إلى استخدام الصب عند مراعاة التكلفة وقوة المنتج. إلا أن له عيوبًا أيضًا، مثل هدر المواد.
ربما تكون على دراية بعلم مسحوق المعادن (PM)، المعروف بقدرته على إنتاج أجزاء معقدة بسرعة.
كيفية اختيار هاتين العمليتين التصنيعيتين؟
إذا كنت تتطلع إلى مقارنة مسحوق المعادن مقابل الصب، فأنت في المكان المناسب.
المحتويات
نظرة عامة على مسحوق المعادن مقابل الصب
يستخدم كلٌّ من الصب ومساحيق المعادن قوالب لتشكيل المواد الخام إلى قطع. ويمكن لكليهما إنتاج قطع ذات شكل صافٍ أو شبه صافٍ.
ما يميزهما بشكل كبير هو أن عملية الصب تصهر المعدن لتشكيل الأجزاء، في حين أن مسحوق المعادن يشكل أجزاء تحت نقطة الانصهار.
ما هو PM؟
تعريف رئيس الوزراء
عملية مسحوق المعادن يتم إنشاء مكونات معدنية عن طريق تسخين مساحيق معدنية مضغوطة أسفل نقطة انصهارها مباشرة.
أنواع عملية مسحوق المعادن
هنا هو الشائع أنواع عملية مسحوق المعادن.
- مسحوق المعادن التقليدي
- حقن صب المعادن (MIM)
- الضغط المتوازن الساخن (HIP)
- الضغط المتوازن البارد (CIP)
- التلبيد بالبلازما الشرارية (SPS)
- تشكيل المسحوق (PF)
- التصنيع الإضافي (AM)
ما هو الإرسال؟
تعريف الصب
عملية الصب هي إدخال معدن منصهر في قالب لتشكيل الشكل المطلوب للقطعة. وهي عملية تصنيع قديمة، إذ يعود تاريخ أقدم المسبوكات المتبقية إلى عام 3200 قبل الميلاد.
أنواع الصب
- صب الرمل
يستخدم الصب الرملي قوالب رملية لصنع الأجزاء. هذه القوالب عادةً ما تكون أكثر فعالية من حيث التكلفة وذات مقاومة حرارية كافية.
- يموت الصب
يُنتج الصب بالقالب أجزاءً مصبوبة بدفع المعدن المنصهر إلى قالب تحت ضغط عالٍ. ويمكن للصب بالقالب إنتاج مكونات ذات سطح نهائي ممتاز. أما القوالب المستخدمة في الصب بالقالب فهي أغلى ثمنًا وعمرها الافتراضي أطول.
- صب الاستثمار
الصب الاستثماري هو عملية صب دقيقة تُغطى فيها نقشة الشمع بالسيراميك لتشكيل الصب. تتميز قطع الصب الاستثماري بالمزايا التالية:
- الانتهاء من السطح المثالي
- دقة أبعاد عالية
- الاستخدام الفعال للمواد المعدنية
- الجاذبية يموت الصب
يستخدم الصب بالجاذبية الجاذبية وحدها لصب المعدن المنصهر في قالب. يتميز الصب بالقالب بالجاذبية بتكاليف إنتاج منخفضة ومدة إنتاج طويلة.
- الصب المستمر
يُنتج الصب المستمر أطوالًا متواصلة من الأشكال المعدنية المضلعة. وبالمقارنة مع الصب التقليدي، يُقلل الصب المستمر من التكلفة واستهلاك الطاقة.
مزايا مسحوق المعادن مقارنة بالصب
عند مقارنة مسحوق المعادن بالصب، فإننا عادة ما نأخذ العوامل التالية في الاعتبار:
- التكلفة
- مادة خام
- خصائص الميكانيكية
- دقة الأبعاد
- صديقة للبيئة
- طلب توظيف جديد
- التكلفة
عادةً ما تكون معدات مسحوق المعادن أغلى ثمناً، لكن كفاءة إنتاجها عالية. تتطلب الأجزاء الملبدة كميات أقل. العمليات الثانويةبينما تتطلب القطع المصبوبة معالجة ثانوية أكثر. علاوة على ذلك، تعتمد صناعة مسحوق المعادن في الغالب على عمليات آلية بالكامل، مما يقلل تكاليف العمالة بشكل كبير.
- كفاءة المواد الأعلى
مقارنةً بالحديد الزهر، تُشكَّل مكونات المعدن المسحوق بضغط المسحوق، مع معدل استخدام عالٍ للمواد. تتطلب معظم المسبوكات معالجة ثانوية لقص أو إزالة المواد الزائدة.
- التسامح الدقيق
يمكن لمكونات مسحوق المعادن تحقيق دقة أبعاد عالية جدًا، خاصة بعد عملية تحديد الحجمعمومًا، يمكن للأجزاء المُلبَّدة تحقيق دقة تبلغ حوالي ± 0.04 مم. عادةً ما تكون دقة أبعاد الصب، وخاصةً الصب الرملي، أقل مقارنةً بالصب المعدني.
- خصائص الميكانيكية
غالبًا ما تحتوي منتجات PM على بنية دقيقة أكثر تناسقًا، مما يؤدي إلى خصائص ميكانيكية متسقة.
قد يكون تحقيق الخصائص المثالية أكثر صعوبة في عملية الصب بسبب مشكلات مثل الفصل والمسامية.
لكن القطع المصبوبة تشكل بنية أكثر إحكاما أثناء التصلب، وعادة ما تظهر قوة شد وقوة خضوع أعلى.
- الانتهاء من السطح
تتميز قطع PM عادةً بسطح أدق، بمتوسط خشونة يبلغ 1.6 ميكرومتر. هذا يُقلل الحاجة إلى عمليات ثانوية.
- مجموعة واسعة من المواد الخام
يتم تصنيع معظم المسبوكات من مواد غير حديدية مثل:
- زنك
- النحاس
- الامونيوم
- حديد
- المغنيسيوم
لأن هذه المعادن لها نقاط انصهار منخفضة.
تتمتع تقنية مسحوق المعادن بمجموعة واسعة من اختيار المواد.
- حديد
- النحاس
- فولاذ مقاوم للصدأ
- النيكل
- الكروم
- المنغنيز
- كبريت
- الفسفور
- السيليكون
- وقت الإنتاج
يمكن أن يكون PM أسرع في إنتاج المكونات بكميات كبيرة بسبب ضغطه المبسط و عملية تلبيدكما أن التخلص من خطوات التصنيع والتشطيب المكثفة يساهم أيضًا في تسريع أوقات الإنتاج الإجمالية.
- فوائد بيئية
تستهلك عملية المعالجة الدقيقة طاقة أقل مقارنةً بصهر المعادن. كما أن تقليل هدر المواد يؤدي إلى إنتاج أكثر مراعاةً للبيئة.
يستهلك صهر المعدن أثناء عملية الصب طاقةً كبيرةً ويُنتج غازاتٍ مهدرة. إضافةً إلى ذلك، تُبرَّد المسبوكات غالبًا بالماء، مما قد يُلوثها بالزيوت والشحوم وبقايا المعادن.
تطبيقات مسحوق المعادن والصب
في حياتنا اليومية، هناك العديد من منتجات الصب ومنتجات مسحوق المعادن.
على سبيل المثال، تُصنع المقالي المتينة التي نستخدمها لطهي أشهى الوجبات باستخدام الصب. أما المحامل السلسة والمتينة في المراوح التي تُبقينا منتعشين خلال أيام الصيف الحارة، فتُصنع باستخدام مسحوق المعادن.
التطبيقات الأكثر أهمية لمسحوق المعادن هي كما يلي:
- أجزاء محرك السيارات، مثل قضبان التوصيل، وأدلة الصمامات، وأتباع الكامات
- المكونات المغناطيسية الناعمة للمحركات والمحولات والمحاثات
- أدوات القطع والتشغيل
- مرشحات مسامية لترشيح الغازات والسوائل
وتشمل الاستخدامات الهامة الأخرى للصب ما يلي:
- كتل المحرك ورؤوس الأسطوانات وأغطية ناقل الحركة للسيارات
- أغلفة التوربينات وأغلفة الضاغط ومعدات الهبوط للطائرات
- أجزاء الآلات الثقيلة: أجزاء كبيرة وقوية مثل أغطية المضخات، وأجسام الصمامات، والتروس.
- قوالب وقوالب لعمليات التصنيع المختلفة
- المكونات والإكسسوارات الهيكلية المستخدمة في صناعة بناء السفن
اختر العملية التي تناسب مشروعك
عند الحاجة إلى إنتاج كميات كبيرة من مكونات معقدة صغيرة ومتوسطة الحجم بسرعة، يُعدّ استخدام مسحوق المعادن خيارًا أفضل. أما بالنسبة للأجزاء الأكبر حجمًا والأكثر متانة، فقد يكون الصب أكثر ملاءمة.
علاوة على ذلك، يجب مراعاة مادة الأجزاء. على سبيل المثال، بالنسبة للمعادن ذات درجات الانصهار العالية، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، يُعدّ مسحوق المعادن أكثر ملاءمةً.
بالإضافة إلى ذلك، يجب عليك أن تأخذ بعين الاعتبار عامل التكلفة، بما في ذلك المواد والمعدات وكفاءة الإنتاج، وما إلى ذلك.
الأسئلة الشائعة
1. ما هي عملية الصب؟
في عملية الصب، يشير مصطلح "الصب" إلى عملية نقل المعدن المنصهر إلى قالب. بعد أن يبرد المعدن المنصهر ويتصلب، تتشكل مكونات الصب.
2. كم من الوقت تستغرق عملية الصب؟
يمكن أن يختلف وقت عملية الصب بشكل كبير بناءً على العوامل التالية:
- حجم وتعقيد الجزء
- طريقة الصب المحددة المستخدمة
- حجم الإنتاج.
قد يستغرق صبّ القوالب عدة أسابيع، وقد يصل إلى شهر للأجزاء الكبيرة والمعقدة.