أولاً: تصل مسامية الانكماش في الإنتاج الضخم إلى 40%، ويفشل توسيع غلاف أنبوب الرفع في عملية التصحيح.

تركز دراسة الحالة على صب حامل الكواكب QT600-10. يتميز هذا الجزء بقطاع مربع الشكل مع نتوءات محامل مرتبة في الزوايا الأربع وتجويف داخلي للأسنان في المنتصف. وباعتباره مكونًا أساسيًا من الحديد المطاوع لأنظمة النقل، فإنه يتطلب كثافة داخلية عالية.

خلال مرحلة الإنتاج التجريبي للنموذج الأولي، لم تظهر سوى مسامية انكماش طفيفة على السطح السفلي للتجويف الداخلي للسن، والتي أمكن إزالتها يدويًا لتلبية متطلبات التسليم. بعد التحول إلى الإنتاج بكميات صغيرة، ظهرت العيوب بشكل حاد، مما رفع معدل رفض مسامية الانكماش إلى 40%. وكشف عدد كبير من المسبوكات عن وجود تجاويف داخلية بعد التشغيل الآلي، بالإضافة إلى فشل نظام الكشف عن العيوب.

في البداية، اعتمد الفريق التقني أساليب تصحيح تقليدية في الصناعة لزيادة قدرة التغذية. فقاموا بتوسيع قطر أنابيب التغذية الجانبية الأصلية من 90 مم إلى 105 مم، وعدّلوا اتجاه مدخل البوابات، واختبروا درجات حرارة الصب ضمن نطاقات متعددة. بعد شهر ونصف من تجارب الصب المتكررة في الموقع والتحقق من خلال المحاكاة، لم يظهر انكماش المسامية أي تحسن ملحوظ. كما حدث انقطاع في تدفق التصلب، مما حال دون وصول الحديد المنصهر إلى المنطقة الساخنة. واجه المشروع في وقت من الأوقات مخاطر مطالبات العملاء وخسارة الطلبات.

ثانيًا: السبب الجذري للعيب: لا تكمن المشكلة في عدم كفاية سعة غلاف أنبوب التغذية؛ بل في تصلب مسار التغذية مسبقًا.

استنادًا إلى محاكاة التصلب وتحليل تشريح المسبوكات، أكد الفريق الفني سبب فشل اللب. لم تكن المشكلة نقصًا في الحديد المنصهر المخزن في أنابيب التغذية، بل التصلب المبكر وانسداد مسار التغذية.

تبرد المسبوكات وفق قاعدة: تتصلب الأجزاء الرقيقة أولاً، بينما تتصلب المناطق الساخنة السميكة لاحقاً. بعد اكتمال ملء القالب، تُبدد الأجزاء الرقيقة الحرارة بسرعة أكبر، مُشكلةً غلافاً صلباً بشكل تفضيلي، قاطعةً بذلك المسار الذي يربط أنابيب التغذية بالمناطق الساخنة. حتى لو بقي الحديد المنصهر السائل داخل أنابيب التغذية، فلن يتمكن من الوصول إلى المناطق الساخنة السميكة، مما يجعل نظام التغذية عديم الفائدة تماماً.

1. تقييم المخاطر بناءً على نسبة سُمك الجدار: عندما تكون نسبة سُمك الجدار أقل من 1.5، يتصلب المسبوك بشكل متزامن تقريبًا مع انخفاض خطر المسامية الناتجة عن الانكماش. تشير النسبة من 1.5 إلى 3 إلى خطر متوسط، ويجب ضمان مسارات تغذية غير مسدودة. إذا تجاوزت النسبة 3، تتصلب الأجزاء الرقيقة بشكل كامل وسريع بينما تحتفظ الأجزاء السميكة بالمعدن السائل، مما يؤدي إلى خطر مسامية انكماش مرتفع للغاية. في هذه الحالة، يصبح استخدام المبردات أو إعادة تصميم غلاف أنبوب التغذية أمرًا ضروريًا.

2. مراحل انكماش المعدن: يمثل الانكماش في الحالة السائلة من 1.5% إلى 2%. يحافظ الحديد المنصهر على سيولة جيدة، مما يسهل عملية التغذية. يصل انكماش التصلب إلى 3% إلى 4%، وهو المصدر الرئيسي للمسامية الناتجة عن الانكماش. في هذه المرحلة، يتحول الحديد المنصهر إلى حالة شبه صلبة مع انخفاض حاد في السيولة، مما يجعل التغذية صعبة للغاية. يبلغ انكماش الحالة الصلبة حوالي 1%. يكون المسبوك قد تصلب تمامًا، وتصبح التغذية غير ممكنة.

3. اختلاف خصائص المادة: يتميز حديد الدكتايل QT600-10 بمحتوى أعلى من البيرلايت. ويكون تمدده الحجمي الناتج عن ترسب الجرافيت لتعويض الانكماش أضعف من حديد الدكتايل منخفض الجودة مثل QT500-7. تفرض هذه المادة متطلبات أكثر صرامة على نفاذية مسار التغذية وفترة التغذية، ولا يمكن نسخ العمليات المُجربة لحديد الدكتايل منخفض الجودة مباشرةً.

ثالثًا: التخلي عن توسيع غلاف الرفع الجانبي؛ اعتماد غلاف الرفع المركزي الحراري

تخلى الفريق التقني عن الفكرة التقليدية المتمثلة في مجرد توسيع أكمام التغذية، وأعاد تصميم مسارات التغذية. ويتمثل الحل الأمثل في ملء التجويف الداخلي المركزي للسن وتطبيق أكمام تغذية مركزية طاردة للحرارة.

1. يتم وضع أكمام الرفع مباشرة فوق النقاط الساخنة لتقصير مسافة التغذية بشكل كبير وتقليل فقدان الحرارة أثناء نقل الحديد المنصهر؛

2. يتم التخلص من مسارات التغذية الجانبية الطويلة والضيقة، مما يتجنب بشكل أساسي الانسداد الناجم عن التصلب المبكر لقنوات التغذية؛

3. تطلق المواد الطاردة للحرارة الحرارة باستمرار لتمديد فترة احتفاظ الحديد المنصهر بالسائل داخل أكمام الرفع، مما يضمن استمرار إمداد الحديد المنصهر للنقاط الساخنة طوال عملية التصلب.

تؤكد نتائج المحاكاة أن هذه العملية قادرة على تحقيق تصلب متسلسل مستقر والقضاء تمامًا على مسامية الانكماش في قاع التجويف الداخلي للسن. وسيؤدي الإنتاج التجريبي اللاحق إلى خفض معدل الهدر بشكل فعال وتحسين جودة الأجزاء المنتجة بكميات كبيرة.

لطالما لجأت العديد من مصانع الصب إلى توسيع أنابيب التغذية بمجرد ظهور مسامية الانكماش. تزيد هذه الطريقة من استهلاك الحديد المنصهر، لكنها غالبًا ما تفشل في القضاء على العيوب وترفع تكاليف الإنتاج. عند مواجهة مسامية الانكماش، ينبغي على الشركات أولًا تقييم ما إذا كانت مسارات التغذية ستتصلب قبل الأوان. من خلال استهداف التصلب المتسلسل الأمثل، يمكن تحقيق تحسين العملية عن طريق تعديل مواضع أنابيب التغذية، وتقصير مسارات التغذية، والاستخدام الأمثل للمبردات بدلًا من توسيع أنابيب التغذية بشكل عشوائي. هذه المنهجية قابلة للتطبيق بشكل خاص على أجزاء نقل الحركة المصنوعة من حديد الدكتايل عالي القوة مثل QT600-10، مما يساعد الشركات على تقليل هدر المواد التجريبية، وتقصير دورات الإصلاح، وتحقيق استقرار جودة الإنتاج الضخم.