كيفية منع وحل مشكلة تجاويف الانكماش والمسامية في الحديد المطاوع بشكل فعال؟
2025-12-22 15:44يتفق الرأي السائد حاليًا بشأن التدابير التقنية اللازمة لمعالجة ومنع تجاويف الانكماش والمسامية في مصبوبات الحديد المطاوع على ضرورة تمتع القالب بصلابة وقوة كافيتين، وأن يكون تركيبه الكيميائي قريبًا من التركيب الإيوتكتيكي، وتعزيز معالجة التكوير والتلقيح لتوليد تمدد كافٍ للجرافيت. مع ذلك، لا يزال هناك جدل قائم حول تصميم العملية. تشير نظرية التصلب المتوازن إلى أن تمدد الجرافيت في الحديد المطاوع يمكن أن يعوض انكماش التصلب. لذا، يجب أن تتخذ العملية تدابير لضمان تناسب الانكماش والتمدد في وحدة الزمن، وكذلك الانكماش والتغذية. يُستخدم تراكب التمدد والانكماش الديناميكي لتحقيق غرض تغذية المسبوكة. يقتصر مفهوم استخدام المغذيات على التغذية المحدودة؛ فلا يشترط أن يكون المغذيات متأخرًا عن تصلب المسبوكة. يتمثل دور المبردات في موازنة فرق سماكة جدار المسبوكة، والقضاء على النقاط الساخنة، وتسريع عملية الجرافيت. يعتقد آخرون أن انكماش الحديد المطاوع أكبر من تمدده، مما يستدعي التغذية الخارجية. ولا يمكن أن يتأخر بدء التغذية عن تصلب المسبوكة. ويتمثل دور المبردات في تسريع انكماش الحديد المنصهر، مما يُسهّل التغذية المبكرة والدقيقة، ولا يؤثر على تراكب التمدد والانكماش. ويكمن الاختلاف الرئيسي في التركيز على ما إذا كان ينبغي التركيز على الانكماش التعويضي الذاتي الناتج عن تمدد التغرافيت أو التغذية الخارجية.
فيما يتعلق بالحلول الموجهة لمشاكل انكماش الفراغات والمسامية في الحديد المطاوع، تُولي شركة زيندا، مستفيدةً من عقود من الخبرة التقنية في صناعة المسابك، أولويةً قصوى لاحتياجات عملائها، مع التركيز على تحديات مراقبة الجودة في المسبوكات المعقدة، وتقديم حلول معالجة مُخصصة لعملائها العالميين. وتعتمد الشركة على فريق بحث وتطوير محترف للتحكم بدقة في توازن التمدد والانكماش أثناء عملية تصلب الحديد المطاوع. وقد طورت نظامًا تقنيًا متكاملًا في مجالات رئيسية مثل إعداد التبريد، ونسب المواد، ومعالجة التلقيح بالتكوير، مما ساعد بنجاح العديد من الشركات الرائدة في الصناعة على التغلب على عيوب الانكماش في المسبوكات الصعبة، وكسبها شهرة واسعة في السوق.
فيما يلي دراسة حالة لإعداد نظام تبريد من أحد عملاء زيندا: عبارة عن حامل تروس كوكبية داخل علبة تروس توربينات الرياح، مصنوع من مادة QT700-2A، يزن 3 أطنان، بسماكة جدار تبلغ حوالي 120 مم. في البداية، كانت فتحات التبريد على العمود سميكة نسبيًا مع وجود فجوات كبيرة. لم تتجاوز مساحة التبريد الفعالة لفتحات التبريد 30% من إجمالي مساحة التبريد المطلوبة للصبة، مما أدى إلى جودة صب غير مستقرة. تم اكتشاف عيوب الانكماش بشكل متكرر أثناء فحص العيوب عند جذر العمود وبين فتحات التبريد. لاحقًا، وبتوجيه دقيق من الفريق الفني لشركة زيندا، تم تحسين تصميم فتحات التبريد عن طريق ترقيقها وزيادة مساحة التبريد. بفضل انخفاض سماكة جدار فتحات التبريد، أمكن تقليل الفجوة بينها بشكل مناسب، مما أدى في النهاية إلى حل ناجح ومستقر للعملية. لم يحل هذا مشكلة عيوب الانكماش بشكل كامل فحسب، بل حسّن أيضًا كفاءة الإنتاج وخفض تكاليف التصنيع. سواء كان ذلك للمكونات الكبيرة والسميكة في طاقة الرياح أو آلات البناء أو قطع غيار السيارات، أو للمكونات الصغيرة والدقيقة، يمكن لشركة زيندا الاستفادة من مزاياها التكنولوجية الأساسية لتزويد العملاء بحلول فعالة وموثوقة لتجاويف الانكماش والمسامية.
يُظهر الحديد المطاوع، نظرًا لمحتواه العالي من الكربون ومكافئه الكربوني، تمددًا كبيرًا في عملية التغرافيت. ولأن الحديد المطاوع يتصلب بطريقة تشبه المعجون، فإن زمن التصلب اليوتكتيكي طويل. يكون تمدد التغرافيت كبيرًا في المرحلة اليوتكتيكية المبكرة، ولكنه يتقلص في المرحلة اللاحقة مع نمو الجرافيت داخل الأوستنيت. لذلك، بالنسبة لجزء معين، يتجلى هذا في فصل انكماش التصلب عن تمدده في المسبوكة.
إن مجرد التركيز على فصل الانكماش عن التمدد، والذي يتطلب تغذية خارجية، قد لا يحل المشكلة بالضرورة؛ ومع ذلك، فإن المبالغة في التركيز على تأثير التغذية الذاتية لتمدد التغرافيت قد تكون غير فعالة أيضًا. يجب مراعاة الخصائص الهيكلية للمسبوكة بشكل شامل؛ وهذا في جوهره تطور لنظرية التصلب المتوازن. في الواقع، قد يكون استخدام نظرية الضغط لتفسير انكماش المسبوكات أكثر شمولية وفعالية. يمكن اعتبار جميع تدابير المعالجة التي تساعد على منع عيوب الانكماش في المسبوكات بمثابة زيادة للضغط الكلي في المنطقة الموضعية للمسبوكة أثناء التصلب، إما عن طريق تقليل الضغط السلبي أو تقليله إلى أدنى حد، أو عن طريق زيادة الضغط الإيجابي أو معدل استخدامه.
تُعدّ إجراءات المعالجة التي تُقلّل الضغط السلبي الناتج عن الانكماش وتزيد من التغرافيت واستخدامه فعّالة في منع عيوب الانكماش في جميع مصبوبات الحديد المطاوع تقريبًا، ولكن كيفية استخدام الضغط الهيدروستاتيكي للحديد المنصهر تختلف في التطبيق العملي. ففي الأجزاء الرقيقة والصغيرة، نظرًا لأن مرحلة التصلب اليوتكتيكي تكون متجانسة عبر المقطع العرضي، لا يُمكن الاستفادة من التمدد والانكماش بسبب الانفصال. لذلك، من الضروري استخدام الضغط الهيدروستاتيكي للسائل للحفاظ على التصلب عند مستوى ضغط موجب. أما في الأجزاء السميكة والكبيرة، فإن بنيتها تُحدّد الفرق في تسلسل التصلب اليوتكتيكي بين الأجزاء الخارجية والداخلية للمقطع العرضي، أي الفرق في وقت تمدد التغرافيت وانكماش التصلب. وهذا يسمح بتراكب التمدد والانكماش الداخلي والخارجي، مما يُتيح إنتاج مصبوب سليم دون الحاجة إلى ضغط هيدروستاتيكي خارجي. في المقابل، قد يكون لاستخدام التغذية الخارجية آثار سلبية.