تُشكّل المسامية الغازية المتغلغلة أكثر من 60% من إجمالي المسامية الغازية في مصبوبات الحديد، مما يجعلها النوع الأكثر شيوعًا وإشكالية في إنتاج المسبوكات. تتميز هذه المسامية بحجمها الكبير وجدرانها الداخلية الملساء، وتظهر غالبًا على الطبقة السطحية للمصبوبات، ويصعب معالجتها بعد تشكلها. انطلاقًا من الأسباب الجذرية، تُصنّف هذه الورقة البحثية بشكل منهجي الاستراتيجيات الأساسية لمنع المسامية الغازية المتغلغلة، مما يُساعدك على خفض معدل رفض المسامية إلى أقل من 8%.

أولاً: المبادئ الأساسية: كيف تتغلغل المسامية الغازية في المسبوكات؟

يكمن جوهر المسامية الغازية المتغلغلة في الغاز المتولد من قوالب الرمل أو النوى بفعل المعدن المنصهر ذي درجة الحرارة العالية. عندما يتجاوز ضغط الغاز عند سطح التماس بين القالب والمعدن مقاومة تدفق المعدن المنصهر، يندفع الغاز بقوة داخل المعدن السائل. ونظرًا لعدم قدرته على الطفو والهروب في الوقت المناسب، يُحاصر الغاز في النهاية داخل المسبوكة أثناء التصلب.

ثانيًا: قطع مصادر الغاز – تقليل انبعاث الغاز من رمل القوالب واللب

• تحكم بدقة في نسبة الرطوبة في رمل القوالب

  يجب ألا تتجاوز نسبة رطوبة الرمل الأخضر حدًا معينًا، خاصةً في صب سبائك الألومنيوم؛ إذ يجب ألا تتجاوز 6.0%. فعند تبخر الماء، يتمدد حجمه آلاف المرات، مما يُسبب ارتفاعًا فوريًا في ضغط الغاز عند سطح التماس بين القالب والمعدن. أما نسبة رطوبة رمل القوالب في صب الفولاذ، فيجب ألا تتجاوز 5.5%، ويتطلب صب الحديد المطاوع تحكمًا أدق.

• تقييد المواد المولدة للغازات

  يجب التحكم بشكل صحيح في محتوى المواد المولدة للغاز مثل مسحوق الفحم والزيت الثقيل، لأن الإضافة المفرطة تؤدي إلى آثار ضارة بدلاً من الفوائد.

  قلل من استخدام فرشاة الماء أثناء رسم النماذج وإصلاح القوالب لتجنب الرطوبة الزائدة الموضعية.

  تُعدّ غازات النيتروجين والهيدروجين الناتجة عن تحلل رمال راتنج الفيوران السبب الرئيسي للمسامية المتغلغلة في مصبوبات سبائك الألومنيوم. ويمكن استخدام مواد رابطة منخفضة النيتروجين كبديل.

• ضمان جودة تجفيف شاملة

  يجب تجفيف القوالب الجافة والقوالب ذات الأسطح المجففة تمامًا. ينبغي تجميع القوالب وصبّها فورًا بعد التجفيف، دون تخزينها لفترة طويلة لمنع امتصاص الرطوبة والغازات. هذا الشرط بالغ الأهمية، خاصةً عند إنتاج المسبوكات الكبيرة، إذ أن امتصاص الرطوبة سيجعل كل العمل السابق عديم الجدوى.

• يجب أن تستوفي القناديل الصغيرة والصلصات معيار "الثلاثة ممنوعات"

  خالٍ من الصدأ والتلوث بالزيت والرطوبة، ومحفوظ جافاً تماماً. 

ثالثًا: فتح قنوات التهوية المسدودة – تحسين نفاذية العفن

1. التحكم بشكل معقول في درجة ضغط القالب

   كلما زادت درجة الضغط، قلت النفاذية وزادت احتمالية تكوّن مسامية غازية نافذة. لذا، قلل درجة الضغط قدر الإمكان مع ضمان قوة كافية للقالب.

   موضع	متطلبات الرص	سبب
   جدار القالب، قضيب القالب	كثيف نسبياً	تأكد من وجود قوة كافية لمنع انهيار القالب أثناء الرفع والمناولة
   الجزء السفلي من قالب الرمل	أكثر كثافة من الجزء العلوي	مقاومة تأثير التآكل الناتج عن المعدن المنصهر
   سطح تجويف القالب	كثيف نسبياً	مقاومة التآكل الناتج عن المعدن المنصهر
   المناطق البعيدة عن تجويف العفن	فضفاضة نسبياً	تسهيل عملية تهوية الغاز

2. حفر فتحات تهوية كثيرة – إجراء بسيط ولكنه فعال للغاية

   بعد دكّ قالب التاج وتسويته، قم بثقب فتحات التهوية باستخدام إبر التهوية. يتراوح قطر الإبرة من 2 مم إلى 8 مم، مع ما لا يقل عن 4-5 فتحات لكل ديسيمتر مربع.

   يجب أن يكون عمق الثقب على بعد 2-10 مم من سطح النمط.

   يجب ثقب فتحات التهوية المغلقة فوق أقسام الصب، ويجب ترتيب فتحات التهوية المفتوحة عند أعلى نقاط تجويف القالب.

   يجب أن تكون المساحة الإجمالية للمقطع العرضي لجميع فتحات التهوية أكبر من أو تساوي المساحة الإجمالية للمقطع العرضي لجميع المداخل لضمان تصريف الغاز دون عوائق.

3. التهوية الأساسية – أولوية قصوى

   النوع الأساسي	مخطط التهوية
   قلب صغير بسيط	قم بثقب فتحات التهوية في الموضع المركزي
   قلب معقد / منحني	قم بتضمين خيوط الشمع أو حبال القش، التي تحترق تحت درجة حرارة عالية لتشكيل ممرات للغاز.
   قلب مستطيل ثقيل	املأ الداخل بفحم الكوك/الخبث لتقليل سمك طبقة الرمل، وقم بتوصيل فتحات التهوية المحفورة على رسومات اللب بالتجويف الداخلي
   قلب أسطواني طويل	استخدم أنبوبًا حديديًا كإطار أساسي، وقم بحفر ثقوب صغيرة شعاعية على الأنبوب، ثم لف حبل القش من الخارج.

   
   

1. قم بزيادة درجة حرارة الصب بشكل مناسب

   بعد رفع درجة حرارة الصب: تقل لزوجة المعدن المنصهر مع تحسن سيولته؛ ويطول زمن تشكل القشرة، مما يمنح الغاز المتغلغل وقتاً كافياً للصعود والخروج. وتُعد سبائك الألومنيوم حساسة بشكل خاص؛ إذ يؤدي الصب في درجات حرارة منخفضة إلى عيوب مسامية غازية بشكل شبه حتمي.

2. قلل من سرعة الصب وحقق ملءً سلسًا للقالب

   يؤدي الصب السريع للغاية إلى دخول الغاز وتكوين هواء محبوس، بينما لا تستطيع قوالب الرمل تصريف الغاز في الوقت المناسب. التوصيات:

   إبطاء سرعة تغطية الألومنيوم المنصهر لعينات الرمل؛

   قلل المسافة بين المغرفة وكأس الصب؛

   استبدل أكواب الصب المخروطية بأكواب بيضاوية مسطحة لتجنب تشكل الدوامات؛

   تجنب الانحناءات الحادة في قناة التغذية لضمان ملء المعدن المنصهر لتجويف القالب بسلاسة دون أي تأثير.

3. قم بزيادة ارتفاع قناة الصب

   يؤدي ذلك إلى رفع الضغط الساكن للمعدن المنصهر وزيادة مقاومته لاختراق الغاز. إنه تعديل بسيط غالباً ما يتم تجاهله في الإنتاج.

قم بتغطية سطح قوالب الرمل بطبقات تتميز بانخفاض انبعاث الغاز وانخفاض النفاذية، والتي تشكل حاجزًا للغاز بين المعدن المنصهر ورمل التشكيل لمنع الغاز من الاختراق إلى تجويف القالب.

للوقاية من الثقوب الدقيقة تحت سطح مصبوبات الصلب، يمكن إضافة كمية مناسبة من مسحوق الفحم أو الزيت الثقيل إلى رمل التشكيل لتكوين طبقة غاز عازلة مخفضة عند سطح التماس بين القالب والمعدن. في الوقت نفسه، يجب ضبط نسبة الرطوبة في رمل التشكيل بحيث لا تتجاوز 5%، والحفاظ على نفاذيته أعلى من 200. بناءً على ذلك، ستؤدي إضافة طلاء شيندا للصب إلى تحسين ملحوظ في مقاومة المسامية.

تم تصميم طلاءات قوالب سلسلة شيندا خصيصًا لتلبية متطلبات الإنتاج المقاومة للمسام. بفضل انخفاض انبعاث الغازات فيها وقدرتها على تكوين طبقة رقيقة متماسكة، تُشكل طبقة عازلة للغازات أكثر كثافة من الطلاءات العادية، مما يحدّ بشكل فعال من تكوّن مسام الغازات المتغلغلة والثقوب الدقيقة تحت سطح مصبوبات الصلب. تتوافق طلاءات شيندا مع عمليات صبّ الطين الرملي، ورمل راتنج الفيوران، وتقنية اللب البارد، ويمكنها العمل بكفاءة عالية مع مسحوق الفحم والزيت الثقيل لتقليل نسبة الرفض الناتجة عن عيوب الغازات، مما يُحسّن بشكل كبير من جودة سطح مصبوبات الحديد والصلب ويزيد من إنتاجيتها.