أولاً: ما هو التجعد؟

التجعد عيب سطحي خاص في المسبوكات. يظهر على شكل ندوب غير منتظمة خشنة الحبيبات أو متعرجة على سطح المسبوكة، وعادةً ما يكون مصحوبًا بأخاديد شبكية عميقة. يشيع هذا العيب على الأسطح العلوية والوجوه الرأسية لمسبوكات الصلب السبائكي ذات الجدران الرقيقة التي تحتوي على عناصر قابلة للأكسدة بسهولة مثل الكروم والسيليكون والمنغنيز، وعلى الأسطح العلوية لمسبوكات الحديد المطاوع ذات الجدران السميكة، وعلى الجدران الداخلية لأنابيب الحديد المطاوع المصبوبة بالطرد المركزي، وعلى الأسطح العلوية لمسبوكات سبائك المغنيسيوم ذات التغيرات الكبيرة في المقطع العرضي.

ثانيًا: كيفية التعرف على التجاعيد

يعتمد التشخيص في الموقع على الفحص البصري، ويمكن تمييز هذا العيب بسهولة عن عيوب السطح الأخرى. يُعدّ التجعد ذو الأخاديد الشبكية العميقة سمةً مميزةً لسبائك الحديد المطاوع والمغنيسيوم المصبوبة. ويمكن تمييزه عن التجعد العادي بحسب نوع السبيكة.

ثالثًا: آلية تكوّن التجاعيد

1. تتوزع المركبات (الأكاسيد، والكبريتيدات، والسيليكات، وغيرها) المتكونة أثناء معالجة حديد المطاوع بالمغنيسيوم في المعدن المنصهر على شكل أغشية رقيقة. تطفو هذه المركبات ببطء في المغرفة، وتدخل القالب مع المعدن المنصهر أثناء الصب، وتصعد إلى السطح العلوي للمسبوكة. أما في حالة الصب بالطرد المركزي، فتتراكم هذه المركبات على الجدار الداخلي للمسبوكات.

2. تُعدّ سبائك المغنيسيوم شديدة الحساسية للأكسدة. فبدون حماية فعّالة أثناء الصهر والصب، تتشكل طبقة سميكة من الأكسيد على سطح المعدن المنصهر وتتدفق إلى تجويف القالب مع المعدن المنصهر. وعندما يضيق مسار التدفق داخل القالب، تتجمع طبقات الأكسيد على السطح العلوي للمسبوكة وتُسبب تجاعيد.

3. تتعرض العناصر سهلة التأكسد في سبائك الصلب للأكسدة أثناء الصب وملء القوالب.

4. يحدث التجعد العام بسبب اللزوجة العالية للمعدن المنصهر، وانخفاض درجة حرارة الصب، وبطء سرعة الصب بشكل مفرط، وأكسدة المعدن أثناء الصب، والغاز الناتج عن التفاعل بين المعدن المنصهر وجدار القالب، وانخفاض درجة حرارة القوالب المعدنية بشكل مفرط.

رابعاً: الوقاية الفعالة من التجاعيد

1. استخدم مواد خام عالية الجودة لصهر الحديد المطاوع، وقلل محتوى الكبريت والغازات والشوائب في الحديد المصهور الأصلي. قلل إضافة المغنيسيوم مع ضمان التكوير. اضبط محتوى الكربون ومكافئ الكربون في الحديد المصهور، وارفع درجة حرارة التكوير بشكل مناسب، وعزز معالجة التلقيح لتقليل اللزوجة وتحسين سيولة الحديد المصهور. استخدم مغارف ذات قدرة جيدة على احتجاز الخبث. اترك الحديد المصهور في المغرفة لفترة كافية قبل الصب للسماح للخبث والشوائب بالطفو بالكامل.

2. يُصهر ويُصبّ سبيكة المغنيسيوم في جوٍّ واقٍ لمنع أكسدة المعدن المنصهر. يجب تصميم موضع الصبّ ونظام الصب لضمان ملء المعدن المنصهر لتجويف القالب بسرعة وسلاسة، وتقصير مسار الملء. يمكن اعتماد تقنية الصبّ بالشفط الفراغي.

3. صب الفولاذ السبائكي الذي يحتوي على عناصر قابلة للأكسدة بسهولة في جو مختزل أو محايد.

4. اضبط تركيبة السبيكة لتحسين السيولة، وارفع درجة حرارة الصب وسرعته بشكل مناسب لتجنب أكسدة المعدن أثناء الصب. حسّن تركيبة الرمل والطلاء لمنع التفاعل الكيميائي بين جدار القالب والمعدن المنصهر. أبقِ المعدن المنصهر في المغرفة لفترة كافية وعزز احتجاز الخبث. ارفع درجة حرارة قوالب المعدن بشكل مناسب لعملية الصب.

5. قم بتركيب المرشحات ومصائد الخبث في نظام البوابات لاعتراض الخبث وأغشية الأكسيد.

تنتج عيوب التجعد في الغالب عن تراكم طبقات الأكسيد والخبث، بالإضافة إلى عدم كفاية سيولة المعدن المنصهر. وتختلف آليات تكوّن التجعد باختلاف المواد المصبوبة. ومن خلال التحكم في المواد الخام، وحماية عملية الصهر، وتحسين نظام التغذية، وضبط معايير العملية، يمكن الحدّ من عيوب التجعد بشكل فعّال، وتحقيق استقرار جودة سطح المسبوكات.