أولاً: أسباب التشققات

تنتج الشقوق التي تحدث في رمل راتنج الفيوران ذاتي التصلب أثناء عملية التصلب الذاتي عن التأثيرات المشتركة لخصائص معالجة الراتنج، وخصائص الرمل، والظروف البيئية، وعمليات التصنيع. ولا يمكن القضاء على عيوب التشققات بشكل فعال إلا من خلال التحليل الشامل والتحسين الدقيق لمعايير العملية.

1. تأثير خصائص التفاعل بين الراتنج والمصلب

   عند خلط راتنج الفيوران ذاتي التصلب مع المُصلِّب والرمل، يحدث تفاعل تشابك طارد للحرارة يُصلِّب القالب. إذا كانت الحرارة المنبعثة من التفاعل شديدة ومُركَّزة، يتكوَّن تدرج حراري كبير داخل القالب. تتصلب الطبقة الخارجية بسرعة لتُشكِّل غلافًا صلبًا، بينما يستمر الجزء الداخلي في التفاعل ويتمدد نتيجة لتراكم الحرارة. تظهر الشقوق عندما يتجاوز إجهاد التمدد الداخلي حدَّ مقاومة الشد للغلاف الخارجي الصلب.

   في القوالب الكبيرة المستخدمة في صبّ المقاطع السميكة، تؤدي الجرعات العالية من الراتنج والمصلّب إلى تراكم حرارة التفاعل وفرق كبير في درجة الحرارة بين الطبقتين الداخلية والخارجية. وتتحمل الطبقة الخارجية إجهاد الشد، مما يجعلها عرضة للتشقق.

2. تأثير خصائص الرمل وتدرجه

   يؤثر توزيع حجم حبيبات الرمل وشكلها ومحتواها من الطين والرمل الناعم بشكل كبير على قابلية التشقق. يؤدي التدرج غير المناسب للرمل مع زيادة نسبة الرمل الناعم إلى زيادة مساحة التصاق الراتنج، مما ينتج عنه انكماش أكبر أثناء المعالجة ونقاط تركيز الإجهاد التي تبدأ في التشقق.

   بالمقارنة مع حبيبات الرمل المستديرة، تُولّد حبيبات الرمل الزاوية مقاومة احتكاكية أكبر أثناء انكماش الراتنج، مما يُقيّد التشوه الحر لكتلة الرمل ويزيد من مخاطر التشققات. كما أن الطين الزائد والجسيمات الدقيقة تمتص جزءًا من الراتنج، مما يُقلل من قوة الترابط الفعّالة بين حبيبات الرمل. وتُساهم التغيرات الحجمية الإضافية أثناء التجفيف والتحول الطوري، بالإضافة إلى إجهاد انكماش الراتنج، في زيادة التشققات.

3. تأثير عمليات المعالجة

• يؤدي عدم كفاية وقت الخلط إلى منع التوزيع المتجانس للراتنج والمصلب حول حبيبات الرمل. وتتميز المناطق ذات الراتنج المركز بانكماش كبير، بينما تتميز المناطق ذات الراتنج غير الكافي بضعف المقاومة. ويؤدي التوزيع غير المتساوي للإجهاد الداخلي إلى ظهور الشقوق.

• يُعدّ عدم انتظام الضغط عاملاً سلبياً آخر. فالمناطق شديدة الضغط تتمتع بصلابة عالية ولا تستطيع تخفيف الإجهاد الداخلي من خلال التشوه الطفيف، بينما تميل المناطق الأقل ضغطاً إلى التشوه. ويؤدي التفاعل بين هاتين المنطقتين إلى تهيئة الظروف لتكوّن الشقوق.

• يُعدّ التوقيت غير المناسب لإزالة القالب أمرًا بالغ الأهمية. فإزالة القالب مبكرًا تتم قبل أن يكتسب القوة الكافية؛ وتتشكل الشقوق الدقيقة تحت تأثير قوة الإزالة الخارجية والوزن الذاتي، ثم تنتشر في العمليات اللاحقة.

• عند تطبيق الطلاءات سريعة الجفاف، يؤدي استخدام قيمة بوميه غير المناسبة للطلاء ومذيبات غير متوافقة إلى إطالة وقت التطبيق. كما أن التسخين المفرط بعد الاشتعال يتسبب في تركيز الإجهاد والتشقق.

  4. تأثير الظروف البيئية

      تعمل درجة الحرارة المحيطة والرطوبة كعوامل تنظيمية للتفاعل الذي يتم ضبطه ذاتيًا.

• تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تسريع عملية التصلب، وتقصير وقت عمل خليط الرمل، وتصلب القالب بسرعة. ولا يمكن تبديد الإجهاد الداخلي بشكل كافٍ، مما يؤدي إلى التشققات.

• تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى إبطاء التفاعل، مما ينتج عنه تصلب غير كامل. يكتسب القالب قوته ببطء، وقد تتسبب أي قوة خارجية طفيفة أثناء التعامل معه في حدوث تشققات.

• تُمكّن الرطوبة العالية الرمل من امتصاص الرطوبة الحرة. أثناء عملية التصلب، يتبخر الماء مُولّدًا ضغط بخار يُؤدي إلى كسر روابط الراتنج. ويتفاقم تركيز الإجهاد حول المسام ليُشكّل تشققات.

ثانياً: تدابير وقائية لمعالجة الشقوق

1. التحكم في معدل المعالجة

   تجنب المعالجة السريعة للغاية. حدد وقت التشغيل ووقت إزالة رمل راتنج الفيوران المناسبين بناءً على ظروف الإنتاج الفعلية. عند درجة حرارة محيطة منخفضة، سخّن النماذج المعدنية مسبقًا وبردها لصنع القوالب واللب لتحقيق سرعة معالجة متسقة في جميع الأجزاء وتقليل فروق درجات الحرارة.

2. تحسين التصميم الهيكلي للقالب

   يُنصح باستخدام هياكل مجوفة للقوالب ذات المقاطع السميكة لتقليل استهلاك المواد ومنع التشوه والتشقق. كما يُنصح بتحسين بنية وصلابة الإطارات الأساسية، مع تفضيل استخدام إطارات من الحديد الزهر. وفي حال استخدام إطارات فولاذية، يجب ضمان صلابة كافية لتجنب الإجهاد المرن.

   ضع القوالب الكبيرة والمعقدة على منصات نقالة مخصصة لمنع تشوهها تحت تأثير وزنها الذاتي.

3. تحسين مواد التشكيل

   استخدم راتنج فوران حراري ذاتي التصلب منخفض الانكماش. تحكم في معدل إضافة الراتنج، بحيث لا يتجاوز عادةً 1% من كتلة الرمل. اختر راتنجات ذات ميل منخفض للتكويك عند درجات الحرارة المرتفعة.

   استخدم معدات خلط مستمر عالية الدقة مع جرعات دقيقة. التزم بمدة الخلط المحددة لتحقيق مزج متجانس لجميع المكونات. استخدم مُصلِّب حمض السلفونيك عالي الجودة ذو محتوى حمض حر ثابت.

4.  توحيد عمليات التصنيع

   أكمل عملية ملء وضغط الرمل خلال وقت العمل للرمل المخلوط، وحافظ على ضغط القالب بشكل موحد.

   لا تقم بتطبيق الطلاء إلا بعد تصلب القالب بشكل كافٍ. بالنسبة للطلاءات الكحولية، قم بتطبيقها بسرعة وأشعلها فورًا لتقليل تأثير اللهب الحراري على القالب. استخدم المذيبات المحددة من قبل الشركة المصنعة لضبط قيمة بوميه للطلاء وتجنب ارتفاع درجة الحرارة والانكماش المفرط.

   قم بتشغيل نظام إزالة الغبار من الرمل المستخدم أثناء عملية الهز. راقب نسبة المواد الناعمة وقيمة الطلب الحمضي للرمل المستصلح للحفاظ على جودة رمل مستقرة.

راتنج زيندا فوران ذاتي التصلب هو راتنج حراري يحتوي على حلقات فوران، ويتصلب في درجة حرارة الغرفة عن طريق التحفيز الحمضي. يتميز هذا الراتنج بتوفير الطاقة، وانخفاض انبعاثات الكربون، وانخفاض التلوث البيئي أثناء الاستخدام. يُستخدم على نطاق واسع في تصنيع القوالب واللب للصب من قطعة واحدة، والكميات الصغيرة، والمتوسطة، والكبيرة، والضخمة جدًا. يوفر هذا الراتنج أداءً مستقرًا في التصلب، ويضمن جودة عالية للقالب، ويساعد على تقليل عيوب الصب.