يُعدّ الصبّ من أقدم عمليات المعالجة الحرارية للمعادن التي أتقنها الإنسان، ويعود تاريخه إلى حوالي 6000 عام. وقد شهدت الصين عصرها الذهبي في صبّ البرونز حوالي عام 1700-1000 قبل الميلاد، حيث بلغت مستوىً عالياً من الحرفية. ويشير الصبّ إلى عملية صهر المعدن الصلب وتحويله إلى سائل، ثم صبّه في قالب ذي شكل محدد، وتركه ليتصلّب. وتشمل المعادن التي تُصبّ النحاس والحديد والألومنيوم والقصدير والرصاص. أما مواد القوالب الشائعة فتشمل الرمل الخام والطين والزجاج المائي والراتنج ومواد مساعدة أخرى؛ ويُعرف هذا النوع من الصبّ باسم الصبّ الرملي.

يشير الصب الرملي إلى طريقة صبّ المنتجات في قوالب رملية. ويمكن الحصول على مصبوبات من الفولاذ والحديد ومعظم سبائك المعادن غير الحديدية باستخدام هذه الطريقة. ولأن مواد الصب المستخدمة في الصب الرملي رخيصة ومتوفرة بسهولة، ولأن صناعة القوالب بسيطة، فهي مناسبة لإنتاج القطع المفردة، والإنتاج على دفعات، والإنتاج بكميات كبيرة، ولطالما كانت عملية أساسية في صناعة المسبوكات.

المواد الخام الأساسية لصنع قوالب الرمل هي رمل المسابك ومواد ربط رمل القوالب. يُعد رمل السيليكا أكثر أنواع رمل المسابك شيوعًا. وعندما لا يفي أداء رمل السيليكا عند درجات الحرارة العالية بالمتطلبات، تُستخدم أنواع خاصة من الرمل مثل رمل الزركون، ورمل الكروميت، ورمل الكوروندوم. ولضمان تمتع قوالب الرمل واللب بقوة كافية وعدم تشوهها أو انكسارها أثناء مناولة المعدن المنصهر وتجميعه وصبّه، تُضاف مواد ربط رمل القوالب عادةً أثناء عملية الصب لربط جزيئات الرمل المتناثرة. يُعد الطين أكثر مواد ربط رمل القوالب استخدامًا؛ كما يمكن استخدام زيوت جافة أو شبه جافة متنوعة، وسيليكات أو فوسفات قابلة للذوبان في الماء، وراتنجات صناعية مختلفة. تُصنف قوالب الرمل الخارجية المستخدمة في صب الرمل إلى ثلاثة أنواع وفقًا لمادة الربط المستخدمة وطريقة اكتساب القوة: قوالب الرمل الطيني الرطب، وقوالب الرمل الطيني الجاف، وقوالب الرمل المُصلّب كيميائيًا.

تستخدم قوالب الرمل الرطب الطين وكمية مناسبة من الماء كمادة رابطة أساسية لرمل التشكيل. بعد صنع قالب الرمل، يتم تجميعه وصب الرمل فيه مباشرةً وهو لا يزال رطبًا. أما قوالب الرمل المتصلبة كيميائيًا فتستخدم أنواعًا مختلفة من الراتنجات الاصطناعية وزجاج الماء كمواد رابطة، حيث تخضع لعملية بلمرة جزيئية تحت تأثير عامل معالجة لتشكيل بنية ثلاثية الأبعاد.

تشير راتنجات الفيوران إلى مصطلح عام يشمل الراتنجات المُصنّعة من كحول الفيوران والفورفورال، والتي تحتوي على حلقات فيوران. تتصلب هذه الراتنجات لتُصبح مواد صلبة غير قابلة للذوبان والانصهار بفعل الأحماض القوية. تشمل أنواعها راتنج كحول الفيوران، وراتنج الفورفورال، وراتنج كيتون الفيوران، وراتنج كيتون الفيوران-فورمالديهايد. تُعد راتنجات الفيوران من الراتنجات الاصطناعية المهمة المستخدمة في الصب. يُحسّن استخدام راتنجات الفيوران كمادة رابطة في صب الرمل بشكل ملحوظ الجودة الإجمالية للمسبوكات. تُوفر إضافة راتنجات الفيوران مزايا عديدة، منها تحسين دقة الأبعاد، ونعومة سطح المنتج، ووضوح الخطوط الخارجية.

تتمتع راتنجات الفيوران بقيمة صناعية عالية، وتُستخدم حاليًا على نطاق واسع في صناعة صب المعادن. ويمكن استخدامها في عمليات التشكيل، مثل إنتاج العديد من قطع غيار السيارات، وأدوات السباكة والصرف الصحي، وقوالب الإطارات، حيث حققت عمليات التشكيل الرملي باستخدام راتنج الفيوران نتائج اقتصادية جيدة. تتميز راتنجات الفيوران بمقاومة فائقة للتآكل والحرارة، كما أن موادها الخام متوفرة بكثرة، وتتميز عملية إنتاجها بالبساطة، مما جعلها تحظى باهتمام واسع. يُعد الفرفورال المادة الخام الأساسية لتصنيع راتنجات الفيوران، وهو مُستخلص من مخلفات زراعية مثل قشور بذور القطن، وقشور الأرز، وكيزان الذرة، وسيقان الذرة.

تأثير المواصفات الفنية لراتنج الفيوران على المسبوكات

تُعدّ نسبة النيتروجين واللزوجة والرطوبة من أهم العوامل المؤثرة على راتنجات الفيوران في المسبوكات. تزيد نسبة النيتروجين من انبعاث الغازات من رمل القوالب، خاصةً في مسبوكات الصلب، حيث يُرجّح أن يُسبب النيتروجين عيوبًا مثل المسامية تحت السطحية. تؤثر اللزوجة بشكل أساسي على تجانس مزج الراتنج مع الرمل، لا سيما في فصل الشتاء عندما تكون درجة حرارة الرمل منخفضة؛ فضعف السيولة يؤدي بسهولة إلى عدم تجانس مزج الرمل، مما يُسبب عيوبًا موضعية في المسبوكة. تُسبب الرطوبة الزائدة بطء تصلب رمل القوالب، وضعف الصلابة والاختراق، وانخفاض القوة، وتكوّن طبقة خارجية صلبة ذات لبٍّ لين، مما يُؤدي إلى انهيار القالب. علاوة على ذلك، في درجات الحرارة المرتفعة، تميل الرطوبة إلى البقاء في رمل القوالب، مما يُؤدي إلى انخفاض الصلابة وزيادة انبعاث الغازات.

تتخصص شركة شيندا في إنتاج راتنجات الفيوران، بمواصفات فنية مستقرة للمنتجات مناسبة للصب الرملي، مما يساعد الشركات على إنتاج مصبوبات عالية الجودة.