في عملية إنتاج الصب، تؤثر جودة سطح العمل لقوالب الرمل (النوى) المتصلة مباشرة بالمعدن المنصهر تأثيراً حاسماً على جودة الصب.طلاءيُعدّ طلاء سطح قوالب الصب أو النوى الرملية طريقة اقتصادية وعملية وفعّالة للغاية لتحسين جودة سطح الصب. أثناء الصب، تقع طبقة الطلاء بين المعدن المنصهر والقالب، ما يُنظّم ويُحسّن حالة التلامس بين المعدن المنصهر والقالب الرملي (النواة) عند درجات الحرارة العالية، وبالتالي يمنع تكوّن عيوب الصب المختلفة. في السنوات الأخيرة، ومع تزايد صرامة متطلبات جودة الصب، حظي إنتاج وتطبيق الطلاءات عالية الجودة باهتمام واسع النطاق محليًا ودوليًا.

أولاً: وظائف الطلاءات

1. تحسين جودة السطح

تمنع الطلاءات الاختراق الميكانيكي، وتعزز دقة أبعاد المسبوكات، وتحقق خشونة سطحية مرغوبة. مع طبقة طلاء سليمة، يمكن تقليل خشونة سطح المسبوكات من Ra = 25-50 ميكرومتر (بدون طلاء) إلى Ra = 3.2-6.3 ميكرومتر.

2. منع الاختراق الكيميائي

بالنسبة للمسبوكات التي يتم صبها في درجات حرارة عالية وبسماكة مقطع كبيرة، يمكن للطلاءات عالية الجودة ذات الاستقرار الكيميائي الممتاز في درجات الحرارة العالية والمواد المضافة الخاصة أن تمنع التفاعلات الكيميائية بين المعدن المنصهر وقوالب الرمل، مما يجنب تكوين طبقات الاختراق ويوفر أسطح صب ناعمة.

3. تعزيز قوة سطح القالب وتقليل العيوب مثل التقشر، وتآكل الرمل، ووجود شوائب رملية.

تتعرض قوالب الرمل (اللب) ذات قوة السطح المنخفضة (مثل قوالب الرمل الطيني الأخضر وقوالب رمل زجاج الماء التي تتطلب قابلية جيدة للانهيار) أو المواد الرابطة ذات درجات حرارة التحلل الحراري المنخفضة (مثل المواد الرابطة العضوية المختلفة) للتقشر وتآكل الرمل وظهور شوائب رملية أثناء الصب. تساعد الطلاءات ذات القوة العالية ومقاومة الحرارة الفائقة على تخفيف هذه العيوب أو القضاء عليها، مما يوسع نطاق درجات حرارة استخدام المواد الرابطة العضوية.

4. التحكم في معدل تبريد المسبوكات لمنع تجاويف الانكماش والمسامية والتشققات والعيوب الأخرى

من خلال استخدام مواد حرارية ذات موصلية حرارية مختلفة وضبط سمك الطلاء، يمكن التحكم في معدل انتقال الحرارة من المعدن المنصهر إلى قالب الرمل، وبالتالي تنظيم معدل تبريد المسبوكات ومنع التشققات والعيوب المتعلقة بالانكماش.

5. حماية العناصر الضارة لتجنب المسامية الغازية، والتكربن، وامتصاص الكبريت، وتدهور التبلور الموضعي، والعيوب الأخرى

في عمليات الصب باستخدام راتنجات الفيوران المحتوية على النيتروجين أو رمال راتنج الفيوران المعالجة بحمض البنزين سلفونيك وعوامل مشابهة، تكون مصبوبات الصلب عرضة للمسامية تحت السطحية؛ وقد تعاني مصبوبات الفولاذ المقاوم للصدأ منخفض الكربون من امتصاص الكبريت والتكربن؛ وقد تتعرض مصبوبات الحديد المطاوع لفشل التبلور الموضعي. يعمل الطلاء المتلبد الكثيف كحاجز فعال ضد تفاعل النيتروجين والكبريت والكربون من قالب الرمل (اللب) مع المعدن المنصهر، مما يمنع المسامية تحت السطحية والتكربن وامتصاص الكبريت في مصبوبات الصلب، وتدهور التبلور الموضعي في مصبوبات الحديد المطاوع.

6. تعديل التركيب السطحي والبنية المجهرية وخواص المسبوكات

تُغيّر الطلاءات العازلة والمُبرّدة المتخصصة معدلات تبريد وتبلور المعدن المنصهر، مُنتجةً بنيةً مجهريةً معكوسةً للحديد الأبيض على أسطح المسبوكات لتحقيق الصلابة والخواص الميكانيكية المطلوبة. يُوفّر إضافة مساحيق معدنية من نفس تركيب المعدن المصبوب أو ذات ثوابت شبكية مُشابهة إلى الطلاءات مواقعَ لتكوين النوى اللازمة لصقل الحبيبات. يُتيح دمج العناصر المعدنية أو مساحيق السبائك ذات نقاط انصهار أقل بقليل من درجة حرارة صب المعدن المنصهر، تكوينَ سبيكة سطحية للمسبوكات من خلال الانتشار السائل. عند إضافة عناصر معدنية أو مساحيق سبائك ذات نقاط انصهار أعلى من درجة حرارة الصب، فإنها لا تُسبّك مع سطح المسبوكة بل تندمج داخله، مُكسبةً إياها خواص سطحية خاصة مثل مقاومة التآكل.

بالنظر إلى عملية صب الرمل كمثال، تُظهر الإحصاءات التقريبية أن تكاليف تنظيف المسبوكات تُشكّل عادةً حوالي 30% من إجمالي تكاليف الإنتاج. يُقلّل استخدام الطلاءات من تكاليف التنظيف بأكثر من 10%، بينما لا تُمثّل تكاليف الطلاء والتطبيق سوى 5% تقريبًا من تكاليف الإنتاج. وبالتالي، تُخفّض الطلاءات تكاليف إنتاج المسبوكات الإجمالية بأكثر من 5%، هذا فضلًا عن الفوائد الإضافية الناتجة عن انخفاض معدلات الرفض وتحسين الخصائص الميكانيكية.

ثانيًا: طرق اختيار طلاءات قوالب الرمل (اللب)

ثالثًا: احتياطات تطبيق الطلاء

1. تقليب وتخفيف الطلاءات

يجب تقليب الطلاءات جيداً قبل الاستخدام، ثم تخفيفها بكمية مناسبة من المذيب للوصول إلى اللزوجة المطلوبة بناءً على الظروف الفعلية. يُنصح باستخدام لزوجات منخفضة للرش أو الغمس أو الطلاء الانسيابي، أو لقوالب الرمل ذات النفاذية والقوة المنخفضة؛ بينما تُناسب اللزوجة العالية الطلاء بالفرشاة أو قوالب الرمل ذات النفاذية والقوة العالية.

2. سُمك الطلاء

لا تُحقق طبقة الطلاء الرقيقة جدًا جودة سطح مُرضية للمسبوكات حتى مع أداء طلاء ممتاز، بينما تُسبب الطبقة السميكة جدًا هدرًا غير ضروري. يجب تقليل سُمك الطلاء مع ضمان مقاومة الاختراق، وذلك للحفاظ على المواد وتحسين مقاومة الطلاء للتشقق. يتراوح سُمك الطلاء عادةً بين 0.15 و1 مم، وبين 1 و2 مم للمسبوكات الثقيلة جدًا. تُستخدم قيم أصغر لأجزاء الحديد الزهر، بينما تُستخدم قيم أكبر لأجزاء الفولاذ والنحاس المصبوب. يجب ألا يتجاوز السُمك في كل طبقة 0.3 مم. تتطلب الطلاءات السميكة عدة طبقات: يجب تجفيف الطبقة الأولى جزئيًا (للطلاءات المائية) أو حرقها وتجفيفها وتبريدها إلى درجة حرارة الغرفة (للطلاءات الكحولية) قبل إعادة الطلاء.

3. معالجة الطلاء

يُنصح بتطبيق الطلاءات المائية قبل تجفيف قوالب رمل زجاج الماء (اللب) أو تجفيف سطحها. أما رمال الراتنج المعالجة بالحرارة والرمال الزيتية، فتُطلى عادةً بعد التجفيف، إما باستخدام الحرارة المتبقية للتجفيف أو بالخبز الثانوي. ويمكن طلاء قوالب الطين الجافة (اللب) أو القوالب المجففة سطحيًا (اللب) قبل التجفيف أو بعده. تتراوح درجات حرارة تجفيف الطلاءات المائية بين 100 و450 درجة مئوية. عند التجفيف السطحي باستخدام المشاعل أو الغاز أو لهب الأوكسي أسيتيلين، يجب تجنب تركيز الحرارة على مناطق محددة لمنع احتراق المواد الرابطة بشكل مفرط. يجب إشعال الطلاءات الكحولية وتجفيفها فورًا بعد التطبيق لمنع تغلغل المذيب وتبخره بشكل مفرط. في حال فشل الإشعال أو عدم اكتمال الاحتراق نتيجةً لتركها لفترة طويلة، يمكن رش كمية صغيرة من الكحول على الطلاء للمساعدة في الاحتراق. بالنسبة لقوالب الرمل الكبيرة (اللب)، يمكن اعتماد التجفيف الموضعي.

4. تخزين الطلاء

يجب حماية الطلاءات المائية من أشعة الشمس المباشرة والتجمد أثناء التخزين. أما الطلاءات الكحولية فتتطلب تخزيناً محكم الإغلاق، والوقاية من الحرائق، والحماية من الرطوبة.

علاوة على ذلك، ولتحقيق أداء طلاء فعال، يجب أن يتمتع ركيزة قالب الرمل (اللب) بسطح أملس نسبيًا، وكثافة منتظمة، وقوة كافية. وإلا، فسيكون التطبيق صعبًا، وقد يتشقق الطلاء أو يتقشر.

وختاماً، فإن اختيار الطلاء المناسب وتطبيقه بشكل صحيح هو المفتاح لتحقيق مصبوبات عالية الجودة.طلاءات شيندا للصبنقدم حلولاً موثوقة ومصممة خصيصاً لأنظمة قوالب الرمل المختلفة، مما يساعدك على تقليل العيوب، وخفض تكاليف التنظيف، وتعزيز كفاءة الإنتاج.