ما هو صب الرغوة المفقودة، وما هي مبادئه الأساسية وخطواته الأساسية؟

صب الرغوة المفقودة (LFC)، المعروف أيضًا باسم صب النمط التبخيري، هو عملية صب دقيقة تستخدم لإنشاء أجزاء معدنية معقدة بدقة أبعاد عالية وتشطيب سطحي ممتاز. تُستخدم تقنية الصب المتقدمة هذه على نطاق واسع في مختلف الصناعات، بما في ذلك صناعة السيارات والفضاء والآلات الثقيلة، لإنتاج مكونات ذات شكل شبكي تقريبًا مع الحد الأدنى من متطلبات ما بعد المعالجة.

المبدأ الأساسي لصب الرغوة المفقودة

المبدأ الأساسي ل صب الرغوة المفقودة يدور حول استخدام نمط مستهلك مصنوع من الرغوة، والذي يتم استبداله بالمعدن المنصهر أثناء عملية الصب. يتم إنشاء نمط، مصنوع عادةً من البوليسترين الممدد (EPS) أو بوليمر مشابه، بالشكل الدقيق للجزء النهائي المطلوب. يتم طلاء هذا النمط بطبقة سيراميك مقاومة للحرارة ثم يتم وضعه في دورق، والذي يتم ملؤه لاحقًا بالرمل الجاف غير المرتبط. يتم ضغط الرمال حول النمط، مما يوفر دعمًا قويًا.

ثم يُسكب المعدن المنصهر مباشرة في نمط الرغوة. تتسبب الحرارة المنبعثة من المعدن في تبخر الرغوة وتحللها على الفور، مما يسمح للمعدن بملء التجويف المتبقي بالكامل، مما يكرر بدقة شكل وتفاصيل النمط الأصلي. يتم إخراج المنتجات الثانوية الغازية من الرغوة من خلال الطلاء الخزفي النفاذ والرمل.

خطوات العملية الرئيسية في صب الرغوة المفقودة

1. تصنيع الأنماط: تبدأ العملية بإنشاء نمط الرغوة ونظام البوابات الخاص به. يتم ذلك عادة عن طريق حقن حبيبات البوليسترين القابلة للتمدد في قالب من الألومنيوم واستخدام البخار لدمجها معًا في شكل النمط النهائي. بالنسبة للأجزاء المعقدة، يمكن إنتاج أقسام نمطية متعددة وتجميعها في مجموعة كاملة باستخدام مواد لاصقة متخصصة.

2. تجميع النمط: يتم ربط أنماط الرغوة الفردية بنظام بوابة الرغوة المركزي (المصب، والمجاري، والرافعات) لتشكيل مجموعة أو شجرة. يسمح هذا التجميع بإنتاج أجزاء متعددة في دورة صب واحدة، مما يحسن الكفاءة.

3. تطبيق الطلاء الحراري: يتم غمس مجموعة الرغوة المجمعة في خليط من مادة السيراميك المقاومة للحرارة. يعد هذا الطلاء بالغ الأهمية لأنه:

   • يوفر سطحًا أملسًا للصب النهائي.

   • يمنع تآكل الرمال واختراق المعادن أثناء الصب.

   • يسمح للمنتجات الغازية من الرغوة المتحللة بالهروب من خلال نفاذيتها.
     يتم بعد ذلك تجفيف الكتلة المطلية بالكامل في بيئة خاضعة للرقابة لتحقيق القوة والنفاذية المناسبتين.

4. القولبة (ضغط الرمل): يتم وضع الكتلة المجففة المطلية رأسًا على عقب في دورق فولاذي. يتم بعد ذلك سكب رمل السيليكا الجاف غير المرتبط في القارورة حول النموذج. يتم اهتزاز الدورق على طاولة اهتزازية لضمان تدفق الرمال إلى جميع التجاويف وتصبح معبأة بكثافة حول النموذج، مما يوفر دعمًا هيكليًا حاسمًا أثناء صب المعدن.

5. صب: بمجرد ضغط الرمل، يتم سكب المعدن المنصهر من مغرفة مباشرة إلى كوب الذباب الخاص بنظام بوابات الرغوة. يستمر المعدن في ملء التجويف بأكمله، ويتبخر في نفس الوقت ويستبدل نمط الرغوة. يجب التحكم في معدل الصب ودرجة الحرارة بعناية لضمان تحلل الرغوة بالمعدل الأمثل دون التسبب في عيوب.

6. التبريد والهز: بعد اكتمال عملية الصب، يُسمح للمعدن المنصهر بالتصلب والتبريد داخل قالب الرمل. يتم بعد ذلك قلب الدورق، ويهتز الرمل بعيدًا عن مجموعة صب المعادن الصلبة الآن. نظرًا لطبيعة الرمل غير المرتبطة، فإنه يتدفق بسهولة بعيدًا عن الصب ويمكن تبريده وإعادة استخدامه في القوالب اللاحقة.

7. التشطيب: تتضمن الخطوة الأخيرة إزالة الأجزاء المصبوبة من نظام البوابات باستخدام أدوات القطع مثل المناشير الشريطية أو عجلات الطحن. يمكن إجراء عمليات تشطيب بسيطة، مثل الطحن الخفيف أو التفجير بالرصاص، لتحقيق الأبعاد النهائية المحددة وجودة السطح.

يوفر صب الرغوة المفقودة مزايا كبيرة لتصنيع المكونات المعقدة ذات الممرات الداخلية والأشكال الهندسية المعقدة واحتياجات التصنيع المنخفضة. ويعتمد نجاحها على التحكم الدقيق في كل خطوة، بدءًا من جودة النمط وحتى معايير ضغط الرمل وصبّه. ونتيجة لذلك، تظل عملية صب الرغوة المفقودة عملية حيوية وفعالة في تشغيل المعادن الحديثة.