صب الاستثمار (صب الشمع المفقود)

صب الاستثمار (صب الشمع المفقود)

عندما يتعلق الأمر بالاستثمار في صب الأجزاء المعدنية، فإن عوامل التصنيع مثل متطلبات التصميم والتكلفة وجدوى التصنيع هي التي تحدد عملية الصب الأكثر ملاءمة لتصنيع المنتج. تهدف هذه المقالة التي تصف اختيار الاستثمار إلى مساعدتك على اتخاذ قرار مستنير بشأن الاختيار.

ينتج صب الاستثمار مكونات دقيقة مع تقليل هدر المواد والطاقة والتصنيع اللاحق. يمكنها أيضًا ضمان إنتاج أجزاء معقدة للغاية. وهذا يجعل عملية صب الاستثمار مفيدة جدًا لمهندسي التصميم. 

الهدف هو فهم المقصود بصب الاستثمار. إذًا، ما هو بالضبط الاستثمار في صب "الاستثمار"؟ مصطلح "مستثمر" يحمل تاريخياً معنى "ملبس" أو "محاط".  يستخدم صب الاستثمار غلافًا مصنوعًا من السيراميك أو الجص أو البلاستيك الذي يتم تشكيله حول نمط الشمع. يتم إذابة نموذج الشمع وإزالته في الفرن ويتم سكب المعدن في القشرة لإنشاء عملية الصب. 

ما هو استخدام صب الاستثمار؟ دعونا نحلل عملية إنتاج صب الاستثمار من أجل فهم أكبر:

عملية صب الاستثمار

أ. خلق النمط

• يستخدم نمطًا بنفس تفاصيل الجزء النهائي، باستثناء وجود سماح للانكماش الحراري (أي الانكماش).

• تُصنع الأنماط عادةً من الشمع باستخدام قالب حقن معدني.

ب. تركيب أنماط الشمع وإنشاء الشجرة

• بمجرد إنتاج نمط الشمع، يتم تجميعه مع مكونات الشمع الأخرى لتشكيل البوابة ونظام توصيل المعدن.

• اعتمادًا على حجم وتكوين مكون النهاية المطلوب، يمكن معالجة أنماط شمع متعددة باستخدام شجرة واحدة.

ج. إنشاء قذيفة القالب

• يتم غمس مجموعة نمط الشمع بالكامل في ملاط ​​خزفي، ومغطاة بالجص الرملي، وتترك حتى تجف.

• تتكرر دورات الغمس الرطب والجص اللاحق حتى يتم إنشاء قشرة بالسمك المطلوب. يتم تحديد هذا السُمك جزئيًا حسب حجم المنتج وتكوينه.

• بمجرد أن تجف القشرة الخزفية، تصبح قوية بما يكفي للاحتفاظ بالمعدن المنصهر أثناء الصب.

د. إزالة الشمع

• يتم وضع المجموعة بأكملها في جهاز تعقيم بالبخار لإذابة معظم الشمع.

• يتم حرق أي شمع متبقٍ منقوع في القشرة الخزفية في الفرن. في هذه المرحلة، تمت إزالة نمط الشمع المتبقي والمواد المتشابكة بالكامل ويظل قالب السيراميك مزودًا بتجويف على شكل الجزء المصبوب المطلوب.

• تعمل هذه العملية ذات درجة الحرارة المرتفعة أيضًا على زيادة قوة وثبات مادة السيراميك. بالإضافة إلى ذلك، فهو يساعد على تقليل تفاعل القشرة والمعدن أثناء الصب.

ه. تذوب ويلقي

• يتم تسخين القالب إلى درجة حرارة معينة ويتم ملؤه بالمعدن المنصهر، مما يؤدي إلى صب المعدن.

• يمكن إنتاج أي سبيكة تقريبًا باستخدام هذه العملية. يمكن استخدام إما ذوبان الهواء أو ذوبان الفراغ وفقًا لما تمليه كيمياء السبائك. يتم استخدام ذوبان الفراغ بشكل أساسي عند وجود عناصر تفاعلية في السبيكة.

ف. العمليات النهائية

• بمجرد أن يبرد الصب بدرجة كافية، يتم كسر غلاف القالب بعيدًا عن الصب في عملية الضرب.

• يتم قطع البوابات والمجاري من عملية الصب، وإذا لزم الأمر، يتم إجراء السفع الرملي والطحن والتصنيع النهائي بعد المعالجة لإنهاء عملية الصب من حيث الأبعاد.

• قد تشمل الاختبارات غير المدمرة اختراق الفلورسنت، أو الجسيمات المغناطيسية، أو التصوير الشعاعي، أو عمليات التفتيش الأخرى. يتم التحقق من عمليات فحص الأبعاد النهائية ونتائج اختبار السبائك والاختبار غير الإتلافي قبل الشحن.

مزايا عملية صب الاستثمار

نطاق الحجم:

على الرغم من أن معظم المسبوكات الاستثمارية صغيرة، إلا أن عملية الاستثمار يمكن أن تنتج مصبوبات تزن أكثر من 1000 رطل. تقتصر هذه القدرة على عدد صغير نسبيًا من العجلات الاستثمارية وتتطلب خبرة خاصة في التعامل. تقع معظم أجزاء الزهر في الأوقية إلى نطاق 20 رطلاً.

أشكال متعددة ومعقدة:

يوفر صب الاستثمار تفاوتات وثيقة متسقة ومتكررة إلى جانب الممرات والخطوط المعقدة. من المستحيل إنتاج العديد من هذه التكوينات. على سبيل المثال، حيث لا يمكن للأدوات الآلية الوصول إليها. يمكن أن يؤدي تحقيق مكونات الصب ذات الشكل الصافي أو شبه الشبكي إلى تقليل تكاليف المعالجة بعد الصب بشكل كبير.

يعد صب الاستثمار بديلاً جيدًا لعمليات اللحام أو التصنيع. يمكن دمج العديد من المكونات في صب واحد. وكلما تم دمجها أكثر، كلما كانت كفاءة التصنيع أفضل. عادةً ما يؤدي تحويل المكونات متعددة القطع إلى صب استثماري واحد إلى توفير دقة أكبر في الأبعاد وتقليل تعقيد الأجزاء.

أسطح دقيقة وناعمة:

الغلاف الخزفي المستخدم مبني على أنماط ناعمة يتم إنتاجها عن طريق حقن الشمع في قالب من الألومنيوم المصقول. يعتبر اللمسة النهائية الدقيقة 125 أمرًا قياسيًا، وحتى التشطيبات الدقيقة ليست غير شائعة. 

لا تحتوي المسبوكات الاستثمارية على خط فصل لأنه يتم استخدام قالب واحد فقط بدلاً من قالبين نصفيين (كما هو الحال في حالة صب الرمل). تتم مناقشة معايير العيوب السطحية ومستحضرات التجميل والاتفاق عليها مع العميل بناءً على الوظيفة.

وفيما يلي مقارنة بين التشطيبات السطحية النسبية التي يمكن توقعها من عمليات الصب المختلفة:

دقة الأبعاد:

عادة، تكون تفاوتات الاستثمار "القياسية" هي +/- 0.010 بوصة للبوصة الأولى و+/- 0.004 بوصة لكل بوصة تالية.

يمكن أن تؤدي مرحلة التصميم إلى رسم يقلل أو حتى يلغي متطلبات التصنيع السابقة لإنتاج نفس الجزء.

وتزداد تكلفة أي جزء بما يتناسب مع دقة متطلبات أبعاده. سواء كانت أجزاء مصبوبة أو تصنيعات. ستسمح مراجعة التصميم الدقيقة بتعديل التفاوتات، والقطع السفلية، والثقوب العمياء، وما إلى ذلك للسماح بإنتاج أعلى وخفض تكاليف القطعة. إذا كان من الضروري وجود تفاوتات أقرب من التفاوت المصبوب، فإن المعالجة المطلوبة لصب الاستثمار ستكون أقل من المسبوكات التقليدية أو المكونات المصنعة.

الجودة والنزاهة:

تعتبر سلامة الصب سمة مهمة لهذه العملية. يتمتع الاستثمار الاستثماري بتاريخ طويل في خدمة القطاعات الصعبة مثل محرك التوربينات الغازيةالبترول والكيماويات، دفاع، والطبية.

اعتبارات عند استخدام صب الاستثمار

تكلفة الأدوات:

بالنسبة لمتطلبات الكمية المنخفضة، قد تكون أكثر تكلفة من الطرق الأخرى إذا تم استخدام الأدوات الدائمة. لتلك التطبيقات، جيش تحرير السودان أو قد تكون الأنماط المطبوعة بديلاً فعالاً من حيث التكلفة (حتى بالنسبة لكمية واحدة). 

تعتبر التكاليف الأولية عاملاً رئيسياً آخر عند تحديد ما إذا كان الاستثمار في الاستثمار يحقق أكبر قيمة. تتكون أداة قالب الاستثمار عادةً من أجزاء متعددة يتم تركيبها معًا لإنتاج المكونات المعقدة. هذه التكلفة "الواجهة الأمامية" ليست ضئيلة ولكن يمكن تعويضها بسهولة من خلال الافتقار إلى الآلات و/أو التصنيع اللاحقة.

حدود الحجم:

من الممكن إنشاء مصبوبات استثمارية بأحجام مختلفة. هناك حد أعلى لهذا النطاق، وهو أقل من التقنيات ذات الأشكال الأخرى مثل صب الرمل.

الهياكل الصغيرة جدًا:

يعد صب الاستثمار خيارًا ممتازًا للتطبيقات ذات الجدران الرقيقة، لكن الأشكال الداخلية الصغيرة جدًا التي تستخدم النوى يمكن أن تمثل تحديات. لا يمكن أن يكون قطر الثقوب عادةً أقل من 1/16 بوصة (1.6 ملم) أو أعمق من 1.5 مرة. 

توقيت:

تستغرق عملية صب الاستثمار متعددة الخطوات وقتًا أطول من العمليات الأخرى. يمكن أن يكون وقت المعالجة أقصر من البدائل الأخرى.