قوالب الصب بالقالب بالضغط المنخفض

الصب بالضغط المنخفض إنها طريقة صب يتم فيها حقن المعدن المنصهر في تجويف القالب بواسطة ضغط الغاز. بالمقارنة مع الصب بالضغط العالي، يمكن للصب بالضغط المنخفض تحسين جودة سطح المسبوكات، وتقليل المسامية، وهو مناسب لصب الأشكال الأكثر تعقيدًا. في عملية الصب بالضغط المنخفض، يعتبر تكوين القالب وتصميمه أمرًا بالغ الأهمية، مما يؤثر بشكل مباشر على جودة الصب وكفاءة الإنتاج وعمر خدمة القالب. سوف تناقش هذه الورقة البحثية قالب الصب بالضغط المنخفض المكونات الرئيسية للصب وتأثيرها على جودة الصب.

المكونات الرئيسية لقالب الصب بالضغط المنخفض​

قوالب الصب بالضغط المنخفض من خلال المكونات الأساسية الستة للتآزر: تجويف القالب كجوهر للتشكيل، باستخدام H13 قالب فولاذ العمل الساخن H13 بالقطع الدقيق للقالب لضمان تفاوت الأبعاد ± 0.15 مم والتشطيب السطحي Ra ≤ 0.8 ميكرومتر؛ منفذ الحقن من خلال تصميم المماس المدبب 60 درجة لتحقيق ملء التدفق الصفحي، يتم التحكم في معدل التدفق في 0.8-1.2 م / ث لتجنب حجم الغاز؛ تكامل نظام العادم لسطح فراق الفجوة الدقيقة ( 0.05-0.08 مم)، وأخدود التفريغ والسدادات الخزفية المسامية لتقليل معدل عيب المسامية لأكثر من 80%؛ نظام التبريد المدمج في نظام التبريد مع شكل المجرى المائي، 8-12 مم من ترتيب السطح، جنبًا إلى جنب مع صمام التحكم في التدفق لجعل تدرج درجة حرارة القالب <15 ℃؛ يعتمد إطار القالب على هيكل صندوق حديد الدكتايل QT600، ومرونة التشوه <0.02 مم / 1000 كيلو نيوتن؛ نظام الختم من خلال حلقة مطاطية فلورية عالية الحرارة وختم معدني صلب. نظام الختم مدمج مع حلقة مطاطية فلورية عالية الحرارة ومانع تسرب معدني صلب، ومعدل التسرب <0.5 باسكال - متر مكعب/ثانية، مما يضمن التشغيل المستقر ل 150.000 قالب.

---

​الاعتبارات الرئيسية لتصميم قالب الصب بالضغط المنخفض​

يتطلب تصميم القالب توازنًا شاملاً لخصائص المواد والميكانيكا الهيكلية وتكاليف الصيانة. يتم إعطاء الأولوية للفولاذ H13 (صلابة HRC48-52) أو SKD61 (معالجة السطح TD) للتعامل مع انجراف الألومنيوم والإجهاد الحراري؛ يتم استخدام MAGMAsoft لإجراء محاكاة متعددة الحقول المقترنة بالشحن والتوحيد لضمان أن يكون الفرق في درجة الحرارة بين الجبهات المعدنية 1.5؛ يتم استخدام التصميم المعياري لتحقيق الاستبدال السريع للإدخالات، بالإضافة إلى مقاييس الإجهاد لمراقبة توسع شقوق التعب في القالب في الوقت الحقيقي. يجب تحسين تخطيط دائرة مياه التبريد من خلال الديناميكا الحرارية ANSYS، بحيث يمكن التحكم في فرق درجة الحرارة بين النقاط الساخنة المحلية في حدود ± 3 ℃؛ وفي الوقت نفسه، يمكن لنظام قضيب الرفع الهيدروليكي المضبوط مسبقًا (بكثافة 1/100 سم²) وواجهة تحديد المواقع الصفرية تقصير وقت تعطل الصيانة إلى 12 دقيقة.

---

​مميزات وتطبيقات قوالب الصب بالضغط المنخفض​

قوالب الصب بالضغط المنخفض في قطاعي السيارات والفضاء لإظهار مزايا فريدة من نوعها: من خلال تقنية التشكيل شبه الصافي للبدلات الآلية التي تبلغ 0.3 مم، ذراع التحكم في السيارة 62% الموفرة للطاقةالتصنيع الآليالتكاليف؛ الصب بمساعدة التفريغ بحيث تكون الأجزاء ذات الجدران الرقيقة 1.2 مم مؤهلة بمعدل 98%، مقارنةً بتقنية التحكم في درجة الحرارة المتدرجة لتعزيزالألومنيومحجم الحبيبات إلى الدرجة 7 (ASTM E112)، زاد عمر إجهاد صب العجلات بمقدار 3 مرات. في مجال الطيران، شكلت قوالب مفصلات سبائك التيتانيوم Ti6Al4V المصنوعة من سبائك التيتانيوم Ti6Al4V لتحقيق قوة شد > 950MPa، وتمثل بلورات أعمدة قوالب الشفرات ذات التصلب الاتجاهي أكثر من 80%. وبالمقارنة مع الصب بالضغط العالي، فإن تكلفة المواد أحادية القطعة تبلغ 29% (85 دولارًا أمريكيًا مقابل 120 دولارًا أمريكيًا)، كما أن عمر القالب المعزز يبلغ 87.5% (150.000 مرة صب مقابل 80.000 مرة صب).

---

​السمات الأساسية لقوالب الصب بالضغط المنخفض​

تجمع هذه التقنية بين الفعالية من حيث التكلفة والتصنيع الدقيق: تقصير دورة تطوير القالب بمقدار 40% (يحتاج التوأم الرقمي إلى تجربتين فقط)، وخشونة السطح حتى Ra0.8 ميكرومتر (أفضل من صب الضغط العالي الذي يبلغ 1.6 ميكرومتر)؛ والتكيف مع نطاق سماكة الجدار من 0.8-150 مم، وخاصةً في التجاويف الداخلية المعقدة، مثل كتل المحرك؛ والإنتاج المؤتمت بالكامل من خلال تكامل PLC مع معدل إنتاج يصل إلى ≤90 ثانية للقطعة الواحدة، مما يوفر 45% في تكاليف القوى العاملة؛ واستخدام المواد حتى 95% (30% أعلى من الصب الرملي)؛ وزيادة تقليل البصمة الكربونية مع تطبيق الألومنيوم المعاد تدويره. توفير 45%؛ معدل استخدام المواد يصل إلى 95% (30% أعلى من الصب بالرمل)، مع استخدام الألومنيوم المعاد تدويره لتقليل البصمة الكربونية بشكل أكبر.

الأسئلة الشائعة (FAQ)​

كيف تختار بين فولاذ القالب H13 و SKD61؟
يُعد الفولاذ H13 (صلابة HRC48-52) مناسبًا لظروف تدوير درجات الحرارة العالية (مثل قوالب كتلة المحرك)، كما أن مقاومته للإجهاد الحراري أعلى من SKD61 بمقدار 30%؛ بينما SKD61 مع معالجة تسرب الفاناديوم بواسطة TD لديه صلابة سطح تبلغ HV1800، وهو أكثر ملاءمة لأنظمة المسامير القاذفة ذات متطلبات مقاومة التآكل العالية، ويمكنه إطالة العمر الافتراضي لأكثر من 200,000 دورة قالب.

2- كيف يمكن حل مشكلة التصاق الألومنيوم بالقالب؟
يقلل استخدام تقنية النقر بالليزر (خشونة السطح Sa 2.5 ميكرومتر) مع طلاء كربون غير متبلور (معامل الاحتكاك 0.1)، إلى جانب الرش الكمي لعوامل التحرير (3-5 جم/م²)، من معدل التصاق الألومنيوم إلى أقل من 0.1%. بعد تطبيق قالب مبيت علبة التروس، تم اختصار وقت التنظيف من 30 دقيقة/قالب إلى 5 دقائق.

3 - كيف يمكن تحسين نظام تبريد القالب؟
استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد مع شكل دائرة مياه التبريد، يتم تقصير المسافة من سطح القالب إلى 5 مم، مع التحكم الديناميكي في التدفق (تنظيم خوارزمية PID)، يمكن أن يجعل الفرق في درجة حرارة القالب المحلية من ± 15 ℃ إلى ± 3 ℃، يتم تقليل وقت التصلب الصب بمقدار 25%، ويزداد العائد بمقدار 12%.

4- ما الفرق في التكلفة بين قوالب الصب بالضغط المنخفض وقوالب الصب بالضغط العالي؟
الاستثمار الأولي في القالب الأولي في عملية الصب بالضغط المنخفض أقل بمقدار 401 تيرابايت 3 تيرابايت (حوالي 500,000 يوان مقابل 850,000 يوان)، ولكن يتم توفير تكلفة المواد للقطعة الواحدة بمقدار 291 تيرابايت 3 تيرابايت (85 يوان مقابل 120 يوان). مع قدرة إنتاج سنوية تبلغ 100,000 قطعة سنوياً، يمكن تخفيض التكلفة الإجمالية لعملية الضغط المنخفض بمقدار 2.1 مليون يوان.

5- كيف يمكن إطالة عمر العفن؟
يمكن للمعالجة بالنيترة (طبقة بيضاء لامعة بسماكة 0.08-0.12 مم) مع التلدين بالإجهاد (300 درجة مئوية × 4 ساعات) كل 50,000 دورة قالب من الفولاذ H13 أن تزيد من عمر القالب الفولاذي H13 من 100,000 إلى 180,000 دورة قالب، مع خفض تكاليف الصيانة الإجمالية لـ 35%.

6- كيف يمكن ضمان جودة المسبوكات رقيقة الجدران (أقل من 1.5 مم)؟
اعتمادًا على تقنية التفريغ بمساعدة التفريغ (تفريغ التجويف ≤ 50 ملي بار) متراكبًا على البثق والانكماش (الضغط 80-100 ميجا باسكال)، يمكن تحقيق إنتاج مستقر لأجزاء سبائك الألومنيوم بسماكة جدار 1.2 مم، مع معدل مسامية ＜ 0.5% وزيادة في القوة تبلغ 20%.

7- ما هي اتجاهات التكنولوجيا المستقبلية؟
سيتم إنتاج القوالب الذكية (المدمجة بأجهزة استشعار من الألياف البصرية لرصد الإجهاد في الوقت الحقيقي) والطلاءات ذاتية الشفاء (كبسولات دقيقة تطلق مواد ترميمية) على نطاق واسع في عام 2026، والتي من المتوقع أن تقلل تكاليف صيانة القوالب بمقدار 401 تيرابايت 3 تيرابايت إضافية. ستؤدي تقنية الصب شبه الصلبة إلى خفض سمك الجدار إلى 0.5 مم، مما يعزز خفض وزن السيارة الجديدة بأكثر من 151 تيرابايت 3 تيرابايت.

التوصل إلى حكم

يحدد تكوين قالب الصب بالضغط المنخفض بشكل مباشر جودة وإنتاجية المسبوكات. من خلال التصميم المعقول للمكونات المختلفة للقالب ، بما في ذلك تجويف القالب ، ومنفذ الحقن ، ونظام العادم ، ونظام التبريد ، وما إلى ذلك ، يمكن تحسين جودة سطح الصب بشكل كبير ، ويمكن تقليل العيوب ، ويمكن إطالة عمر خدمة القالب. مع تطور التكنولوجيا، تستمر مواد وتصميم قوالب الصب بالضغط المنخفض في الابتكار، وستلعب دورًا مهمًا في المزيد من المجالات في المستقبل.