الأسئلة الشائعة – صب المعادن

جرانيت الإيبوكسي، المعروف أيضًا باسم الجرانيت الصناعي، هو خليط من الإيبوكسي والجرانيت يُستخدم عادةً كبديل لقواعد أدوات الآلات. يُستخدم جرانيت الإيبوكسي بدلًا من الحديد الزهر والفولاذ لتحسين امتصاص الاهتزازات، وإطالة عمر الأدوات، وخفض تكلفة التجميع.

قاعدة أداة الآلة
تعتمد أدوات الآلات وغيرها من الآلات عالية الدقة على صلابة عالية، وثبات طويل الأمد، وخصائص تخميد ممتازة للمادة الأساسية لضمان أدائها الثابت والديناميكي. المواد الأكثر استخدامًا في هذه الهياكل هي الحديد الزهر، وهياكل الفولاذ الملحومة، والجرانيت الطبيعي. نظرًا لضعف الثبات طويل الأمد وضعف خصائص التخميد، نادرًا ما تُستخدم الهياكل المصنوعة من الفولاذ حيث تتطلب دقة عالية. الحديد الزهر عالي الجودة، المُخفف للإجهاد والمُلَدَّن، يمنح الهيكل ثباتًا أبعاديًا، ويمكن صبه بأشكال معقدة، ولكنه يتطلب عملية تشغيل مكلفة لتشكيل أسطح دقيقة بعد الصب.
يزداد العثور على الجرانيت الطبيعي عالي الجودة صعوبةً، إلا أنه يتميز بقدرة امتصاص أعلى من الحديد الزهر. وكما هو الحال مع الحديد الزهر، فإن تصنيع الجرانيت الطبيعي يتطلب جهدًا بشريًا مكثفًا ويكلف الكثير.

تُصنع مصبوبات الجرانيت الدقيقة بخلط ركام الجرانيت (الذي يُسحق ويُغسل ويُجفف) مع نظام راتنج إيبوكسي في درجة حرارة الغرفة (أي عملية المعالجة الباردة). كما يُمكن استخدام حشو ركام الكوارتز في التركيبة. يُؤدي الضغط الاهتزازي أثناء عملية التشكيل إلى تماسك الركام بإحكام.
يمكن صبّ الحشوات الملولبة والصفائح الفولاذية وأنابيب التبريد أثناء عملية الصب. ولتحقيق درجة أعلى من التنوع، يمكن تكرار أو حقن القضبان الخطية ومسارات الانزلاق الأرضية وحوامل المحركات، مما يُغني عن أي عمليات تشغيل بعد الصب. يُضاهي تشطيب سطح الصب جودة سطح القالب.

المزايا والعيوب
تشمل المزايا ما يلي:
■ التخميد الاهتزازي.
■ المرونة: يمكن دمج الطرق الخطية المخصصة، وخزانات السوائل الهيدروليكية، والإدخالات الملولبة، وسوائل القطع، وأنابيب التوصيل في قاعدة البوليمر.
■ إدراج الإضافات وما إلى ذلك يسمح بتقليل عملية تشغيل الصب النهائي بشكل كبير.
■ يتم تقليل وقت التجميع عن طريق دمج مكونات متعددة في قالب واحد.
■ لا يتطلب سمك جدار موحد، مما يسمح بمرونة أكبر في تصميم القاعدة الخاصة بك.
■ مقاومة كيميائية لمعظم المذيبات والأحماض والقلويات وسوائل القطع الشائعة.
■ لا يتطلب طلاء.
■تتمتع المادة المركبة بكثافة تقارب كثافة الألومنيوم (ولكن القطع أكثر سمكًا لتحقيق القوة المكافئة).
■ تستهلك عملية صب الخرسانة البوليمرية المركبة طاقة أقل بكثير من المصبوبات المعدنية. أما راتنجات الصب البوليمرية فتستهلك طاقة قليلة جدًا لإنتاجها، وتتم عملية الصب في درجة حرارة الغرفة.
تتميز مادة الجرانيت الإيبوكسي بمعامل تخميد داخلي أعلى بعشر مرات من الحديد الزهر، وثلاث مرات من الجرانيت الطبيعي، وثلاثين مرة من الهياكل المصنوعة من الفولاذ. كما أنها لا تتأثر بعوامل التبريد، وتتميز بثبات ممتاز طويل الأمد، واستقرار حراري مُحسّن، وصلابة التواء وديناميكية عالية، وامتصاص ممتاز للضوضاء، وإجهادات داخلية ضئيلة.
تشمل العيوب انخفاض القوة في الأقسام الرقيقة (أقل من 1 بوصة (25 مم))، وانخفاض قوة الشد، وانخفاض مقاومة الصدمات.

مقدمة عن إطارات الصب المعدنية

يُعدّ صب المعادن من أكثر مواد البناء كفاءةً وحداثةً. وكان مُصنّعو الآلات الدقيقة من روّاد استخدام صب المعادن. واليوم، يتزايد استخدامه في ماكينات الطحن ذات التحكم الرقمي (CNC)، ومكابس الحفر، والمطاحن، وآلات التفريغ الكهربائي، ولا تقتصر مزاياه على الآلات عالية السرعة.

يتكون الصب المعدني، المعروف أيضًا باسم مادة الجرانيت الإيبوكسي، من مواد مالئة معدنية مثل الحصى ورمل الكوارتز ومسحوق الجليد والمواد الرابطة. تُخلط المواد وفقًا لمواصفات دقيقة وتُسكب باردة في القوالب. الأساس المتين هو أساس النجاح!

يجب أن تعمل أدوات الآلات الحديثة بسرعة أكبر، وأن توفر دقةً أكبر من أي وقت مضى. ومع ذلك، تُسبب سرعات الحركة العالية والتشغيل الشاق اهتزازاتٍ غير مرغوب فيها لإطار الآلة. تؤثر هذه الاهتزازات سلبًا على سطح القطعة، وتُقصّر من عمر الأداة. تُقلل إطارات الصب المعدني الاهتزازات بسرعة - أسرع بست مرات تقريبًا من إطارات الحديد الزهر وعشر مرات من إطارات الفولاذ.

تتميز أدوات الآلات المزوّدة بأحواض صب المعادن، مثل آلات الطحن والمطاحن، بدقة أعلى بكثير، وتحقق جودة أسطح أفضل. كما أنها تقلل من تآكل الأدوات بشكل ملحوظ، وتطيل عمرها الافتراضي.

 

يوفر إطار الصب المعدني المركب (جرانيت الإيبوكسي) العديد من المزايا: :

• التشكيل والقوة: توفر عملية صب المعادن حرية استثنائية في تشكيل المكونات. وتؤدي الخصائص المميزة للمادة والعملية إلى قوة عالية نسبيًا ووزن أقل بكثير.
• تكامل البنية التحتية: تتيح عملية الصب المعدني التكامل البسيط للهيكل والمكونات الإضافية مثل المسارات الإرشادية والإدخالات الملولبة والوصلات الخاصة بالخدمات، أثناء عملية الصب الفعلية.
• تصنيع الهياكل الآلية المعقدة: ما كان من المستحيل تصوره باستخدام العمليات التقليدية أصبح ممكناً باستخدام صب المعادن: حيث يمكن تجميع العديد من الأجزاء المكونة لتشكيل هياكل معقدة عن طريق الوصلات الملتصقة.
• دقة أبعاد اقتصادية: في كثير من الحالات، تُصبّ مكونات الصب المعدنية بأبعادها النهائية نظرًا لعدم حدوث أي انكماش تقريبًا أثناء التصلب. وهذا يُغني عن عمليات التشطيب الباهظة.
• الدقة: يتم الحصول على أسطح مرجعية أو داعمة عالية الدقة من خلال عمليات طحن أو تشكيل أو تفريز إضافية. ونتيجةً لذلك، يُمكن تنفيذ العديد من مفاهيم الآلات بكفاءة وفعالية.
• استقرار حراري جيد: يتفاعل الصب المعدني ببطء شديد مع تغيرات درجة الحرارة، لأن الموصلية الحرارية أقل بكثير من المواد المعدنية. ولذلك، يكون للتغيرات قصيرة المدى في درجة الحرارة تأثير أقل بكثير على دقة أبعاد أداة الآلة. ويعني الاستقرار الحراري الأفضل لسرير الآلة الحفاظ على هندسة الآلة بشكل أفضل، وبالتالي تقليل الأخطاء الهندسية.
• لا تآكل: المكونات المعدنية مقاومة للزيوت والمبردات والسوائل العدوانية الأخرى.
• تخميد اهتزازات أفضل لعمر افتراضي أطول للأدوات: يحقق مصبوبنا المعدني قيم تخميد اهتزازات أفضل بعشر مرات من الفولاذ أو الحديد الزهر. بفضل هذه الخصائص، يتم تحقيق ثبات ديناميكي عالٍ للغاية لهيكل الآلة. فوائد هذا واضحة لصانعي ومستخدمي أدوات الآلات: جودة تشطيب أسطح أفضل للمكونات المخرطة أو المطحونة، وعمر افتراضي أطول للأداة، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف تصنيعها.
• البيئة: يتم تقليل التأثير البيئي أثناء التصنيع.

إطار الصب المعدني مقابل إطار الحديد الزهر

انظر أدناه فوائد الصب المعدني الجديد لدينا مقابل إطار الحديد الزهر المستخدم سابقًا:

	صب المعادن (جرانيت الإيبوكسي)	الحديد الزهر
التخميد	عالي	قليل
أداء الحرارة	موصلية حرارية منخفضة والحرارة عالية المواصفات سعة	موصلية حرارية عالية و سعة حرارية منخفضة المواصفات
الأجزاء المضمنة	تصميم غير محدود و قالب من قطعة واحدة و اتصال سلس	الآلات اللازمة
مقاومة التآكل	ارتفاع إضافي	قليل
بيئي الود	استهلاك منخفض للطاقة	استهلاك عالي للطاقة

 

خاتمة

يُعدّ صب المعادن مثاليًا لهياكل إطارات آلات التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC). فهو يوفر مزايا تكنولوجية واقتصادية وبيئية واضحة. كما توفر تقنية صب المعادن تخميدًا ممتازًا للاهتزازات، ومقاومة كيميائية عالية، ومزايا حرارية ملحوظة (تمدد حراري يُضاهي تمدد الفولاذ). ويمكن صب عناصر التوصيل، والكابلات، وأجهزة الاستشعار، وأنظمة القياس في التجميع.

ما هي فوائد مركز تصنيع سرير الجرانيت المصبوب المعدني؟
لقد تم قبول المسبوكات المعدنية (الجرانيت الصناعي المعروف أيضًا باسم الخرسانة الراتنجية) على نطاق واسع في صناعة أدوات الآلات لأكثر من 30 عامًا كمادة هيكلية.

وفقًا للإحصاءات، في أوروبا، تستخدم واحدة من كل عشر آلات صب المعادن مصبوبات معدنية. ومع ذلك، فإن استخدام الخبرة غير المناسبة أو المعلومات غير الكاملة أو غير الصحيحة قد يؤدي إلى الشك والتحيز ضد مصبوبات المعادن. لذلك، عند تصنيع معدات جديدة، من الضروري تحليل مزايا وعيوب مصبوبات المعادن ومقارنتها بالمواد الأخرى.

تُقسّم مواد البناء عادةً إلى الحديد الزهر، والصب المعدني (الخرسانة البوليمرية و/أو الراتنجية التفاعلية)، والفولاذ/الهياكل الملحومة (الحشو/غير الحشو)، والحجر الطبيعي (مثل الجرانيت). لكل مادة خصائصها الخاصة، ولا توجد مادة هيكلية مثالية. فقط من خلال دراسة مزايا وعيوب كل مادة وفقًا للمتطلبات الهيكلية المحددة، يمكن اختيار المادة الهيكلية المثالية.

الوظيفتان المهمتان للمواد الإنشائية - ضمان الهندسة والموضع وامتصاص الطاقة للمكونات، وطرح متطلبات الأداء (الأداء الثابت والديناميكي والحراري)، والمتطلبات الوظيفية / الإنشائية (الدقة والوزن وسمك الجدار وسهولة قضبان التوجيه) لتركيب المواد ونظام تداول الوسائط والخدمات اللوجستية) ومتطلبات التكلفة (السعر والكمية والتوافر وخصائص النظام) على التوالي.
أولا: متطلبات الأداء للمواد الإنشائية

1. الخصائص الثابتة

عادةً ما يكون معيار قياس الخواص الساكنة للقاعدة هو صلابة المادة - أي أدنى تشوه تحت الحمل، وليس قوة تحمل عالية. بالنسبة للتشوه المرن الساكن، يمكن اعتبار المسبوكات المعدنية مواد متجانسة متساوية الخواص تخضع لقانون هوك.

كثافة ومعامل مرونة المسبوكات المعدنية هي على التوالي 1/3 من تلك الموجودة في الحديد الزهر. ونظرًا لأن المسبوكات المعدنية والحديد الزهر لهما نفس الصلابة النوعية، وتحت نفس الوزن، فإن صلابة المسبوكات الحديدية والمسبوكات المعدنية هي نفسها دون مراعاة تأثير الشكل. في كثير من الحالات، يكون سمك جدار التصميم للمصبوبات المعدنية عادةً 3 أضعاف سمك مسبوكات الحديد، ولن يسبب هذا التصميم أي مشاكل من حيث الخصائص الميكانيكية للمنتج أو المسبوكات. المسبوكات المعدنية مناسبة للعمل في بيئات ثابتة تحمل الضغط (مثل الأسِرّة والدعامات والأعمدة) وليست مناسبة كإطارات رقيقة الجدران و/أو صغيرة (مثل الطاولات والمنصات ومغيرات الأدوات والعربات ودعامات المغزل). عادةً ما يكون وزن الأجزاء الهيكلية محدودًا بمعدات مصنعي المسبوكات المعدنية، وعادةً ما تكون منتجات المسبوكات المعدنية التي تزيد عن 15 طنًا نادرة.

2. الخصائص الديناميكية

كلما زادت سرعة دوران العمود و/أو تسارعه، زادت أهمية الأداء الديناميكي للآلة. فالوضع السريع، والاستبدال السريع للأدوات، والتغذية عالية السرعة تُعزز باستمرار الرنين الميكانيكي والإثارة الديناميكية للأجزاء الهيكلية للآلة. بالإضافة إلى التصميم البعدي للمكون، يتأثر انحرافه وتوزيع كتلته وصلابته الديناميكية بشكل كبير بخصائص التخميد الخاصة بالمادة.

يُقدّم استخدام المسبوكات المعدنية حلاًّ ممتازًا لهذه المشاكل. فهي تمتص الاهتزازات بعشر مرات أفضل من الحديد الزهر التقليدي، ما يُخفّض السعة والتردد الطبيعي بشكل كبير.

في عمليات التشغيل الآلي، مثل التشغيل الآلي، يُمكن تحقيق دقة أعلى وجودة أسطح أفضل وعمر أطول للأداة. وفي الوقت نفسه، من حيث تأثير الضوضاء، أظهرت المسبوكات المعدنية أداءً جيدًا من خلال مقارنة وتحقق قواعد ومصبوبات ناقل الحركة وملحقات المواد المختلفة للمحركات الكبيرة وأجهزة الطرد المركزي. ووفقًا لتحليل تأثير الصوت، يُمكن أن يُحقق المسبوك المعدني انخفاضًا موضعيًا في مستوى ضغط الصوت بنسبة 20%.

3. الخصائص الحرارية

يُقدّر الخبراء أن حوالي 80% من انحرافات أدوات الماكينة ناتجة عن التأثيرات الحرارية. تُعدّ انقطاعات العملية، مثل مصادر الحرارة الداخلية والخارجية، والتسخين المسبق، وتغيير قطع العمل، وغيرها، أسبابًا للتشوه الحراري. لاختيار أفضل مادة، من الضروري توضيح متطلباتها. تسمح الحرارة النوعية العالية والموصلية الحرارية المنخفضة للمصبوبات المعدنية بالقصور الذاتي الحراري الجيد تجاه تأثيرات درجة الحرارة العابرة (مثل تغيير قطع العمل) وتقلبات درجة الحرارة المحيطة. إذا تطلب الأمر تسخينًا مسبقًا سريعًا، مثل استخدام طبقة معدنية، أو كانت درجة حرارة الطبقة محظورة، فيمكن صب أجهزة التسخين أو التبريد مباشرةً في المسبوكات المعدنية للتحكم في درجة الحرارة. يمكن أن يُقلل استخدام هذا النوع من أجهزة تعويض درجة الحرارة من التشوه الناتج عن تأثير درجة الحرارة، مما يُساعد على تحسين الدقة بتكلفة معقولة.

 

ثانيًا: المتطلبات الوظيفية والبنيوية

السلامة سمة مميزة تميز المسبوكات المعدنية عن غيرها من المواد. تبلغ أقصى درجة حرارة لصبها 45 درجة مئوية، ويمكن صب الأجزاء والمسبوكات المعدنية معًا باستخدام قوالب وأدوات عالية الدقة.

يمكن أيضًا استخدام تقنيات إعادة الصب المتقدمة على قوالب الصب المعدنية، مما ينتج عنه تركيب دقيق وأسطح سكك حديدية لا تتطلب تشغيلًا آليًا. وكما هو الحال مع المواد الأساسية الأخرى، تخضع الصب المعدنية لقواعد تصميم هيكلية محددة. يختلف سمك الجدار، والملحقات الحاملة، وحشوات الأضلاع، وطرق التحميل والتفريغ عن المواد الأخرى إلى حد ما، ويجب مراعاتها مسبقًا أثناء التصميم.

 

ثالثًا: متطلبات التكلفة

في حين أن من المهم النظر إلى الأمر من منظور فني، إلا أن فعالية التكلفة تتزايد أهميتها. يتيح استخدام المسبوكات المعدنية للمهندسين توفيرًا كبيرًا في تكاليف الإنتاج والتشغيل. بالإضافة إلى التوفير في تكاليف التشغيل، تنخفض تكاليف الصب والتجميع النهائي والتكاليف اللوجستية المتزايدة (التخزين والنقل) تبعًا لذلك. ونظرًا للوظيفة عالية المستوى للمسبوكات المعدنية، ينبغي النظر إليها كمشروع متكامل. في الواقع، من الأفضل مقارنة الأسعار عند تركيب القاعدة أو تركيبها مسبقًا. التكلفة الأولية المرتفعة نسبيًا هي تكلفة قوالب الصب المعدنية والأدوات، ولكن يمكن تخفيف هذه التكلفة مع الاستخدام طويل الأمد (500-1000 قطعة/قالب فولاذي)، ويبلغ الاستهلاك السنوي حوالي 10-15 قطعة.

 

رابعًا: نطاق الاستخدام

باعتبارها مادة إنشائية، تُحل المسبوكات المعدنية محل المواد الإنشائية التقليدية باستمرار، ويكمن سر تطورها السريع في صب المعادن والقوالب وهياكل الترابط المستقرة. في الوقت الحاضر، تُستخدم المسبوكات المعدنية على نطاق واسع في العديد من مجالات أدوات الآلات، مثل آلات الطحن والتشغيل الآلي عالي السرعة. وقد كان مصنعو آلات الطحن روادًا في قطاع أدوات الآلات باستخدام المسبوكات المعدنية في أسِرّة الآلات. على سبيل المثال، استفادت شركات عالمية مرموقة مثل ABA z&b وBahmler وJung وMikrosa وSchaudt وStude وغيرها، من خصائص التخميد والقصور الذاتي الحراري وسلامة المسبوكات المعدنية، مما يضمن دقة عالية وجودة سطح ممتازة في عملية الطحن.

مع تزايد الأحمال الديناميكية، تزداد شعبية المصبوبات المعدنية لدى الشركات العالمية الرائدة في مجال ماكينات طحن الأدوات. تتميز طبقة الصب المعدنية بصلابة ممتازة، مما يُخفف الضغط الناتج عن تسارع المحرك الخطي. في الوقت نفسه، يُحسّن المزيج العضوي من الأداء الجيد لامتصاص الاهتزازات والمحرك الخطي جودة سطح قطعة العمل وعمر خدمة عجلة الطحن بشكل كبير.

بالنسبة للقطعة الواحدة، فإنّ طولها في حدود ١٠٠٠٠ مم أمرٌ سهلٌ بالنسبة لنا.

ما هو الحد الأدنى لسمك الجدار؟

بشكل عام، يجب ألا يقل سمك مقطع قاعدة الآلة عن 60 مم. يمكن صب المقاطع الأرق (مثل 10 مم) بأحجام وتركيبات دقيقة من الركام.

يتراوح معدل الانكماش بعد الصب بين 0.1 و0.3 مم لكل 1000 مم. عند الحاجة إلى أجزاء ميكانيكية دقيقة لصب المعادن، يمكن تحقيق التفاوتات المطلوبة من خلال الطحن الثانوي باستخدام الحاسب الآلي، أو الصقل اليدوي، أو عمليات التشغيل الأخرى.

مواد صب المعادن لدينا هي جرانيت جينان الأسود الطبيعي. معظم الشركات تختار الجرانيت الطبيعي أو الحجر الطبيعي في أعمال البناء.

· المواد الخام: مع جزيئات الجرانيت الأسود جينان الفريدة (المعروفة أيضًا باسم جرانيت جينان تشينغ) كمجمع، والتي تشتهر عالميًا بقوتها العالية وصلابتها العالية ومقاومتها العالية للتآكل؛

· الصيغة: مع راتنجات الإيبوكسي المعززة الفريدة والمواد المضافة، والمكونات المختلفة باستخدام تركيبات مختلفة لضمان الأداء الشامل الأمثل؛

· الخصائص الميكانيكية: امتصاص الاهتزازات حوالي 10 مرات من الحديد الزهر، خصائص ثابتة وديناميكية جيدة؛

· الخصائص الفيزيائية: الكثافة حوالي 1/3 من الحديد الزهر، خصائص حاجز حراري أعلى من المعادن، غير ماصة للرطوبة، استقرار حراري جيد؛

· الخصائص الكيميائية: مقاومة للتآكل أعلى من المعادن، وصديقة للبيئة؛

· دقة الأبعاد: الانكماش الخطي بعد الصب حوالي 0.1-0.3㎜/م، دقة عالية للغاية في الشكل والدقة المضادة في جميع المستويات؛

· السلامة الهيكلية: يمكن صب هيكل معقد للغاية، في حين يتطلب استخدام الجرانيت الطبيعي عادةً التجميع والتوصيل والترابط؛

· تفاعل حراري بطيء: يتفاعل مع التغيرات قصيرة المدى في درجات الحرارة بشكل أبطأ بكثير وأقل بكثير؛

· الحشوات المدمجة: يمكن دمج أدوات التثبيت والأنابيب والكابلات والحجرات في الهيكل، وإدراج مواد بما في ذلك المعدن والحجر والسيراميك والبلاستيك وما إلى ذلك.