لماذا تتشوه المجمعات المصبوبة: الانكماش والقيود والمقطع
تتشوه المجمعات المصبوبة بسبب فعل مشترك بين انكماش بنسبة 1.5–2.5% (ASM Handbook Vol 7)، وقيود الشفة، وتغير المقطع. ينكمش الفولاذ أثناء التجمد؛ تثبت الشفة ونظام التغذية القطعة. تتجمد الجدران الرقيقة قبل الشفة السميكة؛ يثني الإجهاد المتبقي القطعة بعد إزالة القالب. للاستواء هدف 0.05 مم ونطاق قبول 0.05–0.10 مم بعد المعالجة الحرارية لتخفيف الإجهادات عند 850–950 °C (ISO 8062-3).
|
|
هذه الآلية ليست عيبًا في عملية واحدة. إنها المثلث نفسه في الصب وفي الانصهار على سرير المسحوق (PBF). تتغير الروافع فقط؛ لذلك تُعرض الروافع أدناه كأزواج. ولذلك تظهر القطعة التي تتشوه في مسار ما بالعيب نفسه في المسار الآخر.
لماذا تتشوه المجمعات المصبوبة: من أين يبدأ ذلك؟
يبدأ عند تجمد المقطع الأول. للمجمع ستة أنابيب وشفة. لذلك يتجمد على مراحل لا ككتلة واحدة. يفقد جدار الأنبوب الرقيق الحرارة أسرع من جسر الشفة.
يصبح صلبًا بينما الشفة ما زالت سائلة وقادرة على التغذية. من هذه اللحظة ينكمش الجزءان في وقتين مختلفين. يقاوم الأنبوب الصلب انكماش الشفة. يتراكم الإجهاد عند الوصلة.
بعد إزالة القالب تكون القطعة ساخنة وضعيفة. يثنيها الإجهاد بدلًا من أن يشققها. يتبع اتجاه الانحناء آخر مقطع يتجمد. إذا تجمدت الشفة أخيرًا، سحبت الأنابيب نحو سطحها.
وإذا تجمدت الأنابيب أخيرًا، سحبت الشفة إلى شكل سرج. في الحالتين يظهر العيب المرئي على سطح الشفة. وهو السطح نفسه الذي يُشغَّل لاحقًا. نقطة البداية الثانية هي التغذية.
بوابة واحدة عند طرف تغذي القطعة من جهة واحدة. يبقى الجانب المغذى ساخنًا مدة أطول وينكمش لاحقًا. يتجمد الطرف غير المغذى أولًا ويحفظ الشكل. الفرق التواء لا انحناء.
تظهر تسلسل التجمد على القشرة. يبدو الأنبوب الذي يتجمد أولًا لامعًا وناعمًا. تبدو الشفة المجاورة أغمق وأسخن عند إزالة القالب. هذا الفرق هو التدرج وقد أصبح مرئيًا.
من أين تأتي القيود؟
تأتي القيود من ثلاثة مصادر: القالب أو القشرة، والتغذية، وهندسة القطعة. تمسك القشرة الخزفية بسطح النموذج أثناء إزالة الشمع. تحفظ هندسة القشرة بينما يتجمد المعدن. القشرة الصلبة جدًا عند وصلة الأنبوب تعمل كمشبك.
التغذية تضيف قيودًا عبر التعويض. البوابة التي تبقى سائلة تغذي المقطع المنكمش. يقلل ذلك الإجهاد محليًا. لكن البوابة نفسها تثبت القطعة عند نقطة واحدة.
يتحرك الطرف الحر؛ التأثيران حقيقيان. قد يتعارضان أو يتجمعان؛ توفر الهندسة أقوى قيود. الشفة حلقة مغلقة بعزم قصور كبير. تقاوم الانحناء؛ الأنبوب أنبوب مفتوح بعزم صغير.
عند اتصالهما تفرض الشفة الشكل؛ يتحمل الأنبوب التشوه. تضيف التجهيزات والمناولة الجزء الأخير. القطعة التي تُقوَّم ساخنة تحتفظ بإجهاد أقل من التي تبرد دون دعم. القطعة التي تُكوَّم قبل التبريد قد تأخذ شكلًا يشبه الانحناء.
لكنه في الحقيقة ضرر مناولة. يزيد سمك القشرة القيود بطريقة يسهل إغفالها. قشرة بسمك 8–10 مم عند وصلة الأنبوب صلبة بما يكفي لتثبيت الأنبوب بينما تتحرك الشفة. يتركز الإجهاد عند الوصلة بدلًا من أن يتوزع.
كيف يحدد تغير المقطع التدرج؟
يحدد تغير المقطع التدرج الحراري. ويحدد التدرج الإجهاد. يبرد جدار بسمك 1 مم وجسر شفة بسمك 12 مم في القطعة نفسها بمعدلين مختلفين. يخزن المقطع السميك الحرارة ويتجمد متأخرًا.
يتجمد الرقيق مبكرًا. يتغير التدرج بنسبة السمك لا بالحجم المطلق. مضاعفة جميع جدران المجمع تضاعف زمن التجمد تقريبًا. تبقى النسبة؛ ويبقى نمط الانحناء قريبًا.
تغيير جدار من 1 مم إلى 2 مم مع بقاء الشفة 12 مم يغير النسبة والنمط. يحدد موضع البوابة أي طرف يُغذى. تغذية الشفة السميكة تبقيها سائلة أطول. يزداد الفرق؛ تغذية الجدار الرقيق تقلل الفرق.
لكنها تهدد بالتحام بارد عند الشفة. زمن تجمد البوابة نفسها جزء من التدرج. البوابة الثقيلة تبقى سائلة وتغذي المقطع المجاور. يبرد ذلك المقطع متأخرًا عن المقطع نفسه على الجانب الآخر من القطعة.
الأضلاع والنتوءات تغيرات مقطع محلية. نتوء بسمك 6 مم على جدار 2 مم يعمل كنقطة ساخنة وكقيد في الوقت نفسه. يتجمد متأخرًا ويثبت الجدار. فيلتف الجدار حوله.
أي الروافع تحرك الآلية؟
آلية التشوه واحدة في المسارين؛ تعمل الروافع على أحد أضلاع المثلث. يقارن الجدول بينها عبر المسارين. الرافعة التي تحرك ضلعين معًا تنفع أكثر من التي تحرك ضلعًا واحدًا. لا تحرك المعالجة الحرارية أيًا من الأضلاع الثلاثة.
الرافعة | مسار الصب | المسار الإضافي |
|---|---|---|
تعويض الانكماش | النموذج مكبر بنسبة 1.5–2.5% | النموذج مكبر حسب الانصهار والتبريد |
القيود | التغذية وصلابة القشرة | الاتجاه وتخطيط الدعامات |
تدرج المقطع | سمك الجدران والنتوءات | اتجاه البناء وتغير المقطع |
تخفيف الإجهادات | 850–950 °C قبل التشغيل | تخفيف الإجهادات قبل الفصل |
التحقق | استواء 0.05–0.10 مم على CMM | استواء 0.05–0.10 مم على CMM |
لكنها تزيل الإجهاد المتبقي قبل التشغيل؛ لذلك تظهر في المسارين. تعويض الانكماش أرخص رافعة وأسهل ما يُضبط خطأ. تكبير النموذج بنسبة 1.8% صحيح فقط إذا كانت القطعة حرة في الانكماش. الشفة المقيدة لا تنكمش بالمقدار نفسه.
لذلك تُقاس القطعة الأولى ولا تُفترض. التغذية والاتجاه هما الرافعتان التي تغيران القيود. تخطيط بوابات متماثل يمنح القطعة فرصة الانكماش المتساوي. الاتجاه الذي يجعل الشفة آخر ما يتجمد يمنع الحلقة الصلبة من تثبيت الجدار الرقيق.
متى لا تنطبق الآلية؟
تفترض الآلية قطعة رقيقة الجدران ومقيدة. القطعة السميكة المدمجة ذات نسبة طول إلى سمك صغيرة تخزن تدرجًا أقل وتتشوه أقل. القطعة الحرة في الانكماش بجميع الاتجاهات تصرف الإجهاد بالانكماش لا بالانحناء. تفترض أيضًا نطاق انكماش طبيعيًا للسبيكة.
الانتقال إلى سبيكة منخفضة الانكماش أو إلى مسار تجمد آخر يغير الأرقام. يبقى المثلث. لا تفسر الآلية انحناءً يظهر بعد التشغيل. القطعة المستوية قبل التشغيل والمنحنية بعده تُظهر إجهاد تشغيل أو خطأ تجهيز.
لا تُظهر انكماش الصب. ترتيب الفحص أهم من مقدار الانحناء. الاختبار العملي قياس قبل وبعد.
قياس القطعة مستوية قبل التشغيل ثم بعد التشغيل يفصل تشوه الصب عن حركة التشغيل في خطوة واحدة. أخيرًا لا تحدد الآلية حد القبول. انحناء 0.08 مم على شفة ستُسوَّى هو مسألة سماحية لا رفض.
قرار الإفراج يعود إلى الرسم وسماحية التشغيل، لا إلى الآلية. للمجمع الذي يجب أن يحافظ على استواء 0.05–0.10 مم بعد التشغيل، فإن المسار العملي هو تثبيت التدرج والتغذية قبل أول صب. ثم تُقاس القطعة الأولى على آلة قياس إحداثي (CMM).
إذا انتقلت القطعة نفسها إلى مسار الطباعة، يبقى مخطط القياس نفسه. لا يتغير نمط الفشل مع العملية. أرسل الرسم وخريطة الجدران ومتطلب الاستواء إلى Neway.
سيؤكد الفريق ما إذا كان يجب صب القطعة أو طباعتها، أو تخفيف الإجهادات بين العمليات. هذا المراجعة تحول خطر التشوه إلى خطة مضبوطة. وتجنب المفاجأة عند القطعة الأولى.
FAQs
