سباكة القوالب

السباكة في القوالب بالإنگليزية: Die casting: هي عملية دفع المعدن المنصهر تحت ضغط عالي داخل فجوة (المشكلة داخل النطقب)، ويجب حتىقد يكون المسبوك من مادة غير حديدية مثال ذلك الألمنيوم والزنك والمغنيسيوم. كما حتى المعادن الحديدية يمكن حتى تستخدم في أمور معينة. وتستخدم هذه الطريقة من السباكة خصوصا عندماقد يكون المنتج ذوحجم صغير أومتوسط، ويكون الإنتاج المطلوب بكميات كبيرة وجودة عالية ودقة عالية في القياسات والأبعاد. وهذه الخواص والمميزات جعلت السباكة بالقوالب من أبرز طرق إنتاج المعادن على الإطلاق. وفي السنوات السابقة استخدمت السباكة بالقوالب في حقن البلاستيك لأنها قليلة التكلفة وأخف في المعدات.

نبذة تاريخية

اخترعت السباكة في القوالب على يد إلايشا روت Elisha K. Root ، ودخل حيز الإنتاج على يد صمويل كولنز Samuel W. Collins لإنتاج الفؤوس في مصنعه في كانتون، مساتشوستس في ثلاثينيات القرن الثامن عشر.

المراحل العملية

هنالك أربع خطوات رئيسية في عملية لسباكة في القوالب:

المستوى الأولى: يرش التجويف الداخلي للنطقب بمادة التشحيم ثم يغلق، ولتشحيم دور كبير في خفض درجة حرارة النطقب والمساعدة على إخراج المسبوك في النهاية.
المستوى الثانية: يحقن المعدن المصهور تحت ضغط عالي (10-175 ميغا باسكال)ولحظة امتلاء النطقب يظل الضغط حتى يتصلب المسبوك.
المستوى الثالثة: يفتح النطقب ويقذف المسبوك خارجا بواسطة مسامير القذف بالانجليزية (ejector pins).
المستوى الرابعة: ينظف المسبوك من الزوائد ويتم التاكد من مطابقته للمواصفات والمقايس المطلوبة.

ويجدر الاشارة هنا إلى حتى السباكة بالضغط العالي تشغل الحيز الأكبر من الإنتاج الكمي المعتمد على هذا الأسلوب.

المعدات

هنالك نوعان من السباكة بالقوالب الأولى تسمى آلة السباكة بالمخزن البارد واله السباكة بالمخزن الساخن, ويمكن التميز بينهما بالقوة التي يمكن لكل منها إنتاجها والتي تتراوح بين 400 إلى 4,000 طن . تزود ماكينات الخزان الساخن بحوض صهر لتغذية النطقب, في البداية يتراجع المكبس إلى الوراء ليسمح للمعدن المصهور بالدخول إلى المضخة ثم إلى الرقبة وثانيا يزود المكبس بالقدرة من الغاز المضغوط أومن الزيت ليدفع المعدن المصهر خارج الرقبة عبر الفوه وصولا إلى التجويف الذي في النطقب, والذي يميز هذا النظام هوالسرعة ( 15 دورة في الدقيقة) والتلائم السريع بين المعدن والنطقب والعيوب هوازدياد درجة حرارة الانصهار للمعدن لذلك تستخد هذه الالات بشكل رئيسي في الزنك والقصدير وسبائك الرصاص.

آلة حقن
نطقب مفتوح والرقبة
خلية عمل كاملة

اما ماكينات الخزان البارد فتستخدم عندماقد يكون المسبوك يتكون من مواد لا تستطيع الالات الخزان الساخن إنتاجها مثل سبائك الالمنيوم وسبائك المغنيسيوم والنحاس والزنك, وهذا النوع من الالات يعمل بمصهور المعادن,اولا يصهر المعدن في فرن منفصل ثم تنقل كمية محدودة خزان الالة حيث يتم ادخال الشحنة إلى خزان القذف الغير ساخن (اسطوانة الحقن) هذه الشحنة تدخل لى النطقب بواسطة مكبس ميكانيكي أوهيدروليكي, وأبرز عيوب هذه العملية هوبطء الدورة بالإضافة إلى الحاجة لنقل المعدن المصهور من الفرن إلى الالة.

تصنع قوالب السباكة عادتا من صلب العدة لان حديد الزهر لا يستطيع تحمل الضغط العالي, لذالك فالقوالب تكون غالية الثمنونتيجة ازدياد تكلفة الإنتاج, وقد يحتوي القلب على تجوف واحد أوعلى مجموعة من التجاويف من نفس الشكل أومن اشكال مختلفة, ويجب ان يتكون النطقب معلى الاقل من جزئين لسماح بإنفصال وقذف الشغلة بعد الانتهاء, وتحتوي القوالب أيضا على نظام تبريد ومسامير القذف وفتحات مسامية تكون عميقة وصغيرة . بالإضافة إلى ان النطقب قد يحتوي على دليك ويصنع من المعدن وليس من الرملنتيجة وجود الضغط العالي والذي يسبب تلف الدليك المصنوع من الرمل ,وقد يستخدم الدليك المفقودعندما يكن الشكل المطلوب ذوطبيعة خاصة مثل عمل مجرى لولبي للبرغي مثلا, ويتم وضع الدليك يدويا عتد جميع دورة داخل النطقب ويخرج مع الشغلة عند نهاية الدورة ويتم اخراجه يدويا من لشغلة اما في حالة الدليك المفقود اغلى لانها نساعد على زيادة الإنتاج وتوفير الوقت . حياة النطقب تحدد بمعدل التصاق المواد به ومعدل تاكله والذي يرجع بشكل رئيسي لدرجة حرارة المعدن المصهور فمثلا نطقب سبائك الالمنيوم يعيش حتى 100,000 دورة اذا تم استخدامه بطريقة جيدة على خلاف النطقب الذي ينتج المغنيسيوم الذي يعيش أطول لان المغنيسيوم ينصهر عند درجة حرارة اقل.