صب الرمل

صب الرمل هو عملية يتم فيها صب المعدن المنصهر في قالب مصنوع من خليط الرمل. في الماضي، كانت العملية فعالة من حيث التكلفة فقط للإنتاج بكميات صغيرة. ولكنها في الوقت الحاضر مناسبة أيضًا للإنتاج بكميات كبيرة بفضل المعدات الآلية لصنع قوالب الرمل.
عادةً ما يكون للمسبوكات الرملية سطح خشن أحيانًا مع شوائب سطحية وتغيرات في السطح. عادةً ما يتم تصنيع الأجزاء المتوسطة إلى الكبيرة مثل أجسام الصمامات وأعمدة الكرنك وكتل المحرك من خلال هذه العملية. تعتمد دقة الأبعاد والانتهاء من سطح الصب على نوع الرمل وعملية التشكيل.
هناك نوعان رئيسيان من الرمال المستخدمة في التشكيل: الرمل الأخضر والرمل الجاف. يتكون الرمل الأخضر من رمل السيليكا والطين والرطوبة والمواد المضافة الأخرى. الرمل الجاف عبارة عن خليط من الرمل والمواد اللاصقة سريعة المعالجة. عند استخدام الرمل الجاف، غالبًا ما يُشار إليه باسم عدم صب قالب الخبز أو صب الرمل باستخدام الهواء. عادة ما يكون للمسبوكات المصنوعة من الرمل الأخضر الخشن سطح خشن بينما يمكن لقوالب الهواء أن تنتج مصبوبات بأسطح أكثر سلاسة.
يتم عمل نمط على شكل الجزء المطلوب، ولكن يتم تكبيره ليأخذ في الاعتبار الانكماش وبدلات التشغيل الآلي في الصب النهائي. عادة ما يكون هذا النمط مصنوعًا من الخشب أو البلاستيك، ويمكن إعادة استخدامه لإنتاج قوالب رمل جديدة. يمكن استخدام قلوب الرمل لتشكيل الشكل الداخلي للأجزاء المجوفة من الصب.
يتم استخدام صندوق معدني (القارورة) لصنع قالب الرمل. ويتكون عادةً من نصفين لتشكيل الأجزاء العلوية والسفلية من القالب، ويطلق عليهما اسم التأقلم والسحب على التوالي. يتم وضع النموذج في الدورق، ثم يتم تعبئته بخليط الرمل لتشكيل تجويف القالب. إذا لزم الأمر، يتم وضع سدادة مؤقتة لتشكيل قناة لصب المعدن المصبوب (ما يسمى ذرب). بعد ذلك، تتم إزالة النمط وسدادة القناة مع ترك تجويف القالب وقناة الصب. يتم تحضير المقبض والسحب بشكل منفصل ويتم تجميعهما بعد ذلك لتشكيل قالب.
يُسكب المعدن المنصهر في القالب من خلال ذباب، والذي ينقل المعدن المنصهر عبر مجاري إلى تجويف القالب. بعد أن يصلب المعدن المصبوب ويبرد، يتم إخراج الصب من قالب الرمل. بشكل عام، لا يتم استخدام أي عامل لتحرير القالب ويتم تدمير القالب الرملي في عملية الإزالة. ويمكن إعادة استخدام الرمل الأخضر بعد تعديل تركيبته عن طريق تعويض الرطوبة والمواد المضافة المفقودة.

المسامية أو النفاذية
وهي قدرة الرمال التي تسمح للغازات بالمرور من خلالها بسهولة.
تذوب بعض الغازات في المعدن المنصهر وعندما يبدأ هذا المعدن المنصهر في التصلب، تخرج هذه الغازات الذائبة من المعدن المنصهر وتحاول الهروب من رمل التشكيل. إذا لم يكن الرمل مساميًا بدرجة كافية فإن هذه الغازات لن تتمكن من الخروج من القالب وستنحصر في عملية الصب وتنتج ثقوبًا ومسامًا في صب المعادن. وأيضًا إذا تلامس المعدن المنصهر مع الرمال الرطبة، فسيتم إنتاج بخار أو بخار ماء. يؤدي هذا البخار أو الأبخرة أيضًا إلى تكوين ثقوب في الصب إذا لم تتمكن من الهروب من القالب. لذلك ينصح باستخدام رمل القولبة المسامي بدرجة كافية للقضاء على عيب المسامية في صب المعادن.

الانسيابية
إن قدرة الرمل القالب على التصرف مثل السائل عند صدمه تسمى قابلية التدفق.
بفضل هذه الخاصية، يمكن للرمل أن يشغل المساحة الموجودة في صندوق التشكيل بسهولة ويأخذ شكله. يتيح ذلك للرمل الضغط إلى كثافة مدمجة والسماح له بالتعبئة حول النموذج. يجب أن يكون الرمل ذو قابلية سيولة عالية، بحيث يمكن ضغطه بسهولة للحصول على كثافة موحدة وللحصول على انطباع جيد عن النموذج الموجود في القالب. يمكن زيادة سيولة الرمال مع زيادة محتوى الطين والماء في الرمال.

الانهيار
تسمى قدرة رمل القولبة على الانهيار بعد تصلب المعدن المنصهر بالانهيار.
بعد تصلب المعدن المنصهر، يجب أن تنهار الرمال من أجل الانكماش الحر للمعدن. إذا حدث انكماش حر للمعدن، فسيؤدي ذلك بشكل طبيعي إلى إزالة تمزق أو تشقق المعدن المتقلص.

الالتصاق
وتسمى قدرة جزيئات الرمل على الالتصاق بجسم آخر بالالتصاق.
يجب أن يتمتع الرمل بقدرة التصاق كافية بحيث يمكن أن يلتصق بسهولة بجوانب صناديق التشكيل ولا يسقط على الصندوق عند إزالته.

التماسك أو القوة
وتسمى قدرة جزيئات الرمل على الالتصاق ببعضها البعض بالتماسك.
تعتمد قوة الرمل على مدى تماسك جزيئات الرمل. يجب أن تتمتع الرمال بالقوة الكافية حتى تتمكن بسهولة من الاحتفاظ بشكلها أثناء النقل أو الدوران أو الإغلاق والصب. إذا لم تكن ذات قوة مناسبة فلن تكون قادرة على الحفاظ على شكلها وقد يتلف القالب أثناء صب المعدن المنصهر. يؤدي الرمل ذو القوة المنخفضة إلى صب عيوب الصب في المعادن. لتجنب عيوب الصب، يجب أن تكون الرمال ذات قوة كافية لإنتاج قالب بالشكل المطلوب وكذلك الاحتفاظ بهذا الشكل حتى عند صب المعدن المنصهر في تجويف القالب.
يمكن أن تكون قوة الرمال من نوعين
القوة الخضراء: وتسمى قوة الرمال التي تمتلكها في حالتها الخضراء أو الرطبة بالقوة الخضراء. يحتفظ القالب ذو القوة الخضراء الكافية بشكله ولا ينهار حتى عند إزالة النموذج من صندوق التشكيل.
القوة الجافة:تسمى القوة التي تمتلكها الرمال في حالتها الجافة أو المخبوزة بالقوة الجافة. تسمح القوة الجافة الكافية للرمل بمقاومة قوى التآكل بسبب المعدن المنصهر وتساعد في الحفاظ على شكله.

الحراريات
إن قدرة رمل التشكيل على تحمل درجة الحرارة العالية للمعدن المنصهر دون الانصهار فيه تسمى بالحرارية.
يجب أن تتمتع رمل القولبة بخاصية حرارية كافية لإنتاج نوعية ممتازة من الصب خالية من العيوب. يذوب الرمل الذي يفتقر إلى المقاومة للحرارة ويندمج في عملية الصب ويفسد جودة المعدن المصبوب. المقاومة للحرارة هي مقياس نقطة تلبيد الرمال وليس نقطة انصهارها.