رمل السيراميك المغطى للمسبك

رمل السيراميك المطلي للمسبك

رمل السيراميك المطلي مادة عالية الأداء تُستخدم في صناعة الصب لصنع القوالب والأنوية. وهو يُمثل تطورًا ملحوظًا مقارنةً برمل السيليكا التقليدي، خاصةً لإنتاج مصبوبات معقدة وعالية الجودة.

وبعبارات بسيطة، فهو عبارة عن  رمل سيراميكي (المادة الأساسية المتفوقة) مطلي بمادة رابطة من الراتينج الحراري (الغراء) ، وهو مصمم خصيصًا ليتم علاجه بالحرارة.

1. ما هي قاعدة “الرمل الخزفي”؟

تكمن الميزة الأساسية في المادة الأساسية، المعروفة غالبًا باسم  حبيبات السيراميك  أو  الرمل الخزفي الكروي . وهي ليست رملًا طبيعيًا، بل منتج صناعي، يُصنع عادةً بصهر البوكسيت عالي الجودة في فرن قوس كهربائي ثم رشه لتشكيل حبيبات كروية صغيرة.

الخصائص الرئيسية لقاعدة الرمل السيراميكية:

• الشكل الكروي:  توفر الجزيئات المستديرة تمامًا تدفقًا ممتازًا، مما يسمح لها بملء أنماط القالب المعقدة بكثافة وبشكل متساوٍ.

• التمدد الحراري المنخفض:  تُعد هذه الخاصية الأهم. فعلى عكس رمل السيليكا الذي يتمدد بشكل كبير بالحرارة، يتمدد رمل السيراميك بشكل ضئيل للغاية. وهذا يُلغي عمليًا عيوب الصب، مثل  التشققات  (الشقوق في الرمل التي تمتلئ بالمعدن).

• مقاومة حرارية عالية:  تتمتع بدرجة انصهار عالية جدًا (تتجاوز 1790 درجة مئوية)، مما يجعلها مناسبة لصب جميع المعادن، بما في ذلك الفولاذ والحديد عالي السبائك.

• قوة عالية ومتانة:  تتميز الخرزات الكثيفة والمتكلسة بقوة كبيرة ومقاومة للتلف الميكانيكي، مما يسمح باستصلاحها وإعادة استخدامها بشكل ممتاز.

• خامل كيميائيا:  فهو محايد (لا حمضي ولا قاعدي)، مما يجعله متوافقا مع أنظمة الرابط المختلفة.

2. عملية “الطلاء”: إنشاء الرمل المطلي

عملية “الطلاء” هي نفسها المستخدمة في إنتاج الرمل المغطى بالراتنج القياسي، والمعروف باسم  عملية الطلاء الساخن :

1. التسخين:  يتم تسخين الرمل الخزفي إلى درجة حرارة محددة (حوالي 140-160 درجة مئوية).

2. الخلط/الطلاء:  يُخلط الرمل الساخن في خلاط،  ثم يُضاف إليه راتنج فينولي متصلب بالحرارة  ، فيذوب ويُغلف سطح كل جسيم رمل كروي.

3. إضافة المحفز: تتم إضافة  عامل التصلب (عادةً  الهيكسامين  أو “اليورتروبين”) لتحفيز معالجة الراتينج عند تسخينه لاحقًا.

4. التزييت: يتم إضافة  إضافات مثل  ستيرات الكالسيوم  لتحسين السيولة ومنع التكتل أثناء التخزين.

5. التبريد والغربلة:  يتم تبريد الخليط وغربلته للحصول على منتج جاهز للاستخدام وسهل التدفق.

3. المزايا الرئيسية للرمل الخزفي المطلي

من خلال الجمع بين المادة الأساسية المتفوقة مع طلاء الراتنج، فإنه يوفر فوائد متميزة:

• إزالة عيوب التعرج:  بسبب التمدد الحراري القريب من الصفر، لا تتشكل الشقوق في القلب/القالب، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في معدلات الخردة للصب المعقد مثل كتل المحرك ورؤوس الأسطوانات.

• تشطيب سطح الصب المتفوق:  تنتج الجسيمات الكروية الناعمة والتفاعلية المنخفضة مصبوبات ذات أسطح نظيفة وناعمة للغاية.

• سيولة ممتازة:  يمكن تعبئة النوى والقوالب بكثافة وتوحيد أكبر، مما يؤدي إلى التقاط التفاصيل الدقيقة بدقة أبعاد عالية.

• استهلاك أقل للراتنج:  نظرًا لصغر مساحة سطح الجسيمات الكروية وحاجتها لكمية أقل من الراتنج للترابط الفعال، يمكن أن يكون الاستخدام  أقل بنسبة 15-30%  مقارنةً برمل السيليكا الزاوي. كما يُقلل هذا من انبعاث الغاز أثناء الصب.

• قوة قلب عالية:  جزيئات الرمل القوية والمتينة وطلاء الراتنج الفعال ينتجان قلبًا قويًا جدًا يمكنه التعامل مع المقاطع المعقدة والرقيقة.

• إمكانية استرداد ممتازة:  تعتبر الخرزات الخزفية متينة ويمكن إعادة تدويرها عدة مرات بعد إزالة الراتينج حرارياً، مما يحسن من فعالية التكلفة على المدى الطويل.

4. التطبيقات الشائعة

• صناعة السيارات:  كتل المحرك، رؤوس الأسطوانات، مشعبات العادم.

• المكونات الهيدروليكية:  أجسام الصمامات المعقدة وأغطية المضخات.

• مصبوبات الفولاذ عالية السبائك:  حيث تكون مقاومة الاحتراق والاختراق أمرًا بالغ الأهمية.

• أي قلب معقد  عرضة للتعرّق أو يتطلب تشطيبًا سطحيًا عالي الجودة.