Casting process

1. Lecture No. (2-2)
Faculty of Engineering
Prod. & Mech. Design Engineering Department
The Principals of
Engineering Manufacturing
Dr. Rania Mostafa
Metal Casting
‫المعادن‬ ‫سباكة‬

2. 2

3. 3

4. 44
2-‫تسامح‬‫التشغيل‬Machining Allowance:
‫هــو‬‫مقــدار‬‫التسامح‬‫الذي‬‫يضاف‬‫إلى‬‫النموذج‬‫وهذه‬‫الزيادة‬‫هي‬‫المطلوب‬‫تشغ‬‫يلها‬
‫للمنتج‬‫بعــــد‬‫عملية‬‫السباكة‬‫وذلك‬‫طبقا‬‫لدرجات‬‫التشغيل‬‫المدونة‬‫علي‬‫الرسم‬
‫والتي‬‫يضعها‬‫مصمم‬‫النماذج‬.‫بحيـــث‬‫ينتج‬‫المسبوك‬‫وبه‬‫زيادة‬‫من‬‫المع‬‫دن‬‫علي‬
‫سطحه‬‫تعادل‬‫المقدار‬‫الذي‬‫سيزول‬‫عند‬‫تشغيل‬‫السطح‬‫ويتوقف‬‫مقدار‬‫زي‬‫ادة‬
‫التشغيل‬‫هذا‬‫علي‬‫حجم‬‫المسبوك‬،‫أسلوب‬‫وطريقة‬‫التشغيل‬،‫درجة‬‫تشط‬‫يب‬
‫السطح‬،‫طريقة‬‫السبك‬،‫نوع‬‫المعدن‬.
3-‫تسامح‬‫السلبيــــة‬Draft Allowance:
‫حتى‬‫يمكن‬‫سحب‬‫النموذج‬‫من‬‫الرمال‬‫بعد‬‫تشكيله‬‫في‬‫القالب‬‫بأقل‬‫تهدم‬‫و‬‫تلف‬‫لرمل‬
‫القالب‬‫البد‬‫من‬‫وجود‬‫سلبية‬‫في‬‫األسطح‬‫الراسية‬‫وعادة‬‫ما‬‫تؤخذ‬‫السلبي‬‫ة‬‫درجة‬
‫واحدة‬‫تقريبا‬‫أو‬1:100‫من‬‫طول‬‫النمـــوذج‬
‫النماذج‬ ‫أبعاد‬ ‫في‬ ‫المطلوبة‬ ‫التسامحات‬

5. 55
‫الختم‬‫بالفورمة‬:
‫في‬‫حالة‬‫إنتاج‬‫مسبوكات‬‫مفردة‬‫بشكل‬‫األجسام‬‫الدورانية‬‫فيتم‬‫استعمال‬‫ا‬‫لفورمة‬‫كما‬
‫ب‬‫ال‬‫شكل‬.
1-‫توضع‬‫القاعدة‬(1)‫علي‬‫مسافة‬‫مناسبة‬‫من‬‫سطح‬‫أرضية‬‫المسبك‬‫التي‬‫يرتك‬‫ز‬
‫عليها‬‫المحور‬‫الراسي‬(2)‫في‬‫التربة‬‫ويوضع‬‫حول‬‫المحور‬‫ماسورة‬.
.2‫تعمل‬‫كومة‬‫من‬‫رمل‬‫المسبك‬‫حول‬‫الماسورة‬‫ويثبت‬‫الذارع‬(3)‫والفورمة‬(4).
.3‫تدار‬‫الفورمة‬‫لتكوين‬‫السطح‬‫العلوي‬‫للمسبوكات‬abcde‫ويتم‬‫تحديد‬‫االرتفاع‬
‫الالزم‬‫للفورمة‬‫عند‬‫العمل‬‫بواسطة‬‫حلقة‬‫زنق‬.
.4‫بعــد‬‫تكوين‬‫السطح‬‫العلـــوي‬‫ينزع‬‫الذارع‬‫ويرش‬‫السطح‬‫برمل‬‫الفصل‬.
.5‫يوضع‬‫الريزق‬‫و‬‫يثبت‬‫مكانه‬‫باألوتاد‬‫وبعد‬‫وضع‬‫نماذج‬‫الصب‬‫وقناة‬‫الت‬‫غذية‬
‫والمصعد‬‫يدك‬‫الريزق‬‫بالطريقة‬‫المعتادة‬‫شكل‬(c).
.6‫يرفع‬‫الريزق‬‫بعد‬‫سحب‬‫المصب‬‫وقناة‬‫التغذية‬‫والمصعد‬.
.7‫تركب‬‫الفورمة‬‫الثانية‬(6)‫والذارع‬(3)‫وتدار‬‫لكشط‬‫طبقة‬‫رمل‬‫تساوي‬‫سمك‬
‫جسم‬‫الغطاء‬‫فيتكون‬‫السطح‬‫األسفل‬‫من‬‫القالب‬‫شكل‬(e).
1
32
4

6. 66
‫خامسا‬:‫صهر‬‫وصب‬‫المعدن‬:
✓‫يجب‬‫أن‬‫تكون‬‫السبائك‬‫المعدنية‬‫المستعملة‬‫إلنتاج‬‫المسبوكات‬‫ذات‬‫خواص‬
‫تكنولوجية‬‫معينة‬(‫السيولة‬‫والسريان‬‫ومقدار‬‫االنكماش‬‫و‬‫قابلية‬‫المعدن‬‫لملي‬‫ء‬‫فراغ‬
‫القالب‬)
✓‫وخاصية‬‫السريان‬‫تتحسن‬‫قليال‬‫بارتفاع‬‫درجة‬‫حرارة‬‫لتحسن‬‫السيولة‬‫إال‬‫إنها‬‫ت‬‫سوء‬
‫درجة‬‫كبيرة‬‫عند‬‫المبالغة‬‫في‬‫ارتفاع‬‫درجة‬‫الحرارة‬‫كما‬‫هو‬‫الحال‬‫في‬‫صهر‬‫األلومنيوم‬
✓‫وقــبل‬‫صهر‬‫المعدن‬‫يتم‬‫تجهيزه‬‫وذلك‬‫باختبار‬‫نسب‬‫الخام‬‫الالزمة‬‫للمسبوكات‬‫حسب‬
‫تركيبه‬‫ومجانسته‬‫أو‬‫تكسير‬‫األحجام‬‫الكبيرة‬‫منه‬.
✓‫كلما‬‫قل‬‫معامل‬‫االنكماش‬‫للمعدن‬‫كلما‬‫حصلنا‬‫علي‬‫منتج‬‫غير‬‫مشـوه‬
‫األفران‬‫المستخدمة‬‫في‬‫صهر‬‫المعادن‬‫بالمسبك‬:
‫فرن‬‫البوتقة‬)‫يشعل‬‫بفحم‬‫الكوك‬‫أو‬‫الكيروسين‬‫أو‬‫الغاز‬(Crucible furnace
‫فرن‬‫الدست‬(‫الكيوبال‬)Cupolas Furnace
‫األفران‬‫الكهربائية‬Electrical Furnaces
‫أ‬-‫فرن‬‫الصهر‬‫بالقوس‬‫الكهربائي‬
‫ب‬-‫فرن‬‫الصهر‬‫بالحث‬‫الكهربائي‬

7. 7
Figure : Three types of crucible furnaces:
(a) lift-out crucible,
(b) stationary pot, from which molten metal must be ladled, and
(c) tilting-pot furnace
‫أ‬‫فر‬‫ا‬‫البوتقة‬ ‫ن‬

8. 88
‫فرن‬‫الدست‬(‫الكيب‬‫و‬‫ال‬)

9. 99
Electric arc furnace for steelmaking
‫الكهربائي‬ ‫بالقوس‬ ‫الصهر‬ ‫فرن‬

10. 10
Induction furnace
‫ب‬ ‫الصهر‬ ‫فرن‬‫الحث‬‫الكهربائي‬

11. 1111
‫سادسا‬:‫تنظيف‬‫المسبوكات‬‫وفحصها‬
‫يجري‬‫تنظيف‬‫المسبوكات‬‫ميكانيكيا‬‫في‬‫البراميل‬‫الدوارة‬‫أ‬‫و‬
‫استخدام‬‫ماكينات‬‫التنظيف‬‫بالرمل‬.‫وتحمل‬‫المسبوكات‬‫المراد‬
‫تنظيفها‬‫في‬‫برميل‬‫فارغ‬‫تمال‬(3/4)‫حجمه‬‫وتلقي‬‫به‬‫كذلك‬
‫زهرات‬‫مسننة‬‫من‬20–65‫مم‬‫أو‬‫قطع‬‫صغيرة‬‫من‬‫الصلب‬‫بمقدار‬3
‫إلى‬35%‫من‬‫وزن‬‫المسبوكات‬‫بعضها‬‫ببعض‬‫وتحتك‬‫الزهرات‬
‫المسننه‬‫بسطح‬‫المسبوكات‬‫كما‬‫أنها‬‫تتدخل‬‫في‬‫تجاويفها‬
‫مساعدة‬‫علي‬‫تنظيف‬‫أسطحها‬‫الداخلية‬.
‫ولتنظيف‬‫المسبوكات‬‫الكبيرة‬‫تستعمل‬‫الماكينات‬‫الهي‬‫دروليكية‬
‫للتنظيف‬‫بالرمل‬‫وتجري‬‫إزالة‬‫الزوائد‬‫والخشونة‬‫السطحي‬‫ة‬‫بعد‬
‫التنظيف‬‫علي‬‫ماكينات‬‫الصنفرة‬‫المختلفة‬‫األنواع‬.

12. 1212
‫فحص‬‫المسبوكات‬:
‫تتفاوت‬‫عملية‬‫فحص‬‫المسبوكات‬‫من‬‫الفحص‬‫البصري‬‫إلى‬‫الفحص‬
‫باستخدام‬‫باألشعة‬‫ال‬‫س‬‫ينية‬(‫الرايوجرافية‬)‫أو‬‫الموجات‬‫فوق‬
‫السمع‬‫ية‬‫وطرق‬‫الفحص‬‫هي‬:-
1-‫الفحص‬‫البصري‬2-‫الصوت‬‫والرنين‬
3-‫الصدى‬4-‫الموجات‬‫الصوتية‬‫فوق‬‫حد‬‫السمع‬
5-‫الضغط‬‫بالسوائل‬6-‫المنفذات‬
7-‫التوصيل‬‫الكهربائي‬8-‫المسحوق‬‫المغناطيسي‬
9-‫أشعة‬‫اكس‬‫السينية‬10-‫أشعة‬‫جاما‬
‫وهناك‬‫طرق‬‫فحص‬‫إتالفية‬‫وفيها‬‫تأخذ‬‫قطعات‬‫في‬‫المسبوك‬‫كعينة‬‫وي‬‫تم‬
‫فحصها‬‫مجهريا‬.

13. 1313
Misrun ‫المعدن‬ ‫نقص‬ Cold Shut
‫االلتحام‬
Cold Shot ‫الغازية‬ ‫الفقاقيع‬ Shrinkage Cavity
‫التجميد‬ ‫فجوات‬

14. 1414
sand blow pin holes
‫الفصوص‬
penetration mold shift ‫االعوجاج‬

15. 1515
‫سابعا‬:‫عيوب‬‫المسبوكات‬‫وأسبابها‬
‫الـــــــزوائـد‬:‫تحدث‬‫بالمسبوكات‬‫عند‬‫سطح‬‫انفصال‬‫القال‬‫ب‬
‫وعند‬‫ادله‬‫الدليك‬‫نتيجة‬‫لوجود‬‫خلوص‬‫بين‬‫نصفن‬‫الريزق‬.
‫االعوجاج‬:‫يحدث‬‫عدم‬‫تساوي‬‫سمك‬‫جدرانها‬‫لذا‬‫يجب‬
‫تحسين‬‫التصميم‬‫واستعمال‬‫مبردات‬‫لألجزاء‬‫الس‬‫م‬‫يكة‬‫من‬
‫المسبوكة‬.
‫الفصوص‬pin hole:‫هي‬‫نقط‬‫المعدن‬‫غير‬‫الملتحمة‬‫تماما‬‫مع‬
‫المسبوكة‬‫وهي‬‫النقط‬‫التي‬‫صبت‬‫في‬‫القالب‬‫أوال‬‫وتتجمد‬‫ه‬‫ذه‬
‫الفصوص‬‫في‬‫المسبوكات‬‫الزهر‬‫علي‬‫شكل‬‫زهر‬‫ابيض‬‫صلد‬
‫يجعل‬‫من‬‫الصعب‬‫تشغيل‬‫المسبوكة‬‫بالقطع‬.
‫االلتحام‬cold shut:‫هو‬‫علي‬‫شكل‬‫انخفاض‬‫أخدودي‬‫ينتج‬
‫بسبب‬‫عدم‬‫االلتحام‬‫التام‬‫بين‬‫طيارات‬‫المعدن‬‫الداخلة‬‫من‬
‫جهات‬‫مختلفة‬‫ويرجع‬‫في‬‫حدوث‬‫االلتحام‬‫إلى‬‫عدم‬‫سيولة‬
‫المعدن‬‫بالدرجة‬‫الكافية‬‫او‬‫عدم‬‫توجيه‬‫المعدن‬‫توجيها‬‫صحيح‬‫ا‬
‫وبذات‬‫لالنقطاع‬‫تيار‬‫المعدن‬‫عند‬‫مالء‬‫القالب‬.

16. 1616
‫نقص‬‫المعدن‬Misrun:‫بجزء‬‫من‬‫المسبوكة‬‫ويالحظ‬‫عند‬‫عدم‬
‫سيولة‬‫المعدن‬‫بالدرجة‬‫الكافية‬‫وعند‬‫تجمع‬‫غازات‬‫تمنع‬‫مالء‬
‫القالب‬‫بالمعدن‬‫ويحدث‬‫كذلك‬‫عند‬‫تسرب‬‫المعدن‬‫خالل‬‫الثغر‬‫ة‬
‫المتكونة‬‫عند‬‫سطح‬‫االنفصال‬‫نتيجة‬‫لسوء‬‫ربط‬‫نصفي‬‫الر‬‫يزيق‬.
‫الفقاقيع‬‫الغازية‬Cold shots:‫هي‬‫فقاقيع‬‫من‬‫الهواء‬‫أو‬‫الغازات‬
‫تتكون‬‫في‬‫القالب‬‫وتبقي‬‫بالمسبوكة‬‫علي‬‫شكل‬‫فراغات‬‫ص‬‫غيرة‬
‫موزعة‬‫بأجزائها‬‫المختلفة‬.‫أسباب‬‫ظهور‬‫الفقاقيع‬‫الغازية‬
‫بالمسبوكة‬‫في‬‫عدم‬‫ن‬‫ف‬‫اذية‬‫القالب‬‫للغازات‬‫بدرجة‬‫كافية‬(‫شدة‬
‫الدك‬‫مع‬‫تهويه‬‫رديئة‬)‫ورداءة‬‫أنواع‬‫رمل‬‫القالب‬‫والدليك‬‫وسوء‬
‫تهوية‬‫الدالليك‬،‫ورطوبة‬‫الدالليك‬‫عند‬‫وضعها‬‫في‬‫القالب‬‫وص‬‫ب‬
‫معدن‬‫لم‬‫يتخلص‬‫بعد‬‫من‬‫الغازات‬.
‫فجوات‬‫التجميد‬Shrinkage Cavity:‫هي‬‫الفراغات‬‫التي‬
‫تتكون‬‫نتيجة‬‫لعدم‬‫كفاية‬‫المعدن‬‫المغذي‬‫للمسبوكة‬‫في‬‫أ‬‫ماكن‬
‫تجمع‬‫المعدن‬‫وكثيرا‬‫ما‬‫نري‬‫فجوات‬‫التجمد‬‫للمسبوكات‬‫علي‬
‫شكل‬‫عدد‬‫كبير‬‫من‬‫الفقاقيع‬‫الصغيرة‬‫تسبب‬‫مسامية‬
‫المسبوكة‬.