تقنية صب المعادن الخفيفة

2025-08-11

مقدمة

تزداد بشكل متزايد استخدام السبائك الخفيفة من الألومنيوم (Al) والمغنيسيوم (Mg) والتيتانيوم (Ti) في صناعات النقل والتصنيع لتقليل استهلاك الطاقة وكذلك البصمة الكربونية. يوضح الشكل 1 (DuckerFrontier، 2020) أن استخدام الألومنيوم في قطاع السيارات شهد نموًا هائلاً؛ من 84 رطلاً لكل مركبة في عام 1975 إلى 459 رطلاً في عام 2020 و 570 رطلاً متوقعًا لعام 2030، مع كون غالبية استخدام الألومنيوم عبارة عن مصبوبات. شهدت جميع قطاعات تصنيع السبائك الخفيفة نموًا كبيرًا، وخاصة صناعة صب المعادن.

يمكن في الواقع تتبع أول صب للمعادن (الذهب) إلى حوالي 4000 قبل الميلاد، على الرغم من أن ضفدعًا نحاسيًا هو أقدم صب موجود معروف حاليًا يعود تاريخه إلى حوالي 3200 قبل الميلاد (Olsen، 2020). توفر تقنيات الصب الحديثة مكونات في كل تطبيق صناعي تقريبًا على الرغم من أن التصلب هو نقطة البداية لكل منتج مطروق أو مسحوق للتصنيع اللاحق. بلغ الإنتاج العالمي السنوي لصب المعادن حوالي 109 مليون طن متري في عام 2019، بما في ذلك حوالي 17,205,447 طن متري من الألومنيوم و 60,138 طن متري من المغنيسيوم (تقرير الموظفين، 2021). الدول الخمس الأولى المنتجة للصب هي الصين والهند والولايات المتحدة واليابان وألمانيا. تعتبر صناعة صب المعادن ركيزة أساسية لجميع أنشطة التصنيع بشكل أساسي، وتعتبر تقنيات صب السبائك الخفيفة بالغة الأهمية لاستدامة صناعات التصنيع والنقل في جميع أنحاء العالم.

تم توثيق سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم والتيتانيوم المصبوبة التقليدية وعمليات الصهر والصب الخاصة بها جيدًا في كتيبات ASM (Avedesian and Baker، 1999، Viswanathan et al.، 2008، Anderson et al.، 2018)، والعديد من المطبوعات الأحادية عن الألومنيوم (Kaufman and Rooy، 2004)، والمغنيسيوم (Sahoo، 2011) والتيتانيوم (Lütjering and Williams، 2007). تم توثيق أساسيات التصلب للسبائك المصبوبة وتقنيات عمليات الصب التقليدية في العديد من الكتب المنشورة منذ الستينيات (Chalmers، 1964، Flemings، 1974، Kurz and Fisher، 1984، Stefanescu، 2002، Dantzig and Rappaz، 2009). وبالتالي، لا تتم مراجعة السبائك المصبوبة التقليدية وتقنيات عملية الصب في هذه الورقة. قدمت مراجعة حديثة لـ Campbell (2020) تقييمًا نقديًا لعمليات الصب المختلفة من حيث تكوين العيوب، وتحديدًا الأغشية الثنائية والشقوق في المصبوبات بالإضافة إلى آثارها السلبية على الخصائص الميكانيكية للمصبوبات.

هنا نقدم مراجعة شاملة ولكنها نقدية للتطورات والابتكارات التي ظهرت في العقدين الماضيين في تصميم السبائك الخفيفة وتقنيات الصب والعمليات الناشئة القائمة على التصلب، مع التركيز على تحسينات العملية للتغلب على بعض القضايا الأساسية المتعلقة بتكوين العيوب في عمليات الصب التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، نقوم بمراجعة الاتجاهات المستقبلية مثل محاكاة الصب، وتصميم وتصنيع المواد المتعددة، والتصنيع الإضافي، وتطبيقات هندسة المواد الحسابية المتكاملة (ICME) في تصميم السبائك والتصنيع وتطوير المنتجات.

أجزاء للخيوط المعدنية

قطع غيار الآلات الدقيقة باستخدام الحاسب الآلي

أجزاء صب الاستثمار

أجزاء صب الشمع المفقودة

أجزاء صب الضغط المنخفض

قطع معدنية للصب الميترو

أجزاء ختم المعدن

أجزاء صناعة الصقل الساخنة

أجزاء تشكيل الحلقات

صب الجاذبية والمعالجة

تقنية صب المعادن الخفيفة

تقنية صب المعادن الخفيفة

مقدمة