صب

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
صب الحديد الزهر

الصب عملية تصنيعية يتم فيها صب مادة سائلة عادةً في قالب يحتوي على تجويف بالشكل المطلوب، ثم تُترك لتتصلب. يُعرف الجزء المتصلب أيضًا باسم المسبوكة، والتي تُخرج من القالب لإتمام العملية. عادةً ما تكون مواد الصب معادن أو مواد أخرى تتصلب بعد خلط مكونين أو أكثر معًا؛ ومن أمثلتها الإيبوكسي والخرسانة والجص والطين . يُستخدم الصب غالبًا لصنع أشكال معقدة يصعب أو يكون غير اقتصادي صنعها بطرق أخرى. يمكن صب المعدات الثقيلة ، مثل قواعد آلات التشغيل ومراوح السفن، بسهولة بالحجم المطلوب، بدلًا من تصنيعها عن طريق وصل عدة قطع صغيرة. [ 1 ] الصب عملية عمرها 7000 عام. أقدم مسبوكة باقية هي ضفدع نحاسي من عام 3200 قبل الميلاد. [ 2 ]

تاريخ

على مر التاريخ، استُخدم صب المعادن لصنع الأدوات والأسلحة والتحف الدينية. ويمكن تتبع تاريخ وتطور صب المعادن إلى جنوب آسيا (الصين والهند، وغيرها). [ 3 ] اعتمدت التقاليد والديانات في جنوب آسيا اعتمادًا كبيرًا على صب التماثيل والآثار. [ 4 ] غالبًا ما كانت هذه القطع تُصنع من سبيكة نحاسية ممزوجة بالرصاص. [ 5 ] منذ فجر علم المعادن، كانت غالبية المسبوكات عبارة عن قوالب بسيطة من قطعة أو قطعتين مصنوعة إما من الحجر أو السيراميك. ومع ذلك، توجد أدلة على استخدام تقنية الصب بالشمع المفقود في العديد من الحضارات القديمة. [ 4 ]

راقصة موهينجو دارو

نشأت تقنية الشمع المفقود في بلاد ما بين النهرين القديمة ( العراق حاليًا ). وأقدم سجل معروف لهذه التقنية هو لوح طيني مكتوب بالخط المسماري في مدينة إسبرطة القديمة، بابل ( العراق حاليًا )، والذي يسجل تحديدًا كمية الشمع اللازمة لصبّ مفتاح. [ 6 ] أما أقدم المسبوكات المعروفة في السجل الأثري العالمي فقد صُنعت في قوالب حجرية مفتوحة. [ 7 ] هناك نوعان من طرق صب الشمع المفقود: الطريقة المباشرة والطريقة غير المباشرة. تعتمد الطريقة المباشرة على تشكيل مادة الشمع في قالب شمعي مطابق للقطعة المراد صبّها يدويًا أو باستخدام أدوات أخرى؛ بينما تعتمد الطريقة غير المباشرة على تشكيل قالب الشمع من خلال القالب. تتطلب الطريقة المباشرة من الحرفيين مستوى تقنيًا عاليًا؛ وإلا فلن يكون بالإمكان ضمان جودة المسبوكات. مع ذلك، فإنّ من عيوب الطريقة المباشرة اليدوية انخفاض كفاءتها، ما يحول دون تحقيق الإنتاج بكميات كبيرة. وفي هذا الصدد، تتميز الطريقة غير المباشرة بمزاياها. في عملية التشكيل غير المباشر، يصنع الحرفيون عادةً القوالب من الحجر أو الخشب أو الطين أو غيرها من المواد البلاستيكية. [ 8 ]

اكتشفت الحضارات القديمة أن الرصاص يُسهّل انسيابية النحاس المنصهر، مما مكّنها من صبّ تصاميم أكثر تعقيدًا. على سبيل المثال، تُعدّ راقصة موهينجو دارو قطعةً مصبوبةً من سبيكة نحاسية، يُرجّح أنها صُنعت بتقنية الشمع المفقود. [ 4 ] يعود تاريخ صبّ الشمع المفقود إلى 4000 قبل الميلاد، أي إلى العصر النحاسي. [ 4 ] ومن أقدم الأمثلة المدروسة لهذه التقنية تميمة عمرها 6000 عام من حضارة وادي السند . [ 9 ]

تُعتبر الهند من أوائل الحضارات التي استخدمت أساليب الصب لإنتاج العملات المعدنية بكميات كبيرة. ففي منتصف الألفية الأولى قبل الميلاد (1000 ق.م. - 1 ق.م.)، كانت العملات تُصنع من الفضة، ولكن مع مرور الوقت، تحولت إلى سبائك النحاس المصبوب. [ 4 ] طُوّرت تقنية جديدة لإنتاج العملات النحاسية الجديدة بكميات كبيرة، حيث استُحدث قالب متعدد الأجزاء قابل للتكديس. وُضعت قوالب متعددة فوق بعضها البعض داخل أسطوانة طينية، ليُصب المعدن المنصهر في مركزها، فيملأ الفراغات ويتصلب فيها. [ 4 ] سمحت هذه العملية بإنتاج مئة عملة معدنية في وقت واحد. [ 4 ]

في الشرق الأوسط وغرب أفريقيا، استُخدمت تقنية الشمع المفقود في وقت مبكر جدًا ضمن تقاليد صناعة المعادن، بينما تبنتها الصين لاحقًا. في أوروبا الغربية، يُعتقد أن استخدام تقنية الشمع المفقود كان نادرًا، خاصةً بالمقارنة مع حضارة وادي السند. [ 4 ] لم يُعثر على أي قطع من الشمع المفقود في عاصمة آنيانغ خلال عهد أسرة شانغ (1600-1040 قبل الميلاد)، بينما عُثر على كمية كبيرة (100,000 قطعة) من شظايا القوالب. أدى ذلك إلى استنتاج مفاده أن تقنية الشمع المفقود لم تُستخدم في العاصمة خلال عهد هذه الأسرة. مع ذلك، يشير اكتشاف قناع مصنوع باستخدام تقنية الصب الاستثماري، ويعود تاريخه إلى حوالي 1300 قبل الميلاد، إلى أن تقنية الشمع المفقود ربما أثرت على مناطق أخرى في الصين. [ 10 ]

يختلف المؤرخون حول أصل تطوير المدفع، لكن معظم الأدلة تشير إلى تركيا وآسيا الوسطى في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر. وتُعد عملية صب المدفع أكثر تعقيدًا بعض الشيء، إذ تستخدم نواة طينية، وقالبًا يُصب حوله الطين ثم يُكسر، يليه تجميع في حفرة صب تتضمن ربط القطعة المصبوبة بأحزمة حديدية. [ 4 ]

الأنواع

معدن

نصب يودنبلاتز التذكاري للهولوكوست (المكتبة المجهولة)، من تصميم راشيل وايت ريد . قالب خرساني لكتب على رفوف المكتبة مقلوبة رأساً على عقب.

في صناعة المعادن، يُسخّن المعدن حتى يصبح سائلاً، ثم يُصبّ في قالب. القالب عبارة عن تجويف مجوّف يحتوي على الشكل المطلوب، ويتضمن أيضاً قنوات ومصاعد تسمح للمعدن بملء القالب. بعد ذلك ، يُبرّد القالب والمعدن حتى يتصلّب المعدن. ثم يُستخرج الجزء المتصلّب (المسبوك) من القالب. وتُجرى عمليات لاحقة لإزالة المواد الزائدة الناتجة عن عملية الصبّ (مثل القنوات والمصاعد).

الجص أو الخرسانة أو الراتنج البلاستيكي

يمكن صب الجص ومواد المعالجة الكيميائية الأخرى، مثل الخرسانة وراتنج البلاستيك، باستخدام قوالب نفايات أحادية الاستخدام كما ذُكر سابقًا، أو قوالب متعددة الاستخدامات، أو قوالب مصنوعة من قطع صغيرة صلبة أو من مواد مرنة مثل مطاط اللاتكس (المدعوم بدوره بقالب خارجي). عند صب الجص أو الخرسانة، يكون سطح المادة مستويًا وغير شفاف. غالبًا ما تُطبق معالجات سطحية على السطح. على سبيل المثال، يمكن استخدام الطلاء والنقش بطريقة تُعطي مظهر المعدن أو الحجر. بدلاً من ذلك، تُعدّل المادة في عملية الصب الأولية وقد تحتوي على رمل ملون لإعطاء مظهر الحجر. من خلال صب الخرسانة، بدلاً من الجص، يُمكن إنشاء منحوتات أو نوافير أو مقاعد للاستخدام الخارجي. يمكن صنع محاكاة للرخام عالي الجودة باستخدام أنواع معينة من الراتنجات البلاستيكية المتصلبة كيميائياً (مثل الإيبوكسي أو البوليستر ، وهي بوليمرات متصلبة حرارياً ) مع إضافة مسحوق الحجر للتلوين، وغالباً ما يتم دمج ألوان متعددة. هذه الأخيرة هي وسيلة شائعة لصنع أحواض الغسيل وأسطحها وكبائن الاستحمام، حيث يؤدي العمل الماهر بألوان متعددة إلى أنماط تلطيخ محاكاة كما هو الحال في الرخام الطبيعي أو الترافرتين .

التجهيز

غالبًا ما تحتوي المسبوكات الخام على عيوب ناتجة عن اللحامات والشوائب في القوالب، [ 10 ] بالإضافة إلى فتحات صب المواد في القوالب. [ 11 ] تُسمى عملية قطع هذه الأجزاء غير المرغوب فيها أو طحنها أو كشطها أو صنفرتها "التنظيف" في اللغة الإنجليزية البريطانية. [ 12 ] [ 13 ] في العصر الحديث، طُوّرت عمليات آلية لأداء بعض الأجزاء الأكثر تكرارًا من عملية التنظيف، [ 14 ] ولكن تاريخيًا، كان عمال التنظيف يقومون بهذا العمل الشاق يدويًا، [ 5 ] وغالبًا في ظروف خطرة على صحتهم. [ 15 ] يمكن أن يزيد التنظيف بشكل كبير من تكلفة المنتج النهائي، ويسعى مصممو القوالب إلى تقليل هذه التكلفة من خلال شكل القالب والمادة المراد صبها، وأحيانًا عن طريق تضمين عناصر زخرفية. [ 16 ] [ 10 ]

محاكاة عملية الصب

يوفر برنامج عالي الأداء لمحاكاة عمليات الصب فرصًا للتقييم التفاعلي أو الآلي للنتائج (هنا، على سبيل المثال، ملء القالب والتصلب والمسامية وخصائص التدفق).

تستخدم محاكاة عملية الصب أساليب عددية لحساب جودة المكونات المصبوبة، مع مراعاة ملء القالب والتصلب والتبريد، وتوفر تنبؤًا كميًا بالخواص الميكانيكية والإجهادات الحرارية والتشوه. تصف المحاكاة بدقة جودة المكون المصبوب مسبقًا قبل بدء الإنتاج. ويمكن تصميم تجهيزات الصب وفقًا لخواص المكون المطلوبة. وهذا لا يقتصر على تقليل الحاجة إلى أخذ عينات ما قبل الإنتاج، بل يؤدي التخطيط الدقيق لنظام الصب الكامل أيضًا إلى توفير الطاقة والمواد والأدوات.

يدعم البرنامج المستخدم في تصميم المكونات، وتحديد ممارسات الصهر وطرق الصب، وصولاً إلى صناعة النماذج والقوالب، والمعالجة الحرارية ، والتشطيب. وهذا يوفر التكاليف على امتداد مسار تصنيع المسبوكات بأكمله.

بدأ تطوير محاكاة عملية الصب في الجامعات في أوائل السبعينيات ، وخاصة في أوروبا والولايات المتحدة ، وتُعتبر أهم ابتكار في تكنولوجيا الصب خلال الخمسين عامًا الماضية. ومنذ أواخر الثمانينيات ، أصبحت البرامج التجارية (مثل PoligonSoft وAutoCAST وMagma) متاحة، مما يُمكّن مصانع الصب من الحصول على فهم أعمق لما يحدث داخل القالب أثناء عملية الصب. [ 17 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ديغارمو، إي. بول؛ بلاك، جيه تي؛ كوهسر، رونالد أ. (2003)، المواد والعمليات في التصنيع (  الطبعة التاسعة)، وايلي، ص  277، ISBN 0-471-65653-4
  2. ↑ رافي، ب. (2005)، صب المعادن: التصميم والتحليل بمساعدة الحاسوب (الطبعة الأولى )، دار النشر PHI، رقم ISBN  81-203-2726-8
  3. ↑ ديفي، كريستوفر ج. (2009). ج. ماي؛ ث. ريهرن (محرران). التاريخ المبكر لصب الشمع المفقود . لندن. ص 147-154 . {{cite book}}تم |work=تجاهله ( مساعدة ) صيانة CS1: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 كرادوك، بول ت. (8 أكتوبر 2014). "تقاليد صب المعادن في جنوب آسيا: الاستمرارية والابتكار". المجلة الهندية لتاريخ العلوم . 50 (1): 55-82 .
  5. 1 2 جين ل. باسيت؛ بيغي فوغلمان؛ ديفيد أ. سكوت؛ رونالد س. شميدتلينغ (2008). الحرفي مكشوفًا: أدريان دي فريس، نحات البرونز . منشورات غيتي. ص 269–. ISBN  978-0-89236-919-5.
  6. ↑ هانت، إل بي (1980). التاريخ الطويل لصب الشمع المفقود، النشرة الذهبية . ص 66-79. 
  7. ↑ بينغ، بينغ (2020). صناعة المعادن في الصين خلال العصر البرونزي: عملية الشمع المفقود . مطبعة كامبريا. ص 5. 
  8. ↑ فينبرغ، ويلبرت (1983). صب الشمع المفقود: دليل للممارسين .
  9. ↑ ثوري، م.؛ وآخرون (2016). "التصوير عالي الديناميكية المكانية بتقنية التألق الضوئي يكشف عن علم المعادن لأقدم جسم مصبوب بتقنية الشمع المفقود". مجلة نيتشر كوميونيكيشنز. 7. doi:10.1038/ncomms13356.
  10. 1 2 3 غوردون إليوت (2006). جوانب من تاريخ الخزف: سلسلة من الأوراق البحثية التي تركز على القطعة الأثرية الخزفية كدليل على التطور الثقافي والتقني . غوردون إليوت. ص 52 وما بعدها. ISBN  978-0-9557690-0-9.
  11. ↑ ب. رافي (1 يناير 2005). صب المعادن: التصميم والتحليل بمساعدة الحاسوب . دار نشر PHI Learning Pvt. Ltd.، الصفحات 92 وما بعدها. ISBN  978-81-203-2726-9.
  12. ↑ تي إف ووترز (11 سبتمبر 2002). أساسيات التصنيع للمهندسين . مطبعة سي آر سي. ص 17 وما يليها. رقم ISBN  978-0-203-50018-7.
  13. ↑ جيمس تي. فران (1994). قاموس الحرفي المصور لمصطلحات البناء . شركة كرافتسمان بوك. ص 126 وما يليها. ISBN  978-1-57218-008-6.
  14. ↑ The British Foundryman . 1986. ص 80. 
  15. ↑ سيدني بولارد (1993). تاريخ العمل في شيفيلد . إحياءات جريج. ص 284-285 . ISBN  978-0-7512-0215-1.
  16. ↑ الحديد والصلب . لويس كاسير. 1971. ص 80. 
  17. ↑ ن. هانسن، إروين فليندر، ويورغ س. ستورم. (2010). "ثلاثون عامًا من محاكاة عملية الصب" . المجلة الدولية لصب المعادن . 4 (2): 7-23 . doi : 10.1007/BF03355463 .
  18. ↑ "عملية صب الجبس" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2020-05-26.

للمزيد من القراءة

  • كامبل، جون (2003)، فن الصب (  الطبعة الثانية)، باتروورث-هاينمان، رقم ISBN 0-7506-4790-6.