أنبوب سائل رفع تيتانات الألومنيوم

المكون الرئيسي للصب "المضاد للجاذبية" - أنبوب رفع السائل الخزفي

 في العصور القديمة، أتقنّا تقنية المعالجة الحرارية للمعادن في الصب، حيث يُصهر المعدن إلى سائل يُلبي متطلبات مُحددة، ثم يُصبّ في الصب. بعد التبريد والتصلب، تُجرى معالجة تنظيفية للحصول على الشكل والحجم والأداء المُحددين لعملية الصب، مثل البرونز القديم المُضاف إلى الصورة. تُمثّل القوالب ذات الجدران الرقيقة اتجاه تطوير تكنولوجيا الصب الحديثة، وأساس تطوير المنتجات خفيفة الوزن. من الأهمية بمكان تحقيق الصب ذو الجدران الرقيقة في مجالات الفضاء والسيارات والإلكترونيات وغيرها. يُعدّ نوع الحشو أساس تقنية تصنيع المسبوكات ذات الجدران الرقيقة. تتميز المسبوكات ذات الجدران الرقيقة الكبيرة والمعقدة بتبديد سريع للحرارة، ووقت تصلب قصير، ومقاومة عالية للحشو. لذلك، لطالما شكّل تشكيل الصب إحدى الصعوبات في صناعة التصنيع، ومن الصعب بشكل خاص صبّ مصبوبات ذات جدران رقيقة كبيرة ومعقدة من السبائك الفائقة.

 بفضل توزيعها المعقول لدرجة الحرارة، وخصائصها السلسة في التعبئة، وقدرتها الممتازة على انكماش السوائل، استُخدمت تقنية الصب المضادة للجاذبية على نطاق واسع في إنتاج سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم عالية الجودة، وأصبحت تقنية التشكيل السائدة، لا سيما في إنتاج المكونات الكبيرة والمعقدة رقيقة الجدران، وأصبحت وسيلة إنتاج لا غنى عنها تقريبًا. يمكن تقسيم الصب إلى صب منخفض الضغط، وصب تفاضلي الضغط، وصب منظم الضغط، وصب شفط الفراغ.

1. ما هو الصب المضاد للجاذبية؟

 الجاذبية المضادة تُدرك في الحياة العادية. قبل الخوض في الصب المضاد للجاذبية، دعونا أولاً نتعرف على مفهوم الصب بالجاذبية. يشير الصب بالجاذبية إلى صب سائل معدني تحت تأثير جاذبية الأرض، ويُعرف أيضًا بالصب بالجاذبية. يشمل الصب بالجاذبية بشكل عام الصب الرملي، والصب المعدني، والصب المنصهر، والصب بالقالب المختفي، والصب بالطين، وغيرها. يشير الصب بالجاذبية بالمعنى الضيق إلى صب المعادن بشكل أساسي.

الصب المضاد للجاذبية (CGC) هو عملية صب وتشكيل طُوّرت في خمسينيات القرن الماضي، وهي تطبيق لمبدأ باسكال في إنتاج الصب. وهي طريقة لجعل المعدن في البوتقة يتغلب على الجاذبية وغيرها من المقاومة على طول الأنبوب الصاعد تحت تأثير الضغط، للحصول على الصب تحت الضغط. يتميز هذا الصب بأن القوة الدافعة لسائل السبائك تكون معاكسة لاتجاه الجاذبية، ويتدفق سائل السبائك في الاتجاه المعاكس لها.

مبدأ باسكال

نقل ضغط السائل

الضغط المضاف إلى سائل مغلق،

س2 15

أن تكون قادرًا على تغيير الحجم لكل جانب

ECT FS

وللتمرير يسمى هذا القانون

غريب

مبدأ باسكال.( P1=P2)

 مبدأ باسكال: انتقال ضغط السائل.

 في عملية الصب المضاد للجاذبية، يُملأ السائل المعدني تحت تأثير الجاذبية والقوة الدافعة المطبقة. تُعدّ القوة الدافعة الخارجية هي القوة المهيمنة في عملية ملء السائل المعدني، مما يُمكّن السائل المعدني من التغلب على جاذبيته الذاتية، ومقاومة تجويف النوع، والقوى الخارجية الأخرى، لإكمال عملية الملء والصب. بفضل وجود القوة الدافعة الخارجية، يُصبح الصب المضاد للجاذبية عملية قابلة للتحكم. في عملية ملء السائل المعدني، يُمكن تحقيق ملء بسرعات مختلفة عن طريق التحكم في القوة المطبقة؛ ويتصلب الصب تحت تأثير قوي، مما يُحسّن قدرة السائل المعدني على الملء والانكماش، ويُقلل من عيوب الصب مثل ثقب الانكماش، والفغر، والثقب الصغير.

يمكن ضبط معلمات تقنية التشكيل المضاد للجاذبية طوال عملية التشكيل لتحقيق عملية إعادة إنتاج، وهي تُستخدم على نطاق واسع في إنتاج مصبوبات عالية الجودة. يناسب الصب المضاد للجاذبية نطاقًا واسعًا، حيث يُستخدم في سبائك الألومنيوم، وسبائك المغنيسيوم، وسبائك النحاس، وسبائك التيتانيوم، وسبائك التيتانيوم، وسبائك درجات الحرارة العالية، وغيرها من المواد، بوزن يتراوح بين عشرات الغرامات وعدة أطنان.

2. أحد المكونات الرئيسية للصب المضاد للجاذبية: أنبوب الرفع

يُعد أنبوب الرفع أحد المكونات الرئيسية للصب المقاوم للجاذبية. عند التعبئة، وتحت تأثير ضغط الهواء، يدخل السائل المعدني المصبوب من البوتقة عبر الأنبوب الصاعد. وأثناء تخفيف الضغط، يُعاد السائل المعدني غير المتصلب إلى البوتقة عبر الأنبوب الصاعد. يُعد أنبوب الرفع مكونًا أساسيًا في نظام الصب، وله وظيفة التحويل والانكماش. يجب أن يتمتع بإحكام إغلاق الهواء، وقوة تثبيط كيميائية، وموثوقية ثابتة لعملية التعبئة، ويلعب دورًا حيويًا في عملية الصب المقاوم للجاذبية. يمكن صنع الأنبوب الصاعد من مواد مختلفة، وينقسم بشكل رئيسي إلى أنبوب معدني وأنبوب سيراميكي. أثناء عملية الصب بالقالب، يُصهر الألومنيوم (درجة حرارة تتراوح بين 700 و900 درجة مئوية).درجة مئوية) يُضغط على تجويف القالب من أنبوب سحب السائل كل 3 إلى 5 دقائق. يجب أن يتمتع أنبوب رفع السائل بمعامل تمدد حراري منخفض ومقاومة حرارية جيدة لزيادة عمره الافتراضي.

1. أنبوب رفع السائل المعدني

يُصنع الأنبوب الهيدروليكي المعدني بشكل رئيسي من أنابيب فولاذية ملحومة أو مصبوبة من الحديد الزهر الرمادي، مع فرش داخلية وخارجية مطلية بطلاء مقاوم للحريق. يتميز الأنبوب المعدني بخواص ميكانيكية ممتازة، وإحكام جيد للهواء، وسهولة في المعالجة، وسعر منخفض. أما عيوبه فتتمثل في الفرق بين معامل التمدد الحراري للمعدن والطلاء، وسهولة تقشير الطلاء، وسهولة تآكل الأنبوب المعدني، وتلوث سبيكة المعدن، وتشوه الأنبوب المعدني أثناء الاستخدام، مما يؤثر على معدل تدفق واتجاه سائل السبائك. بالإضافة إلى ذلك، يتميز أنبوب سائل الحديد الزهر بعمر خدمة قصير، ويؤثر وقت استبدال الأجزاء على كفاءة الإنتاج.

2، أنبوب رفع سيراميك تيتانات الألومنيوم

 لا تتمتع سيراميكات تيتانات الألومنيوم بنقطة انصهار عالية فحسب (1860درجة مئوية)، معامل التمدد الحراري المنخفض (ألفا 2.010-6/ك)، بل يمتلك أيضًا خصائص العديد من المعادن غير الحديدية مثل الألومنيوم، لذا فهو مادة ممتازة لتصنيع أنابيب رفع السوائل من الألومنيوم المصبوب. ومع ذلك، يتحلل تيتانات الألومنيوم بسهولة إلى ألفا -Al2O3 و TiO2 الروتيل عند 750~1300درجة مئويةمما يؤدي إلى انخفاض الخواص الميكانيكية للمادة ومقاومتها للصدمات الحرارية. تركز الأبحاث المحلية على أنبوب سائل تيتانات الألومنيوم الصاعد بشكل رئيسي على تحسين مقاومته للصدمات الحرارية. وبالمقارنة مع أنابيب الحديد الزهر التقليدية (وينطبق الأمر نفسه على نيتريد السيليكون وخزف السيرون المذكورين أدناه)، يمكن الحفاظ على الحرارة أثناء الصب بالقالب تحت ضغط منخفض.

أنبوب سائل رفع تيتانات الألومنيوم، يتميز بعمر خدمة طويل يصل إلى 3 أشهر أو أكثر، بينما يبلغ عمر المنتج العادي حوالي عشرة أيام. يتميز أنبوب تيتانات الألومنيوم بعمر خدمة طويل، وتكلفة منخفضة، واستخدام واسع.

3. أنبوب رفع السائل المصنوع من سيراميك نتريد السيليكون

 باعتباره مادة مقاومة للحرارة متطورة، يتميز نيتريد السيليكون بمعامل تمدد حراري منخفض، ومقاومة جيدة لتأثيرات الحرارة، وخواص ميكانيكية عالية في درجات الحرارة العالية، ومقاومة قوية لتآكل المعادن. تبلغ درجة انصهار نيتريد السيليكون 1900 درجة مئوية.درجة مئوية، ومعامل التمدد الحراري هو 2.510-6 / كلفن، مما يجعله غير رطب للعديد من المعادن. يتميز أنبوب الرفع المصنوع من نيتريد السيليكون النقي بمقاومة أفضل للصدمات الحرارية ومقاومة درجات الحرارة مقارنةً بأنبوب الرفع المصنوع من تيتانات الألومنيوم، كما يتميز بعمر خدمة طويل ولكنه مكلف.

أنبوب رفع نيتريد السيليكون، باهظ الثمن، ولكنه متين للغاية، ويُقال إنه يتمتع بعمر افتراضي طويل يزيد عن 14 شهرًا؛ أما استخدام أنبوب رفع نيتريد السيليكون مع كربيد السيليكون، فيؤدي إلى عمر افتراضي طويل للتشغيل المستمر لأكثر من 30 يومًا، كما أن أداء التكلفة ممتاز. بالمقارنة مع المواد الأخرى، يتميز بمتانة أفضل، لكن تكلفته مرتفعة نسبيًا. لذا، يُنصح باختيار نقطة التوازن المناسبة والأداء المقارن وعمر الخدمة المناسبين.

4. أنبوب رفع السائل الخزفي Selon

 سيراميك ثيرون هو مادة تلبيد عالية الحرارة من سلسلة Si3N4-Al2O3، حيث يتحول جزئيًا بواسطة ذرات Al2O3 (الألومنيوم والأكسجين) إلى ذرات Si وN في Si3N4، مكونًا نظام Si-Al-ON. يتميز سيراميك ثيرون بمتانة عالية في درجات الحرارة العالية، وأداء كيميائي مستقر ممتاز في درجات الحرارة العادية والعالية، ومقاومة ممتازة للتآكل، ومعامل تمدد حراري منخفض (2.4~3.210-6/K)، ومقاومة ممتازة لتأثيرات الحرارة.

يجمع سيراميك ثيرون بين الأداء الشامل لنتريد السيليكون (قوة عالية، وصلابة، ومقاومة للكسر، وتمدد حراري منخفض) والألومينا (مقاومة للتآكل، وجمود كيميائي، وتحمل درجات حرارة عالية، ومقاومة للأكسدة)، مع خصائص حرارية وميكانيكية ممتازة. ووفقًا للبيانات، يتميز أنبوب الرفع السائل السيراميكي من سيلون، الذي تنتجه شركة متخصصة، بمقاومة ممتازة للتأثيرات الحرارية وعمر خدمة يصل إلى 12 شهرًا.

5. أنبوب رفع السائل من المواد المركبة

أنبوب الرفع الهيدروليكي المصنوع من مواد مركبة مصنوع في الغالب من الفولاذ المصبوب والفولاذ المقاوم للحرارة كهيكل، وأسطحه الداخلية والخارجية مطلية أو مدمجة بسيراميك مقاوم لدرجات الحرارة العالية ومواد غير معدنية أخرى بسماكة معينة. يتميز هذا الأنبوب بإحكام جيد للهواء وخواص ميكانيكية عالية لأنبوب الرفع الهيدروليكي المعدني، بالإضافة إلى مقاومة عالية لدرجات الحرارة العالية وثبات كيميائي عالي للمواد غير المعدنية. عملية تصنيع أنابيب الرفع هذه معقدة وتكلفة عالية.

وبالمقارنة مع ما سبق، يتم تقديم سلسلة تيتانات الألومنيوم من السيراميك على النحو التالي:

1. خلفية إنتاج المنتج:

تيتانات الألومنيوم (Al₂TiO₂) مركب حراري يتكون من مول واحد من الألومينا (Al₂O₂) ومول واحد من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂). تُحضّر هذه المادة الخزفية متعددة البلورات عادةً عن طريق التلبيد التفاعلي للألومينا ومسحوق ثاني أكسيد التيتانيوم لتكوين محلول صلب متناسب ومتكافئ القياس. بفضل مقاومتها الكيميائية الجيدة، وموصليتها الحرارية المنخفضة، ومقاومتها العالية للصدمات الحرارية (بسبب معامل التمدد الحراري المنخفض)، تُعدّ تيتانات الألومنيوم مادةً مناسبةً لتطبيقات تكنولوجية متنوعة، مثل أجزاء الصب (الفوهات، البوتقات، البوابات)، ومحوّلات السيارات، وقوالب صناعة الزجاج. تتميز سلسلة سيراميك تيتانات الألومنيوم بمتانتها العالية في درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، ومقاومة التمدد الحراري المنخفضة، وخالية من الخبث، ومقاومة التشقق، وعمر الخدمة الطويل، وعدم تسربها. بفضل خصائص محلول الألومنيوم، تُعدّ هذه المادة مثاليةً في صناعة الصب المعدني منخفض الضغط لأنابيب السوائل، والمياه، والمنافذ. في الوقت الحاضر، لا يزال إنتاج أنابيب رفع السوائل عالية الجودة يعتمد بشكل رئيسي على الواردات، وذلك لأسباب عديدة، منها التكلفة العالية، وعدم ضمان استمرارية الإنتاج. ويُعد ظهور أنابيب رفع السوائل المصنوعة من السيراميك المركب من تيتانات الألومنيوم ذا أهمية بالغة في تطوير وتعزيز التكنولوجيا الصناعية التقليدية في الصين، وإحياء صناعة إلكترونيات السيارات.

 مميزات المنتج:

١. مقاومة ممتازة للحرارة والصدمات. يتميز تيتانات الألومنيوم (Al₂TiO₂) بمقاومته الممتازة للحرارة والصدمات. على الرغم من تفاوت قوتها، فإن الأجزاء المصنوعة منها تتحملها.

٢. لا يتسرب مع مُذاب الألومنيوم ومحاليل المعادن اللاحديدية الأخرى. تيتانات الألومنيوم مادة خزفية لا يتأثر بسائل الألومنيوم، وهي معروفة أيضًا بمقاومتها الممتازة للصدمات الحرارية.

٣. درجة حرارة الغرفة أعلى وكثافة حرارة عالية. درجة حرارة التشغيل: تمدد حراري منخفض للغاية يبلغ ٩٠٠ درجة مئوية (<١×١٠-٦ كلفن ٠-١ بين ٢٠ و٦٠٠ درجة مئوية) وعزل عالي (١.٥ واط/متر كلفن).

٤. مقاومة ممتازة للتآكل والتلف. يتميز معامل يونغ المنخفض (١٧ إلى ٢٠ جيجا باسكال) بمقاومة كيميائية جيدة، وضعف قابلية المعدن المنصهر للبلل. تضمن هذه المقاومة الكيميائية والتآكل الممتازان نقاءً عاليًا للصهر.

٥، ومعامل تمدد حراري أقل. يتكيف تيتانات الألومنيوم بسهولة مع الظروف الصعبة في صناعة المعادن المنصهرة غير الحديدية، لأن المواد التقليدية لا تتحمل حرارة هذه الصناعة.

6. تتميز أنابيب تيتانات الألومنيوم بموصلية حرارية منخفضة، مما يجعلها مثالية لمسابك الألومنيوم. فهي توفر الطاقة، وتتميز بمقاومة ممتازة للصدمات الحرارية، وتُستخدم عادةً لتحمل مستويات الإجهاد الحراري العالية للمكونات، مما يُمكّن آلات الصب منخفضة الضغط من تحقيق الأتمتة والاستمرارية في عملية الإنتاج، مما يُحسّن كفاءة الإنتاج ويُقلل تكلفته.

3. مؤشرات أداء المنتج:

4. حجم المنتج:

ملاحظة: يمكن معالجة أنواع مختلفة من أنابيب رفع تيتانات الألومنيوم وفقًا لاحتياجات العملاء.