العيوب الشائعة وكيفية الوقاية منها؟
العيوب الشائعة في إنتاج أقراص الفرامل: ثقوب الهواء، مسامية الانكماش، ثقوب الرمل، إلخ؛ يتجاوز متوسط ونوع الجرافيت في البنية المعدنية المعيار، أو يتجاوز معيار كمية الكربيد؛ تؤدي صلابة برينل العالية جدًا إلى صعوبة المعالجة أو صلابة غير متساوية؛ بنية الجرافيت خشنة، والخواص الميكانيكية لا ترقى إلى المستوى المطلوب، والخشونة رديئة بعد المعالجة، كما تظهر مسامية واضحة على سطح الصب من حين لآخر.
1. تكوين ومنع الثقوب الهوائية: تُعدّ الثقوب الهوائية من أكثر عيوب صبّ أقراص الفرامل شيوعًا. تتميز أجزاء أقراص الفرامل بصغر حجمها ورقتها، وسرعة تبريدها وتصلبها، مما يقلل من احتمالية تكوّن الثقوب الهوائية الناتجة عن الترسيب أو التفاعل. يُنتج قلب الرمل المُستخدم في صبّ الرمل كمية كبيرة من الغازات. في حال ارتفاع نسبة الرطوبة في القالب، غالبًا ما يؤدي هذان العاملان إلى ظهور مسامات متغلغلة في المسبوكة. وقد وُجد أنه في حال تجاوز نسبة الرطوبة في رمل القالب حدًا معينًا، يزداد معدل هدر المسامات بشكل ملحوظ. في بعض المسبوكات ذات قلب الرمل الرقيق، غالبًا ما تظهر المسامات الانسدادية والمسامات السطحية (التقشر). عند استخدام طريقة صندوق قلب الرمل الساخن المُغطى بالراتنج، تكون المسامات أكثر حدة نظرًا لكمية الغازات المتولدة. عمومًا، نادرًا ما تُعاني أقراص الفرامل ذات قلب الرمل السميك من عيوب الثقوب الهوائية.
٢. تكوّن الثقوب الهوائية: في الظروف العادية، يتدفق الغاز المتولد من قلب قرص المكابح الرملي المصبوب عند درجة حرارة عالية أفقيًا إلى الخارج أو إلى الداخل عبر فجوة الرمل. ومع ازدياد رقة قلب القرص الرملي، يضيق مسار الغاز وتزداد مقاومة التدفق. في إحدى الحالات، عندما يغمر الحديد المنصهر قلب القرص الرملي بسرعة، ينفجر كمية كبيرة من الغاز؛ أو عندما يلامس الحديد المنصهر ذو درجة الحرارة العالية كتلة رملية ذات محتوى مائي عالٍ (خلط غير متجانس للرمل) في مكان ما، مما يتسبب في انفجار الغاز واشتعاله وتكوين مسامات خانقة؛ وفي حالة أخرى، يتغلغل الغاز المتكون ذو الضغط العالي في الحديد المنصهر ويرتفع إلى الأعلى ويتسرب. وعندما لا يتمكن القالب من تصريفه في الوقت المناسب، ينتشر الغاز في طبقة غازية بين الحديد المنصهر والسطح السفلي للقالب العلوي، ويشغل جزءًا من المساحة على السطح العلوي للقرص. وإذا كان الحديد المنصهر يتصلب، أو كانت لزوجته عالية وفقد سيولته، فلن يتمكن الغاز من إعادة ملء المساحة التي يشغلها، مما يؤدي إلى ظهور مسامات سطحية. بشكل عام، إذا لم يتمكن الغاز المتولد من قلب قرص الفرامل من الصعود والهروب عبر الحديد المنصهر في الوقت المناسب، فسيبقى على السطح العلوي للقرص، ويظهر أحيانًا على شكل مسام منفردة، وأحيانًا أخرى بعد عملية السفع الرملي لإزالة طبقة الأكسيد، وأحيانًا بعد التشغيل الآلي، مما يؤدي إلى هدر ساعات من المعالجة. عندما يكون قلب قرص الفرامل سميكًا، يستغرق الحديد المنصهر وقتًا طويلاً للصعود عبره وغمره. قبل الغمر، يكون للغاز المتولد من القلب وقت أطول للتدفق بحرية إلى السطح العلوي عبر فجوة الرمل، كما أن مقاومة التدفق للخارج أو للداخل في الاتجاه الأفقي تكون ضئيلة. لذلك، نادرًا ما تتشكل عيوب المسام السطحية، ولكن قد تظهر مسام منفردة معزولة. أي أن هناك حجمًا حرجًا لتكوين مسام خانقة أو مسام سطحية بين سمك قلب الرمل وسمكه. بمجرد أن يقل سمك قلب الرمل عن هذا الحجم الحرج، ستكون هناك قابلية كبيرة لظهور المسام. يزداد هذا البُعد الحرج مع زيادة البُعد القطري لقرص الفرامل ومع ترقق لبّ القرص. تُعدّ درجة الحرارة عاملاً هاماً يؤثر على المسامية. يدخل الحديد المنصهر إلى تجويف القالب من قناة التغذية الداخلية، ويتجاوز اللبّ الأوسط عند ملء القرص، ثم يلتقي بالجانب المقابل لقناة التغذية الداخلية. نظراً لطول العملية نسبياً، تنخفض درجة الحرارة بشكل أكبر، وتزداد اللزوجة تبعاً لذلك، مما يُقلّل من الوقت الفعال لارتفاع الفقاعات وخروجها، ويتصلّب الحديد المنصهر قبل اكتمال خروج الغاز، وبالتالي يسهل تكوّن المسام. لذلك، يُمكن إطالة الوقت الفعال لارتفاع الفقاعات وخروجها عن طريق رفع درجة حرارة الحديد المنصهر عند القرص المقابل لقناة التغذية الداخلية.
