Dec 04,2025
القوالب المغطاة بالفقاعات ذات الثقوب الدقيقة: تحديات المواد والبنية في عصر الخفة
القوالب المغطاة بالفقاعات ذات الثقوب الدقيقة: تحديات المواد والبنية في عصر الخفة
تعد تقنية حقن الفقاعات بالثقوب الدقيقة (MuCell) عملية ثورية لتحقيق خفة وزن المنتج وانخفاض الضغط الداخلي والاستقرار العالي الحجم من خلال حقن السوائل فوق الحرجة (SCF، مثل N2 أو CO2) في المادة المنصهرة لتكوين ثقوب فقاعية مغلقة يبلغ قطرها من 10 إلى 100 ميكرومتر داخل التجويف. كما أنها تطرح متطلبات جديدة غير مسبوقة لتصميم القوالب.
1. المتطلبات الخاصة لعملية فقاعة الثقوب الدقيقة للنماذج
الاستفادة العالية للغاية من قوة قفل القالب: تتطلب عملية الطفو سرعة حقن أولية عالية لتحفيز التكوين المتجانس للنواة، وتتطلب صلابة ممتازة للقالب، ولا يمكن أن تنتج القوالب انبعاثات دقيقة، وإلا ستنتج حواف طائرة.
التعبئة والتفريغ فائق السرعة: سرعة التعبئة القصوى لمزيج المواد المنصهرة/الغازية تتطلب أنظمة تفريغ عالية الكفاءة للغاية، وإلا فإن تجمد الغازات قد يؤدي إلى انصهار الثقوب الفقاعية أو الاحتراق أو التعبئة غير الكاملة.
التحكم الدقيق في درجة الحرارة النمطية: تؤثر درجة الحرارة النمطية بشكل مباشر على نمو الثقوب وتصلبها. تدعم درجات الحرارة النمطية المنخفضة (عادة ما تتراوح بين 40 و60 درجة مئوية) تكوين الثقوب الدقيقة، لكنها تتطلب نظاما أكثر دقة للتحكم في درجة الحرارة لضمان الاتساق.
النقاط التقنية الرئيسية لتصميم القوالب
تصميم الفوهة:
فتحة الرش المفضلة على شكل مروحة أو غشاء: توفر مدخلات واسعة لتجنب الانبعاثات، مما يضمن انتشار السائل الفقاعي بسلاسة واتساق عبر التجويف بأكمله.
تجنب فتحات الرش النقطية: يسهل حدوث انبعاثات، مما يؤدي إلى تكوين بنية ثقوب فقاعية غير متساوية وآثار هوائية على السطح.
ترقيات نظام التهوية:
زيادة عمق وعرض حفرة التفريغ: نظرا لأن المادة المملوءة هي خليط من المواد المنصهرة/الغاز ذات اللزوجة والتوتر السطحي المنخفضين، يمكن زيادة عمق حفرة التفريغ بشكل مناسب إلى 0.03-0.06 مم.
استخدام فولاذ التصريف على نطاق واسع: في جميع نقاط مخاطر احتباس الهواء، مثل منطقة التعبئة النهائية وقاعدة العضلات، يعد استخدام قطع فولاذ التصريف بكميات كبيرة أمراً حاسماً لضمان النجاح.
مخرجات الفراغ: بالنسبة للأجزاء ذات الهياكل المعقدة والمتطلبات السطحية العالية، تعد مخرجات الفراغ الضمان الأكثر موثوقية.
فولاذ القالب ومعالجة السطح:
الفولاذ عالي المتانة: عادة ما يصاحب تشكيل الفقاعات ذروة عالية للضغط في التجويف، ويوصى باستخدام الفولاذ المعالج مسبقًا (مثل P20/718) أو الفولاذ المشحون (مثل H13) لضمان عمر القالب.
الطبقات المقاومة للتآكل: قد تكون السوائل فائقة الحرجة ذات تأثير تآكل معين على الفولاذ، ويمكن استخدام طبقات PVD مثل CrN للحماية، وفي الوقت نفسه يمكن تحسين عملية التفكيك.
3. حلول القوالب للتعامل مع العيوب النموذجية
Silver Streak:
السبب: يتم قطع الفقاعات وتكسيرها أثناء التدفق، مما يؤدي إلى تشكل خط فضي على السطح.
الإجراءات المضادة للقالب: تحسين تصميم فتحة الصب لتجنب القطع المفرط في التدفق؛ زيادة درجة حرارة القالب، وتقليل القطع في الصب والجدران؛ تعزيز العوادم.
السطح الخشن (أورانج بيل):
الأسباب: بسبب انفجار البثور في القشرة السطحية.
الإجراءات المضادة للقوالب: زيادة درجة حرارة القوالب، وتأخير تبريد القشرة السطحية، والسماح للفقاعات بالنمو داخليًا؛ والتلميع المرآتي العالي السطوع للحجرات الشكلية، لتقليل مقاومة اختراق الغازات.
التشوهات:
الأسباب: يختلف سلوك الانقباض في المنتجات الفقاعية عن التنقيح التقليدي، حيث يكون التباين في الاتجاهات أكثر وضوحًا.
الإجراءات المضادة للقوالب: التنبؤ باتجاهات التشوه من خلال تحليل CAE، وإجراء تعويض مضاد للتشوه (تصحيح) مسبقاً في مرحلة تصميم القوالب؛ تحسين نظام التبريد، وضمان التبريد المتسق.
الخلاصة:
يتطلب تصميم القوالب الفقاعية ذات الثقوب الدقيقة كسرًا للتفكير التقليدي في القوالب المحفورة. يتطلب من المهندسين فهمًا عميقًا للتفاعل بين الديناميكا السائلة وآلية الفقاعة النووية وأداء المواد. من خلال التصميم المستهدف للفتحات والانبعاثات والتبريد واختيار الفولاذ المناسب، يمكن أن تصبح القوالب مؤثرة في هذه العملية المتقدمة، وليس عنق الزجاجة، وتأخذ في النهاية مكانة رائدة في سباق خفة الوزن.
السابق: صيانة القوالب وإدارة عمرها: من “الصيانة الوقائية” إلى “الصيانة الوقائية”
الصفحة التالية : كيفية تحقيق التوازن في القوالب متعددة الفتحات: التحسين المتزامن للتدفق والتبريد والانتفاخ
1013 شارع مينآن، حي شيانغآن مدينة شيامن، مقاطعة فوجيان، الصين
2605949828@qq.com
+86-592-5637291
