للحصول على صب الألومنيوم المستمر الأمثل، فإن اختيار المصبوب الصحيح أطراف العجلات والفوهات هو العامل الوحيد الأكثر أهمية في التحكم في مقياس الصفيحة وجودة السطح والبنية المجهرية. عالية الأداء أطراف الألياف الخزفية (وتحديداً N17 والمتغيرات عالية السيليكون) هي معيار الصناعة للصب ثنائي اللفائف، حيث توفر عزل حراري فائق، وخصائص غير مبللة للألومنيوم المصهور، ومقاومة للصدمات الحرارية. تشير البيانات المستمدة من التجارب الصناعية إلى أن استخدام أطراف العجلات المعززة بالنانو والمشكلة بدقة يمكن أن يقلل من العيوب السطحية مثل علامات التموج و تشققات الحافة بما يصل إلى 30%، مع إطالة عمر الخدمة إلى أكثر من 48 ساعة لكل مجموعة. يكمن مفتاح زيادة الإنتاجية والجودة إلى أقصى حد في مطابقة صلابة الطرف والتوصيل الحراري مع درجة سبيكتك المحددة (على سبيل المثال، سلسلة 1xxx مقابل 5xxx) والحفاظ على بروتوكول صارم للتسخين المسبق عند 260 درجة مئوية للتخلص من الرطوبة الممتصة قبل التركيب.

1. الدور الحاسم لأطراف العجلات في عملية الصب بالدلفتين

في عملية الصب المستمر ثنائي اللفافة (TRC)، فإن طرف العجلة (المعروف أيضًا باسم فوهة أو الحاقن) بمثابة الواجهة النهائية بين نظام توزيع المعدن المنصهر ولفائف التبريد بالماء. لا تتمثل وظيفتها الأساسية في توصيل المعدن فحسب بل في تكييف التدفق، مما يضمن وجود جبهة موجية صفائحية وموحدة عبر عرض لفات الصب بالكامل.

أهمية الدقة
إذا فشل طرف العجلة في الحفاظ على ثبات الأبعاد، فإن الفجوة (الفتحة) بين شفاه الطرف ستختلف. يمكن أن يؤدي التباين حتى بمقدار 0.1 مم إلى تبريد غير متساوٍ، مما يؤدي إلى “نقاط ساخنة” أو “إغلاق بارد”. إن ADtech تركز العلامة التجارية على حل هذه التحديات الديناميكية للسوائل المحددة باستخدام مواد تقاوم التآكل وتحافظ على الصلابة تحت الضغط الهيدروستاتيكي لصندوق الرأس.

الوظائف الأساسية لمجموعة الفوهة:

• توزيع التدفق: تحويل التدفق المضطرب من صندوق الرأس إلى تيار صفحي.

• الحفاظ على درجة الحرارة: منع التصلب السابق لأوانه قبل نقطة الارتشاف باستخدام مواد منخفضة التوصيل الحراري.

• التحكم في العرض: تحديد عرض الصب الدقيق من خلال سدود الحواف والفواصل القابلة للتعديل.

2. أنواع نصائح صب الألومنيوم: المواد والأداء

يحدد اختيار المواد المستخدمة في الفوهة مدى اتساق حملة الصب الخاصة بك. فئتا المواد السائدة هما ألياف السيراميك و N17 (سيليكات الكالسيوم عالية الكثافة).

أطراف العجلة المصنوعة من ألياف السيراميك

وهي الحل الأكثر شيوعًا لإنتاج ألواح الألومنيوم القياسية. يتم تصنيعها باستخدام عملية التشكيل بالشفط بالتفريغ، وهي خفيفة الوزن وتتمتع بخصائص عزل ممتازة. أطراف الألياف الخزفية من ADtech غالبًا ما يتم تدعيمها بطبقة من النانو لمنع تفكك الألياف، مما يسبب شوائب في الصفيحة النهائية.

• الأفضل لـ سبائك السلسلة 1xxx و3xxx و8xxx.

• الميزة الرئيسية: مرونة ممتازة تسمح للطرف بالانضغاط قليلاً تحت قوة اللف دون أن يتشقق مما يحافظ على إحكام الإغلاق.

N17 والأطراف الصلبة الصلبة N17

بالنسبة للتطبيقات الأكثر تطلبًا، مثل سبائك المغنيسيوم عالية المغنيسيوم (سلسلة 5xxx)، يفضل استخدام الألواح الصلبة مثل N17. يتم تشكيلها من كتل عالية الكثافة بدلاً من تشكيلها بالتفريغ.

• الأفضل لـ سبائك عالية السرعة وسبائك أكثر صلابة (على سبيل المثال، 5052، 5182).

• الميزة الرئيسية: مقاومة فائقة للتآكل و“الانحناء” عبر العروض العريضة (حتى 2000 مم فأكثر).

مقارنة: الألياف الخزفية مقابل اللوح الصلب N17

3. تحسين التدفق: الحواجز والفواصل الداخلية

نادراً ما تكون فوهة الصب عبارة عن أنبوب مجوف بسيط. ففي الداخل، تحتوي على ترتيب متطور من الحواجز و الفواصل.

• الحيرة: تعمل هذه الهياكل الداخلية على تعطيل الطاقة الحركية للألومنيوم المصهور الوارد. من خلال إجبار المعدن على الالتفاف عبر مسار “أفعواني”، تضمن الحواجز أن تكون السرعة موحدة عند شفة الخروج. وبدون الحواجز، سيتلقى مركز الصفيحة معدنًا أسرع وأكثر سخونة من الحواف، مما يؤدي إلى الفصل في خط الوسط.

• الفواصل: تحافظ هذه الكتل الصلبة على الفجوة الداخلية (الفتحة) لطرف الفوهة. يجب أن تكون مصنوعة من مواد لا تتفاعل مع الألومنيوم، وعادةً ما تكون من السيليكا المنصهرة الكثيفة أو السيراميك عالي الألومينا.

نصيحة احترافية للمشغلين:
عند صب الصفيحة العريضة (>1500 مم)، قم بزيادة عدد الفواصل الداخلية لمنع انتفاخ شفاه الفوهة إلى الخارج بسبب الضغط المعدني. تتسبب الشفة المنتفخة في أن تكون الصفيحة أكثر سمكًا في المنتصف، وهو عيب يُعرف باسم “التاج”.”

4. العيوب الشائعة المتعلقة بالفوهات واستكشاف الأعطال وإصلاحها

حالة الطرف الرديئة هي السبب الجذري لما يقرب من 40% من عيوب الصب في TRC. يعد تحديد الصلة بين العيب وحالة الفوهة أمرًا ضروريًا لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها بسرعة.

الجدول 2: استكشاف عيوب الصب المتعلقة بالفوهة وإصلاحها

5. المواصفات الفنية لأطراف العجلات ADtech Caster أطراف العجلات ADtech

لضمان اختيارك للمكون الصحيح، راجع المعايير الفنية أدناه. تتوافق هذه المعايير مع المتطلبات العالمية للتغليف الجوي والرقائق المعدنية.

6. إجراءات التركيب والاستبدال

إن التركيب غير السليم هو السبب الرئيسي لـ “الاختراقات” (انسكاب المعدن المنصهر). اتبع هذا البروتوكول الصارم لضمان السلامة والأداء.

الخطوة 1: التحضير

تأكد من أن قشرة فولاذية (الحامل المعدني لطرف السيراميك) نظيف وخالٍ من الغراء الحراري القديم أو رذاذ الألومنيوم. سيؤدي أي حطام إلى وضع طرف السيراميك بشكل غير متساوٍ، مما يخلق نقاط ضغط.

الخطوة 2: التسخين المسبق (خطوة حاسمة)

تمتص مواد الألياف الخزفية الرطوبة من الهواء بشكل طبيعي. إذا لامس طرف بارد ورطب الألومنيوم المنصهر (حوالي 680 درجة مئوية)، يتحول الماء إلى بخار على الفور، مما يتسبب في انفجار الطرف أو تشققه.

• البروتوكول: ضع الأطراف الجديدة في فرن التجفيف.

• الدورة: تصعيد إلى 200°C لمدة ساعتين، ثم انتظر عند 260°C لمدة 4 ساعات على الأقل.

• التخزين: يُحفظ في صندوق جاف عند درجة حرارة >100 درجة مئوية حتى لحظة التركيب بالضبط.

الخطوة 3: التجميع

ضع طبقة رقيقة من مانع التسرب الحراري (مثل المصطكي عالي الحرارة من ADtech) بين الطرف وصندوق الرأس. أحكم ربط المشابك بشكل منتظم - لا تفرط في إحكام الربط لأن ذلك قد يؤدي إلى كسر اللوح الخزفي قبل بدء الصب.

الخطوة 4: طلاء السطح

توضع طبقة من نيتريد البورون (BN) رش على شفاه الفوهة. يمنع هذا العامل غير المبلل من التصاق الألومنيوم بالسيراميك ويضمن إطلاقًا سلسًا.

7. دراسة حالة: التحسين الأمثل لصب السبائك 5052 في خنان (2024)

الموقع: مقاطعة خنان، الصين (مركز صناعة الألومنيوم)
التاريخ: مارس 2024
العميل: مصنع ألومنيوم متوسط الحجم لدرفلة الألومنيوم متخصص في دروع السيارات الواقية من الحرارة.

المشكلة
كان العميل ينتج سبائك الألومنيوم 5052 (درجة عالية من المغنيسيوم) باستخدام أطراف العجلات القياسية المشكلة بالتفريغ. لقد عانوا من “علامات سحب” متكررة وتمزق السطح على سطح الشريط. ونتيجة لذلك، اضطروا إلى إيقاف خط الصب كل 12 إلى 14 ساعة لاستبدال الفوهة، مما أضر بشكل كبير بفعالية المعدات الإجمالية (OEE). كانت الرؤوس الناعمة تتآكل بسرعة كبيرة تحت تدفق سبيكة المغنيسيوم الغنية بالمغنيسيوم الكاشطة.

الحل:
أوصى مهندسو ADtech بالتبديل إلى فوهة اللوح الصلب المقوى N17 من الطراز N17 مع تصميم حاجز داخلي محدد للحواجز مُحسَّن لتدفق عالي المغنيسيوم.

• تغيير مادي: استبدال ألياف السيراميك القياسية بألياف الكالسيوم عالية الكثافة والمعززة بالجرافيت (مكافئ N17).

• تغيير التصميم: تنفيذ تصميم حاجز “3 غرف” لتقليل الاضطراب عند شفة المخرج.

النتائج:

1. عمر افتراضي ممتد: زادت مدة حملة الصب من 14 ساعة إلى 72 ساعة التشغيل المستمر.

2. الحد من العيوب: تم التخلص فعليًا من علامات السحب السطحي، مما قلل من معدل الخردة بنسبة 18%.

3. وفورات في التكاليف: على الرغم من أن الأطراف الصلبة N17 الصلبة تكلف 25% أكثر في البداية، إلا أن انخفاض وقت التعطل والخردة أدى إلى وفورات صافية قدرها $45,000 دولار أمريكي خلال الربع الأول من عام 2024.

أنظمة الغسيل والتوزيع

طرف العجلة هو مجرد نهاية الخط. وتعتمد جودة المعدن الداخل إلى الطرف على المغاسل (القنوات) و صناديق الترشيح. إذا كانت بطانة الغسيل تتساقط منها الجسيمات، فإن هذه الجسيمات سوف تسد حواجز طرف العجلة، مما يؤدي إلى إفساد الصب. قم دائمًا بإقران الأطراف عالية الجودة مع بطانات غسيل السيليكا المنصهرة.

طلاءات نيتريد البورون

غالبًا ما يتم البحث عنها على أنها “عوامل تحرير للصب”، حيث يعتبر نيتريد البورون أفضل صديق لطرف الصب. فهو يعمل كمادة تشحيم في درجات الحرارة العالية. وعلى عكس الجرافيت، الذي يمكن أن يحترق أو يلوث الذوبان بالكربون، يظل نيتريد البورون مستقرًا وخاملًا.

نصائح للفة المزدوجة مقابل نصائح صب الحزام

بينما تركز هذه المقالة على الصب بالدلفتين (TRC), عجلات الحزام (مثل Hazelett) تستخدم أيضًا فوهات الحقن. ومع ذلك، تعمل فوهات العجلات الحزامية تحت ظروف حرارية مختلفة وعادةً ما تكون أعرض بكثير وتتعرض لقوة ضغط أقل من أطراف TRC.

8. الأسئلة الشائعة (FAQs)

السؤال 1: ما الفرق الرئيسي بين أطراف العجلات “الصلبة” و“اللينة”؟
ج: تُصنع الأطراف “الصلبة” من ألواح صلبة عالية الكثافة (مثل N17) ويتم تشكيلها آلياً. تُستخدم في الصب عالي السرعة والسبائك الكاشطة. أما الأطراف “اللينة” فهي مصنوعة من ألياف السيراميك المفرغة من الهواء. وهي قابلة للانضغاط، وأرخص ثمناً، وتستخدم في الصب للأغراض العامة للسبائك اللينة.

س2: لماذا تنفجر أطراف العجلات أحيانًا أثناء بدء التشغيل؟
ج: يحدث ذلك دائمًا تقريبًا بسبب الرطوبة المحتبسة. إذا لم يتم تسخين الطرف إلى 250 درجة مئوية على الأقل لتبخير الماء الممتص، فإن التمدد السريع للبخار عند ملامسته للألومنيوم المنصهر يتسبب في انفجار السيراميك.

س3: كم مرة يجب عليّ استبدال أطراف العجلات؟
جواب: يعتمد ذلك على السبيكة وطول الحملة. بالنسبة لمخزون الرقائق القياسي، يتم تغيير الأطراف بعد كل حملة (عادةً من 24 إلى 48 ساعة). لا يوصى بإعادة استخدام الأطراف بشكل عام لأن السطح يتدهور، مما يؤدي إلى حدوث عيوب.

س4: هل يمكنني استخدام نفس الفوهة لسبائك السلسلة 1xxx و5xxx؟
ج: نعم من الناحية الفنية، ولكنها ليست مثالية. سبائك 1xxx (الألومنيوم النقي) لينة وتتدفق بسهولة. أما السبائك 5xxx (مضافات المغنيسيوم) فهي عرضة للأكسدة والحمأة. بالنسبة لـ 5xxx، يلزم وجود طرف أكثر كثافة وسلاسة مغطى بسخاء مع نيتريد البورون لمنع الانسداد.

س5: ما هو أفضل طلاء لأطراف العجلات؟
ج: نيتريد البورون (BN) هو معيار الصناعة. وهو يوفر خصائص ممتازة لعدم الترطيب والتشحيم.

س6: ما الذي يسبب “الأذنين” أو “النتوءات” على شريط الجبيرة؟
ج: يحدث هذا غالبًا بسبب سرعة التدفق غير المتساوية عند مخرج الفوهة. في حالة تلف الحواجز الداخلية أو سوء تصميمها، يتدفق المعدن بشكل أسرع في مناطق معينة، مما يؤدي إلى ظهور نتوءات (آذان) على الشريط.

س7: كيف تضمن ADtech جودة أطراف العجلات الخاصة بها؟
ج: تستخدم تقنية ADtech تقنية النانو المركب لتقوية بنية الألياف، مما يضمن عدم حدوث أي تشقق. نقوم أيضًا بإجراء فحوصات بالأشعة السينية على الألواح عالية الكثافة لضمان عدم وجود فراغات داخلية.

س8: ما هو الحد الأقصى لعرض طرف العجلة الواحدة؟
ج: يمكن تصنيع الأطراف بعرض يصل إلى 2200 مم. ومع ذلك، بالنسبة للعجلات العريضة للغاية، تستخدم الأطراف المجزأة في بعض الأحيان لإدارة التمدد الحراري.

س9: كيف يمكنني منع انسداد الفوهة أثناء الصب؟
ج: تأكد من أن الترشيح الأولي (CFF أو مرشح القاع العميق) يعمل بشكل صحيح لإزالة الشوائب. بالإضافة إلى ذلك، حافظ على ثبات درجة حرارة صندوق الرأس ومستواه لمنع دخول الأكاسيد إلى الفوهة.

Q10: لماذا تعتبر الموصلية الحرارية لمادة الطرف مهمة؟
ج: الموصلية الحرارية المنخفضة ضرورية لمنع الألومنيوم من التجمد داخل الطرف (التصلب المبكر). يعمل الطرف كعازل، مما يحافظ على المعدن سائلاً حتى يصل إلى لفات الصب.

9. الخاتمة والتوصيات

المتواضع طرف العجلة هو مكون عالي التقنية يحدد ربحية خط صب الألومنيوم. وسواء كنت تنتج مخزون رقائق رقيقة للغاية أو صفائح سيارات قوية، فإن التفاعل بين مادة الفوهة والسبائك المنصهرة هو العامل المحدد للجودة.

بالنسبة لمصانع الدرفلة الحديثة، فإن الترقية إلى أطراف من الألياف الخزفية المقواة بالنانو أو ألواح N17 دقيقة الصنع N17 هي واحدة من أكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة لتحسين الإنتاجية. من خلال اتباع بروتوكولات الصيانة والتركيب الموضحة أعلاه - وتحديدًا نظام التسخين المسبق الصارم - يمكن للمشغلين القضاء على العيوب الشائعة وتحقيق نتائج صب متسقة وعالمية المستوى.

ADtech لا يزال ملتزمًا بتطوير معدن المواد الاستهلاكية، حيث يوفر أطراف صب لا تتحمل الحرارة فحسب، بل توفر أيضًا الدقة المطلوبة لسوق الألومنيوم عالي الأداء اليوم.