صب العمود المرفقي: ما هو وكيف يتم تصنيع أعمدة المرفق المصبوبة

على الرغم من أن أعمدة المرفق المصبوبة أصبحت قديمة في معظم محركات السيارات الحديثة، إلا أنها لا تزال موجودة في المركبات القديمة والإنتاجية والآلات الصغيرة. يلجأ المصنّعون اليوم إلى تشكيل أعمدة المرفق بالحدادة في المحركات عالية الأداء، لكن أعمدة المرفق المصبوبة المتبقية تُصنع من خلال عملية تتطلب جهدًا كبيرًا. ولتوضيح الأمر، سنشرح لكم عملية صب أعمدة المرفق والمواد المستخدمة فيها.

ما هو العمود المرفقي المصبوب؟

إليكم ما يتعلق بأعمدة المرفق المصبوبة. هناك ثلاث طرق لتصنيع عمود المرفق: الصب، والتشكيل، والتصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) . من بين هذه الطرق، يُعد الصب الأقل تكلفة، لذا يلجأ إليه كبار مصنعي أعمدة المرفق عادةً عندما يرغبون في توفير المال.

لكن المشكلة في أعمدة الكرنك المصبوبة هي أنها هشة ، لأن قوة الشد والليونة فيها أقل بكثير مقارنة بتلك التي يتم تشكيلها من قطعة معدنية صلبة.

تتمتع أعمدة الكرنك المصبوبة بقوة شد نموذجية تتراوح بين 60,000 إلى 100,000 رطل لكل بوصة مربعة ومعدل استطالة يتراوح بين 2٪ إلى 3٪، وهو مقياس الليونة أو مقدار تشوه الجزء قبل أن ينكسر.

تتراوح نسبة استطالة أعمدة المرفق المطروقة بين 20% و22% قبل التلف، وهي أكثر متانة من أعمدة المرفق المصبوبة. عندما تكون النسبة منخفضة، فهذا يعني أن القطعة لن تتحمل الكثير من الضغط.

تُصنع أعمدة المرفق المصبوبة عن طريق صب المعدن المنصهر في قالب وتركه حتى يتصلب. ينتج عن ذلك عادةً بنية حبيبية عشوائية إلى حد كبير . تشير البنية الحبيبية إلى طريقة ترتيب جزيئات المعدن الدقيقة داخل عمود المرفق، وتلعب دورًا كبيرًا في مدى قوة أو ضعف القطعة النهائية.

في الماضي، كنا نرى أعمدة مرفقية مصبوبة في السيارات والدراجات النارية، وفي كل ما يحتوي على محرك تقريبًا. لكن الآن، تغير الوضع.

على الرغم من أن هذه الأعمدة المرفقية لا تزال تستخدم في المركبات الإنتاجية أو في أي سيناريو تكون فيه الحاجة إلى تقليل التكلفة، إلا أن المصنعين اليوم يلتزمون في الغالب بالتشكيل بالحدادة لأنه ينتج أعمدة مرفقية أقوى وأكثر موثوقية.

ما هي المواد المستخدمة في صب العمود المرفقي؟

أثناء عملية صب أعمدة المرفق، تُحدث المادة المستخدمة فرقًا كبيرًا في أداء المحرك . توجد ثلاث مواد: الحديد الزهر الرمادي، والحديد الزهر المطاوع، والفولاذ.

أما بالنسبة للحديد الرمادي تحديداً ، فهو في الواقع سبيكة. أي أنه مزيج من الحديد والكربون والسيليكون والمنغنيز. يشكل الكربون في الحديد الرمادي عادةً ما بين 2.5% إلى 4% من المزيج، بينما تتراوح نسبة السيليكون عادةً بين 1% و3%.

ما يجعل الحديد الرمادي خيارًا جيدًا هو أنه رخيص الثمن، وسهل التصنيع وفقًا للتفاوتات الضيقة، مما يعني أنه يمكنك قطعه وتشكيله إلى الحجم الدقيق، كما أنه يقاوم التآكل بشكل جيد حقًا. 

ثم لديك الحديد المطاوع ، والذي يُسمى أيضاً الحديد العقدي . بدلاً من رقائق الجرافيت العادية، يتميز ببنية جرافيت عقدية. وتتشكل هذه البنية بإضافة المغنيسيوم أو السيريوم إلى الحديد المنصهر.

بسبب هذا التركيب العقدي، يتمتع الحديد المطاوع بقوة شد أعلى من الحديد الرمادي، لذا فهو خيار أفضل للمحركات عالية الأداء.

وأخيرًا، هناك الفولاذ ، وهو سبيكة من الكربون والحديد، والذي يستخدم في المحركات عالية الأداء لأنه يتمتع بأعلى قوة وصلابة من بين الثلاثة.

يصل محتوى الكربون في الفولاذ إلى ٢٪. ومع ذلك، فهو أغلى ثمناً وأصعب تصنيعاً من الحديد الرمادي والحديد المطاوع.

ما هي عملية صب العمود المرفقي؟ 

لنتحدث عن عملية صب العمود المرفقي. بهذه الطريقة، يصبح العمود المرفقي أكثر دقةً ووضوحًا.

الخطوة 1. تحضير القالب 

تبدأ العملية بصنع قالب ، ويتم ذلك غالبًا باستخدام تقنيات صب الرمل. أي يتم إنشاء تجويف في قالب رملي، بحيث يتطابق شكل هذا التجويف تمامًا مع الشكل المطلوب لعمود المرفق. ولتحقيق ذلك، يُستخدم نموذج يُضغط في الرمل ليتشكل تجويف القالب حوله.

في الوقت نفسه، يتم تصميم نظام التوجيه خلال هذه المرحلة. ويشمل هذا النظام أجزاءً مثل البوابات، والأنابيب الصاعدة، وفتحات التهوية. ويهدف هذا النظام إلى ضمان تدفق المعدن بشكل صحيح إلى القالب خلال الخطوات التالية.

يُصنع القالب عادةً من جزأين، يُطلق عليهما الجزء العلوي والجزء السفلي . هذا التصميم المكون من جزأين مهم لأنه يسمح بإزالة عمود المرفق بعد اكتمال عملية الصب.

الخطوة 2. الذوبان والصب

بمجرد أن يصبح القالب جاهزًا، يتم وضع قطعة معدنية دائرية قوية فوق نظام البوابة مباشرة.

بعد ذلك، تُصهر سبيكة المعدن المختارة ، والتي قد تكون مثل الحديد الزهر أو الفولاذ، في فرن. ويُسخّن المعدن حتى يصل إلى درجة الحرارة والقوام المناسبين لصبّ عمود المرفق.

بعد ذلك، يتم صب المعدن المنصهر بعناية في تجويف القالب باستخدام نظام البوابات.

أثناء حدوث ذلك، يجب أن يتدفق المعدن السائل بسلاسة لتجنب الاضطرابات أثناء التدفق، ولتجنب دخول الغازات. وإلا، فقد يتأكسد المعدن أو تتشكل فيه مسام.

يجب أيضًا التحكم في السرعة المماسية، لأنه إذا أصبحت عالية جدًا، فقد تتناثر وتصطدم بالجدار الداخلي للتجويف ولب الرمل.

الخطوة 3. التبريد وإزالة القالب 

بعد الصب، يُزال القالب من دعامة التثبيت بعناية. ثم يُنقل إلى الخارج ليبرد في درجة حرارة الغرفة، ويستمر هذا التبريد حتى يتصلب المعدن المنصهر ويتخذ شكل العمود المرفقي الكامل.

بمجرد أن يبرد الجزء، يتم كسر قالب الرمل باستخدام مطرقة أو أداة أخرى للكشف عن عمود المرفق.

الخطوة 4. الانتهاء من صب العمود المرفقي

عندما يتم إخراج العمود المرفقي، فإنه يمر عبر عدد من عمليات التصنيع حتى يتمكن من الوصول إلى الشكل النهائي والدقة المطلوبة.

وتشمل هذه العمليات الطحن والحفر والموازنة.

بمجرد الانتهاء من جميع عمليات التشغيل الآلي، يتم تلميع وتنظيف عمود المرفق بحيث يكون جاهزًا تمامًا للتركيب في المحرك.

خاتمة

تتطلب عملية صب عمود المرفق جهدًا يدويًا شاقًا حتى النهاية لإنتاج جزء حيوي للمحرك يتميز بسعره المعقول وموثوقيته العالية، ويتطلب عمليات تشغيل أقل. أما التشكيل بالحدادة، فهو الخيار الأمثل عندما تكون القوة والمتانة الإضافية للفولاذ المطروق ضرورية لتحمل ضغوط الأداء العالي في المحرك.

معلومات عنا

إذا كنت تعمل في مجال تقديم منتجات أفضل لعملائك، فإن شركة نانجينغ وودا لتكنولوجيا السيارات المحدودة هي المكان الذي تبدأ منه.

نحن نقدم خدماتنا في جميع أنحاء العالم منذ عام 1999 لتوفير جميع أنواع أعمدة الكرنك الدقيقة ودعم المحرك الكامل - من أنظمة الإشعال والتجهيزات الكهربائية إلى مكونات العادم والتعليق والتوجيه.

صُممت جميع القطع لمساعدتك في تقديم أداءٍ عالٍ وموثوقيةٍ أكبر. تواصل مع نانجينغ وودا اليوم لنناقش شراكةً قويةً تعود بالنفع على الطرفين.