اعتبارات تصميم المسبوكات المعدنية وانعكاساتها على جودة سطح المنتج : دراسة تحليلية على تطبيقات مقرر تكنولوجيا السباكة = Design Considerations of Metal Castings and Their Impact on the Quality of Product Surface : Analytical Study on the Applications of Casting Technology

ياسر عيد محمد علي

doi:10.12816/0047905

Article Details

اعتبارات تصميم المسبوكات المعدنية وانعكاساتها على جودة سطح المنتج : دراسة تحليلية على تطبيقات مقرر تكنولوجيا السباكة = Design Considerations of Metal Castings and Their Impact on the Quality of Product Surface : Analytical Study on the Applications of Casting Technology

Authors:

ياسر عيد محمد علي

Publisher:

Arab Association for Islamic Civilization and Arts

Main Topics:

Arts

Journal:

Architecture, Arts and Humanistic Science Magazine 2018 Issue 12 Part 1, pp.706-726

Document Type:

Article

Publication Date:

6/2018

Document Language:

Arabic

Document ID (Org No.):

119399

Frequency:

Quarterly

pISSN:

23569654

DOI:

10.12816/0047905

Descriptors:

Keywords:

Abstract:

 تمثل عمليات التشكيل بالصب أحد أفرع العلوم الهندسية التي توظف لدعم المهارات التقنية اللازمة لإعداد مصمم الأثاثات والإنشاءات المعدنية ، وبسبب وفرتها وقلة تكاليفها، يلجأ كثير من الطلاب إلى تنفيذ تطبيقاتهم العملية في مقرر تكنولوجيا السباكة باستخدام أسلوب الصب في قوالب رملية ، متغاضين في ذلك عن المشكلات الكثيره التي تظهر بأسطح المسبوكات ، والتي تؤثر سلباً على وظائفها وجمالياتها، ولعل ذلك مرده إلى أسباب عديدة : يتعلق بعضها بافتقاد المسبوك لمعايير أساسية لم تُراعى عند عملية التصميم، أو بسبب أخطاء فنية في عمليات النمذجة والختم والصب اللاحقة، واستنادا إلى أنه يمكن معالجة الأخطاء الفنية ببعض التوعية والتدريب للفنيين، فإنه لا يمكن حل مشكلات التصميم إلا بوجود اعتبارات واضحة يسترشد بها الطالب عند تصميم المسبوكة . ومن هنا يسعي البحث إلي إجراء دراسة تحليلية لدعم معايير تصميم المسبوكات ببعض المحددات والضوابط الهندسية والفنية وبخاصة للمسبوكات الرملية للحصول على نتائج أكثر دقة وأعلي جودة، تجعل الطالب قادراًعلي ابتكار تطبيقات متناسقة بعدياً وكتلياً بجودة أسطح عالية . وبناء على ما سبق تكمن مشكلة البحث في أن تصميم المسبوكات بالقوالب الرملية يفتقر إلى ضوابط تصميمية ومحددات فنية واضحه تؤثر سلباً على جودة ودقة تشطيب سطح المنتج ، وعليه تنطلق مبررات البحث في ضوء الاستفسارات التالية : ما هي أهم المشكلات التي تظهر عند تصميم المسبوكات الرملية ؟ وما هي أهم الضوابط الحاكمة لتصميم وتنفيذ وتشطيب المسبوكات بجودة عالية ؟ وما هي الاعتبارات التصميمية التي تدعم الحصول على أسطح عالية الجودة ؟ ومن ثم فإن الهدف من البحث هو إجراء دراسة تحليلية لاستنباط ضوابط ومحددات ومعايير واضحه لتصميم المسبوكات المعدنية ، بما يتفق مع قدرات ومهارات الطالب ، وبما يساعده في تصميم وتنفيذ وتشطيب مسبوكات مبتكرة بدقة وجودة عاليتين. وذلك استنادا إلى فرضية مفادها أن فهم الطالب واستيعابه لمجموعة الاعتبارات التي تحكم عملية تصميم وتنفيذ وتشطيب المسبوكات ستجعلة قادراً على تقديم معالجات تصميمية مبتكره يسهل انتاجها وتشطيبها بجوده عالية . وذلك وفقاً لمنهج وصفي تحليلي ، يرتكز علي عدة محاور تتمثل فيما يلي :1- عملية التشكيل بالسباكة ( مفاهيم وتقنيات ) 2- جودة تشطيب السطح في تطبيقات مقرر تكنولوجيا السباكة ( دراسة تحليلية )3- اعتبارات تصميمية للتحسين من جودة سطح المسبوكات المعدنية وقد انتهى البحث إلى مجموعة من النتائج تتمثل في :• تختلف المشكلات المؤثرة على جودة سطح المسبوكات وتتنوع إلا أن أغلبها ينطوي تحت ثلاثة محاور أساسية : (مشكلات خاصة بالتصميم – مشكلات خاصة بالخامة – مشكلات خاصة بأساليب الانتاج والتشطيب ) .• عيوب المسبوكات لا تظهر إلا بعد تجمد المصبوب وإخراجه من القالب لذا يتعين اتخاذ خطوات استباقية في تجنب المشكلات المتوقعة لضمان جودة سطح المسبوكة .• يتوقف أسلوب فحص المسبوكات الأمثل وتوقيته على طبيعة الخصائص والمواصفات المطلوب الحصول عليها ، والوظيفة التي صممت من أجلها . فالخصائص الجمالية مثلا يكتفى فيها بالفحص بمجرد النظر ، أما الخصائص الإنشائية فتحتاج إلى الفحص الميكانيكي ويكون قبل تشطيب المسبوكة .• يتعين على المصمم أن يكون على دراية تامة بالسباكة كعملية انتاجية وبالمشكلات التي تحدث فيها وأسبابها وخاصة التي تؤثر على جودة تشطيب سطح المسبوكة وذلك لتلافي تلك العيوب عند البدأ في وضع التصميم وبناء النموذج . • يفضل عند تصميم المسبوكات المنتجة بطريقة السباكة الرملية تجنب التغيرات الفجائية عند تصميم المقاطع المختلفة في السمك ومراعاة التدرج في الانتقال من المقاطع الكبيرة إلى الصغيرة واستبعاد المقاطع الرفيعة الجدران ما أمكن مع تقليل الاتصال بين الأجزاء قدر المستطاع .• عند تصميم المسبوكة والنموذج يراعى تجنب الحواف والأركان الحادة واستبدالها بالمستديرة مع مراعاة أبعاد الثقوب والفجوات وتجنب الزوايا الحادة والمستقيمة واستبدالها بالزوايا المنفرجة .• مراعاة اضافة السماحات اللازمة إلى الأبعاد الحقيقية والمتمثلة في سماحات الانكماش وسماحات التشطيب والتي تختلف تبعاً لنوع المعدن المصبوب .• مراعاة البساطة ما أمكن وتجنب الأشكال المعقدة مع التقليل قدرالمستطاع من القلوب.

 Metal casting operation is branch of Engineering Sciences, which use to development the basic technical skills that are necessary to preparing the designer of metal furniture and constructions. Because of their abundance and low costs, many students turn to implementation their applications by using sand casting method. This usually results many problems, especially in casting surfaces, which affect adversely at function and aesthetics of the products that produced by this method. These problems are due to by two reasons : 1st castings lacking to basic design criteria that did not take at design process, and 2ed, technical errors in the operations of : modeling, molding, melting, feeding, and solidification.
Although, it can solve many practical problem by some awareness and training for technicians, but it cannot solve design problems, unless the student learn how to following methodology and design criteria when he designing the castings. Hence, the research tries to prepare an analytical study to support the design criteria of metal castings with some technical limitations and engineering considerations, especially for sand casting products. This will provide innovative castings with most accurate results and high-quality of surfaces finishing, in the same time benefit of all advantages offered by mechanical, chemical or electrochemical methods in finishing operations.
Therefore, the problem of research stems from : metal product produced by sand mold casting are lacking of design considerations and technical determinants that are impact negatively on the quality and accuracy of product finishing. then, the problem of research stems from trying to answer the following questions.1st What are the main problems faced students when designing products that produced by sand casting? 2ed what are the most important considerations to design, implement and finish metal castings with high quality? And 3ed is there a mechanism to measure the quality of finishing based on the quality of the design?
Accordingly, the main aim of research is based on introducing an analytical study about design considerations and technical determinants of metal castings and studying their impact on the quality of product finishing. This aim will be achieved according to Inference descriptive analytical methodology that contains three topics : 1st Casting Process (concepts and techniques), 2ed Surface Finishing Quality in Applications of Casting Technology Course (Analytical Study) & 3ed Design considerations for improvement of surface quality of metal castings
The research concluded with some results such as :

The problems affecting the surface quality of castings vary, but most of them are under three main axes : (design problems, special problems of the material, problems with production methods and finishing)
Cast defects are visible only after the mold has been frozen and removed from the mold. Proactive steps must be taken to avoid the expected problems to ensure the surface quality of cast
The method of checking and optimizing castings depends on the nature of the characteristics and specifications to be obtained and the function for which they are designed. For example, the aesthetic characteristics are just examined by looking, and the structural characteristics need to be mechanical inspection before casting finishing
The designer must be fully aware of the casting as a process of production and the problems that occur especially, which affect the quality of surface finishing in order to avoid these defects when starting to design and build the model
When designing castings produced by sand casting, it is preferable to avoid sudden changes in thickness when designing different sections and take into consideration the gradual transition from large to small sections and the removal of high-walls as possible, and reducing communication between parts as much as possible
When designing the cast and model, avoid sharp edges and corners and replace them with roundness, taking into account the dimensions of the holes and gaps, avoiding the sharp and straight angles and replacing them with angular angles
Consider the addition of the necessary tolerances to the real dimensions represented in the shrinking thicknesses and finishing emphases which vary depending on the type of metal cast.
Be as simple as possible and avoid complex forms.

Article Details

Authors:

ياسر عيد محمد علي

Publisher:

Arab Association for Islamic Civilization and Arts

Main Topics:

Arts

Journal:

Architecture, Arts and Humanistic Science Magazine 2018 Issue 12 Part 1, pp.706-726

Document Type:

Article

Publication Date:

6/2018

Document Language:

Arabic

Document ID (Org No.):

119399

Frequency:

Quarterly

pISSN:

23569654

DOI:

10.12816/0047905

Descriptors:

DESIGN

CONSTRUCTION SPACES

DIE CASTING

QUALITY

FURNITURE

معايير التصميم

القوالب الرملية

عيوب السطح

الجودة

تشطيب المنتج

Issues

Article Details

Authors: ياسر عيد محمد علي

Publisher: Arab Association for Islamic Civilization and Arts

Main Topics: Arts

Journal: Architecture, Arts and Humanistic Science Magazine 2018 Issue 12 Part 1, pp.706-726

Document Type: Article

Publication Date: 6/2018

Document Language: Arabic

Document ID (Org No.): 119399

Frequency: Quarterly

pISSN: 23569654

DOI: 10.12816/0047905

Descriptors:

Issues

Authors:

ياسر عيد محمد علي

Publisher:

Arab Association for Islamic Civilization and Arts

Main Topics:

Arts

Journal:

Architecture, Arts and Humanistic Science Magazine 2018 Issue 12 Part 1, pp.706-726

Document Type:

Article

Publication Date:

6/2018

Document Language:

Arabic

Document ID (Org No.):

119399

Frequency:

Quarterly

pISSN:

23569654

DOI:

10.12816/0047905