مشروع الصب الدقيق لمكونات توربينات السبائك المقاومة للحرارة المستخدمة في شواحن التوربو الخاصة بالسيارات

1. خلفية المشروع

مع التطور السريع لصناعة السيارات العالمية والمتطلبات المتزايدة صرامةً في مجال ترشيد استهلاك الطاقة والحد من الانبعاثات، أصبحت تقنية الشحن التوربيني وسيلةً أساسيةً لتحسين كفاءة المحرك والحد من انبعاثات العادم. وتُعتبر توربينات الشواحن التوربينية، بوصفها مكوناتٍ رئيسيةً جوهريةً، بحاجةٍ إلى مواد سبائك مقاومة للحرارة العالية، تتميّز بمقاومة ممتازة لإجهاد التعب عند درجات الحرارة المرتفعة، ومقاومة الأكسدة، ومقاومة التشوه الزاحف. وفي الوقت الراهن، تواجه عملية الصب الدقيق لمكونات التوربينات المصنوعة من سبائك مقاومة للحرارة العالية في السوق المحلية مشكلاتٍ مثل دقة التشكيل المنخفضة، ومعدل العيوب المرتفع، وأداء غير مستقر، ما يجعلها تعتمد بشكل رئيسي على الاستيراد. وانطلاقًا من خبرتها العميقة في صهر سبائك النيكل ومعالجتها الدقيقة، أطلقت شركة «جيانغسو بويويه ألوى» هذا المشروع الخاص بالصب الدقيق لسد الفجوة المحلية في إنتاج مكونات التوربينات عالية الجودة الخاصة بالشواحن التوربينية للسيارات، ولتعزيز القدرة التنافسية الجوهرية لصناعة قطع غيار السيارات المحلية.

٢. أهداف المشروع

- تطوير مواد سبيكة نيكل عالية الحرارة من نوع K418، المناسبة لتوربينات الشواحن التربينيّة للسيارات، ذات أداءٍ مستقرٍ وتلبّي المتطلبات الفنية لمستوى الجودة المخصّص للسيارات (مقاومة الشدّ ≥950 ميجا باسكال عند 600°م، ومقاومة الأكسدة ≥1000 ساعة عند 800°م).

- إنشاء خط إنتاج صب دقيق الطراز بطاقة إنتاجية سنوية تبلغ 50,000 مجموعة من مكونات التوربينات المصنوعة من السبائك عالية الحرارة، مع تغطية كاملة لجميع مراحل الإنتاج بدءًا من صهر المادة وصنع القوالب والصب الدقيق ووصولًا إلى المعالجة اللاحقة.

- تحقيق نسبة مؤهلة في عملية الصب تساوي أو تفوق 98.5%، ودقة أبعاد تبلغ ±0.02 مم، وتوريد هذه المكونات بنجاح إلى كبرى شركات تصنيع الشواحن التربينيّة للسيارات المحلية والأجنبية، وبتحقيق معدل استبدال الواردات يبلغ 75%.

٣. تنفيذ المشروع

- البحث والتطوير في مواد السبائك الخاصة: التعاون مع معاهد البحوث المتخصصة لتحسين نسبة تركيب سبيكة نيكل عالية الحرارة من النوع K418 (نيكل ≥73%، كروم 13–14%، موليبدنوم 4–5%)، وتعزيز طور التقوية بالترسيب، وتحسين الأداء الشامل للسبيكة عند درجات الحرارة العالية. واعتماد تقنية الصهر بالحث في الفراغ لضمان نقاء السبيكة، وتقليل محتوى الشوائب إلى أقل من 30 جزءاً في المليون (ppm)، وحل مشكلتي انفصال المكونات وكبر حجم الحبيبات في عمليات الصهر التقليدية.

- ترقية عملية الصب الدقيق: إدخال برنامج ماجما لمحاكاة الصب لمحاكاة مجال درجة حرارة السائل أثناء الصب ومجال درجة حرارة الطور السائل أثناء التصلّد، وتحسين نظام الصب من الأسفل، وضبط درجة حرارة الصب عند ١٥٥٠°م لضمان قدرة جيدة على ملء سائل السبيكة. اعتماد تقنية الصب الاستثماري مع تقنية قوالب الطباعة ثلاثية الأبعاد لتحقيق تشكيل سريع عالي الدقة لهياكل شفرات التوربينات المعقدة، وتقليل دورة تطوير القوالب بنسبة ٤٠٪، وخفض تكاليف الإنتاج التجريبي بنسبة ٣٠٪.

- مراقبة الجودة والمعالجة اللاحقة: تجهيز المنشأة بأجهزة تحليل طيفي، ومجاهر صهرية، وأجهزة اختبار الشد لإجراء فحص جودة شامل على جميع مراحل الإنتاج، بما في ذلك كشف تركيب المواد، وتحليل البنية الصهرية، واختبار الأداء الميكانيكي. كما تُعتمد تقنيات الطحن الدقيق وتلميع السطح لضمان أن خشونة سطح مكونات التوربين لا تتجاوز Ra 0.6، ويُطبَّق معالجة حرارية في بيئة فراغية لتحسين كثافة البنية وعمر التعب للمكونات.

٤. إنجازات المشروع

- الأداء في السوق: بعد تشغيل المشروع، يحقق قيمة إنتاجية سنوية قدرها ١٨٠ مليون يوان صيني، وقد أقام علاقات تعاون طويلة الأمد مع شركات تصنيع شواحن تربو معروفة داخل الصين وخارجها، حيث تُصدَّر منتجاته إلى أوروبا وجنوب شرق آسيا وغيرها من المناطق، وبكمية تصدير سنوية تبلغ ١٥٠٠٠ وحدة.

- الابتكار التكنولوجي: حصل على ٨ براءات اختراع أساسية (منها ٣ براءات اختراع ابتكارية)، وأتقن التقنيات الأساسية للصب الدقيق لمكونات توربينات السبائك ذات درجة الحرارة العالية، كما أن أداء المنتج يعادل أداء المنتجات المستوردة، مما كسر الاحتكار التقني الأجنبي في هذا المجال. وقد تم التحقق من صحة عملية الصب والمعلمات المصممة من خلال الإنتاج الصناعي، ويمكن استخدامها كخطة توجيهية للإنتاج الفعلي.

- الترويج الصناعي: دفع تطوير الصناعات المرتبطة بالسلسلة القيمية مثل قطع غيار السيارات وتصنيع القوالب ومعدات الاختبار، وعزز عملية التوطين للمكونات الأساسية عالية الجودة لمحركات التوربو في السيارات، وساهم في تحقيق صناعة السيارات المحلية للاستدامة من خلال ترشيد استهلاك الطاقة والحد من الانبعاثات وتحقيق التنمية عالية الجودة.