صب المعادن

يُعدّ صب الرمل من أكثر أنواع الصب شيوعًا وبساطةً، وقد استُخدم لقرون. يسمح صب الرمل بإنتاج كميات أقل من صب القوالب الدائمة، وبتكلفة معقولة جدًا. لا تقتصر مزايا هذه الطريقة على تمكين المصنّعين من إنتاج منتجات بتكلفة منخفضة فحسب، بل تتعداها إلى مزايا أخرى، مثل إمكانية تصنيع منتجات بأحجام صغيرة جدًا. تسمح هذه العملية بصب قطع صغيرة بحجم كف اليد، وأخرى كبيرة بحجم سرير عربة قطار (حيث يمكن لصبة واحدة أن تُشكّل سرير عربة قطار كاملة). كما يسمح صب الرمل بصب معظم المعادن، وذلك بحسب نوع الرمل المستخدم في القوالب. ^{[ 4 ]}

يتطلب صب الرمل فترة تحضير تمتد لأيام، أو حتى أسابيع أحيانًا، للإنتاج بمعدلات إنتاج عالية (من قطعة إلى 20 قطعة/ساعة لكل قالب)، وهو الأفضل بلا منازع لإنتاج القطع الكبيرة. يتميز الرمل الأخضر (الرطب)، ذو اللون الأسود، بسهولة استخدامه، حيث لا يكاد يكون هناك حد أقصى لوزن القطعة، بينما يبلغ الحد الأقصى العملي لوزن القطعة في الرمل الجاف 2300-2700 كجم (5100-6000 رطل) . ويتراوح الحد الأدنى لوزن القطعة بين 0.075 و0.1 كجم (0.17-0.22 رطل) . يتم ربط الرمل باستخدام الطين أو المواد الرابطة الكيميائية أو الزيوت المبلمرة (مثل زيت المحركات). يمكن إعادة تدوير الرمل عدة مرات في معظم العمليات، ولا يتطلب سوى القليل من الصيانة.    

استُخدمت تقنية التشكيل بالطين لإنتاج أجسام متناظرة كبيرة الحجم، مثل المدافع وأجراس الكنائس. يتكون الطين من خليط من الطين والرمل مع القش أو الروث. يُصنع نموذج للمنتج من مادة هشة (القميص). يُشكّل القالب حول هذا القميص بتغطيته بالطين. ثم يُخبز (يُحرق) ويُزال القميص. بعد ذلك، يُوضع القالب في وضع رأسي في حفرة أمام الفرن لصب المعدن المنصهر. ثم يُكسر القالب. ولأن القوالب لا تُستخدم إلا مرة واحدة، تُفضّل طرق أخرى لمعظم الأغراض.

يُشبه صب الجبس صب الرمل، إلا أنه يُستخدم فيه الجبس بدلًا من الرمل كمادة للقالب. عادةً، يستغرق تحضير القالب أقل من أسبوع، وبعدها  يُمكن تحقيق معدل إنتاج يتراوح بين 1 و10 وحدات/ساعة لكل قالب، مع قطع يصل وزنها إلى 45 كجم (99 رطلًا) وأخرى صغيرة تصل إلى 30 جم ( أونصة واحدة) ، تتميز بجودة سطح ممتازة ودقة عالية . ^{[ 5 ]} يُعد صب الجبس بديلًا اقتصاديًا لعمليات التشكيل الأخرى للأجزاء المعقدة ، نظرًا لانخفاض تكلفة الجبس وقدرته على إنتاج مصبوبات قريبة من الشكل النهائي . أما عيبه الأكبر فهو اقتصاره على المواد غير الحديدية ذات درجة الانصهار المنخفضة، ^مثل الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم والزنك . ^{[ 6} ]    

تُشبه عملية صب القوالب عملية صب الرمل، إلا أن تجويف القالب يُشكّل بواسطة "قشرة" رملية متصلبة بدلاً من قالب مملوء بالرمل. الرمل المستخدم أنعم من رمل صب الرمل، ويُخلط براتنج ليُسخّن بواسطة النموذج ويتصلّب مُشكّلاً قشرة حوله. بفضل الراتنج والرمل الناعم، تُعطي هذه العملية سطحًا نهائيًا أكثر دقة. تتميز هذه العملية بسهولة أتمتتها ودقتها العالية مقارنةً بصب الرمل. تشمل المعادن الشائعة التي تُصبّ بهذه الطريقة الحديد الزهر والألومنيوم والمغنيسيوم وسبائك النحاس. تُعدّ هذه العملية مثالية للقطع المعقدة صغيرة إلى متوسطة الحجم.

يُعدّ صب الاستثمار (المعروف في الفن باسم صب الشمع المفقود ) عمليةً مُمارسةً منذ آلاف السنين، حيث تُعتبر تقنية الشمع المفقود من أقدم تقنيات تشكيل المعادن المعروفة. فمنذ 5000 عام، حين كان شمع العسل يُستخدم لتشكيل النموذج، وحتى اليوم، مع استخدام أنواع الشمع عالية التقنية والمواد المقاومة للحرارة والسبائك المتخصصة، تضمن هذه المسبوكات إنتاج مكونات عالية الجودة تتميز بالدقة والتكرار والتنوع والمتانة.

يُستمد اسم صب الاستثمار من حقيقة أن النموذج يُغلف بمادة حرارية. تتطلب نماذج الشمع عناية فائقة لأنها ليست قوية بما يكفي لتحمل القوى التي تتعرض لها أثناء صنع القالب. إحدى مزايا صب الاستثمار هي إمكانية إعادة استخدام الشمع. ^{[ 5 ]}

تُعدّ هذه العملية مناسبة للإنتاج المتكرر لمكونات ذات شكل نهائي من مجموعة متنوعة من المعادن والسبائك عالية الأداء. ورغم استخدامها عادةً في عمليات الصب الصغيرة، فقد استُخدمت هذه العملية لإنتاج إطارات أبواب طائرات كاملة، بمسبوكات فولاذية يصل وزنها إلى 300  كجم ومسبوكات ألومنيوم يصل وزنها إلى 30  كجم. وبالمقارنة مع عمليات الصب الأخرى، مثل صب القوالب أو صب الرمل ، قد تكون هذه العملية مكلفة. مع ذلك، يمكن للمكونات التي تُنتج باستخدام الصب الاستثماري أن تتضمن أشكالًا معقدة، وفي معظم الحالات تُصبّ هذه المكونات قريبة من شكلها النهائي، لذا فهي لا تتطلب سوى القليل من إعادة التشكيل أو لا تتطلب أي إعادة تشكيل بعد الصب.

غالبًا ما يُستخدم الجص المتين كطبقة وسيطة في مراحل إنتاج التماثيل البرونزية، أو كدليل إرشادي في نحت الأحجار. بعد الانتهاء من الجص، يصبح العمل أكثر متانة (إذا تم تخزينه في مكان مغلق) من العمل الطيني الأصلي الذي يجب الحفاظ على رطوبته لتجنب التشقق. مع توفر الجص منخفض التكلفة، يمكن تأجيل أعمال صب البرونز أو نحت الحجر المكلفة إلى حين العثور على راعٍ، ولأن هذا العمل يُعتبر عملية تقنية وليست فنية، فقد يُؤجل حتى بعد وفاة الفنان.

قالب النفايات هو قالب سلبي يُتلف أثناء عملية إزالته من القالب الإيجابي. ^{[ 7 ]} عند صنع قالب نفايات جبسي، تُوضع طبقات رقيقة من الجبس فوق التمثال الطيني الأصلي. تُلوّن الطبقة الأولى لتحديد نهاية القالب وبداية الصب. ^{[ 8 ]} بعد أن يجف الجبس، يُزال من الطين الرطب، مما يؤدي إلى إتلاف التفاصيل الدقيقة الموجودة في التجاويف الطينية، والتي أصبحت الآن محفورة في القالب. يمكن استخدام القالب لاحقًا (مرة واحدة فقط) لصب صورة إيجابية من الجبس، مطابقة للطين الأصلي. يُطلق على هذا الصب عادةً اسم "الجبس الأصلي" لأنه النسخة الأولى والوحيدة من التمثال الطيني الأصلي. ^{[ 9 ]} يمكن تحسين سطح الجبس الأصلي بشكل أكبر، ويمكن طلاؤه وتشميعه ليُشبه صب البرونز النهائي.

هذا نوع من عمليات الصب يستخدم مواد نموذجية تتبخر أثناء الصب، مما يعني عدم الحاجة إلى إزالة المادة النموذجية من القالب قبل الصب. العمليتان الرئيسيتان هما صب الرغوة المفقودة وصب القالب الكامل.

صب القوالب الدائمة هو عملية صب معادن تستخدم قوالب قابلة لإعادة الاستخدام ("قوالب دائمة")، مصنوعة عادةً من المعدن . تعتمد العملية الأكثر شيوعًا على الجاذبية لملء القالب، ولكن يُستخدم أيضًا ضغط الغاز أو الفراغ . يُنتج نوعٌ مُعدّل من عملية الصب التقليدية بالجاذبية، يُسمى الصب بالصب السائل ، مصبوبات مجوفة. من المعادن الشائعة المستخدمة في الصب: الألومنيوم ، والمغنيسيوم ، وسبائك النحاس . تشمل المواد الأخرى القصدير ، والزنك ، وسبائك الرصاص، كما يُصب الحديد والصلب في قوالب من الجرافيت . على الرغم من أن القوالب الدائمة تدوم لأكثر من عملية صب واحدة، إلا أن لها عمرًا افتراضيًا محدودًا قبل أن تتلف.

تعتمد عملية صب القوالب على ضخ المعدن المنصهر تحت ضغط عالٍ في تجاويف القوالب (التي تُصنع على شكل قوالب). تُصنع معظم المسبوكات من معادن غير حديدية ، وتحديدًا الزنك والنحاس وسبائك الألومنيوم، ولكن يمكن أيضًا صب المعادن الحديدية . تُعدّ طريقة صب القوالب مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب إنتاج العديد من الأجزاء الصغيرة والمتوسطة الحجم بتفاصيل دقيقة وجودة سطح عالية وتناسق في الأبعاد.

صب المعادن شبه الصلبة (SSM) هو عملية صب قوالب مُعدّلة تُقلل أو تُزيل المسامية المتبقية الموجودة في معظم عمليات الصب بالقوالب. فبدلاً من استخدام المعدن السائل كمادة تغذية، يستخدم صب المعادن شبه الصلبة مادة تغذية ذات لزوجة عالية، وهي مادة صلبة جزئياً وسائلة جزئياً. تُستخدم آلة صب قوالب مُعدّلة لحقن الملاط شبه الصلب في قوالب فولاذية مُقسّاة قابلة لإعادة الاستخدام. تضمن اللزوجة العالية للمعدن شبه الصلب، إلى جانب استخدام ظروف تعبئة قوالب مُتحكّم بها، أن يملأ المعدن شبه الصلب القالب بطريقة غير مضطربة، مما يُزيل المسامية الضارة بشكل أساسي.

تُستخدم مصبوبات SSM تجاريًا بشكل رئيسي لسبائك الألومنيوم والمغنيسيوم، ويمكن معالجتها حراريًا لتصل إلى درجات الصلابة T4 أو T5 أو T6. يوفر الجمع بين المعالجة الحرارية، ومعدلات التبريد السريعة (باستخدام قوالب فولاذية غير مطلية)، والمسامية المنخفضة، مزيجًا ممتازًا من القوة والمتانة. تشمل المزايا الأخرى لصب SSM القدرة على إنتاج أجزاء ذات أشكال معقدة، ومقاومة عالية للضغط، ودقة أبعاد عالية، والقدرة على صب جدران رقيقة. ^{[ 10 ]}

في هذه العملية، يُصب المعدن المنصهر في القالب ويُترك ليتصلب أثناء دوران القالب. يُصب المعدن في مركز القالب عند محور دورانه. وبسبب قوة القصور الذاتي، يندفع المعدن السائل نحو المحيط.

تتميز عملية الصب بالطرد المركزي بأنها لا تعتمد على الجاذبية أو الضغط، إذ تولد قوة تغذية ذاتية باستخدام قالب رملي مؤقت مثبت في حجرة دوارة. يختلف وقت الإنتاج باختلاف التطبيق. تسمح عمليات الصب شبه المركزي والطرد المركزي الكامل بإنتاج ما بين 30 و50 قطعة في الساعة لكل قالب، مع حد عملي للمعالجة الدفعية يبلغ حوالي 9000  كجم من الكتلة الإجمالية، وحد نموذجي للقطعة الواحدة يتراوح بين 2.3 و4.5  كجم.

صناعيا، كان الصب بالطرد المركزي ^{[ 11 ]} لعجلات السكك الحديدية تطبيقًا مبكرًا للطريقة التي طورتها شركة كروب الصناعية الألمانية ، وقد مكن هذا من النمو السريع للمؤسسة.

تُصنع القطع الفنية الصغيرة، كالمجوهرات، غالبًا بهذه الطريقة باستخدام تقنية الشمع المفقود، حيث تسمح القوى المؤثرة للمعادن السائلة اللزجة بالتدفق عبر قنوات دقيقة جدًا وصولًا إلى التفاصيل الدقيقة كالأوراق والبتلات. يشبه هذا التأثير فوائد الصب الفراغي، والذي يُستخدم أيضًا في صب المجوهرات.

الصب المستمر هو تطوير لعملية الصب التقليدية لإنتاج كميات كبيرة من المقاطع المعدنية ذات المقطع العرضي الثابت. يُستخدم بشكل أساسي لإنتاج منتجات نصف مصنعة لمزيد من المعالجة. ^{[ 12 ] : 339} يُصب المعدن المنصهر في قالب مفتوح الطرفين ومبرد بالماء، مما يسمح بتكوين طبقة رقيقة من المعدن الصلب فوق المركز السائل، فتتصلب المعدن تدريجيًا من الخارج إلى الداخل. بعد التصلب، تُسحب القطعة، كما تُسمى أحيانًا، بشكل مستمر من القالب. يمكن قطع أطوال محددة مسبقًا من القطعة إما بواسطة مقصات ميكانيكية أو مشاعل أوكسي أسيتيلين متحركة، ونقلها إلى عمليات تشكيل أخرى، أو إلى مخزون. تتراوح أحجام المسبوكات من شرائح (بسماكة بضعة ملليمترات وعرض حوالي خمسة أمتار) إلى قوالب (  مربعة الشكل من 90 إلى 160 مم) إلى ألواح (عرض 1.25 متر وسماكة 230  مم). في بعض الأحيان، قد تخضع الخصلة لعملية لف ساخنة أولية قبل قطعها.

يُستخدم الصب المستمر نظرًا لانخفاض تكاليف الإنتاج المتواصل لمنتج قياسي، فضلًا عن تحسين جودة المنتج النهائي. وتُصب معادن مثل الفولاذ والنحاس والألومنيوم والرصاص بشكل مستمر، ويُعد الفولاذ المعدن الأكثر استخدامًا في هذه الطريقة من حيث الكميات المصبوبة.

تُعدّ منحنيات التبريد مهمةً في ضبط جودة المسبوكات. ويُعتبر معدل التبريد أهمّ جزء في منحنى التبريد، إذ يؤثر على البنية المجهرية والخواص. وبشكل عام، تتميز منطقة المسبوكة التي تبرد بسرعة ببنية حبيبية دقيقة، بينما تتميز المنطقة التي تبرد ببطء ببنية حبيبية خشنة. فيما يلي مثال على منحنى تبريد لمعدن نقي أو سبيكة يوتكتيكية ، مع توضيح المصطلحات المستخدمة. ^{[ 17 ]}

قبل التوقف الحراري تكون المادة سائلة، وبعده تصبح صلبة؛ وخلال التوقف الحراري تتحول المادة من سائلة إلى صلبة. كذلك، كلما زادت درجة التسخين الفائق، زاد الوقت المتاح للمادة السائلة للتدفق إلى تفاصيل دقيقة. ^{[ 18 ]}

يوضح منحنى التبريد أعلاه حالة أساسية مع معدن نقي، ومع ذلك، فإن معظم المسبوكات مصنوعة من سبائك، والتي يكون منحنى التبريد الخاص بها على شكل كما هو موضح أدناه.

لم يعد هناك توقف حراري، بل نطاق تجمد. يتوافق نطاق التجمد مباشرةً مع خطي السيولة والتصلب الموجودين على مخطط الطور للسبيكة المحددة.

يمكن حساب زمن التصلب الموضعي باستخدام قاعدة تشفورينوف، وهي كالتالي:

${\displaystyle t=B\left({\frac {V}{A}}\right)^{n}}$

حيث t هو زمن التصلب، وV هو حجم المسبوكة، وA هي مساحة سطح المسبوكة الملامسة للقالب ، و n ثابت، و B هو ثابت القالب. يُعد هذا مفيدًا للغاية في تحديد ما إذا كان المصب سيتصلب قبل المسبوكة، لأنه إذا تصلب المصب أولًا، فإنه يصبح عديم الفائدة. ^{[ 19 ]}

يؤدي نظام الصب وظائف متعددة، أهمها نقل المادة السائلة إلى القالب، بالإضافة إلى التحكم في الانكماش وسرعة السائل والاضطراب واحتجاز الخبث . تُثبّت البوابات عادةً في الجزء الأكثر سمكًا من المسبوكة للمساعدة في التحكم في الانكماش. في المسبوكات الكبيرة جدًا، قد يلزم استخدام بوابات أو قنوات متعددة لإدخال المعدن إلى أكثر من نقطة في تجويف القالب. تُعد سرعة المادة مهمة، فإذا كانت بطيئة جدًا، فقد تبرد قبل أن تملأ القالب بالكامل، مما يؤدي إلى أخطاء في الصب وانغلاق غير كامل. أما إذا كانت سريعة جدًا، فقد تتسبب في تآكل القالب وتلويث المسبوكة النهائية. كما يُمكن لشكل وطول نظام الصب التحكم في سرعة تبريد المادة؛ فالقنوات القصيرة المستديرة أو المربعة تُقلل من فقدان الحرارة. ^{[ 20 ]}

قد يُصمَّم نظام الصب لتقليل الاضطراب، وذلك بحسب المادة المراد صبها. على سبيل المثال، يُعدّ الفولاذ والحديد الزهر ومعظم سبائك النحاس غير حساسة للاضطراب، بينما تُعدّ سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم حساسة له. عادةً ما تحتوي المواد غير الحساسة للاضطراب على نظام صب قصير ومفتوح لملء القالب بأسرع وقت ممكن. أما بالنسبة للمواد الحساسة للاضطراب، فتُستخدم قنوات صب قصيرة لتقليل المسافة التي يجب أن تقطعها المادة عند دخولها القالب. تُستخدم أكواب صب مستطيلة الشكل وقنوات صب مخروطية لمنع تكوّن الدوامات أثناء تدفق المادة إلى القالب؛ إذ تميل هذه الدوامات إلى سحب الغازات والأكاسيد إلى داخل القالب. كما يُستخدم حوض صب كبير لتبديد الطاقة الحركية للمادة السائلة أثناء سقوطها في قناة الصب، مما يقلل من الاضطراب. يمكن وضع الخانق ، وهو أصغر مقطع عرضي في نظام البوابات المستخدم للتحكم في التدفق، بالقرب من فتحة الصب لإبطاء التدفق وتنعيمه. في بعض القوالب، لا يزال الخانق يُوضع على البوابات لتسهيل فصل القطعة، ولكنه يُحدث اضطرابًا شديدًا. [ ^{21 ] عادةً} ما تُثبّت البوابات في أسفل المسبوكة لتقليل الاضطراب والتناثر. ^{[ 20 ]}

قد يُصمَّم نظام الصب أيضًا لحجز الخبث. إحدى الطرق هي الاستفادة من حقيقة أن بعض الخبث أقل كثافة من المادة الأساسية، لذا يطفو إلى أعلى نظام الصب. لذلك، يمكن استخدام قنوات مسطحة طويلة مزودة ببوابات تخرج من أسفلها لحجز الخبث داخلها؛ كما أن القنوات المسطحة الطويلة تُبرِّد المادة بشكل أسرع من القنوات الدائرية أو المربعة. بالنسبة للمواد التي يكون فيها الخبث مشابهًا في كثافته للمادة الأساسية، مثل الألومنيوم، قد تكون امتدادات القنوات وأحواضها مفيدة. تستفيد هذه الطرق من حقيقة أن الخبث عادةً ما يتواجد في بداية عملية الصب، لذا يتم تمديد القناة بعد آخر بوابة (بوابات) ويتم احتواء الملوثات في الأحواض. يمكن أيضًا استخدام الشاشات أو المرشحات لحجز الملوثات. ^{[ 21 ]}

من المهم الحفاظ على صغر حجم نظام الصب، لأنه يجب قطعه بالكامل من المسبوكة وإعادة صهره لإعادة استخدامه. الكفاءة، أويمكن حساب معدل إنتاجية نظام الصب بقسمة وزن المسبوكة على وزن المعدن المصبوب. وبالتالي، كلما زاد الرقم، زادت كفاءة نظام الصب/القنوات. ^{[ 22 ]}

هناك ثلاثة أنواع من الانكماش: انكماش السائل ، وانكماش التصلب ، وانكماش القالب . نادرًا ما يُشكل انكماش السائل مشكلةً نظرًا لتدفق كمية أكبر من المادة إلى القالب خلفه. يحدث انكماش التصلب لأن كثافة المعادن في الحالة السائلة أقل منها في الحالة الصلبة، لذا تزداد كثافة المعدن بشكل كبير أثناء التصلب. أما انكماش القالب، فيشير إلى الانكماش الذي يحدث عند تبريد المادة من درجة حرارة التصلب إلى درجة حرارة الغرفة، وهو ما ينتج عن الانكماش الحراري . ^{[ 23 ]}

الرافعات وأدوات المساعدة على الرفع

تُعدّ المغذيات، أو ما يُعرف أيضًا بالمصاعد ، الطريقة الأكثر شيوعًا لتوفير التصلب الاتجاهي. فهي تُزوّد ​​المسبوكة المتصلبة بالمعدن السائل لتعويض انكماش التصلب. ولكي تعمل المصاعد بشكل صحيح، يجب أن تتصلب بعد عملية الصب، وإلا فلن تتمكن من تزويد المعدن السائل اللازم لتعويض الانكماش داخل المسبوكة. تُضيف المصاعد تكلفةً إلى عملية الصب لأنها تُقلل من إنتاجية كل مسبوكة؛ أي أن كمية أكبر من المعدن تُفقد كخردة في كل عملية صب. ومن الطرق الأخرى لتعزيز التصلب الاتجاهي إضافة مواد تبريد إلى القالب. مادة التبريد هي أي مادة تنقل الحرارة بعيدًا عن المسبوكة بسرعة أكبر من المادة المستخدمة في التشكيل. ^{[ 28 ]}

تُصنّف أنابيب الصب وفقًا لثلاثة معايير. أولها ما إذا كان الأنبوب مفتوحًا على الهواء، فإذا كان كذلك يُسمى أنبوبًا مفتوحًا ، وإلا يُعرف بالأنبوب المغلق . المعيار الثاني هو موقع الأنبوب؛ فإذا كان موجودًا على المسبوكة يُعرف بالأنبوب العلوي ، وإذا كان موجودًا بجوارها يُعرف بالأنبوب الجانبي . أخيرًا، إذا كان الأنبوب موجودًا على نظام التغذية بحيث يمتلئ بعد تجويف القالب، يُعرف بالأنبوب الحي أو الأنبوب الساخن ، أما إذا كان يمتلئ بمواد سبق أن تدفقت عبر تجويف القالب، فيُعرف بالأنبوب الميت أو الأنبوب البارد . ^{[ 22 ]}

تُستخدم أدوات مساعدة المصاعد لتوجيه عملية التصلب في اتجاه محدد أو لتقليل عدد المصاعد المطلوبة. ومن هذه الأدوات المبردات التي تُسرّع عملية التبريد في جزء معين من القالب. وهناك نوعان: المبردات الخارجية والداخلية. المبردات الخارجية عبارة عن كتل من مواد ذات سعة حرارية عالية وموصلية حرارية عالية، توضع على حافة تجويف القالب. أما المبردات الداخلية فهي قطع من نفس المعدن المصبوب، توضع داخل تجويف القالب وتُصبح جزءًا من المسبوكة. كما يُمكن تركيب أكمام عازلة وأغطية حول تجويف المصعد لإبطاء عملية التصلب. كذلك، يُمكن تركيب ملفات تسخين حول تجويف المصعد أو فوقه لإبطاء عملية التصلب. ^{[ 29 ]}

لا يعكس تجويف قالب الصب الأبعاد الدقيقة للقطعة النهائية لعدة أسباب. تُعرف هذه التعديلات على تجويف القالب باسم " البدلات" ، وهي تُراعي انكماش النموذج، وزاوية الميل، وعمليات التشغيل الآلي، والتشوه. في عمليات القوالب غير المستهلكة، تُضاف هذه البدلات مباشرةً إلى القالب الدائم، بينما في عمليات القوالب المستهلكة، تُضاف إلى النماذج التي تُشكّل لاحقًا تجويف القالب. ^{[ 30 ]} بالنسبة للقوالب غير المستهلكة، يلزم إضافة بدل لتعويض التغير في أبعاد القالب نتيجة التسخين إلى درجات حرارة التشغيل. ^{[ 31 ]}

بالنسبة لأسطح المسبوكة العمودية على خط فصل القالب، يجب مراعاة زاوية السحب. وذلك لتمكين إخراج المسبوكة في عمليات التصنيع غير الاستهلاكية، أو لإخراج النموذج من القالب دون إتلافه في عمليات التصنيع الاستهلاكية. وتعتمد زاوية السحب المطلوبة على حجم وشكل الجزء، وعمق تجويف القالب، وكيفية إخراج الجزء أو النموذج من القالب، ومادة النموذج أو الجزء، ومادة القالب، ونوع عملية التصنيع. وعادةً ما لا تقل زاوية السحب عن 1%. ^{[ 30 ]}

تختلف سماحية التشغيل اختلافًا كبيرًا من عملية إلى أخرى. تتميز مصبوبات الرمل عمومًا بسطح خشن، وبالتالي تحتاج إلى سماحية تشغيل أكبر، بينما تتميز مصبوبات القوالب بسطح ناعم جدًا، قد لا يحتاج إلى أي سماحية تشغيل. كما أن زاوية السحب قد توفر سماحية تشغيل كافية في البداية. ^{[ 31 ]}

لا يُشترط مراعاة هامش التشوه إلا في بعض الأشكال الهندسية. فعلى سبيل المثال، تميل المسبوكات على شكل حرف U إلى التشوه مع اتساع الأرجل للخارج، لأن قاعدة الشكل قد تنكمش بينما تكون الأرجل محصورة داخل القالب. ويمكن التغلب على ذلك بتصميم تجويف القالب بحيث يكون ميل الأرجل للداخل منذ البداية. كذلك، تميل المقاطع الأفقية الطويلة إلى الترهل في المنتصف إذا لم تُدمج بها أضلاع، لذا قد يلزم مراعاة هامش التشوه. ^{[ 31 ]}

يمكن استخدام القوالب في عمليات القوالب المستهلكة لإنتاج الأجزاء الداخلية. يمكن أن يكون القالب معدنيًا، ولكنه عادةً ما يُصنع من الرمل.

توجد بعض الطرق الشائعة لملء تجويف القالب: الجاذبية ، والضغط المنخفض ، والضغط العالي ، والفراغ . ^{[ 32 ]}

يُعدّ التعبئة بالتفريغ، والمعروفة أيضًا بالتعبئة بعكس الجاذبية ، أكثر كفاءة في استخدام المعدن من الصب بالجاذبية، نظرًا لانخفاض كمية المعدن المتصلب في نظام الصب. إذ تتراوح نسبة استخلاص المعدن في الصب بالجاذبية بين 15 و50% فقط، مقارنةً بنسبة تتراوح بين 60 و95% في الصب بالتفريغ. كما أن الاضطراب الناتج أقل، مما يُبسّط نظام الصب لعدم حاجته للتحكم في الاضطراب. إضافةً إلى ذلك، ولأن المعدن يُسحب من أسفل سطح حوض الصب، يكون خاليًا من الخبث والشوائب، نظرًا لانخفاض كثافتها (خفتها) وطفوها إلى سطح الحوض. ويُساعد فرق الضغط على تدفق المعدن بسلاسة إلى جميع تفاصيل القالب. وأخيرًا، يُمكن استخدام درجات حرارة منخفضة، مما يُحسّن بنية الحبيبات. ^{[ 32 ]} يعود تاريخ أول آلة وعملية صب بالتفريغ حاصلة على براءة اختراع إلى عام 1879. ^{[ 33 ]}

تستخدم عملية التعبئة منخفضة الضغط ضغط هواء يتراوح بين 5 و15  رطل لكل بوصة مربعة (35 إلى 100  كيلو باسكال) لدفع المعدن السائل عبر أنبوب التغذية إلى تجويف القالب. هذا يُزيل الاضطراب الموجود في الصب بالجاذبية، ويزيد من الكثافة، وقابلية التكرار، والتفاوتات، وتجانس الحبيبات. بعد تصلب المسبوك، يُخفف الضغط، ويعود أي سائل متبقٍ إلى البوتقة، مما يزيد من الإنتاجية. ^{[ 34 ]}

تتكون البنية المجهرية للحبيبات في السبائك ومعظم المسبوكات من ثلاث مناطق أو نطاقات متميزة: منطقة التبريد السريع، والمنطقة العمودية، والمنطقة متساوية المحاور. توضح الصورة أدناه هذه النطاقات.

تُسمى منطقة التبريد بهذا الاسم لأنها تقع عند جدران القالب حيث تُبرد المادة. هنا تبدأ مرحلة التكوين النووي لعملية التصلب. مع إزالة المزيد من الحرارة، تنمو الحبيبات باتجاه مركز المسبوكة. وتكون هذه الحبيبات على شكل أعمدة رفيعة وطويلة عمودية على سطح المسبوكة، وهي غير مرغوب فيها نظرًا لخصائصها غير المتجانسة . أخيرًا، في المركز، تحتوي المنطقة متساوية المحاور على بلورات كروية عشوائية التوجيه. وهذه البلورات مرغوب فيها نظرًا لخصائصها المتجانسة . ويمكن تعزيز تكوين هذه المنطقة باستخدام درجة حرارة صب منخفضة، أو شوائب من السبائك، أو مواد مُحفزة . ^{[ 19 ]}

تشمل طرق الفحص الشائعة لسبائك الصلب اختبار الجسيمات المغناطيسية واختبار الاختراق السائل . ^{[ 36 ]} أما طرق الفحص الشائعة لسبائك الألومنيوم فتشمل التصوير الإشعاعي ، والاختبار بالموجات فوق الصوتية ، واختبار الاختراق السائل . ^{[ 37 ]}

• بلير، مالكولم؛ ستيفنز، توماس ل. (1995)، دليل صب الصلب (  الطبعة السادسة)، الجمعية الأمريكية للمعادن الدولية، رقم ISBN 978-0-87170-556-3.
• ديغارمو، إي. بول؛ بلاك، جيه تي؛ كوهسر، رونالد أ. (2003)، المواد والعمليات في التصنيع (  الطبعة التاسعة)، وايلي، ISBN 0-471-65653-4.
• كالبكجيان، سيروب؛ شميد، ستيفن (2006)، هندسة وتكنولوجيا التصنيع (  الطبعة الخامسة)، بيرسون، ISBN 0-13-148965-8.
• كيسيل، ج. راندولف؛ فيري، روبرت ل. (2002)، الهياكل المصنوعة من الألومنيوم: دليل لمواصفاتها وتصميمها (  الطبعة الثانية)، جون وايلي وأولاده، ISBN 978-0-471-01965-7.
• شليغ، فريدريك ب.؛ كوهلوف، فريدريك هـ.؛ سيلفيا، ج. جيرين؛ الجمعية الأمريكية للمسابك (2003)، تكنولوجيا صب المعادن ، الجمعية الأمريكية للمسابك، رقم ISBN 978-0-87433-257-5.
• ستيفانيسكو، دورو مايكل (2008)، علم وهندسة تصلب الصب (الطبعة الثانية  )، سبرينغر، ISBN 978-0-387-74609-8.
• رافي، ب (2010)، صب المعادن: التصميم والتحليل بمساعدة الحاسوب (الطبعة الأولى  )، دار نشر PHI، رقم ISBN 978-81-203-2726-9.