معرفة

يشمل إنتاج التشكيل بالطرق التشكيل الحر، والتشكيل بالقالب، وختم الصفائح المعدنية، وبثق المعادن، وهو جزء مهم من معالجة المعادن بالضغط. التشكيل الحر هو عملية تُجرى على مطرقة تشكيل (أو مكبس)، حيث تؤدي حركة رأس المطرقة (أو كتلة القالب) لأعلى ولأسفل إلى ضغط السبيكة (أو الكتلة المعدنية) الساخنة ارتفاعًا (أو سمكًا) واستطالتها واتساعها بحرية في الاتجاه الأفقي. تُستخدم عمليات تشكيل مختلفة للحصول على الشكل والحجم المطلوبين للقطعة المطروقة، كما هو موضح في الشكل 1أ. يتضمن التشكيل بالقالب وضع الكتلة المعدنية الساخنة في تجويف قالب ذي شكل ثابت لتشويهها. تحد جدران تجويف القالب من حرية حركة المعدن. عند اكتمال عملية التشكيل بالقالب وملء المعدن لتجويف القالب، يتم الحصول على الشكل والحجم المطلوبين. يستخدم ختم الصفائح المعدنية الصفائح المعدنية أو شرائح المعدن، وهي باردة، على مكبس، حيث يُستخدم التفاعل بين المثقب والقالب لختم المنتجات أو الأجزاء التي نحتاجها، كما هو موضح في الشكل 1ج. تتضمن عملية البثق تسخين السبيكة المعدنية (أو البليت) ووضعها في أسطوانة بثق. وتحت تأثير قضيب البثق، يتدفق المعدن من فتحة القالب في الطرف الآخر لأسطوانة البثق، مما يُنتج مقاطع متنوعة ذات مقاطع عرضية غير منتظمة، مثل الأنابيب والقضبان. علاوة على ذلك، لا يمكن الحصول على بعض أشكال المقاطع العرضية بطرق الدرفلة.

 

تجدر الإشارة إلى أن الغرض من إنتاج التشكيل والضغط هو الحصول على قطع (أو أجزاء) بأشكال وأحجام محددة. والأهم من ذلك، هو تحويل بنية المعادن المصبوبة، وتحسين خصائصها الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية، وزيادة عمر القطع. لذلك، يمكن اعتماد إنتاج التشكيل والضغط على نطاق واسع في مختلف القطاعات الصناعية في الاقتصاد الوطني.

 

أولاً، في المؤسسات المعدنية المتكاملة، وخاصةً مصانع صهر الفولاذ عالي الجودة، تُنشأ ورش تشكيل بالطرق إلى جانب مصانع الدرفلة، لأن العديد من سبائك الفولاذ عالية الجودة منخفضة اللدونة تتطلب تشكيلها إلى قطع فارغة قبل الدرفلة. لذلك، يُقال إن "ورشة التشكيل بالطرق" هي "مصنع الدرفلة الرئيسي" لمصانع الفولاذ عالية الجودة.

 

ثانياً، في صناعة الدفاع، يتم تصنيع الغالبية العظمى من الأجزاء عن طريق أساليب التشكيل والختم.

 

ثالثًا، في عملية تصنيع الآلات، وخاصة في الآلات الثقيلة، مثل لفات مطاحن الدرفلة الفولاذية الكبيرة، وتروس عظم السمكة، وأسطوانات العمل وأعمدة المكابس الهيدروليكية، وقضبان السحب لمطارق التشكيل، ومرفقات المكابس، والأعمدة الرئيسية لآلات التعدين، يتم تشكيلها عمومًا.

 

رابعًا، في قطاع النقل، تُشكَّل 80% من أجزاء السيارات، و60% من أجزاء القاطرات. كما تحتاج أعمدة الدوران الرئيسية، وأعمدة الكرنك، وبعض أجزاء محركات السفن الحربية والسفن إلى تشكيلها.

 

خامساً، في صناعة الطاقة، فإن الدوارات، والمكرهات، والشفرات، والأعمدة الرئيسية، وحلقات الاحتجاز غير المغناطيسية للمولدات هي كلها أجزاء مزورة.

 

سادساً، في الزراعة والصناعات الخفيفة، يتم أيضاً تصنيع العديد من الأجزاء الميكانيكية بطرق التشكيل والضغط.

 

تتراوح الأجزاء المنتجة عن طريق التشكيل والضغط من بضعة جرامات إلى عدة مئات من الأطنان في الوزن.

تتمتع عملية إنتاج التشكيل بالمزايا التالية مقارنة بطرق المعالجة الأخرى:

١. المسبوكات أثقل وزنًا من المسبوكات، وتتحمل قوى صدمات أكبر. كما أن لدونتها ومتانتها وخصائصها الميكانيكية الأخرى أفضل من المسبوكات. لذلك، تُصنع الأجزاء المهمة في الغالب من المسبوكات. ومن مزايا استخدام المسبوكات أيضًا أنه، لضمان متانة الأجزاء، يُمكن تقليل وزن الآلات نفسها. وهذا ذو أهمية أكبر لمركبات النقل والطائرات والمركبات ومعدات رحلات الفضاء. في الآونة الأخيرة، وبفضل تطور تكنولوجيا المسبوكات، تُستخدم المسبوكات أيضًا في بعض الحالات نظرًا لانخفاض تكلفتها بشكل كبير مقارنةً بالمسبوكات.

٢. توفير المواد الخام. على سبيل المثال، بالنسبة للمحور الأمامي للسيارة الذي يزن ١٧ كيلوغرامًا، عند تصنيعه بالدرفلة والقطع، تُشكل رقائق القطع ١٨٩٪ من وزن المحور، بينما عند تصنيعه بالتشكيل بالقوالب، تُشكل رقائق القطع ٣٠٪ فقط. كما يُقلل وقت المعالجة بمقدار السدس.

٣. إنتاجية عالية. على سبيل المثال، يمكن لمكبسي تشكيل القوالب الساخنة تشكيل محامل السيارات، مما يغني عن ٣٠ آلة قطع آلية. وتبلغ كفاءة إنتاج صواميل M3 باستخدام آلات التشكيل الأوتوماتيكي ١٧.٥ ضعف كفاءة المخرطة الأوتوماتيكية سداسية المحاور. علاوة على ذلك، يمكن للإنتاج بالبثق إنتاج منتجات نهائية من السبيكة دفعة واحدة، وهو ما لا تضاهيه أي طرق معالجة أخرى.

٤. التشكيل الحر مناسب لإنتاج القطع الفردية والدفعات الصغيرة، ويتميز بمرونة أكبر. ويُستخدم على نطاق واسع في العديد من مصانع الآلات. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن التشكيل طريقة إنتاج بدائية، وإنتاجيته أقل من الدرفلة، وهو ما يحتاج إلى مزيد من التطوير.

اتجاه القوة في إنتاج التشكيل

في تصنيع الآلات الثقيلة، كما هو الحال في إنتاج الأجزاء الكبيرة لمعدات الصهر ومعدات مطحنة الدرفلة ومعدات محطة الطاقة الكهرومائية، يتم استخدام التشكيل الحر بشكل شائع ويتم تنفيذ التشكيل على مكابس هيدروليكية كبيرة.

فمثلا:

دوار توربين بخاري قطره 1.5 متر وطوله 10 أمتار؛

عمود من مكبس هيدروليكي وزنه 45,000 ألف طن وقطره متر واحد وطوله 1 متراً؛

أسطوانة غلاية ضغط عالي (نصف) قطرها 4 أمتار وطولها 14 متراً وسمكها 0.16 متراً؛

لفة من مطحنة الدرفلة 1150 (قطر مطروق 1.23 متر، طول 5.645 متر)، مطروقة من سبيكة فولاذية وزنها 70 طن، إلخ.

في آلات الإنتاج بكميات كبيرة أو على دفعات، كما هو الحال في مصانع السيارات والجرارات والطائرات والدبابات وأدوات الآلات، يتم إنتاج أجزاء مهمة باستخدام تقنية التشكيل بالقوالب. يُعد التشكيل بالقوالب أحد اتجاهات التطوير في إنتاج التشكيل بالقوالب. بفضل التشكيل الدقيق بالقوالب، يمكن استبدال عملية قطع الأجزاء. حاليًا، لا يقتصر إنتاج التشكيل بالقوالب بسلاسة على أوزان تصل إلى 200 كيلوغرام فحسب، بل يمكن أيضًا إنتاج تشكيلات تصل أوزانها إلى 6.7 طن، مثل أعمدة الكرنك سداسية المحاور، من خلال التشكيل المجزأ. في المقابل، يتطلب تشكيل عمود الكرنك نفسه بالتشكيل الحر كتلة فولاذية تزن 11.5 طن، مما يُظهر تفوق التشكيل بالقوالب.

 

في عمليات التشكيل، ولتوفير المواد الخام، يتم استخدام طرق التشكيل الدقيق بالسبائك، والتشكيل السريع بالفلاش، والتشكيل الشبكي. وفي عملية التسخين، تُستخدم غازات واقية لمنع تكوّن رواسب الأكسيد.

 

لضمان جودة المسبوكات، تُستخدم العمليات الميكانيكية، وخطوط الإنتاج الآلية، وآلات الخراطة، ومعدات النقل. ولخفض الجهد البدني، تُستخدم العمليات الميكانيكية، وخطوط الإنتاج الآلية، وآلات الخراطة، ومعدات النقل.

 

في الآونة الأخيرة، ونتيجةً لتطور الاقتصاد الوطني، ازدادت الحاجة إلى سبائك عالية القوة ومقاومة لدرجات الحرارة العالية، بالإضافة إلى سبائك أخرى ذات خصائص فيزيائية وكيميائية خاصة. تتميز هذه السبائك بانخفاض مرونتها وصعوبة تشكيلها. لذلك، في السنوات الأخيرة، تم اعتماد طريقة البثق لتشكيل هذه الكتل.

هناك طريقة أخرى تتمثل في طريقة التشكيل عالية الطاقة. يكمن جوهر هذه الطريقة في تأثير قوة خارجية هائلة على المعدن في وقت قصير جدًا (0.001 ثانية)، مما يؤدي إلى تشوهه البلاستيكي في الاتجاه المطلوب والحصول على الأجزاء المطلوبة. ونظرًا لقوة الدفع الخارجية القوية للمعدن للتحرك لمسافة معينة في أقصر وقت، فإن الطاقة المولدة تكون عالية جدًا، ولذلك تُسمى أيضًا تشوهًا عالي الطاقة. تحت السرعات والضغط العاليين، يشبه تشوه المعدن تدفق السائل، مما يعزز لدونته بشكل كبير. يمكن للمواد منخفضة اللدونة، مثل التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للحرارة، والتي يصعب معالجتها بطرق التشكيل التقليدية، التغلب تمامًا على هذه الصعوبة من خلال التشكيل عالي الطاقة. [ملاحظة 6]

تشمل مصادر الطاقة المستخدمة في التشكيل عالي الطاقة الغاز المضغوط، وغاز الاحتراق، والشرر الكهربائي عالي الطاقة، وما إلى ذلك. ومع ذلك، تُستخدم المتفجرات على نطاق واسع حاليًا، لذلك تُسمى هذه الطريقة أيضًا التشكيل المتفجر.

 

معدات التشكيل (1)

يمكن تصنيف معدات التشكيل إلى أربعة أنواع بناءً على خصائص تغير سرعة جزء العمل في الماكينة بعد ملامسته للتشكيل:

النوع الأول: مطارق التشكيل

عند نقطة بداية شوط العمل (أ) (أي قبل ملامسة رأس المطرقة للتشكيل)، تبلغ سرعة رأس المطرقة القصوى v max (كما هو موضح في الشكل 1-1أ). خلال شوط العمل (ب)، تنخفض السرعة بشكل حاد من القيمة القصوى إلى الصفر (أي من α إلى β). يمكن أن تصل السرعة القصوى v max إلى 9 أمتار في الثانية. يُحسب زمن العمل t بأجزاء من الألف من الثانية.

لأن دورة العمل قصيرة جدًا، فإن الشغل المبذول بالبخار أو الهواء يكون صغيرًا جدًا. يعتمد العمل بشكل أساسي على الطاقة المتراكمة عند رفع رأس المطرقة. يعمل هذا النوع من الآلات بقوة الاصطدام، ولذلك يُطلق عليه اسم مطرقة التشكيل.

 

الفئة الثانية: مكابس هيدروليكية

يوضح الشكل 1-1ج خصائص تغير سرعة أداة العمل لهذا النوع من الآلات عند ملامستها لعملية التشكيل. يختلف هذا اختلافًا كبيرًا عن سرعة عمل الفئة الأولى من الآلات. قد تكون السرعة الابتدائية للسندان صفرًا (كما في النقطة 0) أو سرعة محددة (كما في النقطة C)، ويمكن أن تصل أقصى سرعة v max إلى 30 مم/ثانية. يُحسب زمن العمل tp بأجزاء من المئة أو جزء من ألف من الثانية، وفي بعض الحالات، يمكن حسابه بالثواني أيضًا.

 

الفئة الثالثة: مكابس الكرنك

يوضح الشكل 1-1هـ تباين سرعة عملها. يبقى منحنى حركة المنزلق ثابتًا، ويحدده شكل التشكيل، والزاوية، وشكل الكرنك. السرعة الابتدائية عالية جدًا، وقد تصل في بعض الحالات إلى 500 مم/ثانية أو أكثر. ولأن جميع هذه الآلات مزودة بآليات الكرنك وقضيب التوصيل، تُسمى مكابس الكرنك.

الفئة الرابعة: ماكينات تشكيل الدرفلة

أداة العمل في هذا النوع من الآلات هي آلة التشكيل بالدرفلة. أثناء شوط العمل، تكون الحركة دورانية فقط، وتعمل وفقًا للمبادئ الميكانيكية. في حال تجاهل عدم انتظام دوران أداة العمل، يكون منحنى تغير السرعة ab موازيًا للمحور الأفقي. تضمن هذه الخاصية تطبيق قوة ثابت، مما يُحسّن تشوه المادة.

 

تتمتع شركة فيجور بخبرة تزيد عن 20 عامًا في مجال التشكيل، مدعومة بفريق فني متخصص، وفريق إنتاج، وفريق توصيل. هذا يُمكّننا من مساعدة عملائنا على تحقيق الأداء الأمثل باستخدام قطع غيار مثالية. تضمن خبرتهم جودة ثابتة، مما يقلل من وقت التوقف ويزيد من كفاءة عمليات الإنتاج. مع التركيز على الدقة والموثوقية، تلبي مكونات فيجور معايير الصناعة الصارمة، مما يوفر للعملاء راحة بال لا مثيل لها. إذا كانت لديكم أي أسئلة أو كنتم بحاجة إلى تطوير قطع غيار، فلا تترددوا في التواصل معنا عبر البريد الإلكتروني info@castings-forging.com