معرفة

توجد العديد من المعايير الأساسية لعملية السفع بالخردق. وتشمل المعايير الشائعة شدة السفع بالخردق (متطلبات السفع بالخردق والتشكيل بالخردق في التحكم بالمعايير هي نفسها، لذلك يُستخدم مصطلح التشكيل بالخردق للإشارة إلى كل من السفع بالخردق والتشكيل بالخردق في النص التالي)، وتغطية السفع بالخردق، وخشونة سطح قطعة العمل، ونظافة سطح قطعة العمل.

تُعدّ شدة التشكيل بالخردق موضوعًا واسع النطاق وله جوانب بحثية عديدة. ومع ذلك، وباعتبارها مقالة علمية مبسطة لأغراض تطبيقية، سنحاول شرحها بأبسط شكل ممكن. يمكن فهم شدة التشكيل بالخردق ببساطة على أنها قدرة تدفق الخردق على إحداث طبقة إجهاد انضغاطي متبقٍ بعمق معين. تشمل معايير العملية الرئيسية التي تؤثر على شدة التشكيل بالخردق: قطر الخردق، وسرعة تدفق الخردق، ومعدل تدفق الخردق، وزمن التشكيل بالخردق. وبناءً على ذلك، كلما زاد قطر الخردق، وزادت سرعته، وزاد زخم تدفق الخردق عند اصطدامه بقطعة العمل (أي كلما زادت المسافة من قطعة العمل)، زادت شدة التشكيل بالخردق. بالطبع، هناك قيمة قصوى لشدة التشكيل بالخردق. بمجرد تجاوز هذه القيمة القصوى، لن يؤدي تغيير الظروف الأخرى إلى زيادة شدة التشكيل بالخردق (يوضح الشكل 1 اتجاه التغير).

​​​​​​​

الشكل 1: رسم بياني لتغيرات شدة التشكيل بالخردق

 

1.1 المعنى الفيزيائي لشدة التشكيل بالخردق: في الصناعة، نستخدم عادةً "شدة التشكيل بالخردق" كمعيار للتحكم في عمق طبقة الإجهاد الانضغاطي المتبقي المتكونة على سطح قطعة العمل بفعل هذه العملية. مع ثبات المعايير الأخرى، يزداد عمق طبقة الإجهاد المتبقي مع زيادة شدة التشكيل بالخردق. يمكن فهم هذه العلاقة بالرجوع إلى الشكل 1. من المعروف أن عمق طبقة الإجهاد الانضغاطي المتبقي يرتبط ارتباطًا مباشرًا بشدة التشكيل بالخردق. وحدة قياس شدة التشكيل بالخردق هي نفسها وحدة قياس عمق طبقة الإجهاد الانضغاطي المتبقي، وكلاهما بالمليمتر (مم) (أو جزء من ألف من البوصة).

 

1.2 العوامل المؤثرة على شدة التشكيل بالخردق - المسافة بين الفوهة وقطعة العمل: في التصميم الفعلي للمعدات، عند خروج الخردق من الفوهة، يستمر في التسارع بفعل تدفق الهواء السريع والتباطؤ بفعل مقاومة تدفق الهواء الساكن المحيط. يؤدي التأثير المشترك للتسارع والتباطؤ إلى وصول الخردق إلى أقصى سرعة له عند مسافة معينة (عادةً ما تتراوح هذه المسافة بين 200 و300 مم في معدات التشكيل بالخردق العامة). أما في معدات السفع بالخردق، فيتباطأ الخردق فور خروجه من الفوهة. لهذا السبب، تشترط بعض كتيبات تشغيل المعدات أو إجراءات التشغيل القياسية (SOPs) على المشغل الحفاظ على مسافة تتراوح بين 200 و300 مم بين الفوهة وقطعة العمل أثناء عملية السفع بالخردق، وذلك للحصول على أقصى شدة تشكيل بالخردق.

 

1.3 العوامل المؤثرة على شدة التشكيل بالدق - مدة التشكيل بالدق: لتحقيق شدة التشكيل المطلوبة، يلزم مدة تشكيل محددة. بعد فترة زمنية معينة، عندما تصل شدة التشكيل إلى حد التشبع، فإن زيادة مدة التشكيل لن تؤدي إلى زيادة ملحوظة في الشدة.

 

1.4 العوامل المؤثرة على شدة التشكيل بالخردق - سرعة تدفق الخردق: لتحقيق شدة التشكيل المطلوبة، كلما زادت سرعة تدفق الخردق، زادت شدة التشكيل. وبمجرد الوصول إلى شدة معينة، لن تؤدي زيادة سرعة التدفق إلى زيادة ملحوظة في الشدة.

 

1.5 العوامل المؤثرة على شدة التشكيل بالخردق - معدل تدفق الخردق: لتحقيق شدة التشكيل بالخردق المطلوبة، كلما زاد معدل تدفق الخردق، زادت شدة التشكيل. بمجرد الوصول إلى شدة تشكيل معينة، لن تؤدي زيادة معدل التدفق إلى زيادة ملحوظة في الشدة. باختصار، يتضح أنه قبل أن تصل شدة التشكيل بالخردق إلى مستوى معين، تتناسب جميع العوامل المؤثرة تناسبًا طرديًا تقريبًا مع شدة التشكيل. عندما تصل شدة التشكيل إلى "قيمة معينة"، فإنها تكاد لا تتغير. على الرغم من أن شدة التشكيل تمثل شدة التشكيل المحتملة لشعاع الخردق، إلا أن البيانات النهائية المنعكسة يجب أن تُظهرها قطعة العمل.

2. تحديد وقياس شدة عملية التشكيل بالخردق

 

تُعدّ "شدة التشكيل بالخردق" معيارًا يُحدد ويتحكم في قدرة عارضة التشكيل بالخردق على إحداث طبقة إجهاد انضغاطي متبقٍ. في المراحل الأولى لتطوير عملية التشكيل بالخردق، أدرك جيه أو ألمن الحاجة إلى قياس هذه القدرة. فابتكر فكرةً ممتازةً، وهي استخدام طريقة غير مباشرة لتوصيف قدرة عارضة التشكيل بالخردق على إحداث طبقة إجهاد انضغاطي متبقٍ. وقد تحقق ذلك من خلال تشكيل مجموعة من عينات اختبار الصلب بالخردق لفترات زمنية متزايدة تدريجيًا، ثم اختبار قيم ارتفاع القوس للعينات لإنشاء "منحنى تشبع". يُستخدم "منحنى التشبع" لوصف ظاهرة ازدياد قيمة ارتفاع القوس للعينات المُشكّلة بالخردق مع ازدياد مدة التشكيل. "شدة التشكيل بالخردق" هي نقطة محددة (نقطة التشبع) على منحنى التشبع، تُستخدم لقياس قدرة عارضة التشكيل بالخردق على إحداث طبقة إجهاد انضغاطي متبقٍ عميقة. كلما زاد ارتفاع قوس العينة عند نقطة التشبع، زادت قدرة شعاع التشكيل بالخردق على إحداث طبقة إجهاد انضغاطي متبقية عميقة. يصف المعياران J442 وJ443 كيفية حساب شدة التشكيل بالخردق باستخدام المعدات والإجراءات.

 

حتى الآن، لا توجد طريقة عملية لاختبار شدة التشكيل بالخردق المحتملة لعتبة التشكيل بالخردق بشكل مباشر. حاليًا، نعتمد على توصيف عتبة التشكيل بالخردق عن طريق اختبار تأثير اصطدامها بشرائح ألمن بزاوية 90 درجة.°تُفصّل المواصفة القياسية SAEJ443 طريقة اختبار شدة التشكيل بالخردق. تتطلب هذه الطريقة اختبار مجموعة من شرائح ألمن لقياس ارتفاع القوس بعد فترات تشكيل مختلفة، ورسم بياني يُمثل فيه المحور السيني الزمن (أو مُعامل مُرتبط به) والمحور الصادي قيم ارتفاع القوس. لو استخدمنا عددًا لا نهائيًا من شرائح ألمن للتشكيل بالخردق في أوقات مختلفة، لحصلنا على منحنى تشبع مُتصل. بالطبع، هذا غير عملي. في التجارب الفعلية، تكون البيانات محدودة، وعادةً ما يُستخدم من 4 إلى 8 شرائح ألمن.

 

يتمتع فريق فيجور بخبرة تزيد عن 20 عامًا في عمليات الصب والتشكيل على البارد والمعالجة اللاحقة، بالإضافة إلى سلسلة توريد متينة لمعالجة الأسطح. إذا كان لدينا أي مساعدة أو أي أجزاء ترغبون في تطويرها، يُرجى التواصل معنا على info@castings-forging.com