انه معتبر تشكيل المعدن من أهم طرق الإنتاج في الصناعات الميكانيكية ، وتعد طريقة تشكيل المعادن بالضغط من أهم طرق التشكيل ، وقد تتم على الساخن أو البارد. تعتمد الطرق المختلفة لتشكيل المعادن بالضغط على خصائص لدونتها ، أي على قدرة المعدن على تغيير أبعاده وشكله تحت تأثير القوى الخارجية التي تؤثر عليه دون أن يتشقق أو يتلف ، مع الاحتفاظ بالشكل الذي اكتسبه. بعد إزالة القوى الخارجية المؤثرة عليه. عندما تتشكل المعادن بالضغط ، تتغير أيضًا خصائصها الميكانيكية وهيكلها الداخلي. عمليات التكوين هذه متنوعة ومتمايزة ، وتشمل:

1. عمليات الحدادة والتزوير.
2. عمليات الدرفلة ،
3. عمليات البثق ،
4. الانسحابات ،
5. عمليات الانحناء ،
6. عمليات القفز.

هناك أيضًا عمليات تشكيل خاصة أخرى ، وسنتناول بعض هذه العمليات وبعض أنواع الآلات المستخدمة في عمليات الإنتاج هذه.
تتم عمليات الكبس والتزوير باستخدام المطارق والمكابس. إذا حدث التزوير بين سطحين مستويين ، فيُطلق عليه التزوير الحر أو التزوير الحر ، أما إذا حدث باستخدام قوالب الضغط ، فيُسمى الضغط في القوالب. يمكن أن يكون الضغط في القوالب مفرغًا أو مسطحًا ، وفي الحالة الأولى تكون المادة عبارة عن قضيب أو سبيكة ، وفي الحالة الثانية تكون شريحة.
أما بالنسبة لعملية الدرفلة فهي عملية ضبط المعدن بين بكرتين (دلافين) لماكينة الدرفلة لتشكيلها حسب الأشكال والأبعاد المطلوبة.
أما بالنسبة لعملية البثق ، فإنها تتلخص في الضغط على المعدن داخل قالب مغلق حتى يخرج من ثقبه الخاص ، وينتج البثق أنابيب وقضبان من معادن وسبائك مختلفة. يمكن اختيار القدرة على تكوين المعادن من خلال عدة اختبارات ، على سبيل المثال ، قدرة المعدن على الشد والضغط.
مما سبق يمكن استنتاج أن عملية الإنتاج بالقولبة هي:
“العملية التي يتم فيها تغيير شكل وأبعاد المادة الخام إلى شكل وأبعاد المنتج المطلوب دون إزالة الريش.”

خصائص تشكيل المعادن[عدل]

يتميز تكوين المعادن ببعض المزايا ، منها:

1. تعتبر الخسارة في المواد الخام صغيرة جدًا ، نظرًا لأن حجم المادة يظل ثابتًا قبل الإنتاج وبعده ، باستثناء عمليات القطع وتقليم الثقوب (أي قطع التجاوزات) ، حيث تكون الخسارة في هذه الحالة نسبة صغيرة جدًا عند مقارنة بما فقده في عمليات التشغيل الآلي. (الخسارة 60٪ في التشكيل مع إزالة الريش و 10٪ في التشكيل بدون ريش).
2. جميع الأواني بمختلف الأشكال والمنتجات الأخرى المطلوب إنتاجها من شرائح أو ألواح معدنية رفيعة لا يمكن إنتاجها إلا عن طريق التشكيل.
3. الكفاءة التكنولوجية عالية ، حيث أن الوقت الذي يقضيه في الإنتاج يكون صغيرًا جدًا عند مقارنته بالوقت المطلوب لإنتاج نفس المنتج بطريقة القطع ، وهذا يرفع الإنتاجية ويزيد الإنتاج.
4. ينتج عن عمليات التشكيل ضغط جزيئات المعدن وتحريكها ، وتؤدي هذه العملية إلى تحسين الخواص الميكانيكية للمعدن ، حيث تزداد صلابته بعد التشكيل.

..

عيوب تشكيل المعادن[عدل]

يكون لتكوين المعادن بعض العيوب ، منها:

1. في بعض الأحيان تكون صلابة المعدن بعد التشكيل غير مرغوب فيها ، خاصة إذا كان من المقرر إجراء عمليات قطع أو تشكيل أخرى بعد التكوين الأول. لذلك من الضروري إجراء عمليات التخمير الحراري على المنتج لإزالة الضغوط الداخلية التي تسبب صلابته ، مما يؤدي إلى زيادة التكاليف.
2. ارتفاع أسعار الأدوات المستخدمة في القولبة مقارنة بعدد القطع. لذلك اتجه البحث إلى استخدام أنواع خاصة من البلاستيك لإنتاج بعض القوالب ، وبالتالي تنخفض التكلفة ، حيث أن سعر هذا النوع من البلاستيك أقل بكثير من سعر الأدوات الفولاذية. هذا بالإضافة إلى وقت تشغيل القالب لأن البلاستيك في حالة السيولة يسهل تكوين أجزاء الختم في وقت أقصر بكثير من تشكيل الأدوات الفولاذية وإجراء العمليات الحرارية لصلابتها. يتم استخدام قولبة المطاط أيضًا في بعض المنتجات.
3. لم يكن من الممكن إنتاج عدد قليل من المنتجات بسبب ارتفاع سعر الأدوات المستخدمة وارتفاع تكلفة الإنتاج في العمليات الفرعية الأخرى. لذلك نجد أن الإنتاج بالتشكيل يجب أن يكون إنتاجًا كبيرًا.
4. ضرورة تجهيز المواد الخام اللازمة للإنتاج قبل البدء في التشكيل سواء بقطع الجزء الضروري من الأعمدة أو تقطيع الأقراص أو شرائح الألواح. هذا يزيد في العمليات التكنولوجية ثم يزيد من تكاليف الإنتاج.

تأثير خصائص المعدن على اقتصاديات الشكل[عدل]

والمطلوب في اقتصاديات الإنتاج إنهاء عملية التشكيل بأقل قوة ممكنة وفي أقصر وقت ممكن بشرط ألا ينهار المعدن ويقطع أثناء تكوينه. لذلك نجد أن المعدن الأنسب الذي يحقق هذا المعدن هو المعدن الذي تكون فيه قيمة نقطة العائد صغيرة بقدر الإمكان ، والحمل الأقصى أكبر ما يمكن ، لأنه سيمكننا من إكمال عملية التشكيل باستخدام حمولة تقع بين هاتين الحمولتين.

تأثير القوة الخارجية على التكوين الذري[عدل]

عند التأثير على المعدن بقوى خارجية أكبر من قوى التماسك لجزيئاته ، نجد أن الجسيمات تتحرك وتصل إلى جسيمات أخرى قريبة في اتجاه تأثير القوة. تظل الجزيئات في مكانها الجديد بعد زوال القوة الفعالة – إذا تم تجاوز نقطة الخضوع – وينتج عن ذلك استطالة أو ضغط دائم ، نظرًا لأن القوة الفعالة قد أوصلت الجزيئات إلى مرحلة اللدونة. يحدث الإزاحة أيضًا عند مستويات تسمى مستويات انتقال الذرات.

سطح نقل الذرة[عدل]

إنه السطح الذي توجد فيه أكبر كثافة للذرات ويكون فيه توزيع الذرات منتظمًا. أثناء عملية التشكيل ، تحدث العديد من مستويات الانزلاق في اتجاهات مختلفة. التكوين عبارة عن مجموعة من الانزلاقات المتتالية التي تحدث لجزيئات وذرات المعدن بحيث تظل هذه الذرات متشابكة ومتماسكة. من الممكن أن يحدث أكثر من مستوى واحد من الانزلاق في شبكية العين البلورية أيضًا. وكلما زادت مستويات الانزلاق للشبكة الذرية ، زادت إمكانية تكوين المعدن. على سبيل المثال ، المعادن ذات الشبكة الذرية المرتبة على شكل مكعبات بها ذرات في مراكز أوجه المكعبات (نظام مكعب محوره الوجه) (مثل النحاس) أكثر قابلية للتكوين من المعادن الأخرى في شكل (الجسم -نظام مكعب مركزي) (مثل الحديد) وهو أكثر مرونة من معادن النظام البلوري السداسي.

تشكيل ساخن[عدل]

ترتبط جزيئات المعدن ببعضها البعض بواسطة قوة داخلية تسمى قوة الربط. تقاوم هذه القوة تأثير أي قوة خارجية أو حمل على هذه الكتلة المعدنية. تختلف قوة الربط الداخلية في القيمة من معدن إلى آخر.
وقد ثبت أيضًا أن عملية التكوين تتم عندما يصل المعدن إلى نقطة الإنتاج ، أي إلى درجة أنه لا يستطيع مقاومة القوة الخارجية لحجمه ، ويحدث الانزلاق بين الجسيمات ، أي بين طبقات المعدن. وفي النهاية يحدث التشكيل المطلوب. وجد أن قوة التماسك بين الجزيئات في معدن واحد تعتمد على درجة حرارة المعدن ، حيث تقل قوة مقاومة المعدن للتكوين مع زيادة درجة حرارة المعدن.
كلما ارتفعت درجة حرارة المعدن ، قلت القوة اللازمة لتكوينه. ومع ذلك ، إذا ارتفعت درجة حرارته إلى أكثر من الحد المناسب ، تزداد فرصة أكسدة السطح الخارجي للمعدن. في هذه الحالة ، تظهر الأكاسيد في شكل قشور تسقط أثناء التكوين وقد تشوه سطح المنتج المتكون. تصل قيمة هذه الموازين عادة إلى 3٪ من وزن المنتج وقد تصل إلى 7٪. كما تؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى زيادة حجم بلورات وجزيئات المعدن ، وهذا يؤدي إلى انخفاض الخواص الميكانيكية للمعدن ، وقد يتسبب في ظهور تشققات أثناء التشكيل أو بعده.
لذلك يجب تسخين المعادن المراد تكوينها إلى درجة حرارة معينة وهي درجة الاحمرار ، بحيث لا تحتاج إلى قوة تكوين أكبر ، وإذا تجاوزتها تتسبب في الأكسدة والتشقق والتشقق. ومع ذلك ، عادة ما يتم تسخين المعادن أعلى بقليل من درجة التكوين. على سبيل المثال ، إذا كانت درجة التكوين 650 درجة مئوية ، فيجب تسخين المعدن إلى حوالي 700 درجة مئوية لضمان عدم انخفاض درجة حرارته عن الدرجة المطلوبة ، وهي 650 درجة مئوية ، أثناء التكوين.
تتم عمليات التشكيل على مكابس باستخدام عدد يسمى القوالب ، حيث يتم ضغط المعدن الساخن بين نصفيها العلوي والسفلي ، ويتم ضغط كتلة المعدن الساخن ويتدفق المعدن تحت الضغط في الفراغات حتى يملأ كل الفراغات. الفراغات في نصفي القالب ، هذا الفراغ يكون له شكل وأبعاد المنتج المطلوب عندما يلتصق نصفي القالب معًا.
ويمكن أن يكون المكبس المستخدم سريع الحركة أو بطيئًا ، ويمكن أن تتم عملية التشكيل بحركة واحدة ، أي بمشي واحد للمكبس ، أو بحركة متكررة ، وتسمى هذه العملية بالطرق أو الكير ، وتسمى عملية التشكيل تزوير ميكانيكي ، والمكابس المستخدمة بشكل شائع في التشكيل السريع هي مكابس حلزونية أو مطارق من أنواع مختلفة ، إما أن يتم التشكيل البطيء عادة على مكابس هيدروليكية وتسمى العملية بالبثق الساخن.

رقم التشكيل البارد[عدل]

يقصد برقم التشكيل على البارد جميع القوالب التي تستخدم مع مكابس لتغيير شكل وأبعاد المادة إلى منتج مرغوب فيه له شكل مختلف عن الشكل الأول والأبعاد الخاصة ، بحيث تتم هذه العملية في درجة حرارة الغرفة ، أي بدون تسخين مادة المصنوعات اليدوية كما هو الحال في عملية التشكيل على الساخن.

^[1]
[2]

أنظر أيضا[عدل]

• عمليات تزوير
• القفز
• سرعة التشكيل
• العمليات اليدوية
• وصلت أجزاء المنتج

المراجع[عدل]

في كومنز ، الصور والملفات على: تشكيل المعادن

• بوابة الصناعة

تم الاسترجاع من «https://en.wikipedia.org/w/index.php؟title=Forming_Metal&oldid=58638232»