معالجة الصفائح المعدنية

تُعدّ معالجة الصفائح المعدنية تقنية أساسية يجب على فنيي الصفائح المعدنية إتقانها، كما أنها عملية مهمة في تشكيل منتجات الصفائح المعدنية. تشمل معالجة الصفائح المعدنية طرق القطع والتقطيع والثني والتشكيل التقليدية، بالإضافة إلى معاييرها، وهياكل قوالب التشكيل على البارد ومعاييرها، ومبادئ عمل المعدات المختلفة وطرق تشغيلها، وتقنيات التشكيل الحديثة. تُعرف معالجة أجزاء الصفائح المعدنية باسم معالجة الصفائح المعدنية.

تُعرف معالجة الصفائح المعدنية بتشكيل الصفائح المعدنية. وتشمل هذه المعالجة، على سبيل المثال، استخدام الصفائح في صناعة المداخن، وبراميل الحديد، وخزانات الوقود، وخزانات النفط، وأنابيب التهوية، والمرفقات، والمربعات، والأقماع، وغيرها. وتشمل العمليات الرئيسية القص، والثني، والتشكيل، واللحام، والتثبيت، وغيرها. ويتطلب ذلك معرفة هندسية محددة. وتُعرف أجزاء الصفائح المعدنية بأنها أجزاء رقيقة من الصفائح المعدنية، أي أجزاء يمكن معالجتها بالختم، والثني، والتمديد، وغيرها من الوسائل. ويُعرّف التشكيل عمومًا بأنه جزء ذو سُمك ثابت أثناء المعالجة، ويشمل ذلك المسبوكات، والمطروقات، وأجزاء التشغيل الآلي، وغيرها.

اختيار المواد

المواد المستخدمة بشكل عام في معالجة الصفائح المعدنية هي الألواح المدرفلة على البارد (SPCC)، والألواح المدرفلة على الساخن (SHCC)، والألواح المجلفنة (SECC، SGCC)، والنحاس (CU)، والنحاس الأصفر، والنحاس الأحمر، ونحاس البريليوم، وألواح الألومنيوم (6061، 5052) 1010، 1060، 6063، والديورالومين، وما إلى ذلك)، وقطاعات الألومنيوم، والفولاذ المقاوم للصدأ (سطح المرآة، والسطح المصقول، والسطح غير اللامع)، اعتمادًا على دور المنتج، يختلف اختيار المواد، ويجب عمومًا مراعاته من استخدام المنتج وتكلفته.

(1) صفائح SPCC المدرفلة على البارد، تستخدم بشكل أساسي في الطلاء الكهربائي وأجزاء الورنيش، منخفضة التكلفة، سهلة التشكيل، وسمك المادة ≤ 3.2 مم.

(2) صفائح مدرفلة على الساخن SHCC، مادة T≥3.0 مم، تستخدم أيضًا الطلاء الكهربائي، أجزاء مطلية، منخفضة التكلفة، ولكن من الصعب تشكيلها، أجزاء مسطحة بشكل أساسي.

(3) صفائح مجلفنة من نوع SECC وSGCC. تُقسم ألواح SECC الإلكتروليتية إلى نوعين: النوع N والنوع P. يُستخدم النوع N بشكل أساسي في معالجة الأسطح وهو ذو تكلفة عالية. أما النوع P فيُستخدم في الأجزاء المطلية بالرش.

(4) النحاس، وهو مادة موصلة تستخدم بشكل أساسي، ومعالجة السطح هي طلاء النيكل، أو طلاء الكروم، أو بدون معالجة، بتكلفة عالية.

(5) ألواح الألومنيوم، تستخدم عمومًا الكرومات السطحي (J11-A)، والأكسدة (الأكسدة الموصلة، والأكسدة الكيميائية)، والتكلفة العالية، والطلاء بالفضة، والطلاء بالنيكل.

(6) تُستخدم قطاعات الألمنيوم، وهي مواد ذات هياكل مقطع عرضي معقدة، على نطاق واسع في مختلف الصناديق الفرعية. وتتم معالجة سطحها بنفس طريقة معالجة سطح ألواح الألمنيوم.

(7) الفولاذ المقاوم للصدأ، يستخدم بشكل أساسي بدون أي معالجة سطحية، وتكلفته عالية.

المواد شائعة الاستخدام

1. صفائح فولاذية مجلفنة SECC

تُصنع مادة SECC من لفائف فولاذية عادية مدرفلة على البارد، تُصبح منتجًا مجلفنًا كهربائيًا بعد إزالة الشحوم والتخليل والطلاء الكهربائي والعديد من عمليات المعالجة اللاحقة على خط إنتاج الجلفنة الكهربائية المستمر. تتميز SECC بخصائص ميكانيكية مماثلة وقابلية تشكيل مماثلة لصفائح الفولاذ المدرفلة على البارد، بالإضافة إلى مقاومة فائقة للتآكل ومظهر جمالي. تتمتع SECC بقدرة تنافسية عالية وقابلية استبدال واسعة في سوق المنتجات الإلكترونية والأجهزة المنزلية والأثاث. على سبيل المثال، تُستخدم SECC بشكل شائع في صناعة صناديق أجهزة الكمبيوتر.

2. صفائح فولاذية عادية مدرفلة على البارد SPCC

يشير مصطلح SPCC إلى عملية الدرفلة المستمرة لسبائك الصلب عبر مصانع الدرفلة على البارد لإنتاج لفائف أو صفائح فولاذية بالسماكة المطلوبة. لا توجد طبقة حماية على سطح SPCC، مما يجعله عرضة للأكسدة عند تعرضه للهواء، وخاصة في البيئات الرطبة، حيث تتسارع عملية الأكسدة ويظهر الصدأ الأحمر الداكن. لذا، يُنصح بطلاء السطح أو طلائه كهربائيًا أو توفير حماية أخرى له أثناء الاستخدام.

3. صفائح فولاذية مجلفنة بالغمس الساخن SGCC

يشير مصطلح لفائف الصلب المجلفن بالغمس الساخن إلى المنتج شبه النهائي بعد الدرفلة الساخنة والتخليل أو الدرفلة الباردة، والذي يتم غسله وغمره باستمرار في حمام من الزنك المنصهر عند درجة حرارة حوالي 460 درجة مئوية، بحيث يتم طلاء صفيحة الصلب بطبقة من الزنك ثم يتم تبريدها وتلطيفها. مادة SGCC أكثر صلابة من مادة SECC، ولها ليونة ضعيفة (تجنب تصميم السحب العميق)، وطبقة زنك أكثر سمكًا، وقابلية لحام ضعيفة.

4. الفولاذ المقاوم للصدأ SUS304

يُعدّ هذا النوع من الفولاذ المقاوم للصدأ من أكثر الأنواع استخدامًا. وبفضل احتوائه على النيكل، يتمتع بمقاومة أفضل للتآكل والحرارة مقارنةً بالفولاذ الكرومي. كما يتميز بخصائص ميكانيكية ممتازة، ولا يتأثر بالمعالجة الحرارية، ولا يمتلك مرونة.

5. الفولاذ المقاوم للصدأ SUS301

يحتوي هذا الفولاذ على نسبة أقل من الكروم مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ SUS304، مما يجعله ضعيف المقاومة للتآكل. مع ذلك، يتميز بقوة شد وصلابة عاليتين عند تشكيله على البارد، كما يتمتع بمرونة جيدة. ويُستخدم بشكل أساسي في صناعة نوابض الشظايا وأنظمة الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي.

مراجعة الرسم

لتجميع مخطط تدفق عملية جزء ما، يجب علينا أولاً معرفة المتطلبات الفنية المختلفة لرسم الجزء؛ مراجعة الرسم هي أهم حلقة في تجميع مخطط تدفق عملية الجزء.

(1) تحقق مما إذا كانت الرسومات كاملة.

(2) العلاقة بين الرسم والمنظر، وما إذا كانت التسمية واضحة وكاملة، ووحدة البعد.

(3) علاقات التجميع، الأبعاد الرئيسية لمتطلبات التجميع.

(4) الفرق بين الإصدارات القديمة والجديدة من الرسومات.

(5) ترجمة الصور إلى اللغات الأجنبية.

(6) تحويل رموز الجداول.

(7) تقديم الملاحظات والتخلص من مشاكل الرسم.

(8) المادة.

(9) متطلبات الجودة ومتطلبات العملية.

(10) يجب ختم الإصدار الرسمي للرسومات بختم مراقبة الجودة.

احتياطات

العرض الموسع هو عرض تخطيطي (ثنائي الأبعاد) يعتمد على رسم الجزء (ثلاثي الأبعاد).

(1) يجب أن تكون طريقة التوسيع مناسبة، ويجب أن تكون ملائمة لتوفير المواد وسهولة المعالجة.

(2) اختيار الفجوة وطريقة الحواف بشكل معقول، T=2.0، الفجوة 0.2، T=2-3، الفجوة 0.5، وطريقة الحواف تعتمد على الجوانب الطويلة والجوانب القصيرة (ألواح الأبواب).

(3) مراعاة معقولة لأبعاد التفاوت: الفرق السالب يذهب إلى النهاية، والفرق الموجب يذهب إلى النصف؛ حجم الثقب: الفرق الموجب يذهب إلى النهاية، والفرق السالب يذهب إلى النصف.

(4) اتجاه البرغي.

(5) ارسم منظرًا مقطعيًا في اتجاه الاستخراج، والتثبيت بالضغط، والتمزيق، وتثقيب النقاط المحدبة (العبوة)، وما إلى ذلك.

(6) تحقق من مادة وسمك اللوح وفقًا لتفاوت سمك اللوح المسموح به.

(7) بالنسبة للزوايا الخاصة، يجب ثني نصف القطر الداخلي لزاوية الانحناء (عادة R=0.5) وفردها.

(8) ينبغي تسليط الضوء على الأماكن المعرضة للخطأ (عدم التماثل المماثل).

(9) يجب إضافة صور مكبرة حيثما توجد أحجام متعددة.

(10) يجب تحديد المنطقة المراد حمايتها بالرش.

عمليات التصنيع

وفقًا للاختلاف في بنية أجزاء الصفائح المعدنية، يمكن أن يختلف تدفق العملية، لكن المجموع لا يتجاوز النقاط التالية.

1. القطع: توجد طرق قطع متنوعة، أهمها الطرق التالية.

① آلة القص: هي قطعة بسيطة من المواد تُستخدم لقص الشرائح. تُستخدم بشكل أساسي في تشكيل القوالب وتجهيزها. تكلفتها منخفضة، ودقتها أقل من 0.2، لكنها لا تستطيع معالجة إلا الشرائح أو الكتل الخالية من الثقوب والزوايا.

٢- المثقب: يستخدم هذا الجهاز المثقب لثقب الأجزاء المسطحة بعد فردها على الصفيحة في خطوة واحدة أو أكثر لتشكيل أشكال متنوعة من المواد. من مزاياه قلة ساعات العمل، والكفاءة العالية، والدقة العالية، والتكلفة المنخفضة، وهو مناسب للإنتاج بكميات كبيرة.

③ التشكيل باستخدام الحاسوب (CNC): عند استخدام هذه التقنية، يجب أولاً كتابة برنامج تشغيل CNC. استخدم برنامج البرمجة لتحويل الرسم المرسوم إلى برنامج يمكن لآلة معالجة الرسومات الرقمية NC التعرف عليه، بحيث تقوم الآلة بثقب كل جزء من اللوحة خطوة بخطوة وفقًا لهذا البرنامج. على الرغم من أن هيكل القطعة مسطح، إلا أن هيكلها يتأثر بهيكل الأداة، وتتميز هذه التقنية بانخفاض تكلفتها ودقتها التي تصل إلى 0.15.

④ القطع بالليزر هو استخدام تقنية القطع بالليزر لتشكيل وتصنيع هياكل الألواح المسطحة الكبيرة. يتطلب برنامج الليزر برمجةً مشابهةً لبرمجة القطع باستخدام التحكم الرقمي الحاسوبي (NC). يُمكنه التعامل مع أشكال معقدة ومتنوعة من الأجزاء المسطحة، ولكنه يتميز بتكلفة عالية ودقة منخفضة. 0.1

⑤ آلة النشر: تستخدم بشكل أساسي قطاعات الألمنيوم، والأنابيب المربعة، وأنابيب السحب، والقضبان المستديرة، وما إلى ذلك، بتكلفة منخفضة ودقة منخفضة.

2. فني تركيب: التثقيب، والتثبيت، والتوسيع، والحفر.

زاوية التجويف المضاد هي بشكل عام 120 درجة مئوية، وتستخدم لسحب المسامير، و90 درجة مئوية تستخدم للبراغي الغاطسة وثقب الثقوب السفلية بالبوصة.

3. التشكيل بالحواف: يُعرف أيضًا باسم سحب الثقوب أو تشكيلها بالخراطة، وهو عبارة عن رسم ثقب أكبر قليلاً على ثقب أصغر في القاعدة، ثم تثبيت لولب عليه. يُستخدم هذا الأسلوب بشكل أساسي مع الصفائح المعدنية الرقيقة لزيادة قوتها وعدد أسنانها. ولتجنب انزلاق الأسنان، يُستخدم عادةً مع الصفائح الرقيقة، حيث يكون التشكيل بالحواف ضحلاً حول الثقب، مع ثبات السماكة تقريبًا، ويُسمح بتقليلها بنسبة 30-40%، ما يسمح بالحصول على ارتفاع تشكيل بالحواف أعلى من الارتفاع الطبيعي. ويمكن الحصول على أقصى ارتفاع للتشكيل بالحواف عند تقليل السماكة بنسبة 50%. أما عند زيادة سماكة الصفيحة، مثل 2.0 أو 2.5، فيمكن تثبيت اللولب عليها مباشرةً.

٤. التثقيب: هي عملية تصنيع تستخدم القوالب. تشمل عمليات التثقيب عادةً التثقيب، وقطع الزوايا، والتفريغ، وتثقيب الغلاف المحدب (النتوء)، والتثقيب والتمزيق، والتثقيب، والتشكيل، وغيرها من طرق التصنيع. تتطلب كل عملية تصنيع استخدام قوالب مناسبة. يُستخدم القالب لإتمام العمليات، مثل قوالب التثقيب والتفريغ، وقوالب الغلاف المحدب، وقوالب التمزيق، وقوالب التثقيب، وقوالب التشكيل، وما إلى ذلك. تركز هذه العملية بشكل أساسي على الموضع والاتجاه.

5. التثبيت بالضغط: بالنسبة لشركتنا، يشمل التثبيت بالضغط بشكل أساسي تثبيت الصواميل والبراغي وغيرها. تتم هذه العملية باستخدام آلة تثبيت بالضغط الهيدروليكية أو آلة تثقيب، حيث يتم تثبيتها على أجزاء الصفائح المعدنية، ويجب مراعاة اتجاه التثبيت.

٦. الثني: الثني هو عملية طي الأجزاء المسطحة ثنائية الأبعاد إلى أجزاء ثلاثية الأبعاد. تتطلب هذه العملية استخدام منصة ثني وقوالب ثني مناسبة، كما أنها تخضع لتسلسل ثني محدد. ويكمن مبدأ الثني في عدم تداخل القطع التالي مع الطي الأول، حيث يحدث التداخل بعد الطي.

عدد شرائح الانحناء يساوي 6 أضعاف سمك الصفيحة التي يقل سمكها عن T=3.0 مم لحساب عرض الأخدود، على سبيل المثال: T=1.0، V=6.0 F=1.8، T=1.2، V=8، F=2.2، T=1.5، V=10، F=2.7، T=2.0، V=12، F=4.0.

تصنيف قوالب السرير المنحني، سكين مستقيم، سيف (80 درجة مئوية، 30 درجة مئوية).

تظهر تشققات عند ثني صفيحة الألومنيوم. يمكن زيادة عرض فتحة القالب السفلي، وزيادة نصف قطر القالب العلوي (يمكن تجنب التشققات عن طريق التلدين).

احتياطات عند الثني: ١- الرسم: سُمك وكمية الصفائح المطلوبة؛ ٢- اتجاه الثني؛ ٣- زاوية الثني؛ ٤- حجم الثني؛ ٦- المظهر: يُمنع وجود أي تجاعيد على المادة المطلية بالكروم كهربائيًا. تكون العلاقة بين عملية الثني والتثبيت بالضغط عادةً بالتثبيت بالضغط أولًا ثم الثني، ولكن بعض المواد قد تتعارض مع التثبيت بالضغط، لذا يُفضل الضغط أولًا، وبعضها الآخر يتطلب عمليات ثني متبوعة بالتثبيت بالضغط ثم الثني، وغيرها.

7. اللحام: تعريف اللحام: المسافة بين ذرات وجزيئات المادة الملحومة وشبكة جينغدا تشكل وحدة متكاملة.

① التصنيف: أ- لحام الانصهار: لحام القوس الكهربائي بالأرجون، لحام ثاني أكسيد الكربون، لحام الغاز، اللحام اليدوي. ب- لحام الضغط: لحام البقعة، لحام التناكبي، لحام الصدم. ج- اللحام بالنحاس: لحام الكروم الكهربائي، سلك النحاس.

٢- طريقة اللحام: أ- اللحام المحمي بغاز ثاني أكسيد الكربون. ب- لحام القوس الكهربائي بالأرجون. ج- اللحام النقطي، إلخ. د- اللحام الآلي.

يعتمد اختيار طريقة اللحام على المتطلبات الفعلية والمواد المستخدمة. عمومًا، يُستخدم اللحام المحمي بغاز ثاني أكسيد الكربون للحام ألواح الحديد، بينما يُستخدم لحام القوس الكهربائي بالأرجون للحام ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم. يُساهم اللحام الآلي في توفير ساعات العمل وتحسين كفاءة الإنتاج، فضلًا عن تحسين جودة اللحام وتقليل الجهد المبذول.

③ رمز اللحام: Δ لحام الزاوية، Д، لحام النوع I، لحام النوع V، لحام النوع V من جانب واحد (V)، لحام النوع V بحافة غير حادة (V)، لحام البقعة (O)، لحام القابس أو لحام الفتحة (∏)، لحام التجعيد (χ)، لحام على شكل V من جانب واحد بحافة غير حادة (V)، لحام على شكل U بحافة غير حادة، لحام على شكل J بحافة غير حادة، لحام الغطاء الخلفي، وكل أنواع اللحام.

④ أسلاك وموصلات الأسهم.

⑤ نقص في أعمال اللحام والتدابير الوقائية.

اللحام النقطي: إذا لم تكن القوة كافية، يمكن عمل نتوءات ويتم فرض منطقة اللحام

لحام ثاني أكسيد الكربون: إنتاجية عالية، استهلاك منخفض للطاقة، تكلفة منخفضة، مقاومة عالية للصدأ

لحام القوس الأرجون: يتميز بعمق انصهار ضحل، وسرعة لحام بطيئة، وكفاءة منخفضة، وتكلفة إنتاج عالية، وعيوب شوائب التنجستن، ولكنه يتميز بجودة لحام جيدة، ويمكنه لحام المعادن غير الحديدية، مثل الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم، إلخ.

⑥ أسباب تشوه اللحام: عدم كفاية التحضير قبل اللحام، الحاجة إلى تجهيزات إضافية، تحسين عملية اللحام باستخدام أدوات تثبيت رديئة، عدم اتباع تسلسل اللحام بشكل صحيح.

⑦ طرق تصحيح تشوه اللحام: طريقة التصحيح باللهب. طريقة الاهتزاز. طريقة الطرق. طريقة التقادم الاصطناعي.

تطبيقات أخرى

تتضمن خطوات معالجة الأجزاء في ورشة تشكيل الصفائح المعدنية ما يلي: الاختبار المبدئي للمنتج، والإنتاج التجريبي، والإنتاج بكميات كبيرة. في مرحلة الإنتاج التجريبي، يجب التواصل مع العملاء في الوقت المناسب، وبعد الحصول على تقييم لعملية المعالجة، يمكن البدء بالإنتاج بكميات كبيرة.

تُعدّ تقنية الحفر بالليزر من أوائل تقنيات الليزر العملية في مجال معالجة المواد بالليزر. في ورش تشكيل الصفائح المعدنية، يُستخدم عادةً ليزر نبضي يتميز بكثافة طاقة عالية وزمن قصير، مما يُمكّنه من حفر ثقوب صغيرة يصل قطرها إلى 1 ميكرومتر. وهي مناسبة بشكل خاص لمعالجة الثقوب الصغيرة ذات الزوايا المحددة والمواد الرقيقة، كما أنها مناسبة لمعالجة الثقوب الصغيرة العميقة والدقيقة في أجزاء من مواد ذات صلابة عالية أو مواد هشة أو لينة.

يُمكن استخدام الليزر لحفر أجزاء غرفة الاحتراق في التوربينات الغازية، حيث يُمكن تحقيق الحفر ثلاثي الأبعاد، وبعدد يصل إلى الآلاف. تشمل المواد المراد حفرها الفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك النيكل والكروم والحديد، وسبائك الهاستيلوي. لا تتأثر تقنية الحفر بالليزر بالخواص الميكانيكية للمادة، كما أنها تُسهّل عملية التشغيل الآلي.

مع تطور تقنية الحفر بالليزر، أصبحت آلة القطع بالليزر تعمل بشكل آلي. وقد أدى تطبيقها في صناعة الصفائح المعدنية إلى تغيير أساليب معالجة الصفائح المعدنية التقليدية، وتحقيق التشغيل بدون تدخل بشري، ورفع كفاءة الإنتاج بشكل كبير، وإنجاز العملية برمتها. وقد ساهم التشغيل الآلي في تعزيز اقتصاد صناعة الصفائح المعدنية، ورفع مستوى تأثير التثقيب إلى مستوى أعلى، مما أدى إلى نتائج معالجة ملحوظة.