يُعد الألومنيوم أكثر المعادن غير الحديدية استخدامًا، ويشهد نطاق تطبيقاته توسعًا مستمرًا. يوجد أكثر من 700,000 نوع من منتجات الألومنيوم، تلبي احتياجات مختلف الصناعات، بما في ذلك البناء والديكور والنقل والفضاء. في هذه المناقشة، سنستكشف تقنية معالجة منتجات الألومنيوم وكيفية تجنب التشوه أثناء المعالجة.
تتضمن مميزات وخصائص الألومنيوم ما يلي:
- كثافة منخفضة:تبلغ كثافة الألومنيوم حوالي 2.7 جم/سم³، وهو ما يعادل ثلث كثافة الحديد أو النحاس تقريبًا.
- اللدونة العالية:يتمتع الألومنيوم بقدرة ممتازة على السحب، مما يسمح بتشكيله إلى منتجات مختلفة من خلال طرق المعالجة بالضغط، مثل البثق والتمدد.
- مقاومة التآكل:يطور الألومنيوم بشكل طبيعي فيلم أكسيد واقي على سطحه، إما في ظل الظروف الطبيعية أو من خلال الأكسدة، مما يوفر مقاومة فائقة للتآكل مقارنة بالفولاذ.
- سهلة التعزيز:على الرغم من أن الألومنيوم النقي يتمتع بمستوى قوة منخفض، إلا أنه يمكن زيادة قوته بشكل كبير من خلال الأكسدة.
- يسهل معالجة السطح:يمكن للمعالجات السطحية أن تُحسّن أو تُعدّل خصائص الألومنيوم. وتُعدّ عملية الأكسدة الأنودية عملية راسخة ومستخدمة على نطاق واسع في معالجة منتجات الألومنيوم.
- التوصيل الجيد وقابلية إعادة التدوير:يعد الألومنيوم موصلًا ممتازًا للكهرباء وسهل إعادة تدويره.
تكنولوجيا معالجة منتجات الألومنيوم
ختم منتجات الألومنيوم
1. الختم البارد
المادة المستخدمة هي كريات الألومنيوم. تُشكَّل هذه الكريات في خطوة واحدة باستخدام آلة بثق وقالب. تُعد هذه العملية مثالية لإنتاج منتجات عمودية أو أشكال يصعب تحقيقها بالتمدد، مثل الأشكال البيضاوية والمربعة والمستطيلة. (كما هو موضح في الشكل 1، الآلة؛ الشكل 2، كريات الألومنيوم؛ والشكل 3، المنتج)
يرتبط وزن الآلة المستخدمة بمساحة المقطع العرضي للمنتج. تُحدد الفجوة بين قالب الثقب العلوي والقالب السفلي المصنوعين من فولاذ التنغستن سُمك جدار المنتج. بعد اكتمال عملية الكبس، تُشير الفجوة الرأسية بين قالب الثقب العلوي والقالب السفلي إلى سُمك الجزء العلوي من المنتج. (كما هو موضح في الشكل 4)
المزايا: دورة فتح القالب قصيرة، وتكلفة تطوير أقل من قالب التمدد. العيوب: عملية إنتاج طويلة، وتقلبات كبيرة في حجم المنتج أثناء العملية، وتكلفة عمالة عالية.
2. التمدد
المادة المستخدمة: صفائح ألومنيوم. تُستخدم آلة التشكيل المستمر والقالب لإجراء تشوهات متعددة لتلبية متطلبات الشكل، وهي مناسبة للأجسام غير العمودية (المنتجات ذات الألومنيوم المنحني). (كما هو موضح في الشكل 5 (الآلة)، والشكل 6 (القالب)، والشكل 7 (المنتج)
المزايا:يتم التحكم في أبعاد المنتجات المعقدة والمتعددة التشوهات بشكل ثابت أثناء عملية الإنتاج، ويصبح سطح المنتج أكثر سلاسة.
العيوب:تكلفة القالب عالية، ودورة التطوير طويلة نسبيًا، والمتطلبات العالية لاختيار الآلات والدقة.
معالجة أسطح منتجات الألومنيوم
1. النفخ الرملي (الرصاص)
عملية تنظيف وتخشين سطح المعدن عن طريق تأثير تدفق الرمال بسرعة عالية.
تُحسّن هذه الطريقة لمعالجة سطح الألومنيوم نظافة سطح قطعة العمل وخشونته. ونتيجةً لذلك، تُحسّن خصائصه الميكانيكية، مما يُحسّن مقاومته للتعب. يُعزز هذا التحسين الالتصاق بين السطح وأي طلاء مُطبّق، مما يُطيل متانته. كما يُسهّل تسوية السطح ومظهره الجمالي. تُستخدم هذه العملية بكثرة في مُختلف منتجات Apple.
2. التلميع
تعتمد طريقة المعالجة على تقنيات ميكانيكية أو كيميائية أو كهروكيميائية لتقليل خشونة سطح قطعة العمل، مما ينتج عنه سطح أملس ولامع. يمكن تصنيف عملية التلميع إلى ثلاثة أنواع رئيسية: التلميع الميكانيكي، والتلميع الكيميائي، والتلميع الكهربائي. بدمج التلميع الميكانيكي والتلميع الكهربائي، يمكن لأجزاء الألومنيوم تحقيق لمسة نهائية تشبه المرآة، تُشبه لمسة الفولاذ المقاوم للصدأ. تُضفي هذه العملية لمسة من البساطة والأناقة والرقي، وجاذبية مستقبلية.
3. سحب الأسلاك
سحب الأسلاك المعدنية هو عملية تصنيع تُكشط فيها الخطوط بشكل متكرر من ألواح الألومنيوم باستخدام ورق الصنفرة. يُقسم سحب الأسلاك إلى سحب مستقيم، وسحب عشوائي، وسحب حلزوني، وسحب خيطي. تُظهر عملية سحب الأسلاك المعدنية بوضوح كل أثر حريري ناعم، مما يمنح المعدن غير اللامع لمعانًا ناعمًا، ويجمع المنتج بين الأناقة والتقنية.
4. قطع الضوء العالي
يستخدم قطع النقش الدقيق آلة نقش دقيقة لتقوية سكين الماس على محور الدوران عالي السرعة (عادةً 20,000 دورة في الدقيقة) لقطع الأجزاء وإنتاج مناطق نقش موضعية على سطح المنتج. يتأثر سطوع نقاط النقش المقطوعة بسرعة مثقاب الطحن. كلما زادت سرعة المثقاب، زادت سطوع نقاط النقش المقطوعة. على العكس، كلما كانت نقاط النقش المقطوعة أغمق، زادت احتمالية ترك علامات السكين. يُعد القطع عالي اللمعان شائعًا بشكل خاص في الهواتف المحمولة، مثل iPhone 5. في السنوات الأخيرة، اعتمدت بعض إطارات التلفزيون المعدنية الفاخرة تقنية اللمعان العالي.الطحن باستخدام الحاسب الآليالتكنولوجيا، وعمليات الأكسدة والتنظيف تجعل التلفاز مليئًا بالأناقة والحدة التكنولوجية.
5. الأكسدة
الأكسدة الأنودية عملية كهروكيميائية تؤكسد المعادن أو السبائك. خلال هذه العملية، يُكوّن الألومنيوم وسبائكه طبقة أكسيد عند تطبيق تيار كهربائي في إلكتروليت مُحدد في ظروف مُحددة. تُعزز الأكسدة الأنودية صلابة سطح الألومنيوم ومقاومته للتآكل، وتُطيل عمره الافتراضي، وتُحسّن مظهره الجمالي. أصبحت هذه العملية مُكوّنًا أساسيًا في معالجة أسطح الألومنيوم، وهي حاليًا من أكثر الطرق استخدامًا ونجاحًا.
6. أنود ثنائي اللون
يشير الأنود ثنائي اللون إلى عملية أنودة المنتج لتطبيق ألوان مختلفة على مناطق محددة. على الرغم من ندرة استخدام هذه التقنية في صناعة التلفزيون نظرًا لتعقيدها وتكلفتها العالية، إلا أن التباين بين اللونين يُعزز المظهر الفاخر والفريد للمنتج.
هناك عدة عوامل تُسهم في تشوه معالجة قطع الألومنيوم، بما في ذلك خصائص المادة، وشكل القطعة، وظروف الإنتاج. تشمل الأسباب الرئيسية للتشوه: الإجهاد الداخلي الموجود في المادة الخام، وقوى القطع والحرارة الناتجة أثناء التشغيل، والقوى المبذولة أثناء التثبيت. لتقليل هذه التشوهات، يمكن تطبيق إجراءات عملية محددة ومهارات تشغيلية.
إجراءات عملية لتقليل تشوه المعالجة
1. تقليل الضغط الداخلي للقطعة الفارغة
يمكن أن يُساعد التقادم الطبيعي أو الاصطناعي، إلى جانب المعالجة بالاهتزاز، على تقليل الضغط الداخلي للقطعة الخام. كما تُعدّ المعالجة المسبقة طريقة فعّالة لهذا الغرض. بالنسبة للقطعة الخام ذات الرأس السميك والأذنين الكبيرتين، قد يحدث تشوّه كبير أثناء المعالجة بسبب الهامش الكبير. من خلال المعالجة المسبقة للأجزاء الزائدة من القطعة الخام وتقليل الهامش في كل منطقة، يُمكننا ليس فقط تقليل التشوه الذي يحدث أثناء المعالجة اللاحقة، بل أيضًا تخفيف بعض الضغط الداخلي الناتج عن المعالجة المسبقة.
2. تحسين قدرة القطع للأداة
تؤثر مادة الأداة ومعاييرها الهندسية بشكل كبير على قوة القطع والحرارة. يُعد اختيار الأداة المناسب أمرًا بالغ الأهمية لتقليل تشوه الأجزاء أثناء المعالجة.
1) اختيار معقول للمعلمات الهندسية للأداة.
① زاوية أشعل النار:للحفاظ على قوة الشفرة، يُفضّل اختيار زاوية ميل مناسبة أكبر. فمن جهة، يُصقل الحواف الحادة، ومن جهة أخرى، يُقلّل تشوه القطع، ويُسهّل إزالة الرقائق، وبالتالي يُقلّل قوة القطع ودرجة حرارة القطع. تجنّب استخدام أدوات ذات زاوية ميل سلبية.
② زاوية الظهر:يؤثر حجم زاوية الظهر بشكل مباشر على تآكل سطح الأداة الخلفي وجودة السطح المُشَكَّل. يُعد سُمك القطع شرطًا مهمًا لاختيار زاوية الظهر. أثناء الطحن الخشن، نظرًا لمعدل التغذية العالي وحمل القطع الثقيل والحرارة العالية، يجب أن تكون ظروف تبديد حرارة الأداة جيدة. لذلك، يجب اختيار زاوية الظهر لتكون أصغر. أثناء الطحن الدقيق، يجب أن تكون الحافة حادة، ويجب تقليل الاحتكاك بين سطح الأداة الخلفي والسطح المُشَكَّل، ويجب تقليل التشوه المرن. لذلك، يجب اختيار زاوية الظهر لتكون أكبر.
③ زاوية الحلزون:من أجل جعل عملية الطحن سلسة وتقليل قوة الطحن، يجب اختيار زاوية الحلزون بأكبر قدر ممكن.
④ زاوية الانحراف الرئيسية:يمكن أن يؤدي تقليل زاوية الانحراف الرئيسية بشكل مناسب إلى تحسين ظروف تبديد الحرارة وتقليل متوسط درجة حرارة منطقة المعالجة.
2) تحسين بنية الأداة.
تقليل عدد أسنان قاطع الطحن وزيادة مساحة الرقاقة:
نظراً لأن مواد الألومنيوم تتميز بمرونة عالية وتشوهات قطع ملحوظة أثناء المعالجة، فمن الضروري توفير مساحة أكبر للشريحة. هذا يعني زيادة نصف قطر أخدود الشريحة، وتقليل عدد أسنان قاطع الطحن.
الطحن الدقيق لأسنان القاطع:
يجب أن تكون قيمة خشونة حواف قطع أسنان القاطع أقل من Ra = 0.4 ميكرومتر. قبل استخدام قاطع جديد، يُنصح بطحن الجزء الأمامي والخلفي من أسنان القاطع برفق باستخدام حجر زيت ناعم عدة مرات لإزالة أي نتوءات أو آثار طفيفة لأسنان المنشار من عملية الشحذ. هذا لا يُساعد فقط على تقليل حرارة القطع، بل يُقلل أيضًا من تشوه القطع.
معايير التحكم الصارمة في تآكل الأدوات:
مع تآكل الأدوات، تزداد خشونة سطح قطعة العمل، وترتفع درجة حرارة القطع، وقد تتعرض قطعة العمل لتشوهات متزايدة. لذلك، من الضروري اختيار مواد أدوات ذات مقاومة ممتازة للتآكل، والتأكد من أن تآكل الأداة لا يتجاوز 0.2 مم. إذا تجاوز التآكل هذا الحد، فقد يؤدي إلى تكوّن شظايا. أثناء القطع، يجب الحفاظ على درجة حرارة قطعة العمل أقل من 100 درجة مئوية لمنع التشوه.
٣. تحسين طريقة تثبيت قطعة العمل. بالنسبة لقطع العمل المصنوعة من الألومنيوم رقيقة الجدران وذات الصلابة الضعيفة، يمكن استخدام طرق التثبيت التالية لتقليل التشوه:
① بالنسبة لأجزاء البطانة رقيقة الجدران، قد يؤدي استخدام ظرف تثبيت ذاتي التمركز ثلاثي الفكوك أو طوق زنبركي للتثبيت الشعاعي إلى تشوه قطعة العمل بعد فكها بعد المعالجة. لتجنب هذه المشكلة، يُفضل استخدام طريقة تثبيت محورية للطرف الطرفي توفر صلابة أكبر. ضع الثقب الداخلي للقطعة، واصنع عمودًا ملولبًا، وأدخله في الثقب الداخلي. ثم استخدم لوحة غطاء لتثبيت الطرف الطرفي وثبّته بإحكام بصامولة. تساعد هذه الطريقة على منع تشوه الثقب عند معالجة الدائرة الخارجية، مما يضمن دقة معالجة مرضية.
② عند معالجة قطع الصفائح المعدنية رقيقة الجدران، يُنصح باستخدام كوب شفط مفرغ لتحقيق قوة تثبيت موزعة بالتساوي. كما أن استخدام كمية قطع أقل يُساعد على منع تشوه قطعة العمل.
هناك طريقة فعّالة أخرى تتمثل في ملء الجزء الداخلي من قطعة العمل بمادة مالئة لتعزيز صلابتها أثناء المعالجة. على سبيل المثال، يُمكن سكب مُذاب اليوريا المُحتوي على 3% إلى 6% من نترات البوتاسيوم في قطعة العمل. بعد المعالجة، يُمكن غمر قطعة العمل في الماء أو الكحول لإذابة المادة المالئة ثم سكبها.
4. الترتيب المعقول للعمليات
أثناء القطع عالي السرعة، غالبًا ما تُولّد عملية الطحن اهتزازًا بسبب مسافات التشغيل الكبيرة والقطع المتقطع. قد يؤثر هذا الاهتزاز سلبًا على دقة التشغيل وخشونة السطح. ونتيجةً لذلك،عملية القطع عالية السرعة باستخدام الحاسب الآلييُقسّم عادةً إلى عدة مراحل: الصقل، والتشطيب شبه النهائي، وتنظيف الزوايا، والتشطيب. بالنسبة للأجزاء التي تتطلب دقة عالية، قد يلزم تشطيب شبه نهائي ثانوي قبل التشطيب.
بعد مرحلة التخشين، يُنصح بترك القطع لتبرد طبيعيًا. هذا يُساعد على التخلص من الإجهاد الداخلي الناتج عن التخشين ويُقلل التشوه. يجب أن يكون هامش التشغيل المتبقي بعد التخشين أكبر من التشوه المتوقع، ويتراوح عادةً بين 1 و2 مم. خلال مرحلة التشطيب، من المهم الحفاظ على هامش تشغيل موحد على السطح النهائي، يتراوح عادةً بين 0.2 و0.5 مم. يضمن هذا التجانس ثبات أداة القطع أثناء المعالجة، مما يُقلل بشكل كبير من تشوه القطع، ويُحسّن جودة السطح، ويضمن دقة المنتج.
المهارات التشغيلية لتقليل تشوه المعالجة
تتشوه أجزاء الألومنيوم أثناء المعالجة. بالإضافة إلى الأسباب المذكورة أعلاه، تُعد طريقة التشغيل بالغة الأهمية أثناء التشغيل الفعلي.
١. بالنسبة للأجزاء ذات تفاوتات المعالجة الكبيرة، يُنصح بالمعالجة المتناظرة لتحسين تبديد الحرارة أثناء التشغيل الآلي ومنع تركيز الحرارة. على سبيل المثال، عند معالجة صفيحة بسمك ٩٠ مم إلى ٦٠ مم، إذا فُرز أحد الجانبين مباشرة بعد الجانب الآخر، فقد ينتج عن الأبعاد النهائية تفاوت في التسطيح قدره ٥ مم. ومع ذلك، باستخدام أسلوب المعالجة المتناظرة بالتغذية المتكررة، حيث يُفرّز كل جانب إلى حجمه النهائي مرتين، يمكن تحسين التسطيح إلى ٠.٣ مم.
٢. عند وجود تجاويف متعددة على أجزاء الصفائح، لا يُنصح باستخدام طريقة المعالجة المتسلسلة لمعالجة تجويف واحد في كل مرة. قد يؤدي هذا النهج إلى قوى غير متساوية على الأجزاء، مما يؤدي إلى تشوهها. بدلاً من ذلك، استخدم طريقة معالجة طبقية حيث تُعالج جميع التجاويف في الطبقة في وقت واحد قبل الانتقال إلى الطبقة التالية. هذا يضمن توزيعًا متساويًا للإجهاد على الأجزاء ويقلل من خطر التشوه.
٣. لتقليل قوة القطع والحرارة، من المهم ضبط كمية القطع. من بين مكونات كمية القطع الثلاثة، تؤثر كمية القطع العكسي بشكل كبير على قوة القطع. إذا كانت مساحة التشغيل مفرطة وقوة القطع أثناء التمريرة الواحدة عالية جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى تشوه الأجزاء، ويؤثر سلبًا على صلابة محور آلة القطع، ويقلل من متانة الأداة.
في حين أن تقليل كمية القطع الخلفي يُحسّن عمر الأداة، إلا أنه قد يُقلل أيضًا من كفاءة الإنتاج. ومع ذلك، يُمكن للتفريز عالي السرعة في ماكينات CNC أن يُعالج هذه المشكلة بفعالية. بتقليل كمية القطع الخلفي، وبالتالي زيادة معدل التغذية وسرعة الماكينة، يُمكن خفض قوة القطع دون المساس بكفاءة التشغيل.
٤. يُعد تسلسل عمليات القطع أمرًا بالغ الأهمية. يركز التشغيل الخشن على تعظيم كفاءة التشغيل وزيادة معدل إزالة المواد لكل وحدة زمنية. عادةً ما يُستخدم الطحن العكسي في هذه المرحلة. في الطحن العكسي، تتم إزالة المواد الزائدة من سطح المادة الخام بأعلى سرعة وفي أقصر وقت ممكن، مما يُشكل بفعالية شكلًا هندسيًا أساسيًا لمرحلة التشطيب.
من ناحية أخرى، يُولي التشطيب أهميةً للدقة والجودة العالية، مما يجعل الطحن النحيف التقنية المُفضّلة. في الطحن النحيف، يتناقص سمك القطع تدريجيًا من الحد الأقصى إلى الصفر. يُقلّل هذا النهج بشكل كبير من تصلب العمل، ويُقلّل من تشوّه الأجزاء المُشغّلة.
٥. غالبًا ما تتعرض قطع العمل رقيقة الجدران للتشوه نتيجةً للتثبيت أثناء المعالجة، وهو تحدٍّ يستمر حتى في مرحلة التشطيب. لتقليل هذا التشوه، يُنصح بفكّ أداة التثبيت قبل الوصول إلى الحجم النهائي أثناء التشطيب. يسمح هذا لقطعة العمل بالعودة إلى شكلها الأصلي، وبعد ذلك يُمكن إعادة تثبيتها برفق - بما يكفي لتثبيتها في مكانها فقط - حسب رغبة المُشغّل. تُساعد هذه الطريقة على تحقيق نتائج معالجة مثالية.
باختصار، يجب تطبيق قوة التثبيت على أقرب ما يمكن من السطح الداعم، وتوجيهها على طول أقوى محور صلب في قطعة العمل. مع أهمية منع ارتخاء قطعة العمل، يجب إبقاء قوة التثبيت عند أدنى حد لضمان أفضل النتائج.
٦. عند معالجة الأجزاء ذات التجاويف، تجنب السماح لقاطع الطحن باختراق المادة مباشرةً كما يفعل لقمة الحفر. قد يؤدي هذا إلى عدم كفاية مساحة الرقاقة لقاطع الطحن، مما يُسبب مشاكل مثل عدم سلاسة إزالة الرقاقة، وارتفاع درجة الحرارة، والتمدد، واحتمال انهيار الرقاقة أو كسر المكونات.
بدلاً من ذلك، استخدم أولاً مثقاباً بنفس حجم قاطع الطحن أو أكبر منه لإنشاء ثقب القاطع الأولي. بعد ذلك، يُستخدم قاطع الطحن لعمليات الطحن. أو يمكنك استخدام برنامج CAM لإنشاء برنامج قطع حلزوني لهذه المهمة.
إذا كنت تريد معرفة المزيد أو الاستفسار، فلا تتردد في الاتصال بناinfo@anebon.com
ساعدت الخبرة والوعي بالخدمة التي يتمتع بها فريق Anebon الشركة على اكتساب سمعة ممتازة بين العملاء في جميع أنحاء العالم لتقديم خدمات بأسعار معقولةأجزاء الآلات ذات التحكم الرقمي، قطع القطع CNC، ومخرطة CNCتصنيع قطع الغيار. الهدف الرئيسي لشركة Anebon هو مساعدة العملاء على تحقيق أهدافهم. تبذل الشركة جهودًا حثيثة لتوفير بيئة عمل مربحة للجميع، وترحب بكم للانضمام إليها.
وقت النشر: ٢٧ نوفمبر ٢٠٢٤