يُعد الألومنيوم أحد أكثر المعادن شعبية في العالم المعاصر. ويمكن العثور عليه في هياكل الطائرات والسيارات وإطارات النوافذ وأدوات المطبخ، كما أن الألومنيوم بكميات كبيرة مطلوب في القطاعات الصناعية والمنزلية. فهو خفيف الوزن، ولا يتآكل، ويتميز بأنه جيد كهربائية موصلة للكهرباء وخواصه الحرارية، كما أنه قابل للطرق بدرجة كبيرة؛ وهذه بعض من أكثر ميزاته قيمة، وهذا هو سبب استخدامه في مجموعة من الصناعات.
ومع ذلك، هناك أيضًا بعض المشكلات المرتبطة بالعمل مع الألومنيوم، خاصةً مع القطع. يُعد الألومنيوم أكثر ليونة وليونة من معظم المعادن، وبالتالي يمكن أن يتشوه تحت الحرارة أو الإجهاد عند عدم التعامل معه بطريقة القطع الصحيحة. ولهذا السبب فإن عملية اختيار الطريقة الصحيحة للقطع مهمة للغاية لتحقيق الدقة والسلامة والكفاءة وجودة السطح.
ستناقش هذه المقالة إجراءات قطع الألومنيوم التي يتم تنفيذها بشكل شائع. وهذه الإجراءات هي الميكانيكية والحرارية والكاشطة والحاسوبية. سنرى كيف يتم تنفيذ كل عملية، ومتى يجب تطبيقها، وما هي إيجابياتها وسلبياتها.
ماذا يعني قطع الألومنيوم؟
يشير تقطيع الألومنيوم إلى عملية فك الألومنيوم أو تشكيله أو تغيير حجمه من خلال عملية استخدام أدوات أو طرق مختلفة. وهي عملية إجراء قطع في جزء من الألومنيوم، والذي قد يكون على شكل صفيحة أو قضيب أو صفيحة أو صفيحة أو قذف، من أجل الحصول على حجم أو شكل أو تصميم مناسب لمعالجة تطبيق ما.
ما هي أهمية قطع الألومنيوم؟
يُستخدم الألومنيوم:
- البناء (النوافذ والأبواب)
- السيارات (إطارات السيارات، قطع الغيار)
- الفضاء الجوي (قطع غيار الطائرات)
- الإلكترونيات (المبردات، العلب، إلخ)
- الأثاث والأواني (الأثاث والأواني)
لاستخدامه في العمليات المذكورة، يجب قطع الألومنيوم بدقة وإتقان، وفقًا لمتطلبات التصميم.
أشكال قطع الألومنيوم هي:
- المقصات/مناشير القطع الميكانيكية
- Thermal Cutting – Laser or plasma can be used
- Abrasive Cutting – Water jet or grinding wheel. Abrasive cutting involves water jets or grinding wheels.
- التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي - معدات يتم التحكم فيها بالكمبيوتر، مثل الطحن والحفر
يتم قطع الألومنيوم من خلال الخطوات الرئيسية التالية:
- الألومنيوم قابل للانحناء ويمكن أن يسخن بشكل مفرط.
- قد يحتاجون إلى سكاكين أو مبردات خاصة.
- يجب أن يكون نوع القطع وفقًا لمواصفات السُمك والتصميم.
ببساطة
نقوم بتحويل الألومنيوم إلى قطع يمكننا استخدامها بالفعل عن طريق تقطيعه بمساعدة الآلات أو الحرارة أو حتى الماء. يشبه الأمر استخدام السكين أو الليزر لقص الورق، إلا أنه هنا على المعدن.
1. الأشكال الميكانيكية للقطع
يتم الفصل المادي للمواد عن طريق وسائل القطع الميكانيكية. وهي طرق قديمة ولكنها جيدة، خاصةً للقطع المستقيم أو البسيط. بعض تقنيات القطع الميكانيكية الشائعة هي:
A. النشر
من أبسط الطرق وأكثرها شيوعًا لقطع الألومنيوم هي المناشير. وأشهر أنواع المناشير هي كالتالي:
- المنشار الشريطي: المنشار الشريطي هو نوع من المناشير التي لها شفرة طويلة ومستمرة وتتحرك في اتجاه واحد على طول البكرات. وهو جيد بشكل خاص لقطع القضبان الكبيرة من الألومنيوم والأنابيب والأشكال غير المنتظمة. هناك قطع سلس يتم إجراؤه باستخدام المناشير الشريطية، وهناك زوايا مرنة ممكنة.
- منشار دائري: يحتوي هذا المنشار على شفرة دائرية دوارة، ويستخدم عادةً لقطع الجوانب المستقيمة على صفيحة الألومنيوم والمقاطع الجانبية والبثق. تتمتع المناشير الدائرية بمعدلات قطع سريعة، ولكنها تنتج الكثير من الحرارة وتستلزم سائل تبريد أو مزلّق في نفس الوقت الذي يمنع انسداد الشفرة.
- المنشار البارد: المناشير الباردة عبارة عن شفرات مسننة وتعمل على البارد، ولكنها تستخدم سائل تبريد وتستخدم بخطوات بطيئة. وهذا يجنب تراكم الحرارة، وهو أمر ضروري عند استخدام معادن لينة وقابلة للتشغيل مثل الألومنيوم. والنتيجة هي تشطيبات خالية من الحواف وخالية من النتوءات وتشويه أقل.
القص
يشير القص إلى العملية التي تستخدم حركة شفرة القطع ذات الحافة المستقيمة التي تتحرك على حافة ثابتة لقطع صفائح الألومنيوم. وهي تشبه قطع المعدن بالمقص.
- مقصلة القص المقصلة: تُستخدم هذه الماكينة على نطاق واسع في ورش التصنيع، وهي تقطع الصفائح بشكل نظيف بضربة واحدة فقط. وهي تعمل بشكل جيد وتقطع خطوطًا مستقيمة نظيفة ولا تهدر الكثير.
- المقصات اليدوية والهيدروليكية: تُستخدم المقصات اليدوية في الأعمال الخفيفة وللصفائح. يمكن استخدام الموديلات الهيدروليكية على صفائح الألومنيوم الثقيلة أو ذات الحجم الصناعي.
مزايا القطع الميكانيكي
- فعالة من حيث التكلفة
- المعدات الأساسية
- الجروح المستقيمة جيدة.
السلبيات
- لا تنطبق عليه الأرقام غير المعقدة
- من الممكن أن تنشأ نتوءات ورفوف، والتي قد تحدث نتوءات ورفوف
- قد لا يعمل بشكل جيد في الإنتاج على نطاق واسع
2. عمليات القطع الحراري
يتم استخدام الحرارة في العمليات الحرارية للقطع، والتي تعمل على إذابة أو تبخير الألومنيوم. هذه طرق سريعة ودقيقة يتم استخدامها في مصانع التصنيع والتصنيع.
A. القطع بالليزر
يعمل القطع بالليزر من خلال تركيز الضوء من خلال شعاع، وبالتالي قطع الألومنيوم. يتم العمل على الشعاع باستخدام أنظمة التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي لتوفير دقة هائلة.
- آلية التشغيل: عندما يتم إطلاق الليزر، يتم صهر الألومنيوم أو تبخيره عند نقطة التلامس، ويتم استخدام غازات النفخ مثل النيتروجين أو الأكسجين لدفع المعدن المنصهر جانباً.
- التطبيقات: ممتازة على الألومنيوم الرقيق (حتى 10 مم بشكل عام) وسهلة الاستخدام، مما يسهل الحصول على تفاصيل رائعة.
الإيجابيات
- إنه أرخص من الليزر,
- يوجد القليل جداً من التشويه
- قابلية التكرار بالتحكم الحاسوبي
القيود:
- الألومنيوم عاكس لأشعة الليزر، وهذا يتطلب ليزر ألياف خاصة
- معدات مكلفة
- أوراق غير موقعة ذات وزن أكبر
B. القطع باستخدام البلازما
في القطع بالبلازما، هناك قطع المعدن الذي يتم صهره ونفخه باستخدام نفاثة من الغاز المؤين عالي الحرارة.
مناسب لـ صفيحة ألومنيوم سميكة (أكثر من 10 مم)
الإيجابيات
- بالنسبة للمواد السميكة، يكون دائمًا أسرع من الليزر في المواد السميكة
- لا توجد نسخة ورقية صالحة مثل الليزر
السلبيات
- حامل خطوط الرحلات البحرية الأكثر خشونة
- خبث أو خبث أكبر للتطهير
- مُصنَّعة بنفث الماء
3. أنظمة القطع الكاشطة
تُستخدم هذه العمليات لإزالة المواد عن طريق الاحتكاك أو التآكل بدلاً من استخدام الشفرات الحادة أو الحرارة.
أ- القطع بالنفث المائي
القطع بالنفث المائي هو عملية تستخدم نفاثة ماء عالية الضغط يمكن دمجها مع مادة كاشطة، مثل العقيق، من أجل ثقب الألومنيوم.
الميزات الرئيسية:
- لا توجد منطقة حرارة، وبالتالي لا توجد فرصة للتشويه
- يمكن قطع المواد السميكة، التي يصل سمكها إلى عدة بوصات
- الطائرات والسلع الطبية
الإيجابيات
- لا، بل أسرع من الليزر؛ لا، بل أسرع من سيوف النار
- ليس لها أي تأثير على خواص المواد
- مؤلفات كرويتنتس
B. الأعمال باهظة الثمن
في هذه التقنية، يتم تكسير الألومنيوم من خلال عجلة كاشطة تدور.
التطبيقات: قطع القضبان والأنابيب وقضبان الزوايا من الألومنيوم
الفوائد:
- سريع وبدون تأثير باهت
- قطع خشنة رخيصة الثمن
العيوب:
- الحرارة والشرر الناتج
- قد يحتاج العمل الحواف بعد ذلك
4. التصنيع باستخدام الحاسب الآلي للألومنيوم
القطع بالتحكم العددي بالكمبيوتر (CNC) هو شكل من أشكال عمليات القطع التي يتم التحكم فيها رقميًا حيث يتم استخدام برنامج كمبيوتر قابل للبرمجة للتحكم في أدوات القطع.
A. التفريز باستخدام الحاسب الآلي الرقمي
تنتقل أداة دوارة فوق سطح مادة الألومنيوم وتزيلها على طول المحاور X وY وZ. توجد تطبيقات في شكل متعدد الأجزاء، أي أجزاء المحرك أو العلب الإلكترونية.
B. تشغيل ماكينة CNC
يتم غزل عينة الألومنيوم، ويتم استخدام قاطع ثابت لتشكيلها. يتم تنفيذه على المكونات الأسطوانية، مثل الأعمدة والبطانات.
C. الحفر باستخدام الحاسب الآلي الرقمي
تم استخدامه لحفر ثقوب في الألومنيوم بدقة شديدة. يتم التحكم في العمق الدقيق لكل ثقب وموضعه وقطره بواسطة ملفات CAD.
المزايا
- فائقة الدقة
- من العملي تفصيل التصميمات
- استخدم مثبطات اللهب/إخفاء العينين/غطاء الأذنين.
- مكمل للتصنيع بكميات كبيرة
العيوب
- عمليات شراء المنشآت عالية التكلفة
- ستكون هناك حاجة إلى مشغلين محترفين.
5. القطع اليدوي والقطع الآلي
هناك عدة نقاط يجب مراعاتها عند اتخاذ القرار بين طريقة القطع اليدوي وطريقة القطع الآلي:
- القطع في الوضع اليدوي، القطع الآلي المعايير
- فمن ناحية، التكلفة الأولية منخفضة. ومن جهة أخرى، فإن الاستثمار الأولي المرتفع بطبيعته
- خبرة، مهارة عادية، خبرة فنية من أي نوع
- الحجم الإنتاج على نطاق صغير الإنتاج الضخم
قد يكون القطع اليدوي (مثل استخدام المناشير اليدوية أو المقصات اليدوية) مناسبًا للهواة أو التصنيع على نطاق صغير. وعلى النقيض من ذلك، يتطلب التصنيع على نطاق صناعي آلات مؤتمتة مثل التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب أو الليزر أو البلازما.
6. اعتبارات السلامة
يمكن أن يكون الألومنيوم مادة خطرة للقطع، اعتماداً على تدابير السلامة:
- الحواف الحادة: بمجرد قطعها، تميل الحواف إلى أن تكون حادة ويمكن أن تجرح المستخدم. قم بإزالة الحواف دائماً.
- الحطام المتطاير يمكن بناء طرق ميكانيكية وكاشطة للمقذوفات. يجب حماية العينين.
- الحرارة والشرر: هناك عملية حرارية لتوليد درجات حرارة عالية وأشعة فوق بنفسجية. العوادم والأقنعة.
- الغبار والأبخرة: قد يتسبب القطع الكاشطة والبلازما في انبعاث الغبار أو الأبخرة السامة. المدخنون والأقنعة.
- يجب مراعاة التهوية السليمة دائمًا، ويجب استخدام المعدات مع وجود حراسات، ويجب وضع جدول زمني منتظم لفحص الأدوات.
7. طريقة التقطيع الصحيحة
تعتمد الحاجة إلى اختيار طريقة مناسبة على عدة أمور:
- سُمك المادة: يتم استخدام النفاثة المائية أو البلازما عندما تكون سماكة الألومنيوم عالية، ويتم استخدام الليزر أو المنشار عندما تكون الصفيحة رقيقة.
- التشطيب المفضل: يُنتج الليزر والحاسوب باستخدام الحاسب الآلي أفضل تشطيبات؛ وقد تحتاج سمات الميكانيكية والبلازما إلى تشطيبات بعد العمل.
- مستوى الإنتاج: يتم تنفيذ الإنتاج على نطاق منخفض، وإنتاج سلع مخصصة بالقطعة باستخدام معدات يدوية. الروبوتات
- الميزانية: سعر الأدوات اليدوية والميكانيكية رخيص، ولكنه ليس دقيقًا. وسعر الليزر والتحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي أعلى، ولكنه أكثر فعالية.
مواد قطع الألومنيوم
على الرغم من أن الألومنيوم هو المكون الرئيسي الذي سيتم قطعه، إلا أن العملية تعتمد على مجموعة متنوعة من مواد الدعم، بما في ذلك أدوات القطع، ومواد التبريد، والمواد الكاشطة، وأجزاء الماكينة. يعد اختيار هذه المواد أمرًا بالغ الأهمية من أجل الحصول على عمليات قطع سلسة وعمر طويل لأداة القطع وتشطيبات عالية الجودة.
1. أدوات وشفرات القطع بالليزر
لإجراء القطع الميكانيكي، يفضل استخدام الشفرات ذات الرؤوس الكربيدية والفولاذ عالي السرعة (HSS)، وكذلك الأدوات المغلفة بالماس. الكربيدات شديدة التحمل ومناسبة للاستخدام عالي السرعة، في حين أن HSS مرنة واقتصادية للاستخدام عند الحاجة إلى القطع الأساسي للغاية. تُستخدم ماكينات التفريز الطرفية المصنوعة من الكربيد الصلب في التفريز باستخدام الحاسب الآلي لأنها دقيقة ومتينة. لا تُستخدم الأدوات المطلية بالماس إلا في الأعمال الدقيقة للغاية حيث يجب أن يكون كل شيء سلسًا وبتفاوتات تفاوتات ضيقة للغاية.
2. المبردات ومواد التشحيم
يمكن أن تميل مادة الألومنيوم إلى السخونة الزائدة والالتصاق بالأدوات؛ ولضمان عدم حدوث ذلك، يتم استخدام سوائل القطع للتبريد والتشحيم أثناء عملية القطع. هذه السوائل هي المبردات الاصطناعية والزيوت القابلة للذوبان والبخاخات الرذاذية، والتي تقلل من الاحتكاك وانسداد الأدوات وتزيد من تشطيب السطح. ولمنع التشوه الحراري في العمليات عالية السرعة، يتم استخدام مبردات الرذاذ أو المبردات القائمة على الهواء.
3. المواد الكاشطة
في عملية القطع بالنفث المائي، يتم وضع نفاثة من الماء تحت ضغط مرتفع، ثم يتم دمجها مع مادة كاشطة - وهي العقيق بشكل عام التي تخضع لعملية قطع الألومنيوم السميك أو الطبقات. ويُستخدم العقيق أيضًا لأنه حاد وصلب وغير خطر على البيئة. يمكن استخدام عجلات أكسيد الألومنيوم أو عجلات كربيد السيليكون في استخدام الطحن والصنفرة لتقديم حافة نظيفة أو تسييس بعد قطع شيء ما.
4. مساعدات قطع الغاز بالليزر
بالنسبة لقطع الألومنيوم بالليزر، يستخدمون الغازات المساعدة مثل النيتروجين أو الأكسجين. وعادة ما يتم اختيار النيتروجين لتحقيق حافة نظيفة خالية من الأكسيد، خاصة في المعالجة حيث يجب أن تكون الاحتياجات قابلة للحام أو أن تكون مغلفة. على الرغم من أن الأكسجين أسرع وأكثر فعالية من حيث التكلفة، إلا أنه قد يسبب حوافًا محترقة، وبالتالي لا يتم تطبيقه عادة في المنحنيات عالية الدقة؛ ويتم تطبيقه بانتظام على تلك ذات الطبيعة الأكثر خشونة.
5. مواد قطع العمل والتركيبات
يتم استخدام الفكوك الناعمة والرذائل وحتى طاولات التفريغ باستخدام مواد مثل النايلون أو المطاط أو اليوريثان من أجل ربط الألومنيوم أثناء القطع. وتزيل هذه المواد إمكانية حدوث خدوش أو انبعاجات في سطح الألومنيوم الناعم وتثبيت عملية القطع.
مستقبل قطع الألومنيوم
يمكن مناقشة مستقبل أكثر إشراقاً لقطع الألومنيوم لأنه مجال سريع التطور، يساعده في ذلك تقدم الأتمتةوالتصنيع الرقمي والاستدامة. مع الضغط على الصناعة لزيادة كل من السرعة والدقة وتقليل الهدر إلى الحد الأدنى، سيخضع القطع التقليدي لتحسينات لاستكماله، بل واستبداله في بعض التصنيفات، بتقنيات ذكية ومتكيفة.
تعمل الماكينات بنظام التحكم الرقمي والقطع بالليزر على أن تصبح أكثر ذكاءً ويتم ربطها بالذكاء الاصطناعي وتدريبها على التعلم الآلي، لتغيير معلمات القطع تلقائيًا لتغيير درجة الألومنيوم والسماكة. تعمل هذه الأنظمة على زيادة الدقة وتقليل الأخطاء وإهدار المواد.
أصبحت ليزرات الألياف الليزرية رائجة بفضل كفاءتها وقدرتها على إنتاج قطع غير حراري مشوه على بعض المعادن العاكسة مثل الألومنيوم. وفي الوقت نفسه، يتزايد استخدام الأنظمة الهجينة، التي تجمع بين الليزر والنفث المائي والميكانيكي، بحيث يمكن للمصنعين الاستفادة من نقاط القوة في تخصصين ضمن مسار معالجة واحد.
GC Precision Mould: مُصنِّع القوالب الموثوق به
يسعدنا أن نصبح شريكك الموثوق به في شبكة التصنيع الدقيق في GC Precision Mold. تحت راية الجودة والابتكار ورضا العملاء في تصميم وتصنيع القوالب عالية الدقة التي تلبي متطلبات الصناعات التنافسية الحالية، وقد أثبتنا أننا سيد هذه القدرة والإمكانيات. في صناعة السيارات، وفي مجال الإلكترونيات وغيرها من المجالات، سيحرص موظفونا المحترفون على أن يتمتع كل قالب بدقة ومتانة وأداء لا تشوبه شائبة. ستقدم لك GC Precision Mould نتائج موثوقة ومنتجات مُرضية بمعدل متقن وفي حدود الميزانية عندما تحتاج إلى منتج جديد أو ترغب في تحسين إجراء معين. الدقة في نا، بل ضماننا أيضًا.
الخاتمة
يُعد تقطيع الألومنيوم أحد أهم العمليات في قطاعات التصنيع والبناء والسيارات والفضاء والطيران وعدد لا يحصى من القطاعات الأخرى. ونظرًا لأن الألومنيوم خفيف الوزن وناعم ومقاوم للتآكل، يجب اختيار طريقة القطع المناسبة بحيث يمكن تجنب التشوه أو السخونة الزائدة أو التشطيبات السيئة. وسواء أكانت الأشكال الميكانيكية القديمة المتمثلة في النشر أو القص أو القطع بالليزر أو النفاثة المائية أو البلازما أو القطع باستخدام الحاسب الآلي أو التكنولوجيا الحديثة عالية التقنية فإن لكل منها استخدامات محددة حسب سُمك المادة المراد قطعها والدقة المطلوبة والسرعة والميزانية.
يعتبر القطع الميكانيكي غير مكلف ويتم إجراؤه عادةً عند القطع المستقيم عبر الصفائح وكذلك عبر المقاطع الجانبية. أما الليزر والبلازما فهما طريقتا القطع الحراري اللتان تناسبان العمل الأسرع وبكميات كبيرة. تقوم طرق الكشط بعمل قطع بارد من خلال عدم تعديل خصائص المادة، وبالتالي يمكن استخدامها في المواد الحساسة أو السميكة. وفي الوقت نفسه، يتيح التصنيع باستخدام الحاسب الآلي دقة عالية للغاية وهو مثالي في إدارة الأشكال المتطورة والعمليات التي يتم التحكم فيها بالكمبيوتر.
من أجل اختيار تقنية قطع الألومنيوم المناسبة، يجب التوفيق بين معايير مثل الدقة والكفاءة والتكلفة وخصائص المواد. تُعد إجراءات السلامة والأدوات المناسبة والمعرفة من جانب المشغل ضرورية بغض النظر عن الوسائل. مع تزايد متطلبات الصناعة باستمرار على الصناعات (من حيث الأداء والتقارب مع التفاوتات المسموح بها)، تتطور تقنيات قطع الألومنيوم باستمرار لتوفير المزيد من الجودة والاستدامة والإنتاجية في بيئة التصنيع الحالية.
الأسئلة الشائعة
1. كيف تقطع صفائح الألومنيوم؟
يتم الحصول على القطع الأنظف والأكثر دقة عن طريق القطع بالليزر أو النشر الدائري للصفائح الرقيقة. تعمل أجهزة الليزر بشكل أفضل في الأعمال التفصيلية للغاية وتعمل المناشير بشكل أفضل في القطع السريع والمستقيم.
2. هل يمكن قطع الألومنيوم باستخدام منشار عادي؟
نعم، ولكن بشفرة ذات رأس كربيد لاستخدامها مع المعادن غير الحديدية. يمكن أن تتكدس الشفرات الخشبية العادية أو تقوم بقطع متشنج وغير آمن.
3. هل يعمل القطع بالنفث المائي على الألومنيوم؟
نعم، تعمل النفاثة المائية بشكل رائع على الألومنيوم. فهو يقوم بعمل قطع نظيف ودقيق دون تسخين المعدن ولا يحرق المعدن، وبالتالي لا يلتوي.
4. هل القطع بالليزر أم البلازما للألومنيوم أفضل؟
هذا يعتمد. القطع بالليزر أكثر دقة وله حواف ناعمة على المواد الرقيقة. أما القطع بالبلازما فهو أكثر فعالية من حيث التكلفة ومناسب أكثر عند استخدام ألواح الألومنيوم السميكة.