بثق الألومنيوم هو عملية دفع سبيكة الألومنيوم في قالب ذي مقطع عرضي محدد مسبقًا. وبالنظر إلى أنبوب معجون الأسنان فإن عملية بثق معجون الأسنان متشابهة أيضًا. يقوم كبش يعمل بالكهرباء بدفع الألومنيوم داخل القالب وتخرج المادة من الفتحة. وعندما تخرج، فإنها تتخذ شكل القالب ذاته ويتم دفعها على طول طاولة نفاد. الفكرة بسيطة في أفضل حالاتها. فالقوة تشبه قوة ضغط أصابعك على أنبوب معجون الأسنان. عند الضغط باللون الأحمر ينز المعجون على شكل فتحة الأنبوب. تُستخدم فتحة الأنبوب بدلاً من قالب البثق في هذا التشبيه. يكون معجون الأسنان على شكل خيط دائري معتم بسبب كون الفتحة على شكل دائرة.

هذه المقاطع الجانبية المبثوقة الشائعة هي الزوايا والقنوات والأنابيب المستديرة.

تظهر الرسومات المستخدمة لتصميم القوالب أعلاه، وتظهر أدناه عروض مقاطع الألومنيوم المكتملة.

ما هو بثق الألومنيوم؟

تتم عملية بثق سبائك الألومنيوم حيث يتم إجبار سبائك الألومنيوم على المرور عبر قالب يكون في مقطع عرضي محدد الشكل. يمكن للمرء أن يتخيل ذلك من خلال مقارنته بعصر معجون الأسنان من أنبوب: يضغط الكبش عليه، مما يجبر الألومنيوم على التدفق عبر القالب، وتخرج المادة بالشكل المحدد للقالب. عند البثق يتم تحريك المظهر الجانبي على طاولة نفاد. إن المبدأ الأساسي للعملية بسيط مثل ضغط معجون الأسنان من خلال ثقب دائري ينتج عنه خيط طويل وصلب.

الأشكال المبثوقة الشائعة

• صلب: لا توجد مساحات فارغة داخلية (مثل القضبان والعوارض والزوايا)
• أجوف: فراغ محاط (مثل أنبوب مربع أو مستطيل الشكل).
• شبه مجوفة: الفراغات المغلقة جزئياً (على سبيل المثال، القنوات C ذات الفجوات الصغيرة)

تُستخدم عملية البثق على نطاق واسع في مجالات الهندسة المعمارية والسيارات والفضاء والإلكترونيات والطاقة. على الرغم من أن الأشكال البسيطة (الزوايا والقنوات) هي الأشكال النموذجية، إلا أن التصاميم المعقدة للغاية ممكنة أيضًا من خلال هذه العملية. ومن الأمثلة على ذلك استخدام الأنظمة المعمارية التي تحتوي على العديد من البثق المتشابك، وأحيانًا استخدام الفواصل الحرارية كعزل.

عملية بثق الألومنيوم في 10 خطوات

الخطوة #1: تجهيز قالب البثق ونقله إلى مكبس البثق

يُصنع القالب من الفولاذ H13 على شكل قالب دائري، أو يتم استرجاعه في حالة وجوده بالفعل. تتم معالجة القالب حراريًا إلى 450 -500 درجة مئوية قبل استخدامه لإطالة عمر القالب وأيضًا لتوفير تدفق منتظم للمعدن أثناء البثق. يتم إدخال القالب بعد تسخينه جيدًا في مكبس البثق ويكون جاهزًا للتشغيل.

الخطوة #2: يتم تسخين قضبان الألومنيوم قبل البثق بالتسخين

المرحلة الثانية من عملية البثق هي تحضير المادة الخام التي تسمى البليت. البليت هو ببساطة عبارة عن سبيكة أسطوانية صلبة من الألومنيوم تم قطعها من سجل أكبر من الألومنيوم. تُستخدم القضبان كمادة أولية في إنتاج المقاطع الجانبية المبثوقة المطلوبة. يجب أن يتم تسخين البليت بشكل صحيح في فرن صناعي خاص قبل أن يتم البثق. وتكون درجة الحرارة المميزة في هذه الخطوة 400-500 درجة مئوية. ويعد هذا التسخين المتحكم فيه ضروريًا لأنه يذيب الألومنيوم بما يكفي لتمكينه من أن يكون مرنًا وقابلًا للتدفق بسهولة عبر القالب تحت الضغط. والأهم من ذلك، لا يتم صهر البليت عند هذه النقطة، بل يتم أخذ البليت إلى حالة يمكن أن يتشوه فيها بشكل بلاستيكي دون تشقق أو كسر.

الخطوة #3: تقوم مكابس البثق بنقل البليت

وبمجرد التسخين المسبق يتم بعد ذلك نقل قضبان الألومنيوم باستخدام الطاقة الميكانيكية إلى مكبس البثق. يتم وضع مادة تشحيم أو عامل تحرير على سطح البليت قبل عملية الكبس لضمان تقليل الاحتكاك. كما يتم طلاء العامل أيضًا على المكبس الهيدروليكي، مما يضمن سهولة الحركة وعدم التصاق البليت والمكبس. وهذا ضروري لضمان كفاءة عملية البثق وكذلك سلامة المواد والمعدات.

الخطوة #4: ينقل الكبش مادة القالب إلى الحاوية

يتم ذلك عن طريق وضع قضبان الألومنيوم المخففة في مكبس البثق إلى هذه المرحلة. ثم يتم دفعها بعد ذلك بواسطة كبش هيدروليكي قوي يسبب ضغطًا كبيرًا يصل إلى 15,000 طن. يتم دفع البليت تدريجيًا إلى حاوية المكبس تحت هذه القوة. يتراكم الضغط وبالتالي يدفع الألومنيوم إلى الخارج ويملأ جدران الحاوية بالكامل. وهذا يضمن أن المادة مضغوطة بشكل موحد وجاهزة لعملية البثق التالية باستخدام القالب.

الخطوة #5: يتم بثق المادة إلى القالب

عندما تشع سبيكة الألومنيوم في حاوية الضغط، يتم ضغطها على قالب البثق. ويوفر الضغط الهيدروليكي المتواصل للمادة الطريق الوحيد أمامها من خلال فتحة القالب. ومن خلال هذا الإطلاق، يكتسب الألومنيوم شكل القالب بكامله ويكون شكلًا محددًا بالكامل ليتم تبريده ومعالجته بشكل أكبر.

الخطوة #6: يتم وضع البثق الخارج على طاولة التشغيل ويتم لصقها

بعد خروج المظهر الجانبي للألومنيوم من القالب، يتم رفعه بواسطة ساحبة تقوم بجلبه عمدًا حول طاولة النفاد. يتحرك الساحب بمعدل ثابت مع معدل البثق بحيث تكون هناك حركة سلسة دون تشويه. يتم السماح للقالب بالتبريد على الطاولة، وهذا هو التبريد، ويتم ذلك إما عن طريق حمام مائي أو مراوح مثبتة فوقه، مما يوازن خصائصه وهيكله.

الخطوة #7: يتم قص البثق بطول الطاولة

وبمجرد أن يصبح البثق كبيرًا بما يكفي لتغطية طاولة كاملة يتم قطعه من العملية باستخدام منشار ساخن. هذا هو الفصل لجعل المظهر الجانبي الذي يمكن التعامل معه لاحقًا. أثناء عملية البثق، تكون الحرارة مهمة للغاية. على الرغم من أن المظهر الجانبي على الرغم من انطفائه بالفعل بمجرد إزالة المكبس يكون عليه الكثير من الحرارة ولا يزال غير بارد. هذه المرحلة مناسبة لإعداد القص للبثق الذي يتبعه التبريد والمحاذاة اللاحقة.

الخطوة #8: يتم وضع البثق في درجة حرارة الغرفة

مع جريان البثق على طاولة الجريان يتم بعد ذلك نقل البثق إلى طاولة تبريد ميكانيكيًا إلى طول الطاولة. في هذه الحالة، تُترك مقاطع الألومنيوم لتبرد حتى تبرد ببطء إلى درجة حرارة الغرفة. يُعد التبريد خطوة مهمة في تثبيت المادة. عندما يتم تبريد المقاطع الجانبية بما فيه الكفاية، يتم نقلها إلى المرحلة التالية وهي التمدد للحصول على محاذاة مناسبة.

الخطوة #9: يتم إحضار البثق إلى النقالة ويتم محاذاة البسط

عادةً ما تكتسب المقاطع الجانبية المبثوقة التواءً أو تشوهًا طفيفًا عندما تبرد المقاطع الجانبية التي يجب تصحيحها. يتم نقل المقاطع الجانبية إلى نقالة لاستعادة شكلها الصحيح. في هذه الحالة، يتم تثبيت طرفي كل عملية بثق بإحكام، ويتم سحب البثق ميكانيكيًا بقوة منظمة. تعمل عملية الاستطالة هذه على إزالة أي عيوب وتقويم الألومنيوم وبالتالي جعلها مستقيمة تمامًا ومستعدة للخضوع للخطوات النهائية للقطع والتشطيب.

الخطوة #10: يتم إحضار البثق إلى منشار التشطيب ويتم قصها بالطول المطلوب

بمجرد أن يتم تقويم البثق بطول الطاولة وتقويتها بشكل صحيح، يتم نقلها إلى طاولة المنشار النهائي. في هذه الحالة، تكون المقاطع الجانبية ذات طول محدد مسبقًا يتراوح عادةً بين 8 و21 قدمًا. عند هذه النقطة، يتم الاستيلاء على قذف خصائص T4. بعد النشر، يمكن وضعها في أفران التعتيق حتى تحصل على خواص T5 أو T6 الأقوى.

فوائد بثق الألومنيوم

فوائد بثق الألومنيوم

 خفيف الوزن وقوي

يتميز الألومنيوم بنسبة مذهلة من القوة إلى الوزن، ومن ثم يتم استخدامه في مكونات الطائرات والإطارات الهيكلية وما إلى ذلك.

مقاومة التآكل

الألومنيوم منيع ضد التآكل، على عكس الفولاذ الذي يحتوي على طبقة من الأكسيد، وبالتالي فهو مثالي في الاستخدام الخارجي.

مرونة التصميم

البثق يمكن تشكيله إلى أجل غير مسمى عن طريق استخدام القضبان الأساسية إلى المصفوفات المعقدة من التجاويف والقنوات.

كفاءة التكلفة

تقلل هذه العملية من الهدر وتتيح الإنتاج بكميات كبيرة، مما يحافظ على انخفاض تكلفة المواد والتصنيع الآلي.

استخدامات بثق الألومنيوم.

قد تندهش عندما تدرك أن هناك العديد من الصناعات التي تعتمد على البثق.

الإنشاءات

استخدامات بثق الألومنيوم في الإنشاءات

لقد أصبح بثق الألومنيوم جزءًا مهمًا من البناء الحديث لأنه قوي ومتين ويتيح المرونة في تصميمه. ويتم استخدامه عادةً في إنتاج إطارات النوافذ التي تتميز بخفة الوزن والمتانة في نفس الوقت لتحمل الوزن، والأبواب ذات التشطيبات الملساء، والجدران الستائرية التي تُصنع لتعزيز جمال المبنى بل والحفاظ على ثباته. كما يتم بثق الألومنيوم أيضًا لصنع درابزينات آمنة وجذابة في نفس الوقت، وكذلك الأسقف التي توفر الحماية من المطر ومتانة الأداء. من خلال هذه التطبيقات، يمكن للمرء أن يرى تعدد استخدامات الألومنيوم، وبالتالي الحاجة إلى استخدام هذا المكون في تصميم الهندسة المعمارية والهياكل.

السيارات

استخدامات بثق الألومنيوم في السيارات

تتبنى معظم التطبيقات في صناعة السيارات نظام بثق الألومنيوم حيث إنها مادة قوية وخفيفة الوزن وقادرة على الأداء الحراري الجيد. ومن بين هذه المواد، صواني بطاريات السيارات الكهربائية التي يجب أن تكون متينة ومقاومة للتآكل، وتجعل المركبات فعالة وآمنة في الوقت نفسه. كما أن المكونات الهيكلية مصنوعة أيضاً من الألومنيوم المبثوق غير الصلب ولا يساهم في زيادة الوزن. وتتمثل إمكانية استخدام الألومنيوم في المبادلات الحرارية في كونه موصلاً حرارياً جيداً يساعد في التبريد ويحسّن كفاءة الطاقة والأداء للسيارة بأكملها.  

الإلكترونيات  

يستخدم بثق الألومنيوم على نطاق واسع في إنتاج المكونات التي تتطلب مزيجًا من القوة والدقة والكفاءة الحرارية. ومن الأمثلة على ذلك المشتتات الحرارية التي تحتوي على زعانف مقذوفة تساعد في الاحتفاظ بالحرارة من أجل تقليل الأضرار التي تلحق بالآلات الحساسة. يخدم البثق غرضًا مزدوجًا يتمثل في إنشاء تصميم خفيف الوزن، وبالتالي حماية المعدات بطريقة فعالة، وغلاف قوي للحماية من التلف الميكانيكي.

الفضاء الجوي

قدرة بثق الألومنيوم مهم في هندسة الطيران بسبب نسبة القوة إلى الوزن وتعدد الاستخدامات. كما أنه يجد مجموعة واسعة من التطبيقات في إطارات الطائرات ويوفر أطرًا خفيفة الوزن ومتينة تعزز كفاءة استهلاك الوقود. كما يتم إنتاج المكونات الداخلية أيضاً بواسطة الألومنيوم المبثوق، بما في ذلك دعامات المقاعد وهياكل المقصورة وتوفر السلامة بالإضافة إلى وزن أقل. ولدينا أيضاً عوارض الدعم التي تتكون من عوارض الدعم التي تتكون من البثق والتي توفر الصلابة والثبات لمساعدة الطائرات على تحمل أعلى مستوى من الضغوط أثناء تشغيلها وضمان الحفاظ على أدائها واستقرارها بشكل عام.

المنتجات الاستهلاكية

استخدامات بثق الألومنيوم في المستهلكين

إن خفة وزن الألومنيوم وتعدد استخداماته جعلته يُستخدم على أفضل وجه في المنتجات الاستهلاكية. كما أنه يصنع إطارات الأثاث التي تدوم طويلاً، ويقوي المعدات الرياضية مثل الدراجات الهوائية والمضارب ويساعد أيضاً في أجهزة اللياقة البدنية بمكونات دقيقة. كما تم استخدام الألومنيوم المبثوق أيضًا في التكنولوجيا التي نستخدمها يوميًا مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة حيث يوفر أغلفة أنيقة لا توفر المتانة فحسب، بل توفر أيضًا وظائف وتصميمًا جيدًا.

اختيار سبيكة بثق الألومنيوم المناسبة

لا توجد وحدة جوهرية لجميع سبائك الألومنيوم.

البثق 6000 سلسلة 6000

البثق 6000 سلسلة 6000

الأكثر شيوعًا هي 6061 و6063. وهي مزيج من القوة والحماية من التآكل وقابلية البثق.

القوة مقابل قابلية التشكيل

تكون السبائك الأقوى أكثر صعوبة في البثق والأكثر شيوعًا السبائك الأكثر ليونة لها قابلية تشكيل أعلى. وذلك لأن الاختيار الصحيح يعتمد على متطلبات مشروعك.

الأفكار النهائية حول بثق الألومنيوم

يُعد البثق طريقة متعددة الاستخدامات وغير مكلفة وصديقة للبيئة لتصنيع الألومنيوم. فهو يأخذ القضبان الخام، ويحولها إلى قضبان عالية الأداء تستخدم في الصناعات الحديثة. تحتاج إلى توازن بين المرونة والقوة في ما تقوم بتصميمه؛ سواءً كان ذلك في المكونات الهيكلية أو في الإلكترونيات المصغرة، ويوفر البثق مزيجًا مثاليًا من الاثنين معًا.

الأسئلة الشائعة

ما هو أكثر أنواع بثق الألومنيوم استخدامًا؟

فهو أقل وزناً، ويتميز بالمتانة والمرونة، كما أنه اقتصادي في صنعه مقارنةً بالتشغيل الآلي أو الصب.

ما هي قوة سحب الألومنيوم؟

تتعلق السبيكة والمعالجة الحرارية بالمتانة ولكن يمكن أن يكون الألومنيوم المبثوق قويًا للغاية وخفيفًا في الوقت نفسه.

ما هي الأشكال التي يتم توفير بثق الألومنيوم بها؟

جميع الأشكال تقريبًا الصلبة والمفرّغة والقنوات والزوايا والأشكال على شكل حرف T بالإضافة إلى التشكيلات الجانبية ذات الشكل الجزئي كلها ممكنة.

القدرة على إعادة تدوير بثق الألومنيوم؟

نعم! البثق صديق للبيئة وقابل لإعادة التدوير بنسبة 100%؛ وذلك لأن الألومنيوم لا يفقد جودته أثناء إعادة التدوير.

ما هي الصناعات الرائدة في مجال بثق الألومنيوم؟

الإنشاءات والسيارات والفضاء والنقل والإلكترونيات.