أساسيات تشكيل الألومنيوم - التشكيل على الساخن والتشكيل على البارد

يعد الألومنيوم وسبائكه من بين المعادن غير الحديدية الأكثر شيوعًا حيث يحتل المركز الثاني في الإنتاج بعد الصلب. الألومنيوم هو ثامن أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية من حيث الوزن وهو أكثر وفرة من جميع المعادن غير الحديدية الأخرى مجتمعة. وتبلغ كثافته ثلث كثافة الفولاذ فقط (2. 7 جم/سم مكعب لسبائك الألومنيوم وحوالي 7. 85 جم/سم مكعب للفولاذ). هذه الكثافة المنخفضة تجعل سبائك الألومنيوم مثالية للتطبيقات خفيفة الوزن، مع قوة وصلابة جيدة وعمر إجهاد مرتفع، مما يجعلها مثالية للأعضاء الحاملة للأحمال.

وتتميز سبائك الألومنيوم بقابلية عالية للسحب، وبالتالي فهي مناسبة للتصميمات المعقدة والمطروقات ذات التفاوتات المتقاربة. وتتمتع مطروقات الألومنيوم بخصائص أفضل من مطروقات الفولاذ من حيث مقاومة التآكل والتوصيل الحراري والخصائص غير المغناطيسية. وتتفوق في العديد من الجوانب على المطروقات المصنوعة من الفولاذ.

للمطروقات المصنوعة من الألومنيوم العديد من التطبيقات بسبب خصائصها؛ فهي تُستخدم في الآلات والطيران والسيارات والسكك الحديدية والسفن والبناء والجسور والمواد الكيميائية ومحطات توليد الطاقة. ويمكن الاستعاضة بالألومنيوم عن المطروقات المصنوعة من الفولاذ، مما يقلل من وزن المنتجات الميكانيكية بمقدار 60% مع زيادة القوة. وقد أدى ذلك إلى استخدامه على نطاق واسع في صناعات الطيران والفضاء والدفاع نظراً لخفة وزنه وقوته العالية. على سبيل المثال، تحتوي هياكل الطائرات على الألومنيوم المطروق في نطاق 15% إلى 50%. ستناقش هذه المقالة عملية تشكيل الألومنيوم وتقنيات التشكيل الأكثر شيوعًا للألومنيوم مثل التشكيل على الساخن والبارد والساقط.

خصائص قابلية التشكيل لمعدن الألومنيوم

في جانب قابلية التشكيل، تتشابه سبائك الألومنيوم تقريبًا مع الفولاذ الكربوني والفولاذ الهيكلي منخفض السبائك.

التباين في مقاومة التشوه عند درجات الحرارة العالية

تُظهر سبائك الألومنيوم نطاقًا واسعًا من مقاومة التشوه (أو إجهاد التدفق) اعتمادًا على نوع السبيكة. تكون سبائك الألومنيوم منخفضة إلى متوسطة القوة في السلسلة 6000 أكثر عرضة للتشوه في درجات الحرارة المرتفعة. ومن ناحية أخرى، تكون سبائك الألومنيوم عالية القوة وخاصةً سبائك الألومنيوم من سلسلة ألومنيوم سلسلة 7000 مثل سبائك الزنك-الزنك-الملغ-النحاس التي أفادت التقارير أنها توفر مقاومة أعلى للتشوه في درجات الحرارة العالية.

على سبيل المثال، يبلغ حد قوة التشكيل لسبائك الألومنيوم الصلب 40 ميجا باسكال عند درجة حرارة 500 درجة مئوية، بينما يبلغ حد قوة التشكيل لسبائك الألومنيوم 6061 20 ميجا باسكال. وهذا يعني أن حمل التشوه في التشكيل بالنسبة للأخيرة يساوي تقريبًا نصف حمل التشوه في الأولى.

مقاومة التشوه في درجات الحرارة العالية ودرجة حرارة الغرفة

عند درجة حرارة الغرفة، توفر معظم سبائك الألومنيوم المقاومة للتشوه مقاومة للتشوه أقل من الفولاذ الكربوني. ولكن عند درجات الحرارة المرتفعة، قد تكون قدرتها على مقاومة التشوه أقل، أو مماثلة أو حتى أفضل من الفولاذ الكربوني.

الحساسية لدرجات الحرارة

سبائك الألومنيوم حساسة للغاية للتغيرات في درجات الحرارة. ويرجع ذلك إلى أنه كلما انخفضت درجة الحرارة، تزداد قدرتها على مقاومة التشوه بمعدل مرتفع للغاية. هذه الزيادة في الصلابة أكثر من الصلب الكربوني. بالنسبة للفولاذ الكربوني والفولاذ الإنشائي منخفض السبائك، يكون حد الصلابة أعلى بمقدار 1. 5 مرة إذا انخفضت درجة الحرارة بمقدار 100 درجة مئوية. من ناحية أخرى، يمكن أن يؤدي انخفاض درجة الحرارة بمقدار 50 درجة مئوية إلى زيادة قوة سبائك الألومنيوم من 50% إلى 300%.

طرق تشكيل أجزاء الألومنيوم

الألومنيوم عبارة عن سبيكة لينة منخفضة الكثافة تُستخدم غالبًا في تركيبات مع معادن أخرى  مثل النحاس أو المغنيسيوم أو القصدير أو الزنك لتعزيز قابليتها للتشكيل والصلابة وقدرات التقوية. سبائك الألومنيوم قابلة للتشكيل بسهولة، وعلى هذا النحو، فإن 85% من أجزاء الألومنيوم المطروقة.

المنتجات المطروقة أقوى نسبيًا من منتجات الألومنيوم المصبوب لأنها تمتلك ميزات المعدنين. نظرًا لأن درجة حرارة انصهار الألومنيوم منخفضة وأقل تكلفة من المنتجات المطروقة. تشمل سبائك الألومنيوم الأكثر استخدامًا في تطبيقات التشكيل؛ أل 6061 و6063 و6082 و7075. تُستخدم هذه السبائك في الأجزاء والأنظمة الهندسية حيث تكون الحماية من التآكل والكثافة المنخفضة مهمة. تستخدم أجزاء الألومنيوم المطروقة على نطاق واسع في صناعات مختلفة مثل بناء السفن، والأجزاء الداخلية والخارجية للسيارات، والمحركات، والفضاء، وغيرها من المنتجات الصناعية التحويلية حيث تلعب القدرة على تحمل الظروف القاسية كما هو الحال في السفن البحرية دورًا لا غنى عنه. .

تشكيل الألومنيوم على الساخن

تتضمن عملية تشكيل الألومنيوم على الساخن للألومنيوم نشر وتسخين قضبان الألومنيوم إلى درجات حرارة عالية. تعمل هذه العملية، التي تسمى إعادة التبلور، على صقل البنية الحبيبية للألومنيوم وتحسين صلابة الأجزاء المطروقة وليونتها وقوة الخضوع. كما أن عملية التشكيل على الساخن تتسم بالكفاءة العالية في استخدام المواد حيث أنها لا تنتج سوى القليل من خردة المواد. يمكن إجراء التشكيل الساخن لأجزاء الألومنيوم في مصنعنا لتلبية التصميمات والأحجام المطلوبة لعملائنا.

الألومنيوم Cتزوير قديم

يعد التشكيل على البارد للألومنيوم مناسبًا بشكل خاص لمكونات الألومنيوم لأن الألومنيوم مطيل للغاية وسهل التلاعب به. ينتج عن هذه التقنية أجزاء عالية الدقة تتطلب القليل من المعالجة الآلية أو لا تتطلب أي معالجة إضافية وهي الأنسب لصنع منتجات متماثلة. التشكيل على البارد أكثر اقتصاداً من التشكيل على الساخن في معظم الحالات. تتضمن عملية التشكيل على البارد ثني مخزون القضبان على الشكل المطلوب ثم ضغطه بين قالب لتحقيق الشكل النهائي. ومع ذلك، نظرًا لطبيعة الألومنيوم اللينة نسبيًا، يُنصح بالمعالجة الحرارية لزيادة صلابة الأجزاء المطروقة. هذه الخصائص تجعل مطروقات الألومنيوم ضرورية في العديد من الصناعات والتطبيقات.

في هذه العملية، يتم تثبيت الجزء العلوي من القالب بالمطرقة والجزء السفلي من القالب بالسندان. يتم وضع قطعة عمل الألومنيوم المسخنة على السندان داخل النصف السفلي من القالب. بعد ذلك، يتم دفع قطعة العمل داخل تجويف القالب بقوة منتظمة حتى تشغل تجويف القالب بالكامل. في هذه المرحلة، يتم إخراج أي ألومنيوم زائد من خلال الفتحات بين نصفي القالب. يتم تجميع هذه المادة الزائدة، التي تُسمى الوميض، ثم يتم استخدامها في عملية الإنتاج مرة أخرى.

تشكيل الألومنيوم المنسدل

التشكيل بالحدادة المسقطة هي طريقة تشكيل تتضمن وضع قطعة ألومنيوم بين نصفي قالب واستخدام مطرقة لتشكيل المادة، مما يجعلها مثالية لإنتاج أجزاء الألومنيوم على نطاق واسع. ويفضل استخدام سبائك الألومنيوم في التشكيل بالحدادة بالقالب بسبب وزنها الخفيف، وتعتبر سبائك السلسلة 6000 و7000 الأكثر ملاءمة. بعد تشكيل قطعة العمل، يتم تقليم أي مواد زائدة تُسمى بالوميض ويمكن مواصلة معالجة الأجزاء.

من المعروف أن الألومنيوم يتم تقويته وتقويته وتحسين خصائص الإجهاد من خلال عملية التشكيل بالإسقاط. تتيح عملية التشوه المضبوطة هذه إمكانية تحقيق دقة وتناسق عاليين، مما يجعلها عملية رخيصة وغير مهدرة يمكن استخدامها لتصنيع أشكال معقدة.

فيما يلي خصائص سبائك الألومنيوم:

تتميز معادن مثل الألومنيوم بخاصية تُعرف باسم اللدونة وهي قدرة المادة على إعادة تشكيلها تحت قوى خارجية عالية. ويمتلك الألومنيوم القدرة على الحفاظ على استقراره الهيكلي. وتحدد ليونة سبائك الألومنيوم قابليتها للمعالجة والظروف التي يمكن في ظلها إجراء عملية التشكيل بالقالب.

وفي حين أن سبائك الألومنيوم تُظهر معدل تدفق 50% من الفولاذ، فإن معامل احتكاكها على أسطح القوالب يبلغ ثلاثة أضعاف معامل احتكاك الفولاذ. وهذا يؤدي إلى ارتفاع الترابط، وانخفاض قابلية التشغيل وانخفاض الليونة أثناء عمليات التشكيل.

كيفية تشكيل الألومنيوم: دليل شامل

تزوير الألومنيوم هو عملية ضغط الألومنيوم في تكوينات تصميمية مختلفة باستخدام مكبس أو مطرقة تزوير. تساعد هذه العملية على تكرار أنماط تصميم النماذج الأولية المختلفة للاستخدام الصناعي مثل الدفاع والسيارات والفضاء.

الخطوة 1: التحضير

أولاً، يجب أن يكون الألومنيوم البليت من مصدر مناسب، بمعنى أنه يجب أن يكون نقيًا وخاليًا من أي شوائب وبأبعاد مناسبة للاستخدام المقصود.

الخطوة 2: التدفئة

تسخين البليت إلى درجة الحرارة المناسبة قبل عملية التشكيل. تجعل هذه الخطوة الألومنيوم أكثر مرونة من الفولاذ، وبالتالي يسهل العمل عليه أكثر من الفولاذ. تعتمد درجة الحرارة على نوع معين من السبائك وشكل المنتج النهائي الذي سيتم إنتاجه. وعادةً ما يتم تشكيل سبائك الألومنيوم في درجات حرارة تتراوح بين 700 و950 درجة فهرنهايت، ولكن قد تتطلب بعض السبائك درجة حرارة تصل إلى 1100 درجة فهرنهايت.

الخطوة 3: تشكيل الألومنيوم

عندما يصل البليت إلى درجة الحرارة المطلوبة، يصبح جاهزاً للتشكيل. في ورشة التشكيل، يتم استخدام قوة كبيرة لتشكيل الألومنيوم من خلال استخدام مكبس أو مطرقة التشكيل. تتضمن عملية التشكيل ثلاث خطوات رئيسية: تتضمن عملية التشكيل ثلاث خطوات رئيسية:

• الإزاحة: ممارسة الضغط على أحد طرفي البليت لاستطالته وجعله أرفع.
• السحب للخارج: يتم بعد ذلك تمديد البليت إلى الطول والشكل المطلوبين للقضيب.
• التشطيب: يساعد على تكرار الشكل النهائي وتقليم المواد غير الضرورية من سطح الأجزاء.

الخطوة 4: التبريد

يتم بعد ذلك تبريد الألومنيوم المطروق في درجة حرارة محيطة تدريجيًا. يمكن أن يؤدي التبريد بمعدل مرتفع إلى تكوين تشققات أو تشوهات خاصة في المطروقات الكبيرة

الخطوة 5: التصنيع الآلي والتشطيب السطحي

وتتضمن هذه العملية استخدام أدوات مثل المثاقب أو أدوات القطع لتشكيل الأجزاء المطروقة بالشكل والحجم النهائي المطلوب. وتتمثل الخطوة الأخيرة من العملية في تلميع أو طلاء المادة لتحسين تشطيب سطحها وضمان عدم تآكلها بسهولة في المستقبل.

إن تشكيل الألومنيوم هو عملية شائعة تتضمن تشكيل المعادن من خلال استخدام القوة، وتستخدم لإنتاج مجموعة واسعة من المنتجات، من الأجزاء الصغيرة إلى الهياكل الكبيرة.

نصائح مفيدة لتزوير الألومنيوم

ضع في اعتبارك النصائح التالية لضمان نجاح عملية التشكيل بالألومنيوم:

1. اختر سبيكة الألومنيوم الصحيحة: اختر السبيكة المناسبة لمنتجك نظرًا لأن السبائك المختلفة لها درجات حرارة وخصائص مختلفة في التشكيل.
2. إدارة درجة الحرارة: تأكد من أن قضبان الألومنيوم ضمن درجة الحرارة المناسبة لسبيكة معينة من خلال مراقبتها بشكل متكرر.
3. استخدم المعدات المناسبة: استخدم مكبس الحدادة أو مطرقة ذات الحمولة والشوط المناسبين للمهمة التي تحتاج إلى القيام بها.
4. التعاون مع شركات تشكيل الألومنيوم الماهرة: بالنسبة لأولئك الجدد في مجال تشكيل الألومنيوم، يُنصح بالتعامل مع شركة تعمل في هذا المجال منذ فترة، مثل شركة Sincere Tech. حيث يمكنهم مساعدتك في اختيار السبيكة ودرجة الحرارة والمعدات المناسبة، بالإضافة إلى تقديم الإرشادات خلال عملية التشكيل.

فوائد قطع الألومنيوم المطروقة

توفر قطع الألومنيوم المطروقة العديد من الفوائد، بما في ذلك:توفر قطع الألومنيوم المطروقة العديد من الفوائد، بما في ذلك:

القوة

تخلق عملية تشكيل الألومنيوم أجزاءً أكثر قوة من تلك التي يتم إنشاؤها من خلال الصب والتشغيل الآلي. يتوافق تدفق الحبيبات في المادة مع شكل المكوّن أثناء التشكيل، مما يزيد من قوة المادة وبالتالي يزيد من عمر المكوّن. كما يُفضل استخدام الألومنيوم المطروق في التطبيقات التي تتعرض فيها المكونات لأحمال الصدمات المتكررة والتحميل الدوري وغيرها من الظروف المجهدة.

التكلفة

يعد تشكيل الألومنيوم بالحدادة أكثر اقتصادًا بشكل عام من حيث الوقت المستغرق وتكلفة المواد واعتبارات التصنيع الأخرى. وبالمقارنة مع الصب بالقالب من الألومنيوم، فإن التشكيل بالقالب من الألومنيوم أرخص نسبيًا من حيث الأدوات ومعدل الإنتاج الأعلى.

الخصائص الميكانيكية

تعمل عملية تشكيل المعادن على تغيير البنية المجهرية لسبائك الألومنيوم بطريقة إيجابية، مما يحسّن خصائصها الميكانيكية. وتعزز هذه العملية من قوة الشد وقوة الخضوع والمتانة وخصائص التعب.

المتانة والموثوقية

قد تؤدي تقنيات تشكيل الألومنيوم الأخرى إلى إنتاج أجزاء بها مسام وفراغات في الأجزاء، مما قد يضر بالأداء. ويتم حل هذه المشاكل في التشكيل لأنه ينطوي على تطبيق قوى ضغط مما يحسن من أداء وقوة وموثوقية المنتجات المطروقة.

دقة الأبعاد

يعتبر الألومنيوم سبيكة خالية من الانكماش في التشكيل حيث يتم تسخينها إلى درجة حرارة إعادة التبلور، سواء كانت أقل أو أعلى بقليل. تتم معالجة قضبان الألومنيوم في أشكال صلبة، وبالتالي فإن المنتجات النهائية تتمتع بدرجة عالية من الدقة من حيث الأبعاد.

الاحتفاظ بالممتلكات

لا تغير عملية التشكيل بأي شكل من الأشكال الخصائص الممتازة للألومنيوم. حيث يتم ثني المعدن ولفه وتشويهه ولا تتأثر أي من الخصائص الإيجابية للمعدن.

الحد من نفايات المواد

يركز قطاع التصنيع اليوم بشكل أساسي على تقليل النفايات لتوفير التكاليف، ويتم إجراء ابتكارات لاستخدام تقنيات لا تؤثر سلبًا على البيئة. أثناء عملية تشكيل الألومنيوم، يحدث الوميض أثناء التشكيل بالقالب المفتوح والمغلق، ويمكن الاستفادة منه بسهولة وإعادة تدويره بعد اكتمال الدورة. لذلك فإن توليد النفايات منخفض جدًا، ويمكنك القول أنه لا يكاد يذكر. يعد الألومنيوم من بين أكثر المعادن المعاد تدويرها في العالم وهذه الخاصية تجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب أجزاء أو منتجات مستدامة يمكن أن تزين البيئات القاسية. .

الإنتاج بكميات كبيرة

يعد تشكيل الألومنيوم طريقة سريعة في تشكيل المعادن يمكنها إنشاء 1000 من المكونات التفصيلية المعقدة في أقل وقت ممكن. عادةً ما تستغرق العملية وقتًا أقل من تحويل التصميم إلى اكتمال المنتج يمكن أن يصل إلى شهرين. إن عملية تشكيل الألومنيوم هي عملية تنتج كمية كبيرة من منتجات الألومنيوم، ولكن إنتاج الخردة فيها قليل للغاية.

الوجبات الرئيسية

ألومنيوم تزوير من أكثر طرق التصنيع فعالية واستخدامًا على نطاق واسع في الصناعات المختلفة. سيؤدي الالتزام بالخطوات والنصائح الواردة في هذا الدليل إلى نجاح عملية تشكيل الألومنيوم وإنتاج منتجات عالية الجودة تلبي متطلبات العملاء. يوصى باختيار سبيكة الألومنيوم المناسبة، والتحكم في درجة الحرارة، واستخدام الأدوات المناسبة، والعمل مع شركة تشكيل ذات خبرة. لذلك من الممكن تصنيع منتجات الألومنيوم التي تلبي أعلى معايير الجودة والأداء باستخدام طرق التسخين المسبق والتشكيل والتبريد والتشطيب الصحيحة.

الصفحة الرئيسية    الحل   الدعم    الروابط    الوظائف    المدونة    خريطة الموقع

حقوق الطبع والنشر © 2011-2014 قالب GC الدقيق جميع الحقوق محفوظة