كرة (محمل)
كرات المحامل هي كرات خاصة كروية الشكل وناعمة للغاية ، تُستخدم بشكل شائع في محامل الكرات ، ولكنها تُستخدم أيضًا كمكونات في آليات مثل آلية العجلة الحرة . يُشار إلى هذه الكرات عادةً باسم محامل الكرات. [ 1 ] هذا مثال على المجاز المرسل . تأتي الكرات بدرجات مختلفة . تُحدد هذه الدرجات من قِبل هيئات مثل جمعية مصنعي المحامل الأمريكية (ABMA)، وهي هيئة تضع معايير دقة كرات المحامل. تُصنع هذه الكرات في آلات مصممة خصيصًا لهذا الغرض.
في عام 2008، أنتجت الولايات المتحدة 5.778 مليار كرة محمل. [ 2 ]
درجة
تُصنّع كرات المحامل وفقًا لدرجة محددة، تُحدد دقة أبعادها الهندسية . تتراوح الدرجات من 2000 إلى 3، حيث كلما انخفض الرقم زادت الدقة. تُكتب الدرجات على النحو التالي: "GXXXX"، أي أن الدرجة 100 تُكتب "G100". [ 3 ] [ 4 ] تتميز الدرجات الأدنى بقلة العيوب، مثل الأسطح المستوية والحفر والبقع الرخوة والشقوق. تُقاس نعومة السطح بطريقتين: خشونة السطح والتموج . [ 4 ]
يشير الحجم إلى أبعد مسافة ممكنة بين نقطتين على سطح الكرة، كما تُقاس بواسطة لوحين متوازيين ملامسين للسطح. الحجم الابتدائي هو القطر الاسمي للكرة ، وهو القطر الاسمي أو النظري للكرة. ثم يُحدد حجم الكرة بقياس تباين قطر الكرة ، وهو الفرق بين أكبر وأصغر قياس للقطر. بالنسبة لمجموعة معينة، يوجد تباين في قطر المجموعة ، وهو الفرق بين متوسط قطر أكبر كرة وأصغر كرة في المجموعة. [ 4 ]
تشير الكروية إلى مقدار الانحراف عن الشكل الكروي الحقيقي (عدم الاستدارة). [ 4 ] يُقاس ذلك بتدوير كرة مقابل محول طاقة خطي بقوة قياس أقل من 4 غرامات (0.14 أونصة) . ثم يُحاط الرسم البياني القطبي الناتجبأصغر دائرة ممكنة، والفرق بين هذه الدائرة المحيطة والقطر الاسمي للكرة هو الانحراف. [ 4 ]
| درجة | كروية الشكل [مم] | تباين قطر القطعة [مم] | التفاوت المسموح به في قطر الكرة الاسمي [مم] | أقصى خشونة للسطح (Ra) [ميكرومتر] |
|---|---|---|---|---|
| 3 | 0.00008 | 0.00008 | ±0.0008 | 0.012 |
| 5 | 0.00013 | 0.00013 | ±0.0013 | 0.02 |
| 10 | 0.00025 | 0.00025 | ±0.0013 | 0.025 |
| 25 | 0.0006 | 0.0006 | ±0.0025 | 0.051 |
| 50 | 0.0012 | 0.0012 | ±0.0051 | 0.076 |
| 100 | 0.0025 | 0.0025 | ±0.0127 | 0.127 |
| 200 | 0.005 | 0.005 | ±0.025 | 0.203 |
| 1000 | 0.025 | 0.025 | ±0.127 |
| درجة | نطاق المقاسات [بوصة] | كروية [في] | تفاوت قطر القطعة [بوصة] | التفاوت المسموح به في قطر الكرة الاسمي [بوصة] | أقصى خشونة للسطح (Ra) [ميكروبوصة] |
|---|---|---|---|---|---|
| 3 | 0.006–2 | 0.000003 | 0.000003 | ±0.00003 | 0.5 |
| 5 | 0.006–6 | 0.000005 | 0.000005 | ±0.00005 | 0.8 |
| 10 | 0.006–10 | 0.00001 | 0.00001 | ±0.0001 | 1.0 |
| 25 | 0.006–10 | 0.000025 | 0.000025 | ±0.0001 | 2.0 |
| 50 | 0.006–10 | 0.00005 | 0.00005 | ±0.0003 | 3.0 |
| 100 | 0.006–10 | 0.0001 | 0.0001 | ±0.0005 | 5.0 |
| 200 | 0.006–10 | 0.0002 | 0.0002 | ±0.001 | 8.0 |
| 1000 | 0.006–10 | 0.001 | 0.001 | ±0.005 |
تصنيع
تعتمد عملية تصنيع كرات المحامل على نوع المادة التي تُصنع منها هذه الكرات.
معدن
تبدأ عملية تصنيع الكرات المعدنية بسلك . يُقص السلك للحصول على حبيبة بحجم يُقارب حجم الكرة ذات القطر الخارجي المطلوب. ثم تُشكّل هذه الحبيبة إلى شكل كروي تقريبي. بعد ذلك، تُغذّى الكرات إلى آلة تُزيل الزوائد والمواد الزائدة للحصول على سطح أملس. تعمل الآلة عن طريق تحريك الكرات بين لوحين ثقيلين من الحديد الزهر [ 5 ] أو الفولاذ المُقسّى ، يُطلق عليهما لوحا التخديد . يُثبّت أحد اللوحين في مكانه، بينما يدور الآخر. يحتوي اللوح العلوي على فتحة تسمح بدخول الكرات وخروجها من لوحي التخديد. يحتوي هذان اللوحان على أخاديد محيطية دقيقة تتحرك الكرات فيها. تُمرّر الكرات عبر الآلة لفترة كافية بحيث تمر كل كرة عبر العديد من هذه الأخاديد، مما يضمن أن تكون جميع الكرات بنفس الحجم تمامًا، حتى لو كان أحد الأخاديد خارج المواصفات. المتغيرات القابلة للتحكم في الآلة هي مقدار الضغط المُطبّق، وسرعة حركة اللوحين، ومدة بقاء الكرات في الآلة. [ 6 ]
أثناء التشغيل، يُضخ سائل التبريد بين ألواح الحفر لأن الضغط العالي بين الألواح والاحتكاك يولدان حرارة كبيرة. كما أن الضغط العالي المطبق على الكرات يحفز التشكيل على البارد ، مما يساعد على تقوية الكرات. [ 6 ]
أحيانًا تُمرر الكرات بعد ذلك عبر عملية طحن ناعمة لتحسين الدقة. ويتم ذلك بواسطة نفس نوع الآلة، ولكن يتم استبدال ألواح الحفر بأحجار الطحن . [ 5 ]
إذا كانت الكرات مصنوعة من الفولاذ، فإنها تخضع للمعالجة الحرارية . بعد المعالجة الحرارية، يتم إزالة القشور منها للتخلص من أي بقايا أو منتجات ثانوية. [ 5 ]
تُطحن الكرات بعد ذلك طحنًا خشنًا . تُطحن في نفس نوع الآلة المستخدمة سابقًا، ولكن إما بإضافة مادة كاشطة إلى سائل التبريد أو باستبدال القرص الدوار بعجلة طحن دقيقة الحبيبات شديدة الصلابة . تُمكّن هذه الخطوة الكرات من الوصول إلى دقة ± 0.0001 بوصة (0.0025 مم) . إذا احتاجت الكرات إلى دقة أكبر، تُصقل ، مرة أخرى في نفس نوع الآلة. ولكن هذه المرة، تُصنع ألواح الصقل من مادة أكثر ليونة، عادةً من الحديد الزهر، ويُطبّق ضغط أقل، ويدور القرص ببطء. هذه الخطوة هي التي تُعطي كرات المحامل مظهرها اللامع، وتُمكّن الكرات من الوصول إلى درجات تتراوح بين 10 و48. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من الدقة، فعادةً ما يتم استخدام عمليات كيميائية وميكانيكية خاصة. [ 5 ]
كان فحص كرات المحامل أحد دراسات الحالة في كتاب فريدريك وينسلو تايلور الكلاسيكي " مبادئ الإدارة العلمية " .
البلاستيك
تُصنع كرات المحامل البلاستيكية باستخدام نفس الطريقة الموضحة أعلاه لكرات المحامل المعدنية. [ 6 ]
السيراميك
تُصنع كرات المحامل الخزفية من مواد مُلبّدة تُطحن بعد ذلك إلى الحجم والشكل المطلوبين باستخدام نفس العمليات المذكورة أعلاه. تشمل المواد الشائعة نتريد السيليكون ( Si).3 شمالاً4 ) وثانيأكسيد الزركونيوم(ZrO2 ). [ 8 ]
مواد
تشمل المواد الشائعة الفولاذ الكربوني ، والفولاذ المقاوم للصدأ ، والفولاذ الكرومي ، والنحاس الأصفر ، والألومنيوم ، وكربيد التنجستن ، والبلاتين ، والذهب ، والتيتانيوم ، والبلاستيك . وتشمل المواد الأخرى الأقل شيوعًا النحاس ، والمونيل ، وك-مونيل ، والرصاص ، والفضة ، والزجاج ، والنيوبيوم . [ 9 ]
| مادة | UNS 52100 | الفولاذ المقاوم للصدأ 440 درجة مئوية | M50 | بي جي-42 | REX-20 | 440NDUR | هاينز 25 | Si 3 N 4 | بيكو | 455 | C276 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| الصلابة [HRC] | 60 | 58 | 62 | 62 | 66 | 60 | 50 | 70 | 40 | 50 | 40 |
| الحد الأقصى لدرجة الحرارة [°ف] | 300 | 300 | 400 | 400 | 600 | 300 | 1200 | 1500 | 400 | 500 | 1000 |
| مقاومة التآكل [ م 1 ] | 1 | 3 | 1 | 2 | 1 | 4 | 5 | 5 | 1 | 4 | 5 |
| التكلفة [ م 1 ] | 1 | 1 | 1 | 2 | 3 | 1 | 5 | 5 | 3 | 2 | 4 |
| التوافر [ م 1 ] | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 4 | 5 | 3 | 3 | 2 | 4 |
| مغناطيسي | مغناطيسي | مغناطيسي | مغناطيسي | مغناطيسي | مغناطيسي | مغناطيسي | غير مغناطيسي | غير مغناطيسي | غير مغناطيسي | مغناطيسي | مغناطيسي |
| الموصلية الكهربائية | موصل | موصل | موصل | موصل | موصل | موصل | موصل | غير موصل للكهرباء | موصل | موصل | موصل |
| الحد الأقصى للحجم | لا أحد | لا أحد | لا أحد | لا أحد | لا أحد | لا أحد | 1.5 بوصة (38 مم) | لا يوجد أنبوب عزم دوران | لا أحد | لا أحد | 5 بوصة (130 مم) |
| القدرة النسبية للحمل [ م 1 ] | 3 | 2 | 4 | 4 | 5 | 3 | 1 | 5 | 1 | 1 | 1 |
| العمر النسبي للإجهاد [ م 1 ] | 3 | 2 | 4 | 4 | 5 | 3 | 1 | 5 | 1 | 1 | 1 |
انظر أيضاً
مراجع
- ↑قاموس ميريام ويبستر
- ↑ MA332Q - محامل مضادة للاحتكاك ، مكتب الإحصاء الأمريكي ، 2008.
- ↑ تعريفات الكرات - تحدد المواصفات ثلاثة معايير: سلامة السطح ، والحجم، والكروية . تشير سلامة السطح إلى نعومة السطح وصلابته.
- 1 2 3 4 5 6 7 تعريفات ABMA ، مؤرشفة من الأصل بتاريخ 2009-10-08 ، تم استرجاعها بتاريخ 2009-11-16
- 1 2 3 4 5 التصنيع ، مؤرشف من الأصل بتاريخ 2009-05-07 ، تم استرجاعه بتاريخ 2009-07-02.
- ١ ٢ ٣ ٤ كيف يحصلون على الكرات في محامل الكرات بهذه الاستدارة والنعومة المثالية؟، ١٥ نوفمبر ٢٠٠٠ ، تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٠٠٩-٠٧-٠١.
- ↑ عملية إنتاج كرة فولاذية كرومية قياسية من الدرجة 24، مؤرشفة من الأصل بتاريخ 17-05-2008 ، تم استرجاعها بتاريخ 02-07-2009.
- ↑ لي، ويلفريد؛ ويتمان، كلاوس؛ هولمان، ويلي (16-06-2009). دليل تكنولوجيا الفضاء . وايلي. ISBN 978-0-470-69739-9.
- ↑ المواد ، تم استرجاعها بتاريخ 2009-07-03.
- ↑ أنواع مواد الكرات ، مؤرشفة من الأصل بتاريخ 28-02-2008 ، تم استرجاعها بتاريخ 06-10-2010.
- المحامل (الميكانيكية)
- أدوات منزلية
- تشكيل المعادن
- محامل العناصر الدوارة