التقطيع والثقب

عملية التثقيب هي عملية يتم فيها قصّ قطعة العمل وثنيها بضربة واحدة من القالب. ومن أهم مميزات هذه العملية أنها لا تُقلل من كمية المادة، بل تُغير شكلها فقط. تُستخدم هذه العملية لصنع العروات والفتحات والشرائح .

إن القطع الذي يتم إجراؤه في عملية البزل ليس قطعًا مغلقًا، كما هو الحال في عملية التثقيب على الرغم من استخدام آلة مماثلة، ولكن يتم ترك جانب متصل ليتم ثنيه بشكل حاد أو بطريقة أكثر استدارة.

يمكن استخدام عملية التثقيب لإنشاء أشكال جزئية وتوفير المواد لعمليات أخرى لاحقة على خط الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم عملية التثقيب أيضًا لإنشاء ألسنة (حيث تُثنى المادة بزاوية 90 درجة)، وفتحات تهوية (حيث تكون زاوية الانحناء حوالي 45 درجة)، ومصاريع (حيث تكون القطعة مستديرة أو مقعرة). كما تُساعد عملية التثقيب في قطع أو قص الصفائح ذات الشكل الأسطواني بشكل طفيف.

تُجرى عملية التثقيب عادةً باستخدام مكبس ميكانيكي، وتتطلب استخدام مثاقب وقوالب. تحدد المثاقب والقوالب المختلفة شكل وزاوية (أو انحناء) الجزء المُشكّل حديثًا من المادة. يجب أن تُصنع القوالب والمثاقب من فولاذ الأدوات لتحمّل طبيعة العملية المتكررة. ^{[ 2 ]}

التثقيب هو أداة ثقب تتضمن إحداث عدد كبير من الثقوب المتقاربة. ^{[ 3 ]}

عملية التقطيع هي عملية ثقب تزيل المادة من حافة قطعة العمل. ^{[ 4 ]}

تُشكّل عملية التقطيع شكلاً محيطياً من خلال إنتاج سلسلة من الشقوق أو الفجوات المتداخلة. ويمكن استخدام أداة تقطيع لهذا الغرض. يتيح ذلك تشكيل أشكال معقدة في الصفائح المعدنية التي يصل سمكها إلى 6  مم (0.25 بوصة) باستخدام أدوات بسيطة. ^{[ 4 ]} وهي عبارة عن مثقب وقالب صغيرين يتحركان ذهاباً وإياباً بسرعة؛ حوالي 300-900 مرة في الدقيقة. تتوفر المثاقب بأشكال وأحجام متنوعة؛ وتُعدّ المثاقب المستطيلة والبيضاوية شائعة لأنها تقلل من الفاقد وتسمح بمسافات أكبر بين الضربات، مقارنةً بالمثقب الدائري. يمكن أن يحدث التقطيع على السطح الخارجي أو الداخلي للمادة، إلا أن القطع الداخلية تتطلب ثقباً لإدخال الأداة. ^{[ 5 ]} 

تُستخدم هذه العملية غالبًا مع الأجزاء التي لا تكفي كمياتها لتبرير استخدام قالب قطع مخصص. وتعتمد نعومة الحافة على شكل قالب القطع ومقدار تداخل القطع؛ فكلما زاد تداخل القطع، كانت الحافة أنعم. ولزيادة الدقة والنعومة، تخضع معظم الأشكال المُشكّلة بهذه الطريقة لعمليات برد أو تجليخ بعد الانتهاء. ^{[ 4 ]}

عملية الكشط هي عملية تشطيب يتم فيها قص كمية صغيرة من المعدن من قطعة تم تشكيلها مسبقًا. هدفها الرئيسي هو تحسين دقة الأبعاد، بينما تشمل أهدافها الثانوية تسوية الحواف وتنعيمها. يمكن كشط القطع المشكلة بدقة تصل إلى 0.025  مم (0.001  بوصة). ^{[ 4 ]} يُجرى كشط المعادن لإزالة الزوائد أو الخردة المعدنية. ينتج عن هذه العملية حافة مستقيمة وناعمة، ولذلك تُستخدم بكثرة في أجزاء الأجهزة والساعات وما شابهها. يتم الكشط باستخدام قوالب مصممة خصيصًا لهذا الغرض.

تُعد عملية التشذيب آخر عملية يتم تنفيذها، لأنها تقطع الزوائد أو السمات غير المنتظمة غير المرغوب فيها من جدران الألواح المسحوبة.

التشكيل الدقيق هو شكل متخصص من أشكال التشكيل حيث لا توجد منطقة كسر عند القص. ويتحقق ذلك بضغط القطعة بأكملها ثم استخراجها بواسطة مكبس علوي وسفلي. ^{[ 6 ]} وهذا يسمح للعملية بالحفاظ على دقة عالية جدًا، وربما الاستغناء عن العمليات الثانوية.

تشمل المواد التي يمكن تشكيلها بدقة الألومنيوم والنحاس الأصفر والنحاس والكربون والسبائك والفولاذ المقاوم للصدأ .

تتشابه مكابس التشكيل الدقيق مع مكابس تشكيل المعادن الأخرى ، لكنها تحتوي على بعض الأجزاء الإضافية الهامة. يتكون مكبس التشكيل الدقيق المركب النموذجي من قالب مثقب صلب (ذكر)، وقالب تشكيل صلب (أنثى)، ولوحة توجيه ذات شكل وحجم مماثلين لقالب التشكيل. تُوضع لوحة التوجيه أولاً على المادة، حيث تصطدم بها بنتوء حاد أو نتوء حول محيط فتحة القالب. بعد ذلك، يُطبَّق ضغط معاكس في اتجاه المثقب، وأخيرًا، يدفع قالب التشكيل المادة عبر فتحة القالب. نظرًا لأن لوحة التوجيه تُمسك المادة بإحكام، ولأن الضغط المعاكس مُطبَّق، فإن المادة تُقطع بطريقة أقرب إلى البثق منها إلى التثقيب التقليدي. تتحسن الخصائص الميكانيكية للقطع بشكل مماثل مع وجود طبقة صلبة على حافة القطع. ^{[ 7 ]} ولأن المادة مُحكمة التثبيت ومُتحكَّم بها جيدًا في هذا الإعداد، يظل سطح القطعة مستويًا للغاية، ويكاد التشوه يُزال، وتكون نتوءات الحواف في حدها الأدنى. تتراوح الخلوصات بين القالب والمثقب عادةً حوالي 1% من سُمك المادة المقطوعة، والذي يتراوح عادةً بين 0.5 و13 مم (0.020-0.512 بوصة) . ^{[ 8 ]} حاليًا ، يمكن قطع أجزاء بسُمك يصل إلى 19 مم (0.75 بوصة) باستخدام تقنية التشكيل الدقيق. ^{[ 9 ]} ويمكن تحقيق تفاوتات تتراوح بين ± 0.0003 و 0.002 بوصة (0.0076-0.0508 مم) ، وذلك اعتمادًا على سُمك المادة الأساسية وقوة الشد، وتصميم الجزء. ^{[ 10 ]}      

باستخدام عمليات التشكيل الدقيق المركبة القياسية، يمكن غالبًا إنجاز عدة أجزاء في عملية واحدة. يمكن ثقب الأجزاء ، أو ثقبها جزئيًا، أو إزاحتها (حتى 75 درجة)، أو نقشها ، أو سكّها ، وغالبًا ما يتم ذلك في عملية واحدة. ^{[ 11 ]} قد تتطلب بعض التركيبات عمليات تشكيل دقيق متدرجة ، حيث تُجرى عمليات متعددة في محطة الضغط نفسها. نظرًا لعمرها الطويل، تُغطى مكابس التشكيل عادةً بطبقات واقية بتقنية الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) . ^{[ 12 ]}

تتمثل مزايا التشكيل الدقيق في:

• تحكم ممتاز في الأبعاد، ودقة عالية، وقابلية للتكرار خلال عملية الإنتاج؛
• يتم الحفاظ على استواء الجزء بشكل ممتاز؛
• حواف نهائية مستقيمة ومتفوقة على عمليات ختم المعادن الأخرى؛
• لا حاجة كبيرة لتصنيع التفاصيل؛
• يمكن إضافة ميزات متعددة في عملية واحدة؛ ^{[ 13 ]}
• أكثر اقتصادية بالنسبة لعمليات الإنتاج الكبيرة مقارنة بالعمليات التقليدية عند احتساب تكلفة ووقت التشغيل الإضافيين (1000-20000 قطعة كحد أدنى، اعتمادًا على عمليات التشغيل الثانوية). ^{[ 14 ]}

من أهم مزايا التشكيل الدقيق إمكانية وضع الفتحات أو الثقوب بالقرب من حواف القطعة، أو بالقرب من بعضها البعض. كما يتيح التشكيل الدقيق إنتاج ثقوب أصغر بكثير (مقارنة بسماكة المادة) من تلك التي يمكن إنتاجها بالختم التقليدي.

أما العيوب فهي:

• أبطأ قليلاً من عمليات التثقيب التقليدية؛
• ارتفاع تكاليف المعدات، نتيجة لارتفاع تكلفة الأدوات مقارنة بعمليات التثقيب التقليدية ، ولارتفاع متطلبات الحمولة للمكابس.

• برالا، جيمس ج. (1999). دليل التصميم من أجل سهولة التصنيع . نيويورك، نيويورك: ماكجرو هيل. ISBN 0-07-007139-X.
• ديغارمو، إي. بول؛ بلاك، جيه تي؛ كوهسر، رونالد أ. (2003). المواد والعمليات في التصنيع (  الطبعة التاسعة). وايلي. ISBN 0-471-65653-4.
• تود، روبرت هـ.؛ ديل ك. ألين؛ ليو ألتينغ (1994)، دليل مرجعي لعمليات التصنيع ، دار النشر الصناعية، رقم ISBN 0-8311-3049-0