العمل البارد

الموسوعة الحرة

في علم المعادن ، يُشير التشكيل على البارد إلى أي عملية تشكيل للمعادن يتم فيها تشكيل المعدن عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة إعادة التبلور ، وعادةً ما تكون عند درجة حرارة الغرفة أو قريبة منها. وتُقارن هذه العمليات بتقنيات التشكيل على الساخن مثل الدرفلة على الساخن ، والحدادة ، واللحام ، وما إلى ذلك. [ 1 ] : ص 375. وتُستخدم المصطلحات نفسها أو مصطلحات مشابهة في صناعة الزجاج للدلالة على هذه العمليات؛ فعلى سبيل المثال، يُصنع الزجاج المقطوع عن طريق "التشكيل على البارد"، أي قطع أو صقل جسم مُشكّل.

تُصنف تقنيات التشكيل على البارد عادةً إلى أربع مجموعات رئيسية: الضغط، والثني، والسحب، والقص. وتتميز هذه التقنيات عموماً بسهولة تنفيذها مقارنةً بتقنيات التشكيل على الساخن.

على عكس التشكيل على الساخن، يتسبب التشكيل على البارد في تشوه الحبيبات البلورية والشوائب تبعًا لتدفق المعدن، مما قد يؤدي إلى تصلب المعدن وخواصه غير المتجانسة . يزيد تصلب المعدن من صلابته وقوته ومتانته ، ولكنه يقلل من مرونته ، وقد يتسبب في تشقق القطعة. [ 1 ] : ص 378

تتنوع الاستخدامات الممكنة للتشكيل على البارد بشكل كبير، بما في ذلك الصفائح المسطحة الكبيرة، والأشكال المطوية المعقدة، والأنابيب المعدنية، ورؤوس البراغي والأسنان، والوصلات المثبتة بالمسامير ، وغير ذلك الكثير.

العمليات

فيما يلي قائمة بعمليات التشكيل على البارد: [ 1 ] : ص 408

الضغط: التلميع • السك • البثق • التشكيل • التشكيل بالدرفلة • التشكيل بالدق • التثبيت بالمسامير • الدرفلة • التشكيل • التثبيت • التشكيل بالضغط • درفلة الخيوط

الثني : ثني الزاوية • السحب والضغط • تشكيل الحواف • ثني الدرفلة • تشكيل الدرفلة • اللحام • التقويم

القص : التقطيع • القطع • التثقيب • الثقب • الشق • التقطيع الدقيق • التثقيب • التثقيب • الحلاقة • قص الصفائح المعدنية • الشق • التشذيب

الرسم : النقش البارز • الكي • تشكيل المعادن بالدوران • سحب الصفائح المعدنية • التشكيل بالشد • سحب الأنابيب • سحب الأسلاك • التشكيل باللدونة الفائقة

المزايا

تشمل مزايا التشكيل على البارد مقارنة بالتشكيل على الساخن ما يلي: [ 1 ] : ص 375

  • لا حاجة للتدفئة
  • تشطيب سطحي أفضل
  • تحكم فائق في الأبعاد
  • تحسين قابلية التكرار والتبادل
  • يمكن إضفاء خصائص اتجاهية على المعدن
  • يتم تقليل مشاكل التلوث إلى الحد الأدنى

بحسب نوع المادة ودرجة التشوه، قد تكون الزيادة في المتانة الناتجة عن التصليد بالتشكيل مماثلة لتلك الناتجة عن المعالجة الحرارية . لذا، قد يكون من الأجدى اقتصادياً في بعض الأحيان تشكيل المعادن الأقل تكلفة والأضعف على البارد بدلاً من تشكيل المعادن الأكثر تكلفة التي يمكن معالجتها حرارياً على الساخن، خاصةً إذا كانت الدقة أو نعومة السطح مطلوبة.

تُقلل عملية التشكيل على البارد من الهدر مقارنةً بالتشغيل الآلي، بل وتُزيله تمامًا في طرق التشكيل شبه النهائي . [ 1 ] : ص 375. وتزداد أهمية توفير المواد مع زيادة حجم الإنتاج، وخاصةً عند استخدام مواد باهظة الثمن، مثل النحاس والنيكل والذهب والتنتالوم والبلاديوم. [ 2 ] ويمكن أن يكون التوفير في المواد الخام الناتج عن التشكيل على البارد كبيرًا جدًا، وكذلك توفير وقت التشغيل الآلي. وتكون دورات الإنتاج قصيرة جدًا عند التشكيل على البارد، بل وأقل في الآلات متعددة المحطات. وهذا يُعد ميزةً كبيرةً للإنتاج بكميات كبيرة.

العيوب

من عيوب ومشاكل التشكيل على البارد ما يلي: [ 1 ] : ص 375

  • المعدن أكثر صلابة، مما يتطلب قوى أكبر، وأدوات وقوالب أكثر صلابة، ومعدات أثقل.
  • المعدن أقل مرونة وقابلية للطرق، مما يحد من مقدار التشوه الذي يمكن الحصول عليه
  • يجب أن تكون الأسطح المعدنية نظيفة وخالية من الترسبات.
  • قد يترك ذلك تباينًا غير مرغوب فيه في القطعة النهائية
  • قد يترك ذلك إجهادًا متبقيًا غير مرغوب فيه في القطعة النهائية

قد تجعل الحاجة إلى معدات أثقل وأدوات أكثر صلابة عملية التشكيل على البارد مناسبة فقط للتصنيع بكميات كبيرة. [ 1 ] : ص 375

قد يتطلب فقدان اللدونة الناتج عن التصلب بالتشكيل عمليات تلدين وسيطة ، وعملية تلدين نهائية لتخفيف الإجهاد المتبقي ومنح المنتج المصنّع الخصائص المطلوبة. هذه الخطوات الإضافية من شأنها أن تُقلل من بعض المزايا الاقتصادية للتشكيل على البارد مقارنةً بالتشكيل على الساخن. [ 1 ] : ص 378

تعاني القطع المشكلة على البارد من ظاهرة تُعرف باسم الارتداد المرن . فبعد إزالة قوة التشكيل عن قطعة العمل، ترتد قطعة العمل قليلاً. وتساوي قيمة ارتداد المادة إجهاد الخضوع (الإجهاد عند نقطة الخضوع) للمادة. [ 1 ] : ص 376. في الحالات الأكثر تعقيدًا، يمكن تقدير الارتداد المرن باستخدام تحليل العناصر المحدودة المرن اللدن وتنبؤات الشبكات العصبية ، وذلك في إطار نموذج مُخفَّض الرتبة قائم على الذكاء الاصطناعي (ROM-AI). [ 3 ]

قد تكون هناك حاجة إلى احتياطات خاصة للحفاظ على الشكل العام لقطعة العمل أثناء التشكيل على البارد، مثل التشكيل بالدق والبثق الزاوي متساوي القنوات .

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ديغارمو، إي. بول؛ بلاك، جيه تي؛ كوهسر، رونالد أ. (2003). المواد والعمليات في التصنيع (الطبعة التاسعة  ). وايلي. ISBN 0-471-65653-4..
  2. ↑ ديرينجر-ني، "مزايا التشكيل على البارد والتشكيل بالدرفلة على البارد" ، 29 أبريل 2014
  3. ↑ سباثوبولوس إس سي، ستافرولاكيس جي إي. التنبؤ بالارتداد المرن في تشكيل الصفائح المعدنية، بناءً على تحليل العناصر المحدودة ونهج الشبكة العصبية الاصطناعية. الميكانيكا التطبيقية. 2020؛ 1(2):97-110. https://doi.org/10.3390/applmech1020007

</references>