تشغيل المعادن

تعد صناعة المعادن عملية تشكيل وإعادة تشكيل المعادن من أجل إنشاء أشياء مفيدة وأجزاء وتجميعات وهياكل كبيرة الحجم. وباعتبارها مصطلحًا، فإنها تغطي مجموعة واسعة ومتنوعة من العمليات والمهارات والأدوات اللازمة لإنتاج أشياء على كل نطاق: من السفن الضخمة والمباني والجسور ، إلى أجزاء المحرك الدقيقة والمجوهرات الدقيقة .

تعود الجذور التاريخية لتصنيع المعادن إلى ما قبل التاريخ المسجل؛ حيث يمتد استخدامها عبر الثقافات والحضارات والآلاف من السنين. وقد تطورت من تشكيل المعادن اللينة الأصلية مثل الذهب بأدوات يدوية بسيطة، من خلال صهر الخامات والتشكيل الساخن للمعادن الأكثر صلابة مثل الحديد ، وحتى العمليات الحديثة عالية التقنية مثل التصنيع واللحام . وقد تم استخدامها كصناعة، ومحرك للتجارة، وهوايات فردية، وفي خلق الفن؛ [ ^1] ويمكن اعتبارها علمًا وحرفة.

يمكن تصنيف عمليات تشغيل المعادن الحديثة، على الرغم من تنوعها وتخصصها، إلى أحد ثلاثة مجالات واسعة تُعرف بعمليات التشكيل أو القطع أو الوصل. تحتوي ورش تشغيل المعادن الحديثة، والمعروفة عادةً باسم ورش الآلات ، على مجموعة واسعة من أدوات الآلات المتخصصة أو العامة الاستخدام القادرة على إنشاء منتجات دقيقة ومفيدة للغاية. لم تعد العديد من تقنيات تشغيل المعادن الأكثر بساطة، مثل الحدادة ، قادرة على المنافسة اقتصاديًا على نطاق واسع في البلدان المتقدمة؛ لا يزال بعضها قيد الاستخدام في البلدان الأقل نموًا، للأعمال الحرفية أو الهواية، أو لإعادة تمثيل الأحداث التاريخية.

كان أقدم دليل أثري على استخراج النحاس والعمل به هو اكتشاف قلادة نحاسية في شمال العراق تعود إلى عام 8700 قبل الميلاد. ^[2] كان أقدم دليل مؤكد ومؤرخ على العمل بالمعادن في الأمريكتين هو معالجة النحاس في ويسكونسن بالقرب من بحيرة ميشيغان . كان النحاس يُطرق حتى يصبح هشًا، ثم يُسخن حتى يمكن معالجته بشكل أكبر. في أمريكا، يعود تاريخ هذه التكنولوجيا إلى حوالي 4000-5000 قبل الميلاد. ^[3] تأتي أقدم القطع الأثرية الذهبية في العالم من مقبرة فارنا البلغارية ويرجع تاريخها إلى عام 4450 قبل الميلاد.

لا تتطلب جميع المعادن النار للحصول عليها أو معالجتها. تكهن إسحاق أسيموف بأن الذهب كان "المعدن الأول". ^[4] وكان منطقه هو أنه من خلال كيميائه ، يوجد في الطبيعة على شكل كتل من الذهب الخالص. بعبارة أخرى، الذهب، على الرغم من ندرته، يوجد أحيانًا في الطبيعة كمعادن أصلية . يمكن أيضًا العثور على بعض المعادن في النيازك . توجد جميع المعادن الأخرى تقريبًا في الخامات ، وهي صخور تحتوي على معادن ، تتطلب الحرارة أو بعض العمليات الأخرى لتحرير المعدن. ميزة أخرى للذهب هي أنه قابل للمعالجة كما هو موجود، مما يعني أنه لا توجد تقنية تتجاوز المطرقة الحجرية والسندان مطلوبة لمعالجة المعدن . هذا نتيجة لخصائص الذهب من قابلية للطرق والسحب . كانت أقدم الأدوات هي الحجر والعظام والخشب والأوتار ، وكلها كافية لمعالجة الذهب.

في وقت غير معروف، أصبحت عملية تحرير المعادن من الصخور بالحرارة معروفة، وزاد الطلب على الصخور الغنية بالنحاس والقصدير والرصاص . تم استخراج هذه الخامات أينما تم التعرف عليها. تم العثور على بقايا مثل هذه المناجم القديمة في جميع أنحاء جنوب غرب آسيا . ^{[5] كان سكان} جنوب آسيا في مهرغاره يمارسون أعمال المعادن بين 7000 و 3300 قبل الميلاد. ^{[6] تحدث} نهاية بداية أعمال المعادن في وقت ما حوالي 6000 قبل الميلاد عندما أصبح صهر النحاس شائعًا في جنوب غرب آسيا.

عرفت الحضارات القديمة سبعة معادن، وهي مرتبة حسب قدرتها على الأكسدة (بالفولت ) :

• الحديد +0.44 فولت،
• القصدير +0.14 فولت
• الرصاص +0.13 فولت
• النحاس −0.34 فولت
• الزئبق −0.79 فولت
• الفضة −0.80 فولت
• الذهب −1.50 فولت.

إن إمكانية الأكسدة مهمة لأنها أحد المؤشرات على مدى قوة ارتباط المعدن بالخام. وكما يمكن أن نرى، فإن نسبة الحديد أعلى بكثير من المعادن الستة الأخرى بينما تكون نسبة الذهب أقل بشكل كبير من المعادن الستة التي فوقه. إن انخفاض نسبة أكسدة الذهب هو أحد الأسباب الرئيسية لوجود الذهب في الكتل. هذه الكتل عبارة عن ذهب نقي نسبيًا ويمكن التعامل معها فور العثور عليها.

كان خام النحاس، الذي كان متوفرًا نسبيًا، وخام القصدير من بين المواد المهمة التالية في قصة تصنيع المعادن. وباستخدام الحرارة لصهر النحاس من الخام، تم إنتاج كمية كبيرة من النحاس. وكان يستخدم في صناعة المجوهرات والأدوات البسيطة. ومع ذلك، كان النحاس في حد ذاته لينًا للغاية بالنسبة للأدوات التي تتطلب حوافًا وصلابة. وفي مرحلة ما، تمت إضافة القصدير إلى النحاس المنصهر وبالتالي تم تطوير البرونز . البرونز هو سبيكة من النحاس والقصدير. كان البرونز تقدمًا مهمًا لأنه كان يتمتع بمتانة الحافة والصلابة التي يفتقر إليها النحاس النقي. حتى ظهور الحديد، كان البرونز هو المعدن الأكثر تقدمًا للأدوات والأسلحة المستخدمة بشكل شائع (انظر العصر البرونزي لمزيد من التفاصيل).

خارج جنوب غرب آسيا، تم اكتشاف واستخدام نفس هذه التطورات والمواد في جميع أنحاء العالم. بدأ الناس في الصين وبريطانيا العظمى في استخدام البرونز مع تخصيص القليل من الوقت للنحاس. بدأ اليابانيون في استخدام البرونز والحديد في نفس الوقت تقريبًا. في الأمريكتين كان الأمر مختلفًا. على الرغم من أن شعوب الأمريكتين كانت تعرف المعادن، إلا أنه لم يصبح العمل بالمعادن للأدوات والأسلحة شائعًا إلا بعد الاستعمار الأوروبي . كانت المجوهرات والفنون الاستخدامات الرئيسية للمعادن في الأمريكتين قبل التأثير الأوروبي.

حوالي عام 2700 قبل الميلاد، كان إنتاج البرونز شائعًا في الأماكن التي يمكن فيها تجميع المواد اللازمة للصهر والتسخين ومعالجة المعدن. بدأ صهر الحديد وبدأ ظهوره كمعادن مهمة للأدوات والأسلحة. أصبحت الفترة التي تلت ذلك تُعرف باسم العصر الحديدي . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

لا يستشهد هذا القسم بأي مصادر . يُرجى المساعدة في تحسين هذا القسم من خلال إضافة الاستشهادات إلى مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها . ( نوفمبر 2019 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

بحلول الفترات التاريخية للفراعنة في مصر ، والملوك الفيديين في الهند ، وقبائل إسرائيل ، وحضارة المايا في أمريكا الشمالية ، من بين الشعوب القديمة الأخرى، بدأت المعادن الثمينة تكتسب قيمة مرتبطة بها. في بعض الحالات، تم إنشاء قواعد الملكية والتوزيع والتجارة وتنفيذها والاتفاق عليها من قبل الشعوب المعنية. بحلول الفترات المذكورة أعلاه، كان عمال المعادن ماهرين للغاية في إنشاء أشياء للزينة والتحف الدينية وأدوات التجارة من المعادن الثمينة (غير الحديدية)، وكذلك الأسلحة عادةً من المعادن الحديدية و/أو السبائك . تم تنفيذ هذه المهارات بشكل جيد. تم ممارسة التقنيات من قبل الحرفيين والحدادين وممارسي الأثارفافيدا والكيميائيين وفئات أخرى من عمال المعادن في جميع أنحاء العالم. على سبيل المثال، تم استخدام تقنية التحبيب من قبل العديد من الثقافات القديمة قبل أن يظهر السجل التاريخي أن الناس سافروا إلى مناطق بعيدة لمشاركة هذه العملية. لا يزال صائغو المعادن اليوم يستخدمون هذه التقنية والعديد من التقنيات القديمة الأخرى .

مع تقدم الوقت، أصبحت الأشياء المعدنية أكثر شيوعًا، وأكثر تعقيدًا. ازدادت الحاجة إلى اكتساب المزيد من المعادن والعمل عليها أهمية. بدأت المهارات المتعلقة باستخراج خامات المعادن من الأرض في التطور، وأصبح صُناع المعادن أكثر دراية. أصبح صُناع المعادن أعضاء مهمين في المجتمع. تأثرت مصائر واقتصادات الحضارات بأكملها بشكل كبير بتوفر المعادن وصُناع المعادن. يعتمد صانع المعادن على استخراج المعادن الثمينة لصنع المجوهرات ، وبناء إلكترونيات أكثر كفاءة ، والتطبيقات الصناعية والتكنولوجية من البناء إلى حاويات الشحن إلى السكك الحديدية ، والنقل الجوي . بدون المعادن، ستتوقف السلع والخدمات عن التحرك حول العالم على النطاق الذي نعرفه اليوم.

تنقسم أعمال المعادن عمومًا إلى ثلاث فئات: التشكيل والقطع والوصل . تتم معظم عمليات قطع المعادن باستخدام أدوات فولاذية عالية السرعة أو أدوات كربيد. ^[7] تحتوي كل فئة من هذه الفئات على عمليات مختلفة.

قبل معظم العمليات، يجب تحديد المعدن و/أو قياسه، اعتمادًا على المنتج النهائي المطلوب.

إن عملية وضع العلامات (المعروفة أيضًا باسم التخطيط) هي عملية نقل تصميم أو نمط إلى قطعة عمل وهي الخطوة الأولى في صناعة المعادن. يتم إجراؤها في العديد من الصناعات أو الهوايات، على الرغم من أن التكرار في الصناعة يلغي الحاجة إلى وضع علامات على كل قطعة على حدة. في مجال تجارة المعادن، تتكون عملية وضع العلامات من نقل مخطط المهندسإلى قطعة العمل استعدادًا للخطوة التالية، وهي التشغيل الآلي أو التصنيع.

الفرجار هو أداة يدوية مصممة لقياس المسافة بين نقطتين بدقة. تحتوي معظم الفرجار على مجموعتين من الحواف المسطحة المتوازية المستخدمة لقياس القطر الداخلي أو الخارجي. يمكن أن تكون هذه الفرجار دقيقة في حدود ألف من البوصة (25.4 ميكرومتر). تحتوي الأنواع المختلفة من الفرجار على آليات مختلفة لعرض المسافة المقاسة. عندما تكون هناك حاجة إلى قياس أشياء أكبر بدقة أقل، غالبًا ما يتم استخدام شريط القياس .

مخطط توافق المواد مقابل العمليات ^[8]

	مادة
عملية	حديد	فُولاَذ	الألومنيوم	نحاس	المغنيسيوم	النيكل	المعادن المقاومة للحرارة	التيتانيوم	الزنك	نحاس	برونزي
صب الرمل	إكس	إكس	إكس	إكس	إكس	إكس			0	0	إكس
صب القالب الدائم	إكس	0	إكس	0	إكس	0			0	0	إكس
صب القوالب			إكس	0	إكس				إكس
الصب الاستثماري		إكس	إكس	إكس	0	0				0	إكس
صب الاستئصال		إكس	إكس	إكس	0	0
التشكيل بالقالب المفتوح		0	إكس	إكس	إكس	0	0	0
التشكيل بالقالب المغلق		إكس	0	0	0	0	0	0
البثق		0	إكس	إكس	إكس	0	0	0
العنوان البارد		إكس	إكس	إكس		0
الختم والرسم العميق		إكس	إكس	إكس	0	إكس		0	0
آلة البراغي	0	إكس	إكس	إكس	0	إكس	0	0	0	إكس	إكس
مسحوق المعادن	إكس	إكس	0	إكس		0	إكس	0
المفتاح: X = يتم تنفيذه بشكل روتيني، 0 = يتم تنفيذه بصعوبة أو بحذر أو ببعض التضحيات، الفراغ = غير مستحسن

يتم الحصول على شكل معين عن طريق صب المعدن المنصهر في قالب وتركه ليبرد دون استخدام أي قوة ميكانيكية. تشمل أشكال الصب ما يلي:

• الصب الاستثماري (يسمى صب الشمع المفقود في الفن)
• الصب بالطرد المركزي
• صب القوالب
• صب الرمل
• صب الصدف
• صب الدوران

تعمل عمليات التشكيل هذه على تعديل المعدن أو قطعة العمل عن طريق تشويه الجسم، أي دون إزالة أي مادة. يتم التشكيل بنظام من القوى الميكانيكية، وخاصة في حالة تشكيل المعادن السائبة، باستخدام الحرارة.

تتضمن عملية التشوه البلاستيكي استخدام الحرارة أو الضغط لجعل قطعة العمل أكثر توصيلًا للقوة الميكانيكية. تاريخيًا، كان الحدادون يقومون بهذه العملية والصب، إلا أن هذه العملية أصبحت صناعية اليوم. في عملية تشكيل المعادن بالجملة، يتم تسخين قطعة العمل بشكل عام.

• تحديد الحجم البارد
• البثق
• رسم
• تشكيل
• مسحوق المعادن
• الحفر بالاحتكاك
• التدحرج
• الصقل

تتضمن هذه الأنواع من عمليات التشكيل تطبيق قوة ميكانيكية عند درجة حرارة الغرفة. ومع ذلك، تتضمن بعض التطورات الأخيرة تسخين القوالب و/أو الأجزاء. لقد جعلت التطورات في تكنولوجيا تشغيل المعادن الآلية عملية ختم القوالب التدريجية ممكنة، وهي طريقة يمكن أن تشمل الثقب والسك والثني والعديد من الطرق الأخرى أدناه والتي تعدل المعدن بتكلفة أقل مع تقليل كمية الخردة. ^[9]

• ثني
• سك النقود
• إزالة الأعمدة
• الرسم العميق (DD)
• تشكيل الطيات ^[10]
• التشكيل الهيدروليكي (HF)
• تشكيل غاز المعدن الساخن
• التصلب بالضغط الساخن ^[11]
• التشكيل التدريجي (IF)
• الغزل أو التشكيل بالقص أو التشكيل بالتدفق

  

• التخطيط
• رفع
• تشكيل اللفة
• ثني اللفة
• النحت والمطاردة
• تشكيل وسادة مطاطية
• قص
• ختم
• التشكيل الفائق البلاستيك (SPF)
• التدوير باستخدام عجلة إنجليزية (آلة التدوير)

القطع عبارة عن مجموعة من العمليات التي يتم فيها إحضار المادة إلى هندسة محددة عن طريق إزالة المواد الزائدة باستخدام أنواع مختلفة من الأدوات لترك جزء نهائي يلبي المواصفات. والنتيجة الصافية للقطع هي منتجان، النفايات أو المواد الزائدة، والجزء النهائي. في النجارة، تكون النفايات عبارة عن نشارة الخشب والخشب الزائد. في قطع المعادن تكون النفايات عبارة عن رقائق أو نشارة معدنية وزائدة من المعدن.

تنقسم عمليات القطع إلى ثلاث فئات رئيسية:

• عمليات إنتاج الرقائق المعروفة عادة باسم التصنيع
• الحرق، مجموعة من العمليات التي يتم فيها قطع المعدن عن طريق أكسدة شق لفصل قطع المعدن
• عملية تخصصية متنوعة، لا تندرج بسهولة ضمن أي من الفئات المذكورة أعلاه

إن حفر ثقب في جزء معدني هو المثال الأكثر شيوعًا لعملية إنتاج الرقائق. إن استخدام شعلة القطع التي تعمل بالوقود والأكسجين لفصل صفيحة من الفولاذ إلى قطع أصغر هو مثال على الحرق. إن الطحن الكيميائي هو مثال على عملية متخصصة تزيل المواد الزائدة باستخدام مواد كيميائية للحفر ومواد كيميائية للتغطية.

تتوفر العديد من التقنيات لقطع المعادن، بما في ذلك:

• التقنيات اليدوية: المنشار ، الإزميل ، القص أو المقصات
• تكنولوجيات الآلات: الخراطة ، الطحن ، الحفر ، الطحن ، النشر
• تقنيات اللحام/الحرق: الحرق بالليزر ، والحرق بالأكسجين والوقود ، والبلازما
• تقنيات التآكل: عن طريق نفث الماء ، أو التفريغ الكهربائي ، أو المعالجة بالتدفق الكاشط .
• التقنيات الكيميائية: المعالجة الضوئية الكيميائية

يتم استخدام سائل القطع أو سائل التبريد عندما يكون هناك احتكاك وحرارة كبيرين عند واجهة القطع بين القاطع مثل المثقاب أو قاطعة القطع وقطعة العمل. يتم إدخال سائل التبريد بشكل عام عن طريق الرش عبر وجه الأداة وقطعة العمل لتقليل الاحتكاك ودرجة الحرارة عند واجهة أداة القطع/قطعة العمل لمنع التآكل المفرط للأداة. في الممارسة العملية، هناك العديد من الطرق لتوصيل سائل التبريد.

This section needs expansion. You can help by adding to it. (May 2024)

لا يُفضل استخدام المطحنة الزاوية في القطع نظرًا لأنها تنتج كميات كبيرة من الشرر والأبخرة الضارة ( والجسيمات ) عند مقارنتها باستخدام المنشار الترددي أو المنشار الشريطي . ^[12] تنتج المطحنة الزاوية شرارات عند قطع المعادن الحديدية. كما أنها تنتج شظايا عند قطع مواد أخرى.

This section does not cite any sources. Please help improve this section by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. (November 2019) (Learn how and when to remove this message)

الطحن هو التشكيل المعقد للمعدن أو المواد الأخرى عن طريق إزالة المواد لتشكيل الشكل النهائي. يتم ذلك عمومًا على آلة طحن ، وهي آلة تعمل بالطاقة تتكون في شكلها الأساسي من قاطع طحن يدور حول محور المغزل (مثل المثقاب ) ، وطاولة عمل يمكن أن تتحرك في اتجاهات متعددة (عادةً بعدين [محور x و y] بالنسبة لقطعة العمل). يتحرك المغزل عادةً في المحور z. من الممكن رفع الطاولة (حيث تستقر قطعة العمل). يمكن تشغيل آلات الطحن يدويًا أو تحت التحكم العددي بالحاسوب (CNC) ، ويمكنها إجراء عدد كبير من العمليات المعقدة، مثل قطع الفتحات والتخطيط والحفر والخيوط والتثقيب والتوجيه وما إلى ذلك. هناك نوعان شائعان من المطاحن هما المطحنة الأفقية والمطحنة الرأسية .

عادةً ما تكون القطع المنتجة عبارة عن كائنات ثلاثية الأبعاد معقدة يتم تحويلها إلى إحداثيات x وy وz والتي يتم تغذيتها بعد ذلك في آلة CNC والسماح لها بإكمال المهام المطلوبة. يمكن لآلة الطحن إنتاج معظم الأجزاء ثلاثية الأبعاد، لكن بعضها يتطلب تدوير الكائنات حول محور إحداثيات x أو y أو z (حسب الحاجة). تأتي التفاوتات في مجموعة متنوعة من المعايير، اعتمادًا على الموقع. في البلدان التي لا تزال تستخدم النظام الإمبراطوري، تكون هذه عادةً في الألف من البوصة (الوحدة المعروفة باسم ألف )، اعتمادًا على الآلة المحددة. في العديد من البلدان الأوروبية الأخرى، تُستخدم المعايير التي تتبع ISO بدلاً من ذلك.

من أجل الحفاظ على برودة كل من المثقاب والمادة، يتم استخدام سائل تبريد عالي الحرارة. في أغلب الحالات، يتم رش سائل التبريد من خرطوم مباشرة على المثقاب والمادة. يمكن التحكم في سائل التبريد هذا إما بواسطة الآلة أو بواسطة المستخدم، حسب الآلة.

تتراوح المواد التي يمكن طحنها من الألومنيوم إلى الفولاذ المقاوم للصدأ وكل شيء تقريبًا بينهما. تتطلب كل مادة سرعة مختلفة لأداة الطحن وتختلف في كمية المادة التي يمكن إزالتها في تمريرة واحدة للأداة. عادةً ما يتم طحن المواد الأكثر صلابة بسرعات أبطأ مع إزالة كميات صغيرة من المادة. تختلف المواد الأكثر ليونة، ولكن عادةً ما يتم طحنها بسرعة عالية.

إن استخدام ماكينة الطحن يضيف تكاليف يتم أخذها في الاعتبار عند تصنيعها. ففي كل مرة يتم فيها استخدام الماكينة، يتم استخدام سائل التبريد أيضًا، والذي يجب إضافته بشكل دوري لمنع كسر القطع. كما يجب تغيير قطعة الطحن حسب الحاجة لمنع تلف المادة. والوقت هو العامل الأكبر في التكاليف. فقد تتطلب الأجزاء المعقدة ساعات لإكمالها، في حين تستغرق الأجزاء البسيطة للغاية دقائق فقط. وهذا بدوره يغير وقت الإنتاج أيضًا، حيث يتطلب كل جزء كميات مختلفة من الوقت.

السلامة هي المفتاح مع هذه الآلات. تتحرك القطع بسرعات عالية وتزيل قطعًا من المعدن الساخن عادةً. تتمثل ميزة امتلاك آلة طحن CNC في أنها تحمي مشغل الآلة.

الخراطة هي عملية قطع معدنية لإنتاج سطح أسطواني باستخدام أداة ذات نقطة واحدة. يتم تدوير قطعة العمل على مغزل ويتم تغذية أداة القطع فيها شعاعيًا أو محوريًا أو كليهما. يُطلق على إنتاج الأسطح العمودية على محور قطعة العمل اسم التبطين. يُطلق على إنتاج الأسطح باستخدام كل من التغذية الشعاعية والمحورية اسم التشكيل. ^[13]

المخرطة هي أداة آلية تدور كتلة أو أسطوانة من مادة بحيث يمكن تشكيلها لإنتاج جسم له تناسق دوراني حول محور الدوران عند استخدام أدوات كاشطة أو قطع أو تشوه على قطعة العمل. تشمل أمثلة الأشياء التي يمكن إنتاجها على المخرطة حاملات الشموع وأعمدة الكرنك وأعمدة الكامات وحوامل المحامل .

تتكون المخرطة من أربعة مكونات رئيسية: السرير، ورأس المخرطة، والعربة، وذيل المخرطة. السرير هو قاعدة دقيقة وقوية للغاية ترتكز عليها جميع المكونات الأخرى من أجل المحاذاة. يؤمن مغزل رأس المخرطة قطعة العمل بمقبض ، حيث يتم إحكام فكيه (ثلاثة أو أربعة عادةً) حول القطعة. يدور المغزل بسرعة عالية، مما يوفر الطاقة اللازمة لقطع المادة. في حين كانت المخرطة تعمل تاريخيًا بأحزمة من عمود خطي ، تستخدم الأمثلة الحديثة محركات كهربائية. تمتد قطعة العمل خارج المغزل على طول محور الدوران فوق السرير المسطح. العربة عبارة عن منصة يمكن تحريكها بدقة وبشكل مستقل وموازٍ وعمودي على محور الدوران. يتم تثبيت أداة القطع المقواة على الارتفاع المطلوب (عادةً منتصف قطعة العمل) بواسطة عمود الأداة. ثم يتم تحريك العربة حول قطعة العمل الدوارة، وتقوم أداة القطع بإزالة المواد تدريجيًا من قطعة العمل. يمكن تحريك ذيل المخرطة على طول محور الدوران ثم تثبيته في مكانه حسب الحاجة. ويمكنه تثبيت المراكز لتأمين قطعة العمل بشكل أكبر، أو دفع أدوات القطع إلى نهاية قطعة العمل.

العمليات الأخرى التي يمكن إجراؤها باستخدام أداة ذات نقطة واحدة على مخرطة هي: ^[13]

التشطيب: قطع زاوية في زاوية الأسطوانة.
الفصل: يتم تغذية الأداة شعاعيًا في قطعة العمل لقطع نهاية الجزء.
الخيط : يتم تغذية الأداة على طول وعبر السطح الخارجي أو الداخلي للأجزاء الدوارة لإنتاج خيوط خارجية أو داخلية .
التثقيب : يتم تغذية أداة ذات نقطة واحدة بشكل خطي وموازي لمحور الدوران لإنشاء ثقب دائري.
الحفر : تغذية المثقاب في قطعة العمل محوريًا.
التخديد : يستخدم أداة لإنتاج ملمس سطح خشن على قطعة العمل. يستخدم غالبًا للسماح بالإمساك باليد بجزء معدني.

تستطيع المخرطة الحديثة ذات التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) ومراكز التصنيع (CNC) القيام بعمليات ثانوية مثل الطحن باستخدام أدوات مدفوعة. عند استخدام الأدوات المدفوعة، تتوقف قطعة العمل عن الدوران وتنفذ الأداة المدفوعة عملية التصنيع باستخدام أداة قطع دوارة. تستخدم آلات التحكم الرقمي بالحاسوب إحداثيات x وy وz للتحكم في أدوات الدوران وإنتاج المنتج. تتمكن معظم المخرطة الحديثة ذات التحكم الرقمي بالحاسوب من إنتاج معظم الأشياء المحولة ثلاثية الأبعاد.

يمكن تحويل جميع أنواع المعادن تقريبًا، على الرغم من أن الأمر يتطلب مزيدًا من الوقت وأدوات القطع المتخصصة لقطع العمل الأكثر صلابة .

هناك العديد من عمليات الخيط بما في ذلك: قطع الخيوط باستخدام صنبور أو قالب ، وطحن الخيوط، وقطع الخيوط ذات النقطة الواحدة، ولف الخيوط، ولف الجذور الباردة وتشكيلها، وطحن الخيوط. يتم استخدام صنبور لقطع خيط أنثوي على السطح الداخلي لثقب مثقوب مسبقًا، بينما يقطع القالب خيطًا ذكرًا على قضيب أسطواني مُشكَّل مسبقًا.

This section does not cite any sources. Please help improve this section by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. (November 2019) (Learn how and when to remove this message)

تستخدم عملية الطحن عملية كاشطة لإزالة المواد من قطعة العمل. آلة الطحن هي أداة آلية تستخدم لإنتاج لمسات نهائية دقيقة للغاية، أو إجراء قطع خفيفة للغاية، أو أشكال عالية الدقة باستخدام عجلة كاشطة كجهاز قطع. يمكن أن تتكون هذه العجلة من أحجام وأنواع مختلفة من الأحجار أو الماس أو المواد غير العضوية .

أبسط آلة طحن هي آلة طحن المقعد أو آلة طحن الزاوية اليدوية، لإزالة النتوءات من الأجزاء أو قطع المعدن باستخدام قرص مضغوط.

لقد زادت أحجام وتعقيدات المطاحن مع التقدم في الوقت والتكنولوجيا. فمن الأيام القديمة التي كانت فيها المطاحن اليدوية تشحذ أطراف المطاحن في ورشة الإنتاج، إلى خلايا التصنيع ذات التحميل التلقائي التي تعمل بالتحكم الرقمي بالكمبيوتر والتي تبلغ سرعتها 30000 دورة في الدقيقة والتي تنتج توربينات نفاثة، تتنوع عمليات الطحن بشكل كبير.

يجب أن تكون آلات الطحن صلبة للغاية لإنتاج اللمسة النهائية المطلوبة. تُستخدم بعض آلات الطحن لإنتاج موازين زجاجية لتحديد موضع محور آلة CNC. والقاعدة العامة هي أن الآلات المستخدمة لإنتاج الموازين تكون أكثر دقة بعشر مرات من الآلات التي يتم إنتاج الأجزاء من أجلها.

في الماضي، كانت المطاحن تستخدم في عمليات التشطيب فقط بسبب القيود المفروضة على الأدوات. وقد سمحت مواد عجلات الطحن الحديثة واستخدام الماس الصناعي أو الطلاءات الصناعية الأخرى (نتريد البورون المكعب) على أشكال العجلات للمطاحن بتحقيق نتائج ممتازة في بيئات الإنتاج بدلاً من إبقائها في الجزء الخلفي من المتجر.

لقد تقدمت التكنولوجيا الحديثة بعمليات الطحن لتشمل ضوابط التحكم الرقمي بالكمبيوتر، ومعدلات إزالة المواد العالية بدقة عالية، مما يجعلها مناسبة بشكل جيد لتطبيقات الطيران والفضاء وعمليات الإنتاج عالية الحجم للمكونات الدقيقة.

إن عملية الصنفرة هي عبارة عن مزيج من عملية الطحن وقطع الأسنان باستخدام مبرد . وقبل تطوير معدات التصنيع الحديثة، كانت عملية الصنفرة توفر وسيلة دقيقة نسبيًا لإنتاج الأجزاء الصغيرة، وخاصة تلك ذات الأسطح المستوية. وكان الاستخدام الماهر لمبرد يسمح للميكانيكي بالعمل وفقًا لتفاوتات دقيقة وكان السمة المميزة لهذه الحرفة. واليوم، نادرًا ما يتم استخدام عملية الصنفرة كتقنية إنتاج في الصناعة، على الرغم من أنها لا تزال طريقة شائعة لإزالة النتوءات .

الثقب هو عملية تصنيع تستخدم لقطع فتحات المفاتيح إلى أعمدة. التصنيع باستخدام شعاع الإلكترون هو عملية تصنيع يتم فيها توجيه الإلكترونات عالية السرعة نحو قطعة العمل، مما يؤدي إلى توليد الحرارة وتبخير المادة. يستخدم التصنيع بالموجات فوق الصوتية اهتزازات فوق صوتية لتصنيع مواد شديدة الصلابة أو الهشة.

اللحام هو عملية تصنيع يتم فيها ربط المواد، عادةً المعادن أو اللدائن الحرارية ، عن طريق التسبب في الاندماج. غالبًا ما يتم ذلك عن طريق إذابة قطع العمل وإضافة مادة حشو لتشكيل بركة من المواد المنصهرة التي تبرد لتصبح مفصلًا قويًا، ولكن في بعض الأحيان يتم استخدام الضغط جنبًا إلى جنب مع الحرارة ، أو بمفرده، لإنتاج اللحام. ^[14]

يمكن استخدام العديد من مصادر الطاقة المختلفة في اللحام، بما في ذلك لهب الغاز ، والقوس الكهربائي ، والليزر، وشعاع الإلكترون ، والاحتكاك ، والموجات فوق الصوتية . وعلى الرغم من أن اللحام عملية صناعية في كثير من الأحيان، إلا أنه يمكن إجراؤه في العديد من البيئات المختلفة، بما في ذلك الهواء الطلق وتحت الماء وفي الفضاء . ومع ذلك، بغض النظر عن الموقع، يظل اللحام خطيرًا، ويجب اتخاذ الاحتياطات لتجنب الحروق والصدمات الكهربائية والأبخرة السامة والتعرض المفرط للأشعة فوق البنفسجية .

اللحام هو عملية ربط يتم فيها صهر معدن الحشو وسحبه إلى أنبوب شعيري يتكون من تجميع قطعتي عمل أو أكثر. يتفاعل معدن الحشو ميتالورجيًا مع قطع العمل ويتصلب في الأنبوب الشعري، مكونًا وصلة قوية. على عكس اللحام، لا تذوب قطعة العمل. اللحام مشابه للحام باللحام، ولكنه يحدث عند درجات حرارة تزيد عن 450 درجة مئوية (842 درجة فهرنهايت). يتميز اللحام بإنتاج إجهادات حرارية أقل من اللحام، وتميل التجميعات الملحومة إلى أن تكون أكثر ليونة من اللحامات لأن عناصر السبائك لا يمكنها الانفصال والترسيب.

تتضمن تقنيات اللحام اللحام باللهب، اللحام بالمقاومة، اللحام بالفرن، اللحام بالانتشار، اللحام الحثي واللحام بالفراغ.

اللحام هو عملية ربط تتم عند درجات حرارة أقل من 450 درجة مئوية (842 درجة فهرنهايت). وهي تشبه اللحام باللحام من حيث طريقة إذابة الحشو وسحبه إلى الشعيرات الدموية لتشكيل وصلة، وإن كان ذلك عند درجة حرارة أقل. وبسبب هذه الدرجة المنخفضة من الحرارة والسبائك المختلفة المستخدمة كحشوات، يكون التفاعل المعدني بين الحشو وقطعة العمل ضئيلاً، مما يؤدي إلى ضعف الوصلة.

يُعد التثبيت بالمسامير من أقدم عمليات ربط الأعمال المعدنية. ^[15] وقد انخفض استخدامه بشكل ملحوظ خلال النصف الثاني من القرن العشرين، ^[16] ولكنه لا يزال يحتفظ باستخدامات مهمة في الصناعة والبناء، وفي الحرف اليدوية مثل المجوهرات ، والدروع في العصور الوسطى ، والأزياء المعدنية في أوائل القرن الحادي والعشرين. يتم استبدال الاستخدام السابق للمسامير بالتحسينات في تقنيات اللحام وتصنيع المكونات .

البرشام هو في الأساس مسمار ذو رأسين وغير ملولب يربط قطعتين معدنيتين أخريين معًا. يتم حفر أو ثقب ثقوب في قطعتي المعدن المراد توصيلهما. بعد محاذاة الثقوب، يتم تمرير برشام من خلال الثقوب ويتم تشكيل رؤوس دائمة على أطراف البرشام باستخدام المطارق وقوالب التشكيل (إما عن طريق العمل البارد أو العمل الساخن ). يتم شراء البرشام عادةً برأس واحد مُشكَّل بالفعل.

عندما يكون من الضروري إزالة المسامير، يتم قص أحد رؤوس المسامير بإزميل بارد . ثم يتم إخراج المسامير بمطرقة وثقب .

يتضمن ذلك البراغي ، وكذلك البراغي . وغالبًا ما يتم استخدام ذلك لأنه يتطلب معدات متخصصة قليلة نسبيًا، وبالتالي غالبًا ما يتم استخدامه في الأثاث القابل للتغليف المسطح . ويمكن استخدامه أيضًا عند ربط معدن بمادة أخرى (مثل الخشب ) أو عندما لا يتم لحام معدن معين جيدًا (مثل الألومنيوم ). ويمكن القيام بذلك لربط المعادن مباشرة، أو بمادة وسيطة مثل النايلون . وبينما يكون المعدن أضعف غالبًا من الطرق الأخرى مثل اللحام أو اللحام باللحام، يمكن إزالته بسهولة وبالتالي إعادة استخدامه أو إعادة تدويره. ويمكن أيضًا القيام بذلك بالاشتراك مع الإيبوكسي أو الغراء، مما يعيد فوائده البيئية.

على الرغم من أن هذه العمليات ليست عمليات تشغيل معدنية أساسية، إلا أنها غالبًا ما يتم إجراؤها قبل أو بعد عمليات تشغيل المعادن.

يمكن معالجة المعادن بالحرارة لتغيير خصائص القوة أو اللدونة أو الصلابة أو المقاومة للتآكل. تشمل عمليات المعالجة الحرارية الشائعة التلدين والتصلب بالترسيب والإطفاء والتخمير :

• يؤدي التلدين إلى تليين المعدن من خلال السماح باستعادة العمل البارد ونمو الحبوب.
• يمكن استخدام التبريد لتقوية الفولاذ السبائكي، أو في السبائك القابلة للتصلب بالترسيب، لحبس ذرات المذابات المذابة في المحلول.
• سيؤدي التلطيف إلى ترسب عناصر السبائك المذابة، أو في حالة الفولاذ المطفأ، تحسين قوة التأثير وخصائص السحب.

في كثير من الأحيان، يتم الجمع بين المعالجات الميكانيكية والحرارية في ما يعرف بالمعالجات الحرارية الميكانيكية للحصول على خصائص أفضل ومعالجة أكثر كفاءة للمواد. هذه العمليات شائعة في الفولاذ الخاص عالي السبائك والسبائك الفائقة وسبائك التيتانيوم.

الطلاء الكهربائي هو تقنية شائعة لمعالجة الأسطح. وهي تتضمن ربط طبقة رقيقة من معدن آخر مثل الذهب أو الفضة أو الكروم أو الزنك بسطح المنتج عن طريق التحلل المائي. يتم استخدامه لتقليل التآكل وخلق مقاومة للتآكل وتحسين المظهر الجمالي للمنتج. يمكن للطلاء حتى تغيير خصائص الجزء الأصلي بما في ذلك التوصيل أو تبديد الحرارة أو سلامة الهيكل. هناك أربع طرق رئيسية للطلاء الكهربائي لضمان الطلاء المناسب والفعالية من حيث التكلفة لكل منتج: الطلاء الشامل والطلاء على الرف والطلاء المستمر والطلاء الخطي. ^[17]

تعد تقنيات الرش الحراري خيارًا شائعًا آخر للتشطيب، وغالبًا ما تتمتع بخصائص درجات حرارة عالية أفضل من الطلاءات الكهربائية بسبب الطلاء الأكثر سمكًا. تشمل عمليات الرش الحراري الرئيسية الأربع رش قوس الأسلاك الكهربائية، ورش اللهب (احتراق الأكسجين والأسيتيلين)، ورش البلازما ورش الوقود الأكسجيني عالي السرعة (HVOF). ^[18]

• أعمال زخرفية من البرونز والنحاس
• تشكيل الرقاقة
• المعادن الثقيلة
• التسمم بالرصاص
• قائمة المهن المتعلقة بمعالجة المعادن
• نشارة معدنية
• اختبار المعادن
• أداة يدوية لتجهيز المعادن
• التعرض للغبار المهني
• الجسيمات
• أداة كهربائية
• قالب حجري

عام:

• قائمة عمليات التصنيع
• الجدول الزمني لتكنولوجيا المواد

• ما هي أفضل طريقة لقطع الفولاذ السميك؟
• شنايدر، جورج. "الفصل الأول: مواد أدوات القطع"، مجلة American Machinist، أكتوبر 2009
• شنايدر، جورج. "تطبيقات أدوات القطع: الفصل الثاني طرق إزالة المعادن"، مجلة أميركان ماشينست، نوفمبر 2009
• فيديوهات حول أعمال المعادن منشورة بواسطة معهد الأفلام العلمية. متوفرة على بوابة AV التابعة للمكتبة الوطنية الألمانية للعلوم والتكنولوجيا .
• أدلة مرجعية على تاريخ تصنيع المعادن
• هورنر، جوزيف جريجوري (1911). "العمل المعدني"  . الموسوعة البريطانية . المجلد 18 (الطبعة الحادية عشرة). ص 205-215.