التكسير

الموسوعة الحرة

في علم المعادن ، يعتبر الصقل عملية معالجة سطح المعدن لتحسين خصائصه المادية، عادةً بوسائل ميكانيكية، مثل ضربات المطرقة ، أو التفجير بالرصاص ( الصقل بالرصاص )، أو تركيز الضوء ( الصقل بالليزر )، أو في السنوات الأخيرة، باستخدام أعمدة الماء (الصقل بنفث الماء) ونفثات التجويف (الصقل بالتجويف). [1] باستثناء الصقل بالليزر، فإن الصقل عادةً ما يكون عملية عمل باردة تميل إلى توسيع سطح المعدن البارد، وبالتالي إحداث إجهادات ضغطية أو تخفيف إجهادات الشد الموجودة بالفعل. كما يمكن أن يشجع أيضًا على تصلب المعدن السطحي بالإجهاد.

الإجهاد المتبقي

يؤدي التشوه البلاستيكي الناتج عن الضرب إلى إجهاد ضغطي متبقي في السطح الذي تم ضربه، إلى جانب إجهاد الشد في الداخل. تشبه حالة الإجهاد هذه الحالة التي نراها في الزجاج المقسّى ، وهي مفيدة لأسباب مماثلة.

تمنح الضغوط الانضغاطية السطحية مقاومة لإجهاد المعدن وبعض أشكال التآكل ، حيث لن تنمو الشقوق في بيئة ضاغطة. تأتي الفائدة على حساب إجهادات الشد الأعلى في عمق الجزء. ومع ذلك، سيتم تحسين خصائص التعب للجزء، حيث تكون الضغوط أعلى بشكل ملحوظ عادةً على السطح جزئيًا بسبب عيوب السطح والتلف.

تقوية العمل

كما تعمل المعالجة الباردة على تقوية سطح المادة. وهذا يقلل من احتمالية تشكل الشقوق على السطح ويوفر مقاومة للتآكل . عندما يخضع المعدن للتصلب بالإجهاد، تزداد قوة خضوعه ولكن تقل قابليته للسحب . في الواقع، يزيد التصلب بالإجهاد من عدد الخلع في الشبكة البلورية للمادة. عندما يكون للمادة عدد كبير من الخلع، يتم إعاقة التشوه البلاستيكي، وستستمر المادة في التصرف بطريقة مرنة تتجاوز إجهاد الخضوع المرن للمادة غير المتصلبة بالإجهاد.

الإجهاد المتبقي / التمدد

يمكن أن يكون التشوه البلاستيكي الناتج عن الضرب مفيدًا في تمديد سطح الجسم.

يمكن رؤية أحد الاستخدامات الشائعة لعملية الدق (التمديد) هذه في صناعات إصلاح السيارات وتصنيع السيارات حسب الطلب حيث يتم استخدام الدق اليدوي أو بمساعدة الآلة لتمديد الصفائح المعدنية الرقيقة لإنشاء أسطح منحنية. تستخدم الطريقة اليدوية مطرقة دق يدوية وهي شكل من أشكال التسوية . هناك أيضًا طرق بمساعدة الآلة تستخدم نسخة من المطرقة الكهربائية لدق الصفائح المعدنية.

هناك استخدام آخر لعملية التكسير وهو تسطيح الصفائح المعدنية، وهي تستخدم على وجه التحديد كتقنية أساسية لتسطيح الأحزمة الفولاذية المستخدمة في عمليات النقل والضغط الصناعية. في هذه العملية، يمكن تسطيح الحزام الفولاذي الذي يحتوي على انحناء متقاطع عن طريق تكسير السطح المقعر لتمديده وبالتالي إزالة الانحناء المتقاطع عن طريق معادلة طول السطح عبر الحزام بين الأسطح المقعرة والمحدبة سابقًا. يتم عادةً تحقيق تكسير الأحزمة الفولاذية باستخدام معدات متخصصة وطلقات تكسير خاصة.

عند استخدام الدق لإحداث إجهاد متبقي أو تقوية جسم ما، يجب توخي الحذر عند التعامل مع الأجزاء الرقيقة حتى لا يتم شد قطعة العمل. وفي حالة عدم إمكانية تجنب الشد، فقد يلزم إجراء بعض التعديلات في تصميم القطعة أو تطبيق العملية.

الاستخدام مع اللحام

يمكن أيضًا إجراء الضرب اليدوي بعد اللحام للمساعدة في تخفيف إجهادات الشد التي تنشأ عند التبريد في المعدن الملحوم (وكذلك المعدن الأساسي المحيط). يكون مستوى الانخفاض في إجهاد الشد ضئيلًا ويحدث فقط على سطح اللحام أو بالقرب منه. تساعد طرق أخرى، مثل البقع الحرارية (إن وجدت)، في تقليل إجهادات الشد المتبقية. سيؤدي الضرب إلى زيادة صلابة اللحام وهذا شيء يجب تجنبه. لهذا السبب، لا يتم قبول الضرب عادةً من قبل غالبية القواعد أو المعايير أو المواصفات. [2] يجب أن يتم تنفيذ أي ضرب يتم إجراؤه على اللحام على قطعة اختبار تأهيل إجراء اللحام.

إن قطعة اختبار تأهيل إجراء اللحام تحاكي جميع المتغيرات الأساسية التي سيتم استخدامها في اللحام الإنتاجي. إذا تم لحام اللحام أثناء تأهيل إجراء اللحام، فإن الاختبار الميكانيكي اللاحق لقطعة اختبار تأهيل الإجراء سيوضح الخصائص الميكانيكية للحام. يجب أن تتطابق هذه الخصائص الميكانيكية، على الأقل، مع الخصائص الميكانيكية للمواد التي تم لحامها معًا. إذا لم يحدث ذلك، فإن الإجراء قد فشل وإجراء اللحام غير مقبول للاستخدام في اللحام الإنتاجي.

شحذ الشفرات

قص شفرة المنجل باستخدام القالب

كانت شفرات المنجل والمنجل تُشحذ تقليديًا عن طريق الضرب من حين لآخر ثم الشحذ المتكرر في الحقل أثناء الاستخدام. يمكن شحذ الشفرة عن طريق إعادة تشكيل الفولاذ القابل للطرق لإنشاء حافة يمكن شحذها بعد ذلك. يمكن إزالة الخدوش والجروح على حافة الشفرة عن طريق الضرب ثم تشكيل حافة جديدة للشحذ.

سندان الثقب، مع غطائين مرمزين بالألوان لزوايا مختلفة

يمكن شحذ الشفرات باستخدام تصميمات مختلفة من سندان الشحذ، أو العمل عليها باستخدام قالب الشحذ. قد يكون لقالب الشحذ أغطية قابلة للتبديل تحدد زوايا مختلفة: يمكن ضبط الزاوية الخشنة أولاً على بعد حوالي 3 ملليمترات (0.12 بوصة) من الحافة، ثم يتم ضبط الزاوية الدقيقة على الحافة، مما يترك حافة تلائم الشحذ بسهولة. يمكن بعد ذلك شحذ الشفرة باستخدام أحجار شحذ أدق تدريجيًا حتى تصبح جاهزة للاستخدام. [3] [4]

علم أصول الكلمات

يقال أن مصطلح الضرب بالعصا مشتق من المصطلح السويدي القديم pæna ، والذي يعني الضرب بالمطرقة. [5]

تاريخ

يعود استخدام الطرق لتحسين خصائص المواد المعدنية إلى العصور القديمة. [6] كان الذهب يُطرق لتحسين الخوذ ميكانيكيًا منذ عام 2700 قبل الميلاد [7] وكان البرونز يُطرق لتقوية الدروع في اليونان القديمة. [8] [9] في العصور الوسطى، استُخدم الطرق لتقوية وتشكيل السيوف. تشمل التطبيقات اللاحقة لتحسين قوة المعدن طرق براميل المدفعية في القرن الثامن عشر. [7] وبالمثل، استخدم الحدادون عادةً مطرقة كروية الشكل لتشكيل وتحسين عمر نوابض العربة. [8]

أجريت أولى التحقيقات العلمية حول خصائص المعادن في القرن التاسع عشر، وخاصة في سياق حالات الفشل الناجمة عن التعب في تطوير السكك الحديدية والثورة الصناعية. أجرى فولر، على سبيل المثال، عملاً مكثفًا على قوة التعب للمعادن المعرضة لدورات من الإجهاد. [10] أجرى كيركالدي تجارب على قوة الشد للحديد المطاوع والصلب واختبر بوشينجر حدود المرونة للحديد والصلب أثناء التمدد والضغط. [11]

لم تبدأ معالجات الأسطح للمعادن في التطور إلى طرق معالجة تقنية إلا في أوائل القرن العشرين، مع التركيز على التكسير بالخرطوم - وهو في الواقع عدد لا يحصى من ضربات المطرقة الصغيرة [8] - كبديل للدرفلة لزيادة مقاومة التعب. [7] في عام 1927، وصف إي جي هربرت تأثير التصلب لعملية "الانفجار السحابي"، حيث "تساقط" تيار من الكرات الفولاذية الصغيرة على سطح فولاذي بينما أظهر أو فوبل التأثير المفيد للعمل البارد لزيادة مقاومة التعب في عام 1929. [6]

تم الحصول على أول براءة اختراع للخرطوم في ألمانيا عام 1934 ولكن لم يتم تطبيقها تجاريًا أبدًا. في عام 1930، لاحظ عدد قليل من المهندسين في شركة Buick أن التفجير بالخرطوم (كما كان يُطلق عليه في الأصل) يجعل النوابض مقاومة للتعب. ثم تبنت صناعة السيارات هذه العملية. نشر زيميرلي تقريرًا لأول مرة في عام 1940. أجرى جون ألمين المزيد من الأبحاث، وخلال الحرب العالمية الثانية قدمها لصناعة الطائرات. [12]

بحلول عام 1950، أصبحت عملية تشكيل الثقوب بالرصاص عملية مقبولة وتم تضمينها في الأدبيات الهندسية. في نفس العام، تم اختراع تشكيل الثقوب بالرصاص لتشكيل جلد الجناح لطائرة Super Constellation . [12]

كان أحد الابتكارات المهمة في تكنولوجيا الطرق بالمطرقة في أوائل سبعينيات القرن العشرين هو تطوير إيفيم ستاتنيكوف لمعالجة التأثير بالموجات فوق الصوتية (UIT)، [13] والتي تستخدم مسننات موجهة على شكل قضيب لنقل نبضات عالية التردد إلى السطح المعالج. [14]

في أوائل سبعينيات القرن العشرين، شهدت عملية الدق ابتكارًا رئيسيًا آخر عندما قام باحثون مثل آلان كلاور في مختبرات باتيل في كولومبوس بولاية أوهايو بتطبيق أشعة ليزر عالية الكثافة على مكونات معدنية لتحقيق إجهادات ضغط متبقية عميقة، والتي حصلوا على براءة اختراعها باسم الدق بالليزر، وأصبحت تُعرف باسم الدق بالليزر في أواخر التسعينيات، عندما تم تطبيقها لأول مرة على شفرات مروحة محرك توربيني يعمل بالغاز للقوات الجوية الأمريكية.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ سوياما، هيتوشي (يناير 2020). "النفث المجوف: مراجعة". العلوم التطبيقية . 10 (20): 7280. doi : 10.3390/app10207280 . ISSN  2076-3417.
  2. ^ ASME B31.3 الفقرة 328.5.1 (د) (يتغير الموقع عند نشر أكواد جديدة)
  3. ^ "الصقل والشحذ". 31 مارس 2014.
  4. ^ "تعلم كيفية قص المنجل". 31 مايو 2016.
  5. ^ "Peen | أصل كلمة peen بواسطة etymonline".
  6. ^ ab Hawkinson, EE (1962). "Shot Peening - History". The Shot Peener .
  7. ^ اي بي سي شولز ، فولكر (2006). "مقدمة". المعالجة الميكانيكية الحديثة للأسطح. فاينهايم: وايلي-Vch Verlag. ص  1 – 7. دوى :10.1002/3527607811.ch1. رقم ISBN 978-3-527-31371-6.
  8. ^ abc Leghorn, George (1957). "The Story of Shot Peening". The Shot Peener .
  9. ^ "قطعة من صدرية عليها نقش وزخرفة بارزة | متاحف هارفارد للفنون".
  10. ^ زينر ، هارالد. هينكلمان، كارستن (2019). "أغسطس فولر - مؤسس أبحاث قوة التعب". البناء الصلب . 12 (2). وايلي: 156-162 . دوى :10.1002/stco.201900011.
  11. ^ تيموشينكو، ستيفن ب. (1983). تاريخ قوة المواد: مع شرح موجز لتاريخ نظرية المرونة ونظرية الهياكل. كورير كوربوريشن. رقم ISBN 9780486611877.
  12. ^ ab Fuchs, HO; Cary, PE, تاريخ القذف بالرصاص (PDF) ، المؤتمر الدولي الأول للقذف بالرصاص.
  13. ^ تشان، واي لوين؛ تشنغ، هنري كيو فنغ تشنغ (2022). "تكنولوجيا الدق بالمطرقة - الماضي والحاضر والمستقبل". المجلة الدولية لتكنولوجيا التصنيع المتقدمة . 118 ( 3-4 ): 683-701 . doi :10.1007/s00170-021-07993-5.
  14. ^ ستاتنيكوف، إفيم ش.؛ كورولكوف، أوليج ف.؛ فيتيازيف، فلاديمير ن. (2006). "فيزياء وآلية التأثير بالموجات فوق الصوتية". الموجات فوق الصوتية . 44، الملحق: e533 – e538 . doi :10.1016/j.ultras.2006.05.119. PMID  16808946.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Peening&oldid=1242777172"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate