صفائح معدنية


الصفائح المعدنية هي معدن يتم تشكيله إلى قطع رقيقة ومسطحة، وعادة ما يتم ذلك من خلال عملية صناعية.
يمكن أن تختلف السماكات بشكل كبير؛ تعتبر الصفائح الرقيقة للغاية رقائق أو أوراق ، وتعتبر القطع التي يزيد سمكها عن 6 مم (0.25 بوصة) ألواحًا، مثل الفولاذ الصفائحي، وهو نوع من الفولاذ الإنشائي .
تتوفر الصفائح المعدنية على شكل قطع مسطحة أو شرائط ملفوفة. يتم تشكيل اللفائف عن طريق تمرير صفيحة معدنية متصلة عبر آلة تقطيع باللفائف .
في معظم أنحاء العالم، يُحدد سُمك الصفائح المعدنية بالملليمترات. أما في الولايات المتحدة، فيُحدد سُمك الصفائح المعدنية عادةً بوحدة قياس تقليدية غير خطية تُعرف باسم " المقياس" . كلما زاد رقم المقياس، قلّ سُمك المعدن. يتراوح سُمك صفائح الفولاذ الشائعة الاستخدام بين 30 مقياسًا (0.40 مم) و7 مقاييس (4.55 مم). يختلف المقياس بين المعادن الحديدية ( التي أساسها الحديد ) والمعادن غير الحديدية مثل الألومنيوم أو النحاس. على سبيل المثال، يُقاس سُمك النحاس تقليديًا بالأونصات في الولايات المتحدة، وهو ما يُمثل وزن النحاس الموجود في مساحة قدم مربعة واحدة. يجب أن تحافظ الأجزاء المصنعة من الصفائح المعدنية على سُمك موحد للحصول على أفضل النتائج. [ 1 ]
تتنوع المعادن التي يمكن تشكيلها إلى صفائح معدنية، مثل الألومنيوم والنحاس الأصفر والنحاس والفولاذ والقصدير والنيكل والتيتانيوم . أما لأغراض الزينة ، فتُستخدم صفائح معدنية مهمة كالذهب والفضة والبلاتين ( حيث يُستخدم البلاتين أيضًا كعامل مساعد ). تُعالج هذه الصفائح المعدنية بتقنيات مختلفة، أهمها الدرفلة على البارد والدرفلة على الساخن . وفي بعض الأحيان ، تُستخدم عملية الجلفنة بالغمس الساخن عند الحاجة لحمايتها من الصدأ الناتج عن التعرض المستمر للعوامل الجوية. كما تُطلى الصفائح المدرفلة على البارد بطبقة ملونة للحصول على صفيحة معدنية مزخرفة وواقية، تُعرف عمومًا بالصفائح المعدنية المطلية بالألوان.
تُستخدم الصفائح المعدنية في هياكل السيارات والشاحنات ، والأجهزة المنزلية الكبيرة ، وهياكل وأجنحة الطائرات ، والصفائح المعدنية المستخدمة في صناعة العلب المعدنية ، وأسقف المباني (في الهندسة المعمارية)، والعديد من التطبيقات الأخرى. وتُستخدم الصفائح المعدنية المصنوعة من الحديد ومواد أخرى ذات نفاذية مغناطيسية عالية ، والمعروفة أيضًا باسم النوى الفولاذية المصفحة ، في المحولات الكهربائية والآلات الكهربائية . تاريخيًا، كان من أهم استخدامات الصفائح المعدنية صناعة الدروع التي كان يرتديها سلاح الفرسان ، ولا تزال الصفائح المعدنية تُستخدم في العديد من الأغراض الزخرفية، بما في ذلك صناعة لوازم الخيول . ويُطلق على عمال الصفائح المعدنية أيضًا اسم "مطرقي الصفيح"، وهو اسم مشتق من عملية طرق وصلات الألواح عند تركيب الأسقف الصفيحية. [ 2 ]
تاريخ
استُخدمت الصفائح المعدنية المطروقة يدويًا منذ القدم لأغراض معمارية. وفي أواخر القرن السابع عشر، حلت مطاحن الدرفلة التي تعمل بالطاقة المائية محل العملية اليدوية. تطلبت عملية تسوية الصفائح المعدنية أسطوانات حديدية دوارة كبيرة لضغط قطع المعدن وتحويلها إلى صفائح. وكانت المعادن المناسبة لهذه العملية هي الرصاص والنحاس والزنك والحديد، ولاحقًا الفولاذ. وكثيرًا ما استُخدم القصدير لتغطية صفائح الحديد والفولاذ لمنع الصدأ. [ 3 ] وكانت هذه الصفائح المعدنية المطلية بالقصدير تُسمى " صفائح القصدير ". ظهرت الصفائح المعدنية في الولايات المتحدة في سبعينيات القرن التاسع عشر، حيث استُخدمت في تسقيف المنازل بالقرميد، والأسقف المزخرفة، والواجهات الخارجية. ولم تُعرف أسقف الصفائح المعدنية باسم " أسقف القصدير " إلا لاحقًا، لأن المصنّعين في تلك الفترة لم يستخدموا هذا المصطلح. وشجعت شعبية كل من القرميد والأسقف على انتشار إنتاجها على نطاق واسع. ومع مزيد من التقدم في إنتاج صفائح الفولاذ في تسعينيات القرن التاسع عشر، أدى وعدها بكونها رخيصة ومتينة وسهلة التركيب وخفيفة الوزن ومقاومة للحريق إلى زيادة إقبال الطبقة المتوسطة على منتجات الصفائح المعدنية. لم تبدأ صناعة الصفائح المعدنية بالانهيار إلا في ثلاثينيات القرن العشرين والحرب العالمية الثانية، حين أصبحت المعادن نادرة. [ 4 ] ومع ذلك، تمكنت بعض الشركات الأمريكية، مثل شركة دبليو إف نورمان، من البقاء في السوق من خلال إنتاج منتجات أخرى إلى أن ساهمت مشاريع الحفاظ على التراث التاريخي في إحياء صناعة الصفائح المعدنية الزخرفية.
مواد
فُولاَذ
يتم تصنيع الفولاذ منخفض الكربون على شكل صفائح، وغالبًا ما يتم جلفنته. [ 5 ]
الفولاذ المقاوم للصدأ
يُعدّ الفولاذ من الدرجة 304 الأكثر شيوعًا بين الدرجات الثلاث. فهو يتميز بمقاومة جيدة للتآكل مع الحفاظ على قابلية التشكيل واللحام . تتوفر منه تشطيبات #2B و#3 و#4. أما الفولاذ من الدرجة 303 فلا يتوفر على شكل صفائح. [ 6 ]
يتميز الفولاذ من الدرجة 316 بمقاومة أعلى للتآكل وقوة أكبر عند درجات الحرارة المرتفعة مقارنةً بالفولاذ من الدرجة 304. ويُستخدم عادةً في المضخات والصمامات والمعدات الكيميائية والتطبيقات البحرية. وتتوفر منه ثلاثة أنواع من التشطيبات: #2B و#3 و#4 . [ 6 ]
الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 410 قابل للمعالجة الحرارية ، ولكنه أقل مقاومة للتآكل من الدرجات الأخرى. ويُستخدم عادةً في صناعة أدوات المائدة . والتشطيب الوحيد المتاح له هو التشطيب غير اللامع. [ 6 ]
الدرجة 430 هي درجة شائعة وبديل منخفض التكلفة لدرجات السلسلة 300. تُستخدم هذه الدرجة عندما لا تكون مقاومة التآكل العالية معيارًا أساسيًا. وهي درجة شائعة في منتجات الأجهزة المنزلية، وغالبًا ما تكون ذات سطح مصقول.
الألومنيوم
يُستخدم الألومنيوم على نطاق واسع في صناعة الصفائح المعدنية نظرًا لمرونته، وتعدد خياراته، وانخفاض تكلفته، وخصائصه الأخرى. [ 7 ] أما أكثر أربعة أنواع شيوعًا من الألومنيوم المتوفرة في صناعة الصفائح المعدنية فهي: 1100-H14، و3003-H14، و5052-H32، و6061-T6. [ 6 ] [ 8 ]
الألومنيوم من الدرجة 1100-H14 هو ألومنيوم نقي تجاريًا، يتميز بمقاومته العالية للمواد الكيميائية والعوامل الجوية. وهو يتمتع بمرونة كافية للسحب العميق وقابلية اللحام، ولكنه ذو قوة منخفضة. ويُستخدم عادةً في معدات المعالجة الكيميائية، وعاكسات الضوء، والمجوهرات . [ 6 ]
يتميز الفولاذ من الدرجة 3003-H14 بقوة أكبر من الدرجة 1100، مع الحفاظ على نفس قابلية التشكيل والتكلفة المنخفضة. وهو مقاوم للتآكل وقابل للحام. ويُستخدم غالبًا في عمليات التشكيل بالضغط ، والأجزاء المشكّلة بالدوران والسحب ، وصناديق البريد ، والخزائن ، والخزانات ، وشفرات المراوح . [ 6 ]
يتميز الفولاذ من الدرجة 5052-H32 بقوة أكبر بكثير من الدرجة 3003 مع الحفاظ على قابلية تشكيل جيدة. كما يتميز بمقاومة عالية للتآكل وقابلية جيدة للحام. تشمل التطبيقات الشائعة الهياكل الإلكترونية والخزانات وأوعية الضغط . [ 6 ]
تُعدّ سبيكة الألومنيوم 6061-T6 من السبائك الشائعة المعالجة حرارياً في الهياكل الإنشائية. وهي قابلة للحام، ومقاومة للتآكل، وأقوى من سبيكة 5052، ولكنها أقل قابلية للتشكيل. وتفقد جزءاً من قوتها عند اللحام. [ 6 ] وتُستخدم في هياكل الطائرات الحديثة. [ 9 ]
النحاس
النحاس الأصفر هو سبيكة من النحاس، ويستخدم على نطاق واسع في صناعة الصفائح المعدنية. يتميز النحاس الأصفر بقوة أكبر، ومقاومة أعلى للتآكل، وقابلية تشكيل أفضل مقارنةً بالنحاس، مع احتفاظه بخاصية التوصيل الكهربائي.
في عملية التشكيل الهيدروليكي للصفائح، يُعدّ تباين خصائص لفائف الصفائح الواردة مشكلة شائعة في عملية التشكيل، لا سيما مع المواد المستخدمة في تطبيقات السيارات. فعلى الرغم من أن لفائف الصفائح الواردة قد تستوفي مواصفات اختبار الشد، إلا أنه غالبًا ما تُلاحظ نسبة رفض عالية في الإنتاج نتيجةً لعدم اتساق سلوك المادة. لذا، ثمة حاجة ماسة إلى طريقة تمييز لاختبار قابلية تشكيل مادة الصفائح الواردة. يُحاكي اختبار انتفاخ الصفائح الهيدروليكي ظروف التشوه ثنائي المحور الشائعة في عمليات الإنتاج.
لرسم منحنيات حدّية لمواد الألومنيوم والفولاذ الطري والنحاس الأصفر، يُجرى التحليل النظري باشتقاق المعادلات الحاكمة لتحديد الإجهاد المكافئ والانفعال المكافئ بناءً على افتراض أن الانتفاخ كروي الشكل ومعيار خضوع تريسكا مع قاعدة التدفق المرتبطة به. أما في التجارب العملية، فيُعدّ تحليل الشبكة الدائرية من أكثر الطرق فعالية. [ 10 ]
كَيّل
تُثني العديد من منظمات المعايير الدولية عن استخدام أرقام القياس لتحديد سُمك الصفائح المعدنية. فعلى سبيل المثال، تنصّ مواصفة ASTM A480-10a الصادرة عن الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM) على ما يلي: "يُثنى عن استخدام أرقام القياس لكونها مصطلحًا قديمًا محدود الفائدة، ولا يوجد اتفاق عام على معناه." [ 11 ]
يعتمد مقياس السماكة القياسي للمصنعين لصفائح الفولاذ على متوسط كثافة يبلغ 41.82 رطل لكل قدم مربع لكل بوصة سمك، [ 12 ] أي ما يعادل 501.84 رطل/ قدم مكعب (8038.7 كجم/م³ ) . أما مقياس السماكة القياسي الأمريكي الأقدم فيعتمد على 40 رطل لكل قدم مربع لكل بوصة سمك. ويُعرَّف مقياس السماكة بشكل مختلف للمعادن الحديدية (التي أساسها الحديد) وغير الحديدية (مثل الألومنيوم والنحاس الأصفر).
تبدو سماكات المقاييس الموضحة في العمود 2 (البوصة العشرية (مم) للحديد والصلب وفقًا للمعيار الأمريكي) عشوائية إلى حد ما. ويتضح تدرج السماكات في العمود 3 (البوصة العشرية (دلتا) للحديد والصلب وفقًا للمعيار الأمريكي). تتفاوت السماكات أولًا بمقدار 1/32 بوصة في السماكات العالية ، ثم تتناقص تدريجيًا لتصل إلى 1/64 بوصة ، ثم 1/128 بوصة ، مع وصول الزيادات النهائية إلى كسور عشرية مقدارها 1/64 بوصة .
تُصنع بعض الأنابيب الفولاذية عن طريق طي صفيحة فولاذية واحدة على شكل مربع/دائرة ولحام الوصلة معًا. [ 13 ] ويكون سُمك جدارها مشابهًا (وإن كان مختلفًا) لسُمك الصفائح الفولاذية. [ 14 ]
| كَيّل | المعيار الأمريكي [ 16 ] للصفائح والألواح الحديدية والفولاذية | مقياس قياسي للمصنع للصفائح الفولاذية [ 17 ] بوصة (مم) | الفولاذ المجلفن بوصة (مم) | الفولاذ المقاوم للصدأ بوصة (مم) | سُمك جدار الأنبوب الفولاذي [ 14 ] بوصة (مم) | بوصة ألومنيوم (مم) | الزنك [ 17 ] بوصة (مم) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| عشر بوصات (مم) | 1/64 بوصة ( دلتا ) | |||||||
| 0000000 | 0.5000 (12.70) | 32 (-) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
| ٠٠٠٠٠٠ | 0.4688 (11.91) | 30 (-2) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
| 00000 | 0.4375 (11.11) | 28 (-2) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
| 0000 | 0.4063 (10.32) | 26 (-2) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
| ٠٠٠ | 0.3750 (9.53) | 24 (-2) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
| ٠٠ | 0.3438 (8.73) | 22 (-2) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | 0.380 (9.7) | غير متوفر | غير متوفر |
| 0 | 0.3125 (7.94) | 20 (-2) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | 0.340 (8.6) | غير متوفر | غير متوفر |
| 1 | 0.2813 (7.15) | 18 (-2) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | 0.300 (7.6) | غير متوفر | غير متوفر |
| 2 | 0.2656 (6.75) | 17 (-1) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | 0.284 (7.2) | غير متوفر | غير متوفر |
| 3 | 0.2500 (6.35) | 16 (−1) | 0.2391 (6.07) | غير متوفر | غير متوفر | 0.259 (6.6) | غير متوفر | 0.006 (0.15) |
| 4 | 0.2344 (5.95) | 15 (-1) | 0.2242 (5.69) | غير متوفر | غير متوفر | 0.238 (6.0) | غير متوفر | 0.008 (0.20) |
| 5 | 0.2188 (5.56) | 14 (-1) | 0.2092 (5.31) | غير متوفر | غير متوفر | 0.220 (5.6) | غير متوفر | 0.010 (0.25) |
| 6 | 0.2031 (5.16) | 13 (-1) | 0.1943 (4.94) | غير متوفر | غير متوفر | 0.203 (5.2) | 0.162 (4.1) | 0.012 (0.30) |
| 7 | 0.1875 (4.76) | 12 (−1) | 0.1793 (4.55) | غير متوفر | 0.1875 (4.76) | 0.180 (4.6) | 0.1443 (3.67) | 0.014 (0.36) |
| 8 | 0.1719 (4.37) | 11 (−1) | 0.1644 (4.18) | 0.1681 (4.27) | 0.1719 (4.37) | 0.165 (4.2) | 0.1285 (3.26) | 0.016 (0.41) |
| 9 | 0.1563 (3.97) | 10 (−1) | 0.1495 (3.80) | 0.1532 (3.89) | 0.1563 (3.97) | 0.148 (3.8) | 0.1144 (2.91) | 0.018 (0.46) |
| 10 | 0.1406 (3.57) | 9 (-1) | 0.1345 (3.42) | 0.1382 (3.51) | 0.1406 (3.57) | 0.134 (3.4) | 0.1019 (2.59) | 0.020 (0.51) |
| 11 | 0.1250 (3.18) | 8 (-1) | 0.1196 (3.04) | 0.1233 (3.13) | 0.1250 (3.18) | 0.120 (3.0) | 0.0907 (2.30) | 0.024 (0.61) |
| 12 | 0.1094 (2.78) | 7 (−1) | 0.1046 (2.66) | 0.1084 (2.75) | 0.1094 (2.78) | 0.109 (2.8) | 0.0808 (2.05) | 0.028 (0.71) |
| 13 | 0.0938 (2.38) | 6 (-1) | 0.0897 (2.28) | 0.0934 (2.37) | 0.094 (2.4) | 0.095 (2.4) | 0.072 (1.8) | 0.032 (0.81) |
| 14 | 0.0781 (1.98) | 5 (-1) | 0.0747 (1.90) | 0.0785 (1.99) | 0.0781 (1.98) | 0.083 (2.1) | 0.063 (1.6) | 0.036 (0.91) |
| 15 | 0.0703 (1.79) | 4.5 (-0.5) | 0.0673 (1.71) | 0.0710 (1.80) | 0.07 (1.8) | 0.072 (1.8) | 0.057 (1.4) | 0.040 (1.0) |
| 16 | 0.0625 (1.59) | 4.0 (-0.5) | 0.0598 (1.52) | 0.0635 (1.61) | 0.0625 (1.59) | 0.065 (1.7) | 0.0508 (1.29) | 0.045 (1.1) |
| 17 | 0.0563 (1.43) | 3.6 (−0.4) | 0.0538 (1.37) | 0.0575 (1.46) | 0.056 (1.4) | 0.058 (1.5) | 0.045 (1.1) | 0.050 (1.3) |
| 18 | 0.0500 (1.27) | 3.2 (−0.4) | 0.0478 (1.21) | 0.0516 (1.31) | 0.0500 (1.27) | 0.049 (1.2) | 0.0403 (1.02) | 0.055 (1.4) |
| 19 | 0.0438 (1.11) | 2.8 (−0.4) | 0.0418 (1.06) | 0.0456 (1.16) | 0.044 (1.1) | 0.042 (1.1) | 0.036 (0.91) | 0.060 (1.5) |
| 20 | 0.0375 (0.95) | 2.4 (−0.4) | 0.0359 (0.91) | 0.0396 (1.01) | 0.0375 (0.95) | 0.035 (0.89) | 0.0320 (0.81) | 0.070 (1.8) |
| 21 | 0.0344 (0.87) | 2.2 (−0.2) | 0.0329 (0.84) | 0.0366 (0.93) | 0.034 (0.86) | 0.032 (0.81) | 0.028 (0.71) | 0.080 (2.0) |
| 22 | 0.0313 (0.80) | 2.0 (−0.2) | 0.0299 (0.76) | 0.0336 (0.85) | 0.031 (0.79) | 0.028 (0.71) | 0.025 (0.64) | 0.090 (2.3) |
| 23 | 0.0281 (0.71) | 1.8 (−0.2) | 0.0269 (0.68) | 0.0306 (0.78) | 0.028 (0.71) | 0.025 (0.64) | 0.023 (0.58) | 0.100 (2.5) |
| 24 | 0.0250 (0.64) | 1.6 (−0.2) | 0.0239 (0.61) | 0.0276 (0.70) | 0.025 (0.64) | 0.022 (0.56) | 0.02 (0.51) | 0.125 (3.2) |
| 25 | 0.0219 (0.56) | 1.4 (−0.2) | 0.0209 (0.53) | 0.0247 (0.63) | 0.022 (0.56) | غير متوفر | 0.018 (0.46) | غير متوفر |
| 26 | 0.0188 (0.48) | 1.2 (−0.2) | 0.0179 (0.45) | 0.0217 (0.55) | 0.019 (0.48) | غير متوفر | 0.017 (0.43) | غير متوفر |
| 27 | 0.0172 (0.44) | 1.1 (−0.1) | 0.0164 (0.42) | 0.0202 (0.51) | 0.017 (0.43) | غير متوفر | 0.014 (0.36) | غير متوفر |
| 28 | 0.0156 (0.40) | 1.0 (−0.1) | 0.0149 (0.38) | 0.0187 (0.47) | 0.016 (0.41) | غير متوفر | 0.0126 (0.32) | غير متوفر |
| 29 | 0.0141 (0.36) | 0.9 (−0.1) | 0.0135 (0.34) | 0.0172 (0.44) | 0.014 (0.36) | غير متوفر | 0.0113 (0.29) | غير متوفر |
| 30 | 0.0125 (0.32) | 0.8 (−0.1) | 0.0120 (0.30) | 0.0157 (0.40) | 0.013 (0.33) | غير متوفر | 0.0100 (0.25) | غير متوفر |
| 31 | 0.0109 (0.28) | 0.7 (−0.1) | 0.0105 (0.27) | 0.0142 (0.36) | 0.011 (0.28) | غير متوفر | 0.0089 (0.23) | غير متوفر |
| 32 | 0.0102 (0.26) | 0.65 (−0.05) | 0.0097 (0.25) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
| 33 | 0.0094 (0.24) | 0.60 (−0.05) | 0.0090 (0.23) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
| 34 | 0.0086 (0.22) | 0.55 (−0.05) | 0.0082 (0.21) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
| 35 | 0.0078 (0.20) | 0.50 (−0.05) | 0.0075 (0.19) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
| 36 | 0.0070 (0.18) | 0.45 (−0.05) | 0.0067 (0.17) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
| 37 | 0.0066 (0.17) | 0.425 (−0.025) | 0.0064 (0.16) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
| 38 | 0.0063 (0.16) | 0.400 (−0.025) | 0.0060 (0.15) | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
التسامح
أثناء عملية الدرفلة، تنحني البكرات قليلاً، مما يؤدي إلى أن تكون الصفائح أرق عند الحواف. [ 6 ] تعكس التفاوتات المذكورة في الجدول والملحقات ممارسات التصنيع الحالية والمعايير التجارية، ولا تمثل مقياس المصنّع القياسي، الذي لا يتضمن أي تفاوتات جوهرية.
| كَيّل | سماكة | ||
|---|---|---|---|
| الاسمي [بالبوصة (مم)] | الحد الأقصى [بوصة (مم)] | الحد الأدنى [بوصة (مم)] | |
| 10 | 0.1345 (3.42) | 0.1405 (3.57) | 0.1285 (3.26) |
| 11 | 0.1196 (3.04) | 0.1256 (3.19) | 0.1136 (2.89) |
| 12 | 0.1046 (2.66) | 0.1106 (2.81) | 0.0986 (2.50) |
| 14 | 0.0747 (1.90) | 0.0797 (2.02) | 0.0697 (1.77) |
| 16 | 0.0598 (1.52) | 0.0648 (1.65) | 0.0548 (1.39) |
| 18 | 0.0478 (1.21) | 0.0518 (1.32) | 0.0438 (1.11) |
| 20 | 0.0359 (0.91) | 0.0389 (0.99) | 0.0329 (0.84) |
| 22 | 0.0299 (0.76) | 0.0329 (0.84) | 0.0269 (0.68) |
| 24 | 0.0239 (0.61) | 0.0269 (0.68) | 0.0209 (0.53) |
| 26 | 0.0179 (0.45) | 0.0199 (0.51) | 0.0159 (0.40) |
| 28 | 0.0149 (0.38) | 0.0169 (0.43) | 0.0129 (0.33) |
| السُمك [بالبوصة (مم)] | عرض الورقة | |
|---|---|---|
| 36 (914.4) [بوصة (مم)] | 48 (1219) [بوصة (مم)] | |
| 0.018–0.028 (0.46–0.71) | 0.002 (0.051) | 0.0025 (0.064) |
| 0.029–0.036 (0.74–0.91) | 0.002 (0.051) | 0.0025 (0.064) |
| 0.037–0.045 (0.94–1.14) | 0.0025 (0.064) | 0.003 (0.076) |
| 0.046–0.068 (1.2–1.7) | 0.003 (0.076) | 0.004 (0.10) |
| 0.069–0.076 (1.8–1.9) | 0.003 (0.076) | 0.004 (0.10) |
| 0.077–0.096 (2.0–2.4) | 0.0035 (0.089) | 0.004 (0.10) |
| 0.097–0.108 (2.5–2.7) | 0.004 (0.10) | 0.005 (0.13) |
| 0.109–0.125 (2.8–3.2) | 0.0045 (0.11) | 0.005 (0.13) |
| 0.126–0.140 (3.2–3.6) | 0.0045 (0.11) | 0.005 (0.13) |
| 0.141–0.172 (3.6–4.4) | 0.006 (0.15) | 0.008 (0.20) |
| 0.173–0.203 (4.4–5.2) | 0.007 (0.18) | 0.010 (0.25) |
| 0.204–0.249 (5.2–6.3) | 0.009 (0.23) | 0.011 (0.28) |
| السُمك [بالبوصة (مم)] | عرض الورقة | |
|---|---|---|
| 36 (914.4) [بوصة (مم)] | 48 (1219) [بوصة (مم)] | |
| 0.017–0.030 (0.43–0.76) | 0.0015 (0.038) | 0.002 (0.051) |
| 0.031–0.041 (0.79–1.04) | 0.002 (0.051) | 0.003 (0.076) |
| 0.042–0.059 (1.1–1.5) | 0.003 (0.076) | 0.004 (0.10) |
| 0.060–0.073 (1.5–1.9) | 0.003 (0.076) | 0.0045 (0.11) |
| 0.074–0.084 (1.9–2.1) | 0.004 (0.10) | 0.0055 (0.14) |
| 0.085–0.099 (2.2–2.5) | 0.004 (0.10) | 0.006 (0.15) |
| 0.100–0.115 (2.5–2.9) | 0.005 (0.13) | 0.007 (0.18) |
| 0.116–0.131 (2.9–3.3) | 0.005 (0.13) | 0.0075 (0.19) |
| 0.132–0.146 (3.4–3.7) | 0.006 (0.15) | 0.009 (0.23) |
| 0.147–0.187 (3.7–4.7) | 0.007 (0.18) | 0.0105 (0.27) |
عمليات التشكيل
الانحناء
معادلة تقدير أقصى قوة انحناء هي: أين
- k هو عامل يأخذ في الاعتبار عدة معايير بما في ذلك الاحتكاك؛
- T هي قوة الشد القصوى للمعدن؛
- يمثل L و t طول وسمك الصفيحة المعدنية، على التوالي؛ و
- W هو العرض المفتوح لقالب V أو قالب المسح.
تجعيد الشعر
تُستخدم عملية التجعيد لتشكيل حافة على حلقة. تُستخدم هذه العملية لإزالة الحواف الحادة، كما أنها تزيد من عزم القصور الذاتي بالقرب من الطرف المُجعّد. يجب توجيه الحافة/النتوء بعيدًا عن القالب. تُستخدم هذه العملية لتجعيد مادة ذات سُمك مُحدد. يُستخدم فولاذ الأدوات عادةً نظرًا لمدى التآكل الناتج عن التشغيل.
إزالة التشنج
هي عملية تشكيل المعادن لإزالة التقوس الأفقي من شريط معدني. يمكن تطبيقها على مقطع ذي طول محدد أو لفائف. وهي تشبه عملية تسوية الحواف، ولكن على حافة مشوهة.
رسم عميق

السحب عملية تشكيل يتم فيها شد المعدن على قالب أو أداة تشكيل . [ 19 ] في السحب العميق، يكون عمق القطعة المراد تشكيلها أكثر من نصف قطرها. يُستخدم السحب العميق في صناعة خزانات وقود السيارات، وأحواض المطابخ، وعلب الألمنيوم المكونة من قطعتين ، وغيرها. يُجرى السحب العميق عادةً على مراحل متعددة تُسمى عمليات التخفيض. كلما زاد العمق، زادت عمليات التخفيض المطلوبة. يمكن أيضًا إنجاز السحب العميق بعدد أقل من عمليات التخفيض عن طريق تسخين قطعة العمل، كما هو الحال في صناعة الأحواض.
في كثير من الحالات، تُدحرج المواد في المصنع في كلا الاتجاهين للمساعدة في السحب العميق. يؤدي ذلك إلى بنية حبيبية أكثر تجانسًا تحد من التمزق، ويُشار إليها باسم مواد "ذات جودة سحب عالية".
التوسع
التمديد هو عملية قص أو ختم شقوق بنمط متناوب، يشبه إلى حد كبير نمط الربط في البناء بالطوب ، ثم فرد الورقة بشكل يشبه الأكورديون. يُستخدم هذا الأسلوب في التطبيقات التي تتطلب تدفق الهواء والماء، وكذلك عندما يكون الوزن الخفيف مطلوبًا على حساب سطح مستوٍ صلب. تُستخدم عملية مماثلة في مواد أخرى، مثل الورق، لإنتاج ورق تغليف منخفض التكلفة يتمتع بخصائص دعم أفضل من الورق المسطح وحده.
حياكة الحواف والخياطة
عملية ثني الحواف هي عملية طي حافة الصفيحة المعدنية على نفسها لتقويتها. أما عملية اللحام فهي عملية طي صفيحتين معدنيتين معًا لتشكيل وصلة.
التشكيل الهيدروليكي
التشكيل الهيدروليكي عملية مشابهة للسحب العميق، حيث يتم تشكيل القطعة عن طريق شد الخامة فوق قالب ثابت . وتُستمد القوة اللازمة من تطبيق ضغط هيدروستاتيكي عالٍ للغاية مباشرةً على قطعة العمل أو على غشاء ملامس لها، بدلاً من استخدام الجزء المتحرك من القالب في مكبس ميكانيكي أو هيدروليكي. وعلى عكس السحب العميق، لا يتضمن التشكيل الهيدروليكي عادةً أي تخفيضات في السحب، إذ يتم تشكيل القطعة في خطوة واحدة.
تشكيل الصفائح التدريجي
تُعدّ عملية تشكيل الصفائح التدريجية، أو ما يُعرف اختصاراً بـ ISF، عمليةً أساسيةً لتشكيل الصفائح المعدنية. في هذه العملية، تُشكّل الصفيحة إلى شكلها النهائي عبر سلسلة من العمليات التي يُمكن فيها إحداث تشوّه تدريجي صغير في كل مرحلة.
كي الملابس
الكي هو عملية تشكيل أو معالجة الصفائح المعدنية، حيث يتم ترقيق قطعة العمل بشكل متجانس في منطقة محددة. تُعد هذه العملية مفيدة للغاية، إذ تُستخدم لإنتاج أجزاء ذات سماكة جدارية موحدة ونسبة ارتفاع إلى قطر عالية، كما تُستخدم في صناعة علب المشروبات المصنوعة من الألومنيوم.
القطع بالليزر
يمكن قص الصفائح المعدنية بطرق متنوعة، بدءًا من الأدوات اليدوية البسيطة كقصّاصات الصفيح وصولًا إلى المقصّات الكهربائية الضخمة. ومع التطورات التكنولوجية، أصبح قص الصفائح المعدنية يعتمد على الحواسيب لتحقيق دقة عالية. وتعتمد العديد من عمليات قص الصفائح المعدنية على القطع بالليزر باستخدام التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) أو مكابس التثقيب متعددة الأدوات CNC.
تعتمد تقنية القطع بالليزر باستخدام التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) على تحريك مجموعة عدسات تحمل شعاعًا ضوئيًا ليزريًا فوق سطح المعدن. يُضخ الأكسجين أو النيتروجين أو الهواء عبر نفس الفوهة التي يخرج منها شعاع الليزر. يُسخن المعدن ويُحرق بواسطة شعاع الليزر، مما يؤدي إلى قطع الصفيحة المعدنية. [ 20 ] يمكن أن تكون جودة الحافة ناعمة كسطح المرآة، ويمكن الحصول على دقة تصل إلى حوالي 0.1 مم (0.0039 بوصة) . تصل سرعات القطع على الصفائح الرقيقة التي يبلغ سمكها 1.2 مم (0.047 بوصة) إلى 25 مترًا (82 قدمًا) في الدقيقة. تستخدم معظم أنظمة القطع بالليزر مصدر ليزر يعتمد على ثاني أكسيد الكربون بطول موجي يبلغ حوالي 10 ميكرومتر ؛ بينما تستخدم بعض الأنظمة الأحدث ليزرًا يعتمد على الياغ بطول موجي يبلغ حوالي 1 ميكرومتر.
المعالجة الكيميائية الضوئية
تُعدّ المعالجة الكيميائية الضوئية، والمعروفة أيضًا بالنقش الضوئي، عملية تآكل دقيقة ومضبوطة تُستخدم لإنتاج أجزاء معدنية معقدة من صفائح معدنية بتفاصيل دقيقة للغاية. تتضمن هذه العملية وضع بوليمر حساس للضوء على صفيحة معدنية خام. وباستخدام أدوات ضوئية مصممة باستخدام برامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) كقوالب، يُعرَّض المعدن للأشعة فوق البنفسجية لتكوين نقش يتم تطويره ونقشه من الصفيحة المعدنية.
مثقب
التثقيب هو عملية قطع يتم فيها إحداث ثقوب صغيرة متعددة متقاربة في قطعة عمل مسطحة. تُستخدم الصفائح المعدنية المثقبة في صناعة مجموعة واسعة من أدوات القطع السطحي، مثل أداة التشكيل السطحي .
تشكيل بالضغط

هذا نوع من أنواع الثني يُستخدم لإنتاج أجزاء معدنية طويلة ورفيعة. تُسمى الآلة التي تثني المعدن مكبس الثني . يحتوي الجزء السفلي من المكبس على أخدود على شكل حرف V يُسمى القالب. أما الجزء العلوي فيحتوي على مكبس يضغط الصفيحة المعدنية لأسفل داخل القالب، مما يؤدي إلى ثنيها. [ 21 ] توجد عدة تقنيات مستخدمة، ولكن الطريقة الحديثة الأكثر شيوعًا هي "الثني الهوائي". في هذه الطريقة، يكون للقالب زاوية حادة أكبر من زاوية الثني المطلوبة (عادةً 85 درجة لثني 90 درجة)، ويتم التحكم بدقة في حركة الأداة العلوية لدفع المعدن لأسفل بالمقدار المطلوب لثنيه بزاوية 90 درجة. عادةً، تبلغ قوة الثني المتاحة في آلة الثني العامة حوالي 25 طنًا لكل متر من الطول. يبلغ عرض فتحة القالب السفلي عادةً من 8 إلى 10 أضعاف سُمك المعدن المراد ثنيه (على سبيل المثال، يمكن ثني مادة بسُمك 5 مم في قالب عرضه 40 مم). لا يتحدد نصف القطر الداخلي للانحناء المتشكل في المعدن بنصف قطر الأداة العلوية، بل بعرض القالب السفلي. وعادةً ما يساوي نصف القطر الداخلي سدس عرض حرف V المستخدم في عملية التشكيل.
تحتوي المكابس عادةً على نوع من المقياس الخلفي لتحديد عمق الانحناء على طول قطعة العمل. يمكن التحكم في المقياس الخلفي بواسطة الحاسوب لتمكين المشغل من إجراء سلسلة من الانحناءات في المكون بدقة عالية. تتحكم الآلات البسيطة في المقياس الخلفي فقط، بينما تتحكم الآلات الأكثر تطورًا في موضع وزاوية المقياس، وارتفاعه، وموضع وتديي التثبيت المرجعيين المستخدمين لتحديد موضع المادة. كما يمكن للآلة تسجيل الموضع والضغط المطلوبين بدقة لكل عملية انحناء، مما يسمح للمشغل بتحقيق انحناء مثالي بزاوية 90 درجة في مختلف العمليات على القطعة.
لكمة
تُجرى عملية التثقيب بوضع صفيحة المعدن بين أداة تثقيب وقالب مثبتين في مكبس. تُصنع أداة التثقيب والقالب من الفولاذ المقوى، وهما متطابقان في الشكل. تُصمم أداة التثقيب لتناسب القالب تمامًا. يدفع المكبس أداة التثقيب داخل القالب بقوة كافية لقطع ثقب في الصفيحة. في بعض الحالات، تتداخل أداة التثقيب والقالب معًا لتكوين تجويف في الصفيحة. في عملية التشكيل التدريجي ، تُغذى لفة من المعدن إلى مجموعة طويلة من القوالب وأدوات التثقيب ذات مراحل متعددة. يمكن إنتاج عدة ثقوب بسيطة الشكل في مرحلة واحدة، بينما تُصنع الثقوب المعقدة على مراحل متعددة. في المرحلة الأخيرة، يُثقب الجزء ويُفصل عن الصفيحة.
تحتوي آلة التثقيب الدوارة CNC النموذجية على ما يصل إلى 60 أداة في "برج" قابل للدوران لوضع أي أداة في موضع التثقيب. يتم قص الأشكال البسيطة (مثل المربع أو الدائرة أو السداسي) مباشرةً من الصفيحة. أما الأشكال المعقدة، فيمكن قصها عن طريق إجراء العديد من القطع المربعة أو الدائرية حول المحيط. تُعد آلة التثقيب أقل مرونة من الليزر في قص الأشكال المركبة، ولكنها أسرع في قص الأشكال المتكررة (مثل شبكة وحدة تكييف الهواء). تستطيع آلة التثقيب CNC تحقيق 600 ضربة في الدقيقة.
يمكن قطع مكون نموذجي (مثل جانب علبة الكمبيوتر) بدقة عالية من ورقة فارغة في أقل من 15 ثانية إما بواسطة مكبس أو آلة CNC ليزرية.
تشكيل اللفائف
عملية ثني مستمرة لإنتاج مقاطع مفتوحة أو أنابيب ملحومة بأطوال طويلة أو بكميات كبيرة.
التدحرج

الدرفلة هي عملية تشكيل المعادن. في هذه الطريقة، يمر المعدن الخام عبر زوج أو أكثر من الأسطوانات لتقليل سمكه، مما يضمن توحيد سمكه. تُصنف الدرفلة وفقًا لدرجة حرارة الدرفلة: [ 22 ]
- الدرفلة على الساخن: في هذه الدرجة تكون درجة الحرارة أعلى من درجة حرارة إعادة التبلور.
- الدرفلة على البارد: في هذه الحالة تكون درجة الحرارة أقل من درجة حرارة إعادة التبلور.
- الدرفلة الدافئة: في هذه الدرجة من الحرارة يتم استخدام درجة حرارة تقع بين الدرفلة الساخنة والدرفلة الباردة.
الغزل
تُستخدم عملية التشكيل بالدوران لصنع أجزاء أنبوبية (متناظرة محوريًا) عن طريق تثبيت قطعة من الصفيح المعدني على قالب دوار ( مغزل ). تقوم بكرات أو أدوات صلبة بضغط الصفيح على القالب، مما يؤدي إلى شده حتى يأخذ شكل القالب. تُستخدم هذه العملية في صناعة أغلفة محركات الصواريخ، ورؤوس الصواريخ، وأطباق الأقمار الصناعية، ومداخن المطابخ المعدنية.
ختم
تشمل عملية التشكيل بالضغط مجموعة متنوعة من العمليات مثل التثقيب، والتفريغ، والنقش، والثني، والتفليج، والسك؛ ويمكن تشكيل أشكال بسيطة أو معقدة بمعدلات إنتاج عالية؛ ويمكن أن تكون تكاليف الأدوات والمعدات مرتفعة، لكن تكاليف العمالة منخفضة.
بدلاً من ذلك، فإن التقنيات ذات الصلة مثل النقش البارز والحفر لها تكاليف منخفضة للأدوات والمعدات، ولكن تكاليف العمالة مرتفعة.
القطع بنفث الماء
إن قاطع النفاث المائي، المعروف أيضًا باسم النفاث المائي، هو أداة قادرة على إحداث تآكل متحكم فيه في المعادن أو المواد الأخرى باستخدام نفاثة من الماء بسرعة وضغط عاليين، أو خليط من الماء ومادة كاشطة.
ويلينغ
تُسمى عملية استخدام عجلة التشكيل الإنجليزية بالتشكيل على العجلات. وهي في الأساس عملية تشكيل المعادن. يستخدم الحرفيون عجلة التشكيل الإنجليزية لتشكيل منحنيات مركبة من صفائح معدنية مسطحة من الألومنيوم أو الفولاذ. وتُعد هذه العملية مكلفة، إذ تتطلب عمالة ماهرة للغاية. ويمكن إنتاج ألواح مختلفة بنفس الطريقة. أما مكبس التشكيل فيُستخدم لإنتاج كميات كبيرة. [ 23 ]
تصنيع الصفائح المعدنية
يُطلق على استخدام الصفائح المعدنية، من خلال عملية تشكيل شاملة على البارد، تشمل الثني والقص والتثقيب والقطع بالليزر والقطع بنفث الماء والتثبيت والوصل، وغيرها، لصنع المنتج النهائي المطلوب (مثل هياكل أجهزة الكمبيوتر، وهياكل الغسالات، وألواح أبواب الثلاجات، وما إلى ذلك)، اسم تصنيع الصفائح المعدنية. لا يوجد تعريف موحد لهذه العملية في الأوساط الأكاديمية حاليًا، ولكن السمة المشتركة لهذه العملية هي أن المادة المستخدمة عادةً ما تكون صفيحة رقيقة، ولن يتغير سمك معظم مادة القطعة.
أدوات التثبيت
تشمل أدوات التثبيت الشائعة الاستخدام على الصفائح المعدنية ما يلي: مشابك كليكو ، [ 24 ] المسامير ، [ 25 ] ومسامير الصفائح المعدنية .
انظر أيضاً
- تحليل شبكة الدائرة
- الحديد المجلفن المموج ، المعروف أيضًا باسم الصفائح المعدنية المموجة
- لوحة ماسية
- مخطط حد التشكيل
- عامل تشكيل المعادن
- شريط فولاذي
- مطحنة التهدئة
مراجع
- ↑ "دليل التصميم: تصنيع الصفائح المعدنية" (ملف PDF) . xometry.com .
- ↑ غرين، آرتشي (1993). عمال الووبليز، وعمال الأكوام، وغيرهم من الأبطال : استكشافات في تراث العمل . أوربانا، إلينوي: مطبعة جامعة إلينوي. ص 20. ISBN 9780252019630أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 14 يوليو 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يوليو 2015 .
- ↑ سيمبسون، باميلا هـ. (1999). رخيص وسريع وسهل: مواد معمارية تقليدية، 1870-1930 . نوكسفيل: مطبعة جامعة تينيسي. ص 31. ISBN 978-1-62190-157-0.
- ↑ ستافيتيج، كارين ر. "الأسقف والجدران المعدنية المزخرفة التاريخية: الاستخدام والإصلاح والاستبدال" (ملف PDF) . موجزات الحفظ (49): 1-3 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 30 مايو 2017. تم الاطلاع عليه في 20 مارس 2019 .
- ↑ جروفر، ميكيل ب. (2013). أساسيات التصنيع الحديث ( الطبعة الخامسة). جون وايلي وأولاده . ص 139.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 " مادة الصفائح المعدنية" . precisionsheetmetal.com. مؤرشف من الأصل بتاريخ 15-06-2009.
- ↑ "استدامة الألمنيوم في المباني" (ملف PDF) . الرابطة الأوروبية للألمنيوم . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يونيو 2013 .
- ↑ كتالوج شركة الصلب والأسلاك المركزية (طبعة 2006-2008 )، صفحة 151
- ↑ بناء المعادن بالكامل أصبح سهلاً (مؤرشف بتاريخ 18 فبراير 2012 في أرشيف الإنترنت)
- ↑ باتيست، ر.، كلارك، د.ل.، وماتين، ب.، يونيو 2017. تصميم نظام قياس الإجهاد بناءً على تحليل شبكة الدائرة لتطبيقات تشكيل الصفائح المعدنية. في المؤتمر والمعرض السنوي لجمعية التعليم الهندسي الأمريكية لعام 2017. ص 3
- ↑ "المواصفة القياسية ASTM A480/A480M-13b للمتطلبات العامة للألواح والصفائح والشرائح الفولاذية المسطحة المقاومة للحرارة والفولاذ المقاوم للصدأ" . ASTM International. مؤرشفة من الأصل بتاريخ 22 فبراير 2014.
- ↑ أوبيرج ، ص 2522.
- ↑ "كيف تُصنع الأنابيب الفولاذية؟" . ساينسينغ . 6 سبتمبر 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 مايو 2021 .
- 1 2 "مخطط قياس الأنابيب" . شركة تيك ستيل آند ماتيريالز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12-05-2021 .
- ↑ روليت، روس (26 يوليو 2002). "مقاييس سُمك الصفائح المعدنية" . جامعة نورث كارولينا في تشابل هيل. مؤرشف من الأصل في 19 يوليو 2013. تم الاطلاع عليه في 21 يونيو 2013 .
- ↑ أوبيرج ، ص 387؛ : المقياس القياسي للصفائح والحديد والصلب .
- 1 2 أوبيرج ، ص 2502.
- ↑ "نطاقات التفاوت في السماكة وفقًا لمعايير ASTM-AISI" (ملف PDF) . CoyoteSteel.com. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 5 أغسطس 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يونيو 2013 .
- ↑ باركر ، الصفحات 20، 85
- ↑ توماس، دانيال ج. (أغسطس 2011). "تأثير معلمات سرعة القطع العرضي بالليزر والبلازما على خصائص حافة القطع ومتانة تطبيقات مركبات البضائع الصفراء" . مجلة عمليات التصنيع . 13 (2): 120-132 . doi : 10.1016/j.jmapro.2011.02.002 . ISSN 1526-6125 .
- ↑ باركر ، الصفحات 29، 83
- ↑ باركر ، ص 115
- ↑ باركر ، ص 89
- ↑ باركر ، ص 70
- ↑ باركر ، الصفحات 17، 22، 29-30، 117
فهرس
- أوبيرغ، إريك؛ جونز، فرانكلين د. (2004). دليل الآلات (الطبعة 27 ). نيويورك: دار النشر الصناعية . ISBN 0-8311-2700-7.
- باركر (2013). بناء النصر: صناعة الطائرات في منطقة لوس أنجلوس خلال الحرب العالمية الثانية . سايبرس، كاليفورنيا. ISBN 978-0-9897906-0-4.
{{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
روابط خارجية
- "تاريخ مقاييس الصلب القياسية لدى المصنّعين" . تحديث سوق الصلب. مؤرشف من الأصل بتاريخ 28 سبتمبر 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يونيو 2013 .
- "مقاييس وسماكات صفائح الفولاذ" (ملف PDF) . حقائق عن صفائح الفولاذ . شركة ساتشيا ستيل الدولية. سبتمبر 2023.
- معالم بارزة في تاريخ صناعة الصفائح المعدنية
- تشكيل المعادن
- التصنيع (المعدني)
