تُعدّ عملية التشكيل بالضغط إحدى عمليات تصنيع المنتجات التي يستخدمها العديد من المصنّعين. فهي تُشكّل الصفائح المعدنية إلى أجزاء مختلفة بطريقة متسقة. وتُتيح هذه العملية للمُنتِج وسيلة دقيقة للغاية للتحكم في عملية الإنتاج، كما أنها تُستخدم على نطاق واسع في مختلف مجالات الإنتاج الصناعي نظرًا لتعدد الخيارات المتاحة.
تتيح هذه المرونة للمصنّعين معرفة واسعة بأساليب التشكيل المختلفة، لذا من المنطقي تمامًا التعاون مع مورد مواد ذي خبرة. عند العمل بمعادن مثل الألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ، من المهم فهم استخدام السبيكة في كل عملية، وينطبق الأمر نفسه على التشكيل.
هناك طريقتان شائعتان للختم وهما الختم التدريجي بالقوالب والختم بالقوالب النقلية.
ما هو الختم؟
التشكيل بالضغط عملية تتضمن وضع صفيحة معدنية مسطحة على مكبس. يمكن أن تكون المادة الأولية على شكل قضيب أو لفة. ثم يُشكّل المعدن بالشكل المطلوب باستخدام قالب التشكيل بالضغط. هناك أنواع عديدة من التشكيل بالضغط يمكن استخدامها على الصفائح المعدنية، بما في ذلك التثقيب، والتفريغ، والنقش، والثني، والتفليج، والتثقيب، والنقش.
في بعض الحالات، تُجرى عملية التشكيل بالضغط مرة واحدة فقط، وهو ما يكفي لإنتاج الشكل النهائي. وفي حالات أخرى، قد تتم عملية التشكيل بالضغط على عدة مراحل. وتُجرى هذه العملية عادةً على صفائح معدنية باردة باستخدام قوالب مصنعة بدقة عالية من فولاذ أدوات عالي الأداء لضمان تجانس عملية التشكيل بالضغط وموثوقيتها.
يعود تاريخ تشكيل المعادن البسيط إلى آلاف السنين، وكان يُجرى في الأصل يدويًا باستخدام المطرقة والمخرز وأدوات أخرى مماثلة. ومع ظهور التصنيع والأتمتة، أصبحت عمليات التشكيل بالضغط أكثر تعقيدًا وتنوعًا بمرور الوقت، مع توفر خيارات متعددة للاختيار من بينها.
ما هي عملية التشكيل التدريجي بالقوالب؟
يُعرف أحد أنواع التشكيل بالضغط الشائعة باسم التشكيل بالضغط التدريجي، والذي يستخدم سلسلة من عمليات التشكيل بالضغط في عملية خطية واحدة. يُغذى المعدن بواسطة نظام يدفعه للأمام عبر كل محطة، حيث تُنفذ كل عملية ضرورية خطوة بخطوة حتى اكتمال القطعة. عادةً ما تكون العملية النهائية هي عملية تشذيب، لفصل قطعة العمل عن باقي المادة. تُستخدم اللفائف المعدنية غالبًا كمادة خام لعمليات التشكيل بالضغط التدريجي، نظرًا لاستخدامها الشائع في الإنتاج بكميات كبيرة.
قد تكون عمليات التشكيل التدريجي بالقوالب عمليات معقدة تتضمن خطوات عديدة قبل إتمامها. من الضروري تحريك الصفيحة بدقة متناهية، عادةً في حدود أجزاء من الألف من البوصة. أُضيفت أدلة مخروطية إلى الآلة، وهي تتكامل مع الثقوب المثقوبة مسبقًا في الصفيحة المعدنية لضمان المحاذاة الصحيحة أثناء التغذية.
كلما زاد عدد المحطات المستخدمة، زادت تكلفة العملية واستغرقت وقتًا أطول؛ ولأسباب اقتصادية، يُنصح بتصميم أقل عدد ممكن من القوالب التدريجية. من المهم ملاحظة أنه عندما تكون الأجزاء متقاربة، قد لا يكون هناك مساحة كافية للمثقب. كما تظهر مشاكل عندما تكون الفتحات والنتوءات ضيقة جدًا. يتم معالجة معظم هذه المشاكل والتعويض عنها باستخدام برامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) في تصميم الأجزاء والقوالب.
تشمل أمثلة التطبيقات التي تستخدم القوالب التدريجية أغطية علب المشروبات، والسلع الرياضية، ومكونات هياكل السيارات، ومكونات الفضاء الجوي، والإلكترونيات الاستهلاكية، وتغليف المواد الغذائية، وغيرها.
ما هي عملية ختم القوالب بالنقل؟
تُشبه عملية التشكيل بالقوالب النقلية عملية التشكيل التدريجي بالقوالب، إلا أن قطعة العمل تُنقل فعليًا من محطة إلى أخرى بدلًا من تحريكها باستمرار. هذه هي الطريقة المُوصى بها لعمليات الضغط المعقدة التي تتضمن خطوات متعددة ومعقدة. تُستخدم أنظمة النقل الآلية لنقل الأجزاء بين محطات العمل وتثبيت التجميعات في مكانها أثناء التشغيل.
تتمثل مهمة كل قالب في تشكيل القطعة بطريقة محددة حتى تصل إلى أبعادها النهائية. تسمح مكابس التثقيب متعددة المحطات لآلة واحدة بتشغيل أدوات متعددة في الوقت نفسه. في الواقع، في كل مرة يتم فيها إيقاف تشغيل المكبس أثناء مرور قطعة العمل من خلاله، تعمل جميع الأدوات في آن واحد. بفضل الأتمتة الحديثة، يمكن للمكابس متعددة المحطات الآن أداء عمليات كانت تتطلب سابقًا عدة عمليات مختلفة في مكبس واحد.
نظراً لتعقيدها، تعمل آلات نقل القوالب عادةً بشكل أبطأ من أنظمة القوالب التدريجية. مع ذلك، بالنسبة للأجزاء المعقدة، فإن دمج جميع الخطوات في عملية واحدة يمكن أن يسرع عملية الإنتاج الإجمالية.
تُستخدم أنظمة التشكيل بالقوالب النقلية عادةً للأجزاء الأكبر حجمًا التي لا تناسب عملية التشكيل التدريجي بالقوالب، بما في ذلك الإطارات والهياكل والمكونات الإنشائية. ويشيع استخدامها في الصناعات التي تعتمد تقنيات التشكيل التدريجي بالقوالب.
كيفية اختيار العمليتين
يعتمد الاختيار بين الطريقتين عادةً على التطبيق المحدد. تشمل العوامل التي يجب مراعاتها مدى تعقيد الأجزاء وحجمها وعددها. يُعدّ التشكيل التدريجي بالقوالب مثاليًا عند معالجة أعداد كبيرة من الأجزاء الصغيرة في وقت قصير. كلما زاد حجم الأجزاء وتعقيدها، زادت احتمالية الحاجة إلى التشكيل بالقوالب النقلية. يتميز التشكيل التدريجي بالقوالب بالسرعة والاقتصاد، بينما يوفر التشكيل بالقوالب النقلية مرونة وتنوعًا أكبر.
هناك بعض العيوب الأخرى لعملية التشكيل التدريجي بالقوالب التي يجب على المصنّعين الانتباه إليها. تتطلب هذه العملية عادةً كمية أكبر من المواد الخام، كما أن الأدوات المستخدمة فيها أغلى ثمناً، ولا يمكن استخدامها في العمليات التي تتطلب إخراج الأجزاء من القالب. هذا يعني أنه بالنسبة لبعض العمليات، مثل التجعيد، والتشكيل العنقي، وتجعيد الحواف، وتشكيل الخيوط، أو التشكيل الدوراني، يُعدّ التشكيل باستخدام قالب نقل خياراً أفضل.
تاريخ النشر: 25 أغسطس 2023