تشكيل الصفائح المعدنية
كيف يتم تشكيل الصفائح المعدنية؟
تشكيل الصفائح المعدنية:



تبدأ عملية تشكيل الصفائح المعدنية بعملية القص وهي عبارة عن قطع صفيحة المعدن من غير أن يتشكل رقائق معدنية، وبذلك يتم يتعريض المعدن إلى جهود قصية بين المشكّل punch والقالب die (الإثنان مصنوعان من الفولاذ المصلد)، وخلال عملية القص تتحرك الحافة العليا للمشكل نحو الحافة السفلى من القالب حتى يلامس سطح الصحيفة وتبدأ بعدها عملية التشكيل الصفائحي.



كيف يتم تشكيل الصفائح المعدنية؟



ومع تزايد الضغط فإن الحافتين تقتربان من بعضهما البعض وتبدأ عملية التشويه اللدن، حيث أن الحافات القاطعة تبدأ باختراق المعادن وهنا تمر المادة بمرحلة الاصلاد الاجهادي، ثم يبدأ حدوث الكسر في نطاق الاصلاد الاجهادي من نقطة الاتصال مع الحافات القاطعة، وعندما يلتقي طرفي الكسر فإن المعدن المقطوع بالقص يسقط وينفصل إلى جزئين مختلفين.


ويحصل فشل المادة قبل أن تخترق الشفرات المعدن بشكل كامل، والنسبة بين قيمة السمك الذي تخترقه الشفرة من المعدن وبين السمك الكلي للمعدن تدعى بنسبة الاختراق، ثم تبدأ عملية تأثير الخلوص clearance حيث أن جودة السطح المقطوع تعتمد بشكل كبير على الخلوص بين حافتي المقطع، وأول أنواع الخلوصات هو الخلوص غير الكافي وهو قليل جداً وأثناء هذه العملية ينتشر التشقق الناتج إلى خارج حدود خافات القطع.



وهنا التشققان الناتجان لا يلتقيان وتحدث عملية القطع النهائية عندما تتم عملية تمزق ثانوية، تؤدي إلى ظهور حافة مثلومة للقطعة تقريباً في منتصف سمك الصفيحة، والنوع الثاني هو الخلوص الزائد ويكون هذا الخلوص كبير جداً ويؤدي إلى تشكيل قدر كبير من التشوه اللدن، وعند حدوث التشقق النهائي لا يتم التقاء بين الشقان الناتجان فيتأخر الانفعال وينتج جنح طويل يظهر خرج الحافة العليا.



فنتنج حافة حادة تتسبب في تمركز الجهود وتكون منشأ لحدوث الفشل أو الكسر خلال عمليات التشكيل اللاحقة أو عند دخول الجزء إلى مرحلة الخدمة أو الاستخدام، وآخر أنواع الخلوصات هو الخلوص الأمثل وهذا النوع تبلغ قيمته بين 2 إلى 7 من سمك المعدن (حيث أن القيمة الصغرى تستخدم للمعادن الأكثر مطيلية).



إن أكبر قوة للمشكّل هي محصلة لقوى القص وقوة الاحتكاك وتكون معتمدة على مساحة السطح المقطوع، أما قوة القص فتكون ناتجة لمقاومة القص القصوى لمعدن الصفيحة والمساحة المقطوعة، وخلال هذه الحالة يتم افتراض أن عملية القص تتم لحظياً على طول الحافات (الحافات موازية لسمك الصفيحة)، لكن المساحة التي تكون معرضة لقوة القص هي المساحة التي تكون قد تعرضت للخرق قبل حدوث الفشل والسقوط للمعدن.



وبعد الإنتهاء من عملية القص تبدأ عملية التجزئة وهي قطع الصفيحة إلى قطعتين عن طريق حافات مستقيمة، ومن بعد ذلك يبدأ التثقيب والتجويف وهما عمليتان متشابهتان حيث يعملان على قطع أشكال مغلقة عن طريق عملية قص الصفيحة، لكن الفرق بين العمليتين انه خلال التثقيب يتم قطع الشكل وترك باقي الصفيحة أو رميها في حال أنه أثناء عملية التجويف يتم رمي الجزء المقطوع وتكون الصفيحة المثبتة هي المنتج.


ويوجد عملية تسمة بالتجويف الدقيق وهي تشبه التجويف العادي، لكن قبل أن تتم عملية القص يتم مسك الصفيحة بقوة كبيرة ومن ثم تضغط الصفيحة من الأعلى ومن الأسفل للحصول على أبعاد دقيقة وحافات ذات سطح جيد، لا يسمح بسمك الصفيحة المعدنية من الجريان باتجاه الفسحة الموجودة بين المشكل والقالب، لهذا السبب يتم تقليل حجم التحزز بحيث تكون حافات المعدن ناعمة، وخلال هذه العملية يكون الخلوص بين المشكل والقالب أقل من 1% من سمك الصفيحة.



ثم تبدأ عملية التحديد وهي عبارة عن إزالة الزائدة (flash) من الجزء، وهذه العملية تشبه عملية التقطيع، أما بالنسبة لعملية الحني في تشكيل المعادن تُعد من أكثر عمليات التشكيل المعدني انتشاراً وهي عبارة عن عملية تشويه لدن للمعدن حول محور خطي لكن دون تغير للمساحة السطحية أو مع تغير بسيط جداً فيها، يتم استخدام الحني بشكل كبير في الصفائح والأنابيب.


يتم استخدام طرق مختلفة في عملية الحني وذلك باستعمال قوالب مغلقة ومفتوحة وتستخدم المكابس الهيدروليكية والميكانيكية المختلفة، كما أن هذه العملية تستخدم أيضاً لرفع الكفاءة للجزء من خلال زيادة عزم القصور الذاتي، وعند الحني تتعرض الطبقات الخارجية للمادة للشد في حال أن الطبقات الداخلية تتعرض للضغط، وهذا يعتمد على الموقع من المحور المركزي للصفيحة حث يكون المعدن إما في حالة شد أو ضغط.



بعد حدوث التشوه اللدن في المعدن ورفع القوة المسلطة فإن الطاقة المخزّنة للتشوه المرن تتحرر، مما يؤدي إلى الزيادة في زاوية المعدن المنحني.