أساسيات معالجة الختم وقانون مفهوم اللدونة الصفائح المعدنية

الوقت المقدر للقراءة: 15 الدقائق

في حياتنا اليومية ، غالبًا ما نواجه أجزاء مختلفة كما هو موضح في الشكل 1-1 ، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بحياتنا.

ما هي طرق المعالجة المستخدمة لإنتاج الأجزاء المذكورة أعلاه ، وما هي المواد المستخدمة لإنتاجها ، وما هي الأدوات أو القوالب اللازمة لإنتاج هذه الأجزاء ، وما هي المواد المستخدمة لتصنيع هذه الأدوات أو القوالب. هذا ما نحتاج إلى تعلمه في هذه الدورة.

مفهوم ختم وختم يموت

الختم هو أحد طرق المعالجة المتقدمة والفعالة في صناعة الآلات الحديثة. يستخدم القالب المثبت على المكبس لتطبيق القوة على المادة في درجة حرارة الغرفة ، مما يؤدي إلى فصلها أو تشوهها بشكل بلاستيكي ، وذلك للحصول على جزء واحد من الأجزاء المطلوبة. نوع من طريقة معالجة الضغط. معالجة الختم هي شكل رئيسي من أشكال معالجة القطع. نظرًا لأن الختم يتم عادةً في درجة حرارة الغرفة ، فغالبًا ما يطلق عليه الختم البارد. ولأن مواد معالجتها عبارة عن مادة صفيحة بشكل أساسي ، فإنها تسمى أيضًا معالجة مواد الألواح. لا يمكن للختم فقط معالجة المواد المعدنية ، ولكن أيضًا المواد غير المعدنية.

في ختم المعالجة ، قطعة من معدات المعالجة الخاصة لمعالجة المواد إلى أجزاء ختم (أو منتجات نصف نهائية) تسمى ختم القوالب أو قالب الختم على البارد. لا غنى عن قوالب الختم في تحقيق معالجة الختم. بدون ختم القوالب التي تفي بالمتطلبات ، لا يمكن إجراء معالجة الختم ؛ بدون قوالب ختم متقدمة ، لا يمكن تحقيق عمليات ختم متقدمة. تصميم القوالب هو مفتاح معالجة الختم البارد. غالبًا ما يحتاج جزء الختم إلى عدة مجموعات من القوالب لتتم معالجتها في الشكل. في إنتاج أجزاء الختم ، تعتبر تقنية تشكيل الختم المعقولة ، والقوالب المتقدمة ، ومعدات الختم الفعالة ثلاثة عناصر لا غنى عنها ، كما هو موضح في الشكل 1-2.

ميزات معالجة الختم

بالمقارنة مع طرق المعالجة الأخرى (مثل المعالجة الآلية) ، فإن الختم له الخصائص التالية.

• من الممكن الحصول على أجزاء ذات أشكال معقدة لا تستطيع طرق المعالجة الأخرى معالجتها أو يصعب معالجتها ، مثل أغطية السيارات والأبواب وما إلى ذلك.

• نظرًا لأن دقة الأبعاد مضمونة بشكل أساسي بواسطة القالب ، فإن الأجزاء المعالجة تتمتع بجودة مستقرة واتساق جيد ولها خصائص "الهوية".

• ختم المعالجة هي نوع من المعالجة بدون تقطيع. يتم ختم بعض الأجزاء مباشرة دون أي إعادة معالجة ، كما أن معدل استخدام المواد مرتفع.
• يمكن استخدام التشوه البلاستيكي للمواد المعدنية لتحسين قوة وصلابة قطعة العمل.
• إنتاجية عالية ، من السهل تحقيق الأتمتة.
• يتمتع القالب بعمر خدمة طويل وتكلفة إنتاج منخفضة نسبيًا.
• عملية الختم سهلة التشغيل ، ولكن بها درجة معينة من الخطر ، لذلك يجب الاهتمام بالسلامة في الإنتاج.

تطبيق معالجة الختم

نظرًا للمزايا العديدة لمعالجة الختم ، فإن تطبيق معالجة الختم واسع جدًا. تحتل مكانة مهمة للغاية في إنتاج السيارات والجرارات والمحركات والأجهزة الكهربائية ولعب الأدوات والضروريات اليومية. يتم الآن استبدال العديد من الأجزاء التي تم تصنيعها عن طريق طرق الصب والتزوير والقطع في الماضي بختم الأجزاء بصلابة جيدة ووزن خفيف.

وفقًا للإحصاءات في السنوات الأخيرة ، في إنتاج الأجهزة الكهروميكانيكية ، يتم إكمال 60% إلى 70% من خلال تقنية الختم. يتم تصنيع حوالي 60% ~ 70% من الأجزاء في إنتاج السيارات عن طريق عملية الختم ، وعمالة إنتاج الختم هي 25% ~ 30% من العمالة في صناعة السيارات بأكملها. في المنتجات الإلكترونية ، تكون نسبة أجزاء الختم كبيرة أيضًا. تمثل المنتجات المعدنية المستخدمة في الحياة اليومية للناس ، مثل أواني الألومنيوم وأدوات المائدة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ وما إلى ذلك ، نسبة أكبر من أجزاء الختم. لذلك ، يتم استخدام تقنية الختم على نطاق واسع ، ويعد التعلم والبحث وتطوير تكنولوجيا الختم ذا أهمية كبيرة لتنمية الاقتصاد الوطني لبلدي وتسريع البناء الصناعي الحديث.

إن تطوير تكنولوجيا الختم له أهمية كبيرة في تنمية الاقتصاد الوطني لبلدي وتسريع البناء الصناعي الحديث.

العملية الأساسية للختم

نظرًا لاختلاف الأشكال والأحجام والدقة في أجزاء الختم ، تختلف أنواع العمليات المستخدمة في الختم. وفقًا لخصائصها التشوهية ، يمكن تقسيمها إلى الفئتين التاليتين.

• عملية الفصل. عملية فصل مادة الصفيحة على طول خط كفاف معين للحصول على جزء ختم (يُعرف عمومًا باسم جزء الطمس) من شكل وحجم وجودة مقطعية معينة. تتضمن عملية الفصل بشكل أساسي التثقيب ، المسح ، التشذيب ، وغيرها من العمليات.
• عملية التشكيل. عملية جعل المادة مشوهة بشكل بلاستيكي دون أن تنكسر للحصول على جزء مختوم بشكل وحجم ودقة معينة. تشتمل عملية التشكيل بشكل أساسي على الانحناء ، والرسم العميق ، والتأشير ، والانتفاخ ، والتجديل ، إلخ.

أيضًا ، لتحسين إنتاجية العمل ، غالبًا ما يتم دمج عمليتين أساسيتين أو أكثر في عملية واحدة ، مثل الطمس والتمديد والقطع والانحناء والتثقيب والتشفيه ، وما إلى ذلك ، والتي تسمى العمليات المركبة. في الإنتاج الفعلي ، يتم إكمال معظم الأجزاء المنتجة على دفعات بواسطة عمليات مركبة.

التشوه اللدن للصفائح المعدنية وقوانينها الأساسية

ال ختم عملية تشكيل أجزاء الختم هي في الأساس عملية تشوه البلاستيك للصفائح المعدنية. فيما يتعلق بالنظرية الأساسية لتشوه البلاستيك ، كانت هناك عروض تفصيلية ومنهجية في الأعمال المتعلقة بميكانيكا معالجة البلاستيك ، ويتم تقديم وصف موجز للنظرية ذات الصلة هنا.

المفهوم الأساسي لتشوه البلاستيك المعدني

• الليونة

اللدونة هي قدرة المعدن على الخضوع بشكل ثابت لتشوه دائم دون الإضرار بسلامته تحت تأثير القوة الخارجية. يعكس قابلية تشوه المعدن وهو خاصية معالجة مهمة للمعدن. يمكن تقييم حجم اللدونة من خلال مؤشر اللدونة. على سبيل المثال ، يمكن التعبير عن مؤشر اللدونة في اختبار الشد عن طريق الاستطالة δ وتقليل المنطقة ψ. مرونة المعدن ليست ثابتة ، فهي تتأثر بعوامل مثل الهيكل المعدني ودرجة حرارة التشوه وسرعة التشوه وحجم قطعة العمل.

• تشوه البلاستيك

الكائن يتشوه تحت تأثير القوة الخارجية. بعد إزالة القوة الخارجية ، يمكن للجسم العودة إلى شكله وحجمه الأصليين. يسمى هذا التشوه تشوه البلاستيك.

• مقاومة التشوه

تشير مقاومة التشوه إلى قدرة المعدن على مقاومة تغيرات الشكل والتشوه المتبقي. تعكس مقاومة التشوه صعوبة تشوه البلاستيك للمادة. بشكل عام ، تعتبر اللدونة الجيدة ومقاومة التشوه المنخفضة مفيدة في ختم التشوه ، ولكن لا يمكن القول إن بعض المواد لها مرونة جيدة ويجب أن تكون مقاومة التشوه أقل من ذلك. عندما تكون المادة مبثوقة على البارد ، فإنها تظهر مرونة جيدة تحت تأثير الضغط الانضغاطي ثلاثي الاتجاهات ، لكن قوة البثق الباردة كبيرة جدًا أيضًا.

• ضغط عصبى

تحت تأثير القوة الخارجية ، تسمى قوة التفاعل بين الجسيمات المختلفة في الجسم القوة الداخلية. القوة الداخلية لكل وحدة مساحة تسمى الإجهاد. هناك إجهاد طبيعي وإجهاد القص. يتم التعبير عن الإجهاد الطبيعي بواسطة σ ويتم التعبير عن إجهاد القص بواسطة τ. وحدة الضغط بشكل عام هي MPa.

• التواء

عندما يتعرض الجسم لقوى خارجية وداخلية ، فإنه يتشوه. تسمى الكمية المادية التي تمثل حجم تشوه كائن ما بالانفعال. مثل الإجهاد ، فإن السلالة لها أيضًا إجهاد طبيعي وإجهاد القص. يتم تمثيل الإجهاد الطبيعي بـ ε ، ويمثل إجهاد القص بـ.

• حالة التوتر

عادة ما تسمى قوة كل نقطة في المادة بحالة الإجهاد للنقطة. يتم تمثيل حالة الإجهاد لنقطة ما بالضغط على كل سطح متعامد مع بعضها البعض على وحدة الجسم المأخوذة عند النقطة ، كما هو موضح في الشكل 1-3 (أ). بشكل عام ، يمكن أن تتحلل هذه القوى إلى 9 مكونات إجهاد على طول اتجاه الإحداثيات ، بما في ذلك 3 ضغوط عادية و 6 إجهادات قص ، كما هو موضح في الشكل 1-3 (ب).

• الإجهاد الرئيسي

لأي نوع من حالات الإجهاد ، هناك دائمًا مجموعة من أنظمة الإحداثيات ، بحيث يظهر الضغط الطبيعي فقط على كل سطح من جسم الوحدة ، ولا يوجد إجهاد قص ، كما هو موضح في الشكل 1-3 (ج). تسمى هذه الضغوط الثلاثة العادية الضغوط الرئيسية ويتم تمثيلها بـ σ1 و 2 و 3 على التوالي. عندما يسمى الإجهاد σ1> 0 إجهاد الشد ، عندما يسمى الإجهاد σ1 <0 الإجهاد الانضغاطي.

أثبتت التجارب أن حالة الإجهاد لها تأثير كبير على ليونة المعادن. كلما زاد عدد الضغوط الانضغاطية ، زادت القيمة ، زادت مرونة المعدن ؛ كلما زاد عدد ضغوط الشد ، زادت القيمة ، زادت مرونة المعدن.

• السلالة الرئيسية ومخطط الإجهاد الرئيسي.

يجب أن يكون الضغط في الجسم المشوه مصحوبًا بإجهاد ، ويتم تمثيل حالة إجهاد النقطة أيضًا بجسم العنصر. على غرار حالة الإجهاد ، يمكن أيضًا استخدام مخطط حالة الإجهاد للإشارة إلى حالة الإجهاد في نقطة ما. يمكن العثور على مجموعة من أنظمة الإحداثيات بحيث تظهر فقط مكونات الإجهاد الرئيسية ε1 و 2 و 3 ولا تظهر مكونات إجهاد القص على كل سطح من جسم الوحدة ، كما هو موضح في الشكل 1-4 (أ). حالة الإجهاد لديها فقط السلالة الأساسية الأولية. لا يوجد سوى ثلاث حالات إجهاد محتملة ، كما هو موضح في الشكل 14 (ب).

حالة الانفعال لها تأثير كبير على ليونة المعدن. يمكن أن يكون معروفًا من الممارسة أن درجة التشوه التي يتم الحصول عليها عن طريق الضغط أحادي الاتجاه أكبر بكثير من درجة التمدد أحادي المحور ، ويمكن للبثق في حالة الضغط الانضغاطي ثلاثي الاتجاهات أن يمارس مرونة أكبر من الرسم بضغط ثنائي الاتجاه وواحد - تمتد الطريق. في حالة الإجهاد ، يكون عدد الضغوط الانضغاطية كبيرًا ، ويكون إجهاد الضغط كبيرًا ، وتكون اللدونة جيدة ؛ على العكس من ذلك ، فإن عدد الضغوط الانضغاطية صغير ، وضغط الضغط صغير ، وحتى إجهاد الشد موجود ، واللدونة ضعيفة. وذلك لأن الشقوق والعيوب المادية يسهل كشفها وتطويرها في اتجاه إجهاد الشد ، ولكن ليس من السهل كشفها وتطويرها في اتجاه الإجهاد الانضغاطي.

منحنى الإجهاد والانفعال

يوضح الشكل 1-5 منحنى الإجهاد والانفعال للفولاذ منخفض الكربون تحت اختبار الشد. يمكن أن نرى من الشكل أن المادة تبدأ في التشوه اللدن عندما يصل الإجهاد إلى حد العائد الأولي σ0. في هذا الوقت ، يمكن أن يحدث تشوه كبير عندما لا يزداد الضغط ، وتظهر منصة في الشكل. هذه الظاهرة تسمى الاستسلام. بعد فترة من هضبة الخضوع ، يبدأ الضغط في الارتفاع مع زيادة الإجهاد (كما هو موضح في منحنى cGb). إذا تم تفريغها في منتصف التشوه (G في الشكل) ، فإن الضغط والضغط سيعودان على طول خط GH المستقيم لاستعادة التشوه المرن (HJ) والاحتفاظ بالتشوه البلاستيكي (OH). إذا تم إعادة تحميل قطعة الاختبار ، سيبدأ المنحنى من H ويرتفع على طول خط HG المستقيم للتشوه المرن حتى لا تبدأ النقطة G في الخضوع ، وسيظل الضغط والضغط اللاحقان يتغيران وفقًا لمنحنى Gb. يمكن ملاحظة أن الضغط عند النقطة G هو إجهاد الخضوع عند إعادة تحميل العينة. إذا كررت عملية التفريغ والتحميل المذكورة أعلاه ، فستجد أن إجهاد الخضوع أثناء إعادة التحميل يتزايد باستمرار على طول منحنى Gb بسبب الزيادة المتتالية في التشوه ، مما يشير إلى أن المادة تصلب تدريجيًا. تصلب العمل للمادة له تأثير كبير على تشكيل الصفائح المعدنية ، مما لا يزيد من قوة التشوه فحسب ، بل يحد أيضًا من زيادة تشوه الصوف. على سبيل المثال ، عندما يتم رسم جزء مرسوم بعمق عدة مرات ، فإنه يتم صلبه بشكل عام قبل الرسم اللاحق للتخلص من تصلب العمل الناتج عن الرسم السابق. لكن التصلب مفيد في بعض الأحيان. على سبيل المثال ، في عملية تشكيل الاستطالة ، يمكن أن يقلل التشوه المحلي المفرط ويجعل التشوه أكثر اتساقًا.

للاحتياجات العملية ، يجب التعبير عن منحنى الإجهاد والانفعال بواسطة صيغة رياضية. ومع ذلك ، نظرًا لأن منحنيات التصلب للمواد المختلفة لها خصائص مختلفة ، فمن المستحيل التعبير عنها بدقة بنفس الصيغة الرياضية. التعبيرات الرياضية للعديد من منحنيات التقوية المستخدمة بشكل شائع في الوقت الحاضر كلها تقريبية. على سبيل المثال ، التعبير الخطي لمنحنى الإجهاد والانفعال هو σ = σ₀+ Fε

في الصيغة ، حد العائد التقريبي σ0 هو أيضًا تقاطع خط التصلب على المحور الإحداثي ؛

F- يسمى منحدر خط التصلب المستقيم معامل التصلب ، والذي يوضح حجم قوة التصلب للمادة.

قانون تباين حجم تشوه البلاستيك

لقد أثبتت الممارسة أنه في التشوه اللدن لجسم ما ، يكون الحجم قبل التشوه مساويًا للحجم بعد التشوه. هذا هو قانون الثبات في حجم تشوه البلاستيك المعدني. إنه الأساس بالنسبة لنا لحساب الحجم الفارغ في عملية التشوه في المستقبل. معبر عنها بالصيغة

ε₁+ ε₂+ ε₃=0

القانون الأقل مقاومة لتشوه البلاستيك

يؤدي تشوه البلاستيك إلى تدمير التوازن العام للمعدن وإجبار المعدن على التدفق. عندما تتحرك نقاط كتلة الجسم القابل للتشوه في اتجاهات مختلفة ، تتحرك كل نقطة كتلة في الاتجاه الأقل مقاومة ، وهو القانون الأقل مقاومة. الفراغ مشوه في القالب ، وسيكون أقصى تشوه في اتجاه أقل مقاومة. القانون الأقل مقاومة له تطبيق مرن وواسع في عملية الختم ، والذي يمكن أن يوجه بشكل صحيح عملية الختم وتصميم القالب ، ويحل مشاكل الجودة في الإنتاج الفعلي.

الظروف البلاستيكية

ما يسمى بالشرط البلاستيكي هو أنه في حالة الإجهاد أحادي الاتجاه إذا وصل إجهاد الشد أو الضغط إلى نقطة إنتاج المادة ، فإنه يمكن أن ينتج ويدخل الحالة البلاستيكية من الحالة المرنة. ومع ذلك ، بالنسبة لحالات الإجهاد المعقدة ، ليس من الممكن فقط الحكم على ما إذا كانت نقطة ما قد أسفرت عن عنصر ضغط واحد ، ولكن أيضًا للنظر في التأثير الشامل لكل مكون من مكونات الإجهاد. في حالة الإجهاد المعقدة ، عندما تتوافق مكونات الإجهاد مع علاقة معينة ، يمكن أن تكون مكافئة لنقطة العائد المحددة في حالة الإجهاد أحادي الاتجاه. بحيث يدخل الكائن في الحالة البلاستيكية من الحالة المرنة. في هذا الوقت ، تسمى العلاقة بين مكونات الإجهاد الحالة البلاستيكية ، أو معيار العائد.

يجب التحقق من الظروف البلاستيكية عن طريق التجارب. هناك نوعان من الظروف البلاستيكية التي تم اختبارها والاعتراف بها في الممارسة: معيار العائد H. Tresca ومعيار Von Mises العائد.

• معيار العائد Kureisgar

في عام 1864 ، اعتقد المهندس الفرنسي H. Tresca أن المادة بدأت في الإنتاج عندما وصل أقصى إجهاد القص إلى قيمة معينة ، أي معيار إنتاج Tresca. تعبيرها الرياضي هو

في الصيغة ، σs - حد إنتاجية المادة.

• إرشادات خدمة Von Mises

في عام 1913 ، اقترح الباحث الألماني فون ميزس أنه في ظل ظروف تشوه معينة ، وبغض النظر عن حالة الإجهاد للكائن المشوه ، طالما أن ضغوطه الرئيسية الثلاثة تفي بالشروط التالية ، فإن المادة ستبدأ في الإنتاج ، أي ميسيس أثمر

إذن ، تعبيرها الرياضي هو

(σ₁-σ₂)²+ (σ₂-σ₃)²+ (σ₃-σ₁)²= 2σ²_س

العلاقة بين الضغط والتوتر

يتشوه الجسم بالقوة ، لذلك يجب أن تكون هناك علاقة معينة بين الإجهاد والتوتر. عندما يكون جسم ما مشوهًا بشكل مرن ، تكون العلاقة بين الإجهاد والانفعال خطية ، وتكون عملية التشوه قابلة للانعكاس ، ويمكن استعادة تشوهه بغض النظر عن عملية تحميل الكائن. يمكن تحديد العلاقة بين الإجهاد والتوتر من خلال قانون هوك المعمم. قال. بعد أن يدخل الجسم في تشوه بلاستيكي ، تختلف العلاقة بين إجهاده وانفعاله. في حالة التوتر أو الانضغاط أحادي الاتجاه ، يمكن تمثيل العلاقة بين الإجهاد والانفعال بمنحنى متصلب. ومع ذلك ، عند التعرض لضغط ثنائي أو ثلاثي الاتجاه ، تكون العلاقة بين الإجهاد والضغط في منطقة التشوه معقدة للغاية. أظهرت الدراسات أنه في ظل التحميل البسيط (التحميل فقط وليس التفريغ أثناء عملية التحميل ، وتزداد مكونات الضغط بنسبة معينة) ، في كل لحظة من تشوه البلاستيك ، توجد العلاقة التالية بين الضغط الأساسي والانفعال الرئيسي

في الصيغة C - ثابت التناسب غير السلبي ؛

σ_م- إجهاد متوسط. في ظل ظروف معينة ، ترتبط C فقط بخصائص المادة ودرجة التشوه ، ولا علاقة لها بحالة الإجهاد للكائن ، لذلك يمكن أيضًا الحصول على قيمة C عن طريق تجارب الشد الأحادي المحور.

تسمى المعادلات الفيزيائية المذكورة أعلاه أيضًا نظرية الكمية الكاملة لتشوه البلاستيك.

ظاهرة تصلب العمل

تزداد المواد المعدنية شائعة الاستخدام في القوة والصلابة أثناء تشوه البلاستيك ، بينما تسمى ظاهرة انخفاض اللدونة والمتانة تصلب العمل أو تصلب العمل على البارد. تصلب العمل له تأثير كبير على العديد من عمليات الختم. على سبيل المثال ، الحد من اللدونة يحد من زيادة تشوه الفراغ. غالبًا ما يكون من الضروري زيادة عملية التلدين قبل العملية اللاحقة للتخلص من تصلب العمل. تصلب العمل أيضًا له جانب إيجابي ، مثل تحسين القدرة على مقاومة عدم الاستقرار المحلي والتجاعيد.

إعادة تليين الظاهرة

إذا تم تحميل المادة بشكل عكسي بعد تشوه البلاستيك البارد ، فسيتم تقليل حد العائد للمادة. أي أنه من المرجح أن يحدث تشوه البلاستيك في ظل التحميل العكسي ، وهو ما يسمى بظاهرة تليين الحمل الخلفي. تعتبر ظاهرة تخفيف التحميل الخلفي ذات أهمية عملية لتحليل عمليات ختم معينة (مثل الانحناء الممتد).

من فضلك اضغط https://www.harslepress.com/لمزيد من المعلومات حول آلة الضغط!