نبذة عن سحب الألومنيوم
ألومنيوم البثق هو طريقة رئيسية لتشكيل الألومنيوم، حيث يتم استخدام الضغط العالي لتشكيل قضبان الألومنيوم في الأشكال المرغوبة. في هذه العملية، يتم وضع القضبان في أسطوانة البثق ويتم الضغط عليها ودفع المادة من خلال فتحة لتشكيلها. وتنتج هذه التقنية، التي تعتمد على مبادئ تشكيل الألومنيوم البلاستيكية، أنابيب وقضبانًا وأشكالًا مختلفة مثل أشكال T وأشكال L دفعة واحدة. وهي متعددة الاستخدامات ومناسبة للألومنيوم غير الحديدي والصلب وسبائك الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم. يمكن تقسيم عملية البثق إلى بثق ساخن وبثق على البارد.
مزايا بثق الألومنيوم
- نسبة بثق عالية (أي نسبة مساحة المقطع العرضي للألومنيوم إلى مساحة المقطع العرضي للجزء المبثوق).
- يمكنه بسهولة إنشاء مقاطع عرضية معقدة.
- يمكن إتمام هذه المعالجة باستخدام مواد هشة ومواد قابلة للسحب.
- يمكن تحقيق الأداء الميكانيكي العالي من خلال البثق على البارد.
عيوب بثق الألومنيوم
- ارتفاع التكاليف الأولية أو تكاليف الإعدادات الأولية أو الإعدادات المرتفعة.
- يتطلب قوة ضغط عالية.
مقارنة بين بثق الألومنيوم على البارد والساخن
بثق الألومنيوم على البارد: يتم إجراء عملية البثق على البارد في درجة حرارة الغرفة عن طريق وضع فراغ الألومنيوم في تجويف قالب البثق على البارد والضغط من خلال المثقاب على المكبس، مما يتسبب في تعرض فراغ الألومنيوم للتشوه البلاستيكي، وبالتالي تصنيع الأجزاء. لا تتطلب هذه الطريقة تسخين الألومنيوم، وبالتالي فهي مناسبة لإنتاج الأجزاء التي تتطلب قوة مادية أعلى. يمكن تطبيق البثق على البارد على مختلف أنواع الألومنيوم، بما في ذلك الرصاص والقصدير والألومنيوم والنحاس والزنك وسبائكها. وهي تتميز بأبعاد دقيقة، وتوفير المواد، وكفاءة إنتاج عالية، وقابلية تطبيق واسعة.
بثق الألومنيوم الساخن: يتم تنفيذ ذلك عن طريق بثق الألومنيوم المسخن تحت درجة حرارة إعادة التبلور. تنتمي هذه الطريقة أيضًا إلى عمليات التصنيع الآلي للأجزاء ذات القطع القليل أو بدون قطع. البثق على الساخن مناسب للمواد ذات اللدونة الضعيفة في حالتها الباردة؛ حيث يمكن أن يؤدي التسخين إلى تحسين مرونة المادة، مما يسهل تشكيلها. وبالمقارنة مع البثق على البارد، فإن البثق الساخن أكثر ملاءمة لإنتاج الأجزاء الكبيرة أو المعقدة الشكل. ومع ذلك، تشمل عيوب البثق على الساخن ارتفاع استهلاك الطاقة والحاجة إلى معدات تسخين إضافية، مما يزيد من تكاليف الإنتاج.
في شركة Conco Machining، نستفيد من خبرتنا الممتدة لعقود من الزمن لتقديم خدمات البثق على الساخن والبارد للألومنيوم. وقد تم تجهيز منشآتنا للتعامل مع مجموعة متنوعة من أنواع وأحجام الألومنيوم، من 7075 إلى 6063، لتلبية متطلبات المشاريع المخصصة والمعقدة. تفضل بزيارة "خدمات بثق الألومنيوم المخصصة" لاستكشاف الاحتمالات
ميزات بثق الألومنيوم الساخن والبارد
بثق الألومنيوم الساخن
التعريف: يتضمن التشكيل بالبثق المتنوع للألومنيوم في درجات حرارة التشكيل، مع الاستفادة من اللدونة الجيدة للمواد. يُستخدم البثق على الساخن بشكل أساسي لتصنيع القطع الطويلة المستعرضة العادية، والمقاطع الجانبية والأنابيب والقضبان وأجزاء الماكينات المختلفة. لا يمكن للبثق الساخن أن يشكل فقط الألومنيوم غير الحديدي وسبائكه التي تتميز باللدونة الجيدة والقوة المنخفضة نسبيًا، مثل الفولاذ منخفض ومتوسط الكربون، ولكن يمكنه أيضًا تشكيل فولاذ عالي القوة عالي الكربون وعالي السبائك، مثل الفولاذ الهيكلي الخاص، والفولاذ المقاوم للصدأ، وفولاذ الأدوات عالي السرعة، والفولاذ المقاوم للحرارة. وعمومًا، يتم تشكيل أجزاء الماكينة بعد التشكيل بالبثق الساخن بشكل أكبر لتحسين دقة الأبعاد وجودة السطح.
Pخصائص العملية:
- التشغيل في درجات حرارة عالية: يتم بثق قضبان الألومنيوم في درجات حرارة عالية، وعادةً ما تكون أعلى من درجة حرارة إعادة بلورة الألومنيوم. على سبيل المثال، تبلغ درجة حرارة البثق الساخن للألومنيوم حوالي 450 درجة مئوية إلى 500 درجة مئوية، بينما تتراوح درجة حرارة الفولاذ بين 1000 و1200 درجة مئوية.
- إجهاد التدفق المنخفض: تقلل درجات الحرارة المرتفعة بشكل كبير من إجهاد تدفق الألومنيوم، مما يجعل التشوه أسهل أثناء عملية البثق.
- تقليل تأثير التصلب: يقلل البثق في درجات حرارة عالية من تأثير تصلب الألومنيوم، مما يجعل المعالجة اللاحقة أسهل.
- الأشكال المعقدة والأحجام الكبيرة: البثق على الساخن مناسب لإنتاج الأشكال المعقدة والمنتجات كبيرة الحجم حيث تتمتع الألومنيوم بمرونة أفضل في درجات الحرارة العالية.
بثق الألومنيوم على البارد
التعريف: عملية بثق الألومنيوم هي عملية تجبر رقائق الألومنيوم على التدفق بشكل بلاستيكي من خلال الفجوة بين المثقاب والقالب أو مخرج القالب لتصنيع أجزاء مجوفة أو أصغر مقطعياً من الفراغ. إذا تم بثق الفراغ بدون تسخين، يُطلق عليه البثق على البارد. البثق على البارد هو أحد عمليات تصنيع الأجزاء الخالية من البُرادة أو الأقل من البُرادة على البارد، وبالتالي فهي طريقة متقدمة في معالجة البُرادة البلاستيكية. لذلك، فهي مناسبة للمنتجات الصغيرة والمتوسطة الحجم.
خصائص العملية:
- درجة حرارة الغرفة أو أعلى قليلاً من درجة حرارة الغرفة: يتم بثق قضبان الألومنيوم في درجة حرارة الغرفة أو أعلى قليلاً من درجة حرارة الغرفة.
- إجهاد التدفق العالي: نظرًا لأنه يتم بثق الألومنيوم في درجات حرارة منخفضة، يكون إجهاد التدفق أعلى، مما يتطلب أن يكون لآلة البثق قدرة ضغط أكبر.
- جودة سطح أعلى: تتمتع المنتجات المبثوقة على البارد بشكل عام بنعومة سطح ودقة أبعاد أعلى.
- تأثير تصلب كبير: يخضع الألومنيوم إلى تصلب كبير أثناء عملية البثق على البارد، وهو ما قد يتطلب معالجة حرارية لاحقة لتخفيف الإجهاد.
- الرسم هو عملية مماثلة تستخدم قوة شد المادة لسحبها من خلال قالب. وهي تحد من مقدار التغيير الذي يمكن إجراؤه في خطوة واحدة، وبالتالي فهي مناسبة فقط للأشكال الأبسط وعادةً ما تتطلب مراحل متعددة. سحب الأسلاك هو الطريقة الرئيسية لإنتاج الأسلاك. وغالباً ما يتم سحب قضبان وأنابيب الألومنيوم أيضاً.
- يمكن أن يكون البثق مستمرًا (يمكن نظريًا إنتاج مواد طويلة بشكل لا نهائي) أو شبه مستمر (إنتاج العديد من القطع). ويمكن أن يتم بمواد ساخنة أو باردة. تشمل مواد البثق الشائعة الألومنيوم والبوليمرات والسيراميك والخرسانة وطين النمذجة والمواد الغذائية.
- تسمى المنتجات المبثوقة عمومًا بالبثق. لا يمكن إنتاج التجاويف الموجودة في المواد المبثوقة والمعروفة أيضًا باسم "ثقب التشفيه"، باستخدام قوالب البثق المسطحة البسيطة لأنه لا توجد طريقة لدعم الحاجز المركزي للقالب. وبدلاً من ذلك، يعتمد القالب على شكل كتلة بعمق، بدءًا من الشكل الجانبي الذي يدعم الجزء المركزي أولاً. ثم يتغير شكل القالب داخليًا بطول القالب إلى الشكل النهائي، مع دعم الجزء المركزي المعلق بالجزء الخلفي من القالب. تتدفق المادة حول الدعامة وتندمج لتشكيل الشكل المغلق المطلوب. كما يمكن أن يزيد بثق الألومنيوم من قوته.
خطوات عملية بثق الألومنيوم
تحضير الألومنيوم البليت: اختيار قضبان الألومنيوم المناسبة، وعادةً ما تكون أسطوانية أو مربعة الشكل من الألومنيوم. بعد ذلك، يتم تسخين القضبان على النحو المطلوب حسب أبعادها الطولية. يتم إجراء عملية البثق على الساخن بشكل عام فوق درجة حرارة التبلور لتقليل قوة الألومنيوم وتحسين مرونته. ومن ناحية أخرى، يتم إجراء البثق على البارد في درجة حرارة الغرفة أو درجات حرارة أعلى قليلاً. البليت لسبائك الألومنيوم عبارة عن كتلة أسطوانية صلبة. وبعد أخذها من أقسام السبائك الأطول، يتم تسخينها في فرن عند درجة حرارة 400-500 درجة مئوية، مما يوفر المستوى المناسب من الليونة لعملية البثق.
التحميل في مكبس بثق الألومنيوم: بعد التسخين المسبق لقضبان الألومنيوم، يتم نقلها ميكانيكيًا إلى مكبس البثق. يتم وضع مواد تشحيم (عوامل تحرير) على البليت والمنزلق لمنعهما من الالتصاق ببعضهما البعض. بعد ذلك، يتم تحميل البليت في المكبس.
ممارسة الضغط: عندما يتم تحميل مكبس البثق بقضبان الألومنيوم القابلة للتشكيل، يطبق الكبش الهيدروليكي ضغطًا يصل إلى 15,000 طن. وعندما يضغط المكبس بالضغط، يتم دفع البليت إلى حاوية مكبس البثق. وأخيرًا، تتمدد المادة بشكل كبير، وتملأ جدران الحاوية. يطبق مكبس البثق ضغطًا عاليًا من خلال الأجهزة الهيدروليكية أو الميكانيكية، مما يدفع البليت نحو فتحة القالب، وفي النهاية تشكيل شكل مقطع عرضي محدد.
التبريد والقطع: بعد بثق مقطع الألومنيوم، يتم تبريده ثم تقطيعه إلى الطول المطلوب. واعتمادًا على متطلبات المنتج، قد تكون هناك حاجة إلى مزيد من المعالجة أو المعالجة الإضافية، مثل المعالجة الحرارية أو المعالجة السطحية أو المعالجة الميكانيكية.
تطبيق الصناعة: خدمة بثق الألومنيوم كوستوم في كونكو ماشينينج.
أنواع بثق الألومنيوم
1. البثق المباشر للألومنيوم
البثق المباشر، الذي يُطلق عليه أحيانًا البثق الأمامي، هو أكثر أنواع البثق شيوعًا. أولاً، يتم تحميل قضبان الألومنيوم المسخّنة (المستخدمة فقط في البثق الساخن، والتي ستتم مناقشتها لاحقًا) في حاوية تجويف القالب، مع وضع كتلة وهمية خلفها. ثم يضغط مكبس ميكانيكي أو هيدروليكي على المادة، ويدفعها خارج القالب. ثم، بينما لا تزال ساخنة، يتم تمديد الأجزاء لتقويمها.
في البثق المباشر، يُستخدم الزجاج المنصهر كمادة تشحيم لتقليل الاحتكاك العالي الذي يسببه الفولاذ في درجات الحرارة المرتفعة، بينما يُستخدم زيت مسحوق الجرافيت للتشحيم في درجات الحرارة المنخفضة. تُستخدم الكتلة الوهمية لحماية طرف المكبس (المثقاب أو المكبس) أثناء البثق الساخن. عندما يصل المثقاب إلى نهاية شوطه، لا يمكن لجزء صغير من البليت، المعروف باسم "طرف المؤخرة"، المرور عبر فتحة القالب.
مزايا البثق المباشر للألومنيوم
- لا حاجة لتعديل الألومنيوم
- يمكن استخدامه في كل من البثق الساخن والبارد
- معالجة أبسط مقارنة بعمليات البثق الأخرى
مساوئ البثق المباشر للألومنيوم
- متطلبات الاحتكاك العالي
- يبقى طرف الذيل في التجويف
- تختلف القوة اللازمة لدفع المكبس مع تغير القوة المطلوبة لدفع المكبس أثناء تحرك المثقاب
1. بثق الألومنيوم غير المباشر
تُعرف أيضًا باسم البثق العكسي أو البثق العكسي، وهي عملية تشكيل الألومنيوم. في هذه العملية، يتحرك القالب وقضيب الألومنيوم بالنسبة لبعضهما البعض، مع تثبيت قضيب الألومنيوم في مكانه، ويتحرك القالب في اتجاه القضيب، مما يدفع الألومنيوم عبر فتحة القالب. تقلل هذه الطريقة من الاحتكاك بين البليت وجدران أسطوانة البثق وبالتالي تقلل من قوة البثق وتعزز تدفق المادة.
مزايا بثق الألومنيوم غير المباشر
- احتكاك أقل واستهلاك أقل للكهرباء
- يمكن استخدامه في كل من البثق الساخن والبارد
- معالجة أبسط مقارنة بعمليات البثق الأخرى
عيوب بثق الألومنيوم غير المباشر
- صعوبة في دعم أجزاء البثق
- تحد الغطاسات المجوفة من الحمل المطبق
3. بثق الألومنيوم الهيدروستاتيكي
البثق الهيدروستاتيكي هو عملية بثق خاصة للألومنيوم حيث يتم بثق قضبان الألومنيوم عن طريق تطبيق ضغط هيدروستاتيكي منتظم في وسط سائل. ولهذه العملية مزايا فريدة من نوعها في بعض التطبيقات، خاصةً عند التعامل مع مواد عالية القوة وتصنيع أجزاء عالية الدقة. في عملية البثق الهيدروستاتيكي، يكون تجويف الحجرة/ القالب أصغر من البليت ومملوء بالزيت الهيدروليكي، الذي ينقل القوة من المكبس إلى البليت. وعلى الرغم من أن السائل يطبق قوى ثلاثية المحاور، فإن الضغط يعزز قابلية تشكيل البليت. يعد إحكام غلق السائل في وقت مبكر من العملية أمرًا ضروريًا لمنع أي تسرب أو مشاكل في تخفيف الضغط.
مزايا بثق الألومنيوم الهيدروستاتيكي
- متطلبات طاقة/قوة منخفضة بسبب عدم وجود احتكاك
- سرعة إنتاج سريعة ونسبة تخفيض عالية
- انخفاض درجة حرارة قضبان الألومنيوم المنخفضةتدفق المواد المنتظم بسبب التوزيع المتوازن للقوة
- قادرة على بثق قضبان الألومنيوم الكبيرة والمقاطع الكبيرة
- لا توجد بقايا قضبان ألومنيوم داخل الحاوية
مساوئ بثق الألومنيوم الهيدروستاتيكي
- يجب تحضير قضبان الألومنيوم من خلال تقويس أحد طرفيها لتتناسب مع زاوية دخول القالب
- يمكن البثق على البارد فقط
- صعوبة استيعاب السوائل عالية الضغط
4. بثق الألومنيوم الجانبي
التعريف: البثق الجانبي، المعروف أيضًا باسم البثق المستعرض، هو عملية تشكيل الألومنيوم حيث يكون اتجاه تدفق المواد عموديًا على اتجاه القوة المطبقة. يسمح هذا الإعداد الفريد بإنتاج أجزاء ذات أشكال جانبية معقدة يصعب تحقيقها من خلال طرق البثق الطولية التقليدية.
وصف العملية: في عملية البثق الجانبي، يتم وضع قالب الألومنيوم في قالب مصمم لتطبيق الضغط من الجانب بدلاً من الطرف. وعندما يتم تطبيق الضغط بشكل جانبي، يتدفق الألومنيوم من خلال فتحة مصممة خصيصًا على الجانب الآخر من تطبيق الضغط. تُعد هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص لإنشاء أجسام ذات مقاطع عرضية معقدة وميزات تمتد إلى الخارج من المحور المركزي للقضبان الأصلية.
التطبيقات:
- تصنيع التروس: غالبًا ما يُستخدم البثق الجانبي لإنتاج تروس ذات أشكال أسنان معقدة مباشرةً من قضبان الألومنيوم مما يقلل من الحاجة إلى مزيد من المعالجة الآلية.
- إنتاج الأقواس المعقدة: يمكن استخدام هذه التقنية لتصنيع الأقواس ذات الملامح الجانبية المحددة التي قد تكون مطلوبة لتطبيقات الفضاء والسيارات.
- مكونات الأدوات والقوالب: يمكن أن ينتج البثق الجانبي أشكال أدوات معقدة لعمليات التصنيع الصناعي.
المزايا:
- الأشكال المعقدة: يسمح بتشكيل أشكال جانبية معقدة غير ممكنة باستخدام تقنيات البثق القياسية.
- تقليل الآلات المخفضة: غالبًا ما تتطلب الأجزاء المنتجة من خلال البثق الجانبي معالجة ثانوية أقل، مما يوفر الوقت والموارد.
- خصائص المواد المحسّنة: يمكن لهذه العملية تعزيز خصائص المواد من خلال تصلب العمل الناجم عن عملية التشوه.
العيوب:
- خيارات المواد المحدودة: ليست كل المواد مناسبة للبثق الجانبي بسبب افتقارها لليونة عند تعرضها لقوى جانبية.
- تصميم القوالب المعقدة: القوالب المطلوبة للبثق الجانبي معقدة ويمكن أن تكون مكلفة في التصميم والتصنيع.
- المعدات المتخصصة المطلوبة: يتطلب مكابس محددة قادرة على تطبيق قوى في اتجاهات غير تقليدية، مما قد يزيد من تكاليف الإعداد.
5. بثق الألومنيوم الصدمي
يعد البثق الصدمي جزءًا من فئة البثق على البارد ويشبه إلى حد كبير البثق غير المباشر، ولكنه يقتصر على الألومنيوم الأكثر ليونة مثل الرصاص والألومنيوم والنحاس. سمك المنتج المبثوق هو دالة للفجوة بين المثقاب وتجويف القالب. تُستخدم لوحة قاذف لانزلاق البثق من المثقاب.
أنواع بثق الألومنيوم
البثق بالتأثير المباشر: في عملية البثق بالصدم المباشر، يتعرض قالب الألومنيوم إلى صدمة عالية السرعة داخل القالب، حيث يتم البثق مباشرة من مخرج القالب. هذه الطريقة مناسبة للمواد ذات خواص التدفق الجيد، مثل الألومنيوم والرصاص والزنك وغيرها، وهي قادرة على إنتاج منتجات معقدة الشكل بسرعة وكفاءة.
البثق بالتأثير العكسي: يعمل البثق بالصدم العكسي بطريقة معاكسة للبثق بالصدم المباشر. حيث تدخل قضبان الألومنيوم من قاع القالب، ومن خلال الضغط، يتم بثقها وتحريرها من المخرج العلوي. هذه الطريقة مناسبة عادةً لمواد الألومنيوم الأكثر لزوجة مثل النحاس والنيكل وغيرها.
بثق الألومنيوم المدمج: يجمع البثق بالصدم المشترك بين مزايا كل من الطريقتين الأمامية والعكسية من خلال تطبيق الضغط في اتجاهات متعددة داخل القالب، مما يسمح بأشكال أكثر تعقيدًا وتحكمًا أكثر دقة في الحجم. يمكن لهذه الطريقة أن تتكيف مع المواد المختلفة ذات خصائص التدفق والتشوه المختلفة، مما يجعل عملية الإنتاج أكثر مرونة وكفاءة.
مزايا بثق الألومنيوم الصدمي
- توفّر ما يصل إلى 901 تيرابايت 3 تيرابايت من المواد الخام
- تقليل وقت المعالجة بما يصل إلى 75%
- يزيل عمليات المعالجة الثانوية
- يقلل من التجميع متعدد الأجزاء
- نظرًا للعمل على البارد للمواد، فإنه يعزز الخواص الميكانيكية وقابلية التشغيل الآلي للمواد
- يقلل بشكل كبير من التكلفة الإجمالية للقطعة بنسبة تصل إلى 50%
- عادةً ما يتم إنتاج الأنابيب المجوفة الرقيقة المجوفة المغلقة ذات الجدران الرقيقة أحادية الطرف في الصناعة عن طريق البثق بالصدم العكسي.
عيوب بثق الألومنيوم الصدمي
- لا يمكن الإنتاج إلا إذا كان الجزء متماثلًا على طول محور تكوينه.
- تتطلب العديد من الأجزاء التي يتم تشكيلها صناعيًا عن طريق الصدم مزيدًا من عمليات التصنيع قبل اكتمالها، مثل تشكيل الألومنيوم أو الكي أو التصنيع الآلي.
الخاتمة
بثق الألومنيوم هو عملية تشكيل ألومنيوم فعالة ومرنة وقابلة للتطبيق على نطاق واسع، ومناسبة لمجموعة متنوعة من المواد وإنتاج المنتجات المعقدة الشكل. من خلال اختيار النوع المناسب من البثق ومعلمات العملية المناسبة، يمكن تحسين كفاءة الإنتاج وجودة المنتج بشكل فعال لتلبية متطلبات الصناعات المختلفة. يمكن إنتاج مقاطع ألومنيوم عالية الجودة ومعقدة الشكل.
