عمليات السحب على البارد

                                                                              عمليات السحب على البارد

                   تتم هذه العمليات على البارد وتتضمن تشكيل القضبان المعدنية كبيرة القطر نسبيا إلى الأسلاك وكذلك تشكيل الصفائح المعدنية إلى أوعية بواسطة السحب العميق. وتعتبر المطيلية العالية نسبيا من أهم خواص المواد المعدنية التي تؤهلها لعمليات  التشكيل بالسحب على البارد . يسمى السحب على البارد في بعض الأحيان بضبط الأبعاد نظرا لدقته العالية بالأبعاد وجودة السطح المنتج بعد السحب.

هنالك عدد من الميزات التي تنفرد بها عملية السحب على البارد وهي:-

1-إمكانية الحصول على منتجات ذات دقة عالية في أبعاد المقطع العرضي وسطح ذو جودة عالية.

2-يمكن استخدام السحب لتشكيل الأعمدة المجوفة وغير المجوفة والتي لا يمكن تشكيلها بالطرق الأخرى.

3-يحقق المزج بين عملية التشكيل على البارد والمعاملة الحرارية إكساب المعدن خواص ميكانيكية عالية.

4-عدم فقدان جزء من المعدن على هيئة رايش مثلما يحدث في عمليات القطع وبعض عمليات التشكيل.

5-يعتبر السحب على البارد عملية إنتاجية واقل صعوبة في التنفيذ من باقي الطرق.

تصنف عمليات السحب على البارد إلى نوعيين أساسيين هما:

ا- سحب الأسلاكWire Drawing 

تصنع الأسلاك بالسحب على البارد من قضبان مصنوعة بواسطة الدرفلة على الساخن ، وذلك بإمرار هذه القضبان من فتحات قوالب خاصة تعمل على تخفيض قطرها وزيادة طولها على عدة مراحل إلى أن تتحول إلى أسلاك بالأقطار المطلوبة. وقبل عملية السحب من الضروري تنظيف القضبان من طبقات الاوكسيد السطحية بمعاملتها ببعض الحوامض وتستعمل عادة بعض مواد التزييت لتسهيل عملية السحب نظرا لازدياد الصلادة نتيجة السحب على البارد . فان مقاومة المعدن للتشكيل سوف تزداد وعند تعذر الاستمرار في التشكيل تجري العملية على مرحلتين :-

1-السحب إلى أدنى قطر ممكن           2-التسخين أو التخمير لغرض تليين القطعة ومن ثم الاستمرار في السحب وقد يتكرر تسخين المعدن عدة مرات إلى أن يتم الحصول على القطر المطلوب .القوالب المستعملة تصنع عادة من مواد معدنية تمتاز بصلادتها ومقاومتها العالية وأكثرها استعمالا هو كار بيد التنكستن وقد تستعمل أيضا قوالب من الماس لبعض الأغراض الخاصة . وتستعمل هذه العملية بشكل واسع لسحب الأسلاك من النحاس والألمنيوم والصلب .

شكل (2) عملية سحب الأسلاك

ويمكن حساب إجهاد السحب من المعادلة التالية:

حيث:

σ= إجهاد السحب (N/mm²).

Y= إجهاد الخضوع (²N/mm).

α= زاوية نصف القالب.

μ= معامل الاحتكاك.

A₂= المساحة بعد السحب (mm²).

A₁= المساحة قبل السحب (mm²).

ويتم حساب زاوية نصف القالب من المعادلة التالية:

حيث :

D₁= القطر قبل السحب (mm).

D₂ = القطر بعد السحب (mm).

كذلك يمكن حساب قوة السحب  من المعادلة التالية:

ب- السحب العميق Deep Drawing

وهي عبارة عن تشكيل لوح معدني بسمك معين بواسطة مكبس دائري المقطع غالبا يضغط على اللوح ويكبسه داخل قالب دائري المقطع أيضا والشكل الناتج يكون عبارة عن وعاء بسمك يساوي الفرق بين قطر المكبس والقطر الداخلي للقالب .

وللقيام بعملية السحب العميق بنجاح وإنتاج منتجات خالية من العيوب لابد من توفر العوامل التالية :-

1-مطيلية ومقاومة شد المعادن المراد سحبها يجب أن تكون عالية .

2-المكبس والقالب المستعمل يجب أن يمتازا بسطوح ذات نعومة عالية وانجاز سطحي جيد .

3-استعمال مواد لتزييت القالب والمكبس يسهل عملية التشكيل ويقلل من القوى الضرورية للتشكيل .

ويمكن حساب القوة اللازمة للكبس في السحب العميق من المعادلة التالية:

حيث إن:

D_p= قطر المكبس (mm).

T= سمك الشغلة (mm).

D_°= قطر الشغلة (mm).

وبالإمكان إنتاج أوعية ذات أعماق كبيرة وذلك بإجراء العملية على عدة مراحل كما في عملية سحب الأسلاك فيصار أولا إلى التشكيل إلى عمق معين على البارد ثم يسخن الوعاء الناتج فتزداد ليونته ويتقبل مقدار إضافيا من  التشكيل فيجري سحبه مرة أخرى وقد تتكرر عملية السحب والتسخين عدة مرات إلى حين تحقيق العمق المطلوب وتستعمل عملية السحب العميق بشكل واسع لإنتاج أغلفة أو ظروف القذائف وهياكل السيارات وهياكل الثلاجات واسطوانات الغاز السائل وأحواض الغسل والاستحمام المنزلية .

شكل (3) عملية السحب العميق

3- التشكيل البارد بالدوران Cold spining

هذه العملية تشبه التشكيل الساخن بالدوران وتستعمل كذلك أجهزة مشابهة وتختلف الطريقتان في إن التشكيل البارد بالدوران يستعمل لإنتاج المنتجات الأصغر حجما بكثير كما إن المعادن المستعملة تمتاز بارتفاع لدونتها في درجة حرارة الغرفة وتمتاز منتجات هذه الطريقة بارتفاع صلادتها نسبيا وإمكانية الحصول على أبعاد ومقاسات دقيقة إلى حد بعيد نتيجة كون التشكيل يجري على البارد بالدوران هي الألمنيوم والنحاس وسبائكها وتستعمل الطريقة أحيانا لتشكيل الصلب الكربوني واطئ الكربون وتستخدم هذه الطريقة بنجاح لتشكيل أدوات وأواني الطبخ والمزهريات والأجهزة العاكسة للضوء .

4-البثق على البارد (البثق الصدمي ) Cold Impact Extrusion

تتلخص عملية البثق الصدمي لتشكيل كتلة معدنية على شكل قرص موضوع داخل قالب ضحل العمق بواسطة مكبس يتم إسقاطه على القرص بقوة كبيرة نسبيا . ينساب معدن القرص محيطا بالمكبس ومتخذا شكله ويتم التشكيل بصدمة واحدة .

وتستعمل هذه الطريقة لتشكيل المعادن اللينة مثل الرصاص والألمنيوم والقصدير والنحاس وتستخدم هذه الطريقة لتشكيل بعض المعادن على الساخن كما هي الحال مع الخارصين الذي يتم بثقه صدميا بعد التسخين إلى حوالي (140-180°C) وتستعمل هذه الطريقة بشكل واسع لإنتاج الأنابيب أو العلب الرقيقة الجدران نسبيا وبأطوال تصل إلى حوالي    300mm    وأقطار تتراوح بين  (10-120)mmومن منتجات البثق الصدمي علب معاجين الأسنان وأغلفة القذائف والاطلاقات النارية الصغيرة وعلب العقاقير الطبية وتمتاز عملية البثق الصدمي بالإنتاجية العالية والكفاءة والشكل رقم (4) يستعمل لصناعة العلب أو الأنابيب المغلفة من إحدى نهايتيها أما الشكل (5) فيمثل الجهاز المستعمل لصناعة الأنابيب المفتوحة النهايتين .

5- التشكيل بالسك والختم  Coining and Embossing

عملية السك عبارة عن تشكيل الكتل أو الأقراص المعدنية الصغيرة نسبيا بكبسها بين مكبسين يحتوي سطحهما على الهيئة أو الشكل المراد إعطاءه لوجهي الكتلة أو القرص المعدني .

ويصم القالب الذي يتكون من المكبسين بشكل لا يسمح بانسياب المعدن إلى الخارج وتستعمل هذه الطريقة بصورة خاصة لتشكيل قطع النقود المعدنية والميداليات وأجزاء الآلات الكاتبة ( حروف الطبع ) وما شابه.

أما عملية الختم فتستعمل عادة كمرحلة نهائية لإعطاء شكل نهائي لقطعة سبق وان شكلت بطرق التشكيل الأخرى وليس الغرض من التشكيل بالختم إحداث تغيير كبير في شكل أو هيئة القطعة بل إنها تقتصر على إحداث تغييرات طفيفة في الشكل وضبط دقيق لأبعاد ومقاسات القطعة المشكلة

6- التشكيل بضغط السوائل أو المطاط Forming by Rubber or Liquids

يستعمل التشكيل بضغط السوائل أو المطاط ويسمى أحيانا التشكيل بالنفخ لتوسيع قطر أنبوبة أو علبة مشكلة مسبقا بإحدى طرق التشكيل في منطقة معينة من الأنبوب ويتم التشكيل بوضع الأنبوب المشكل داخل قالب يطابق شكله الأنبوب مع اتساع قطره عند المنطقة المطلوبة ثم يملا الأنبوب وهو داخل القالب بالماء أو الزيت أو بكتلة مطاطية يضغط على السائل أو المطاط بواسطة مكبسين فيتم توسيع القطر بتأثير ضغط السائل أو المطاط .

-         بعض العمليات الخاصة للتشكيل :-

هنالك بعض العمليات الخاصة والمستحدثة لتشكيل المعادن إن هذه العمليات والتي تمتاز عادة بتكاليفها الباهظة وحاجتها إلى أجهزة معقدة أحيانا تستخدم عادة لتشكيل المواد المعدنية التي لا يمكن تشكيلها بالأساليب الأنفة الذكر أو على الأقل يصعب تشكيلها بهذه الأساليب . ومن ناحية أخرى فان هنالك منتجات ذات مواصفات خاصة قد لا يمكن تشكيلها بالطرق الاعتيادية للتشكيل