تكنولوجيا تصنيع الألواح المعدنية

نظرة عامة على الصفائح المعدنية

تصنيع الصفائح المعدنية:

تصنيع الصفائح المعدنية هو عملية تشكيل على البارد شاملة للصفائح المعدنية الرقيقة (عادةً أقل من 6 مم)، وتشمل القص، والخرم، والثني، واللحام، والبرشمة، والتشكيل بالقوالب، ومعالجة السطح. وتتمثل ميزته الأساسية في أن سماكة الجزء نفسه تكون متناسقة.

طرق تصنيع الصفائح المعدنية:

1. التصنيع بدون قوالب: تستخدم هذه العملية معدات مثل اللكم CNC، والقطع بالليزر، وآلات القص، وآلات الثني، وآلات البرشمة لمعالجة الصفائح المعدنية. وتُستخدم عادةً لصنع العينات أو الإنتاج بكميات صغيرة، وتكون تكلفتها أعلى.

2. التصنيع بالقوالب: تستخدم هذه العملية قوالب ثابتة لمعالجة الصفائح المعدنية. وتشمل القوالب الشائعة قوالب القص وقوالب التشكيل. وتُستخدم أساسًا للإنتاج الكمي وتكون تكلفتها أقل.

طرق معالجة الصفائح المعدنية:

1. المعالجة بدون قوالب: تستخدم هذه العملية معدات مثل اللكم CNC، والقطع بالليزر، وآلات القص، وآلات الثني، وآلات البرشمة لمعالجة الصفائح المعدنية. وتُستخدم عادةً لصنع العينات أو الإنتاج بكميات صغيرة، وهي أكثر تكلفة نسبيًا.

2. المعالجة بالقوالب: تستخدم هذه العملية قوالب ثابتة لمعالجة الصفائح المعدنية. وتشمل هذه القوالب عادةً قوالب القص وقوالب التشكيل. وتُستخدم أساسًا للإنتاج الكمي، وهي أقل تكلفة نسبيًا.

سير عملية معالجة الصفائح المعدنية

l القص: اللكم CNC، القطع بالليزر، آلة القص؛ التشكيل - الثني، السحب، الخرم: آلة الثني، مكبس اللكم، إلخ.

l معالجة أخرى: البرشمة، القلاوظ، إلخ.

l اللحام

l معالجة السطح: الطلاء بالمسحوق، الطلاء الكهربائي، السحب السلكي، الطباعة بالشاشة الحريرية، إلخ.

عمليات تصنيع الصفائح المعدنية - القص

تشمل طرق قص الصفائح المعدنية بشكل رئيسي اللكم CNC، والقطع بالليزر، وآلات القص، والقص بالقوالب. ويُعد اللكم CNC حاليًا أكثر الطرق استخدامًا. ويُستخدم القطع بالليزر غالبًا في مرحلة النماذج الأولية، لكن تكلفة معالجته مرتفعة. أما القص بالقوالب فيُستخدم غالبًا للإنتاج الكمي.

فيما يلي سنقدم بشكل أساسي قص الصفائح المعدنية باستخدام اللكم CNC.

اللكم CNC، المعروف أيضًا باسم اللكم البرجي، يمكن استخدامه للقص، وختم الثقوب، وسحب الثقوب، وإضافة الأضلاع، إلخ. ويمكن أن تصل دقة المعالجة إلى +/-0.1 مم. وسماكة الصفائح المعدنية التي يمكن للـ CNC Punching معالجتها هي:

صفائح مدرفلة على البارد، صفائح مدرفلة على الساخن <3.0 مم؛

صفائح الألمنيوم <4.0 مم؛

صفيحة من الفولاذ المقاوم للصدأ <2.0 مم.

1. توجد متطلبات دنيا لحجم الثقب في عملية التخريم. ويرتبط الحد الأدنى لحجم التخريم بشكل الثقب والخواص الميكانيكية للمادة وسمكها. (انظر الشكل أدناه)

2. تباعد الثقوب والمسافة عن الحافة في التخريم CNC. تخضع المسافة الدنيا بين حافة الثقب المثقوب والشكل الخارجي للقطعة لقيود معينة تبعًا لشكل القطعة والثقب. عندما لا تكون حافة الثقب المثقوب موازية للحافة الخارجية للقطعة، يجب ألا تقل هذه المسافة الدنيا عن سمك المادة t؛ وعندما تكونان متوازيتين، يجب ألا تقل عن 1.5t. (انظر الشكل أدناه)

3. عند سحب الثقوب، تكون المسافة الدنيا بين ثقب السحب والحافة 3T، والمسافة الدنيا بين ثقبَي سحب 6T، والمسافة الآمنة الدنيا بين ثقب السحب وحافة الثني (الداخلية) هي 3T + R (T هو سمك الصفيحة، وR هو نصف قطر الثني).

4. عند تخريم الثقوب في الأجزاء المسحوبة أو المثنية أو العميقة السحب، يجب الحفاظ على مسافة معينة بين جدار الثقب والجدار المستقيم. (انظر الرسم أدناه)

تكنولوجيا معالجة الصفائح المعدنية - التشكيل

يشمل تشكيل الصفائح المعدنية بشكل رئيسي الثني والسحب.

1. ثني الصفائح المعدنية

1.1. يعتمد ثني الصفائح المعدنية أساسًا على ماكينات الثني.

دقة تشغيل ماكينة الثني:

الثني الأول: +/-0.1 مم

الثني الثاني: +/-0.2 مم

أكثر من ثنيتين: +/-0.3 مم

1.2. المبادئ الأساسية لترتيب الثني: الثني من الداخل إلى الخارج، ومن الصغير إلى الكبير، وثني الأشكال الخاصة أولًا ثم الأشكال العامة، مع ضمان ألا تؤثر العملية السابقة في العمليات اللاحقة أو تتداخل معها.

1.3. الأشكال الشائعة لأدوات الثني:

1.4. الحد الأدنى لنصف قطر ثني الأجزاء المثنية: عند ثني المادة، تتمدد الطبقة الخارجية بينما تنضغط الطبقة الداخلية في منطقة الانحناء. وعندما يكون سمك المادة ثابتًا، كلما صغر نصف القطر الداخلي (r) زاد التمدد والانضغاط. وعندما يتجاوز إجهاد الشد عند الانحناء الخارجي قوة الشد النهائية للمادة، تحدث تشققات وكسور. لذلك يجب أن يتجنب التصميم الهيكلي للأجزاء المثنية أنصاف أقطار انحناء صغيرة جدًا. وتظهر في الجدول أدناه أنصاف أقطار الثني الدنيا للمواد الشائعة الاستخدام في الشركة.

جدول أنصاف أقطار الثني الدنيا للأجزاء المثنية:

1.5. ارتفاع الحافة المستقيمة للأجزاء المثنية: عمومًا، يجب ألا يكون الحد الأدنى لارتفاع الحافة المستقيمة صغيرًا جدًا. متطلب الحد الأدنى للارتفاع: h > 2t

إذا كان ارتفاع الحافة المستقيمة h < 2t للجزء المثني يحتاج إلى زيادة أولًا، فيجب زيادة ارتفاع الثني، ثم تشغيله إلى المقاس المطلوب بعد الثني؛ أو يمكن عمل مجرى سطحي في منطقة تشوه الثني قبل الثني.

1.6. ارتفاع الحافة المستقيمة ذات الجانب المائل: عندما يكون للجزء المثني جانب مائل، فإن الحد الأدنى لارتفاع الجانب هو: h = (2~4)t > 3 مم

1.7. المسافة بين الثقوب في الأجزاء المثنية: بعد التخريم، يجب أن يوضع الثقب خارج منطقة تشوه الثني لتجنب التشوه أثناء الثني. وتظهر المسافة من جدار الثقب إلى حافة الثني في الجدول أدناه.

1.8. بالنسبة للأجزاء المثنية موضعيًا، يجب أن يتجنب خط الثني مواقع التغيرات المفاجئة في الأبعاد. عند ثني جزء من الحافة جزئيًا، ولمنع تركّز الإجهاد والتشقق عند الزوايا الحادة، يمكن إبعاد خط الثني مسافة معينة عن موضع التغير المفاجئ في الأبعاد (الشكل أ)، أو يمكن إنشاء مجرى عملية (الشكل ب)، أو عمل ثقب عملية (الشكل ج). انتبه إلى المتطلبات البعدية في الأشكال: S>R، وعرض المجرى k≥t؛ وعمق المجرى L>t+R+k/2

1.9. يجب أن تتجنب الحافة المشطوفة للحافة المثنية منطقة التشوه.

1.10. متطلبات تصميم الحافة الميتة: يرتبط طول الحافة الميتة بسمك المادة. كما هو موضح في الشكل أدناه، فإن الحد الأدنى لطول الحافة الميتة L > 3.5t + R. حيث إن t هو سمك جدار المادة، وR هو الحد الأدنى لنصف قطر الثني الداخلي للعملية السابقة (كما هو موضح في الجهة اليمنى في الشكل أدناه).

1.11. إضافة ثقوب تموضع عملية: لضمان التموضع الدقيق للقطعة الخام في القالب ومنع انزياحها أثناء الثني، مما يؤدي إلى منتجات معيبة، ينبغي إضافة ثقوب تموضع عملية مسبقًا أثناء التصميم، كما هو موضح في الشكل أدناه. وبشكل خاص، في الأجزاء التي تُثنى وتُشكَّل مرات متعددة، يجب استخدام ثقوب العملية كمرجع للتموضع لتقليل الأخطاء التراكمية وضمان جودة المنتج.

1.12. تؤدي الأبعاد المختلفة إلى قابلية تصنيع مختلفة:

كما هو موضح في الرسم أعلاه، أ) يؤدي تخريم الثقب أولًا ثم الثني إلى تسهيل ضمان دقة البعد L وتيسير المعالجة. ب) و ج) إذا كانت دقة البعد L عالية، فيجب تنفيذ الثني أولًا ثم تشغيل الثقب، وهو أكثر تعقيدًا.

1.13. الارتداد المرن للأجزاء المثنية: تؤثر عوامل عديدة في الارتداد المرن، بما في ذلك الخواص الميكانيكية للمادة، وسمك الجدار، ونصف قطر الثني، والضغط الطبيعي أثناء الثني.

كلما زادت نسبة نصف قطر الزاوية الداخلية إلى سمك الصفيحة للجزء المثني، زاد الارتداد المرن.

إن كبس أضلاع تقوية في منطقة الثني لا يحسن صلابة المشغولة فحسب، بل يساعد أيضًا على تقليل الارتداد المرن.

2. سحب الصفائح المعدنية

يُنجز سحب الصفائح المعدنية أساسًا بواسطة التخريم CNC أو التخريم التقليدي، ويتطلب ذلك استخدام مختلف أدوات السحب أو القوالب.

يجب أن يكون شكل الجزء المسحوب بسيطًا ومتناظرًا قدر الإمكان، وأن يُسحب في عملية واحدة كلما أمكن ذلك.

بالنسبة للأجزاء التي تتطلب عدة عمليات سحب، يجب السماح بظهور العلامات التي قد تتشكل على السطح أثناء عملية السحب.

مع ضمان تلبية متطلبات التجميع، ينبغي السماح بدرجة معينة من الميل في الجدران الجانبية المسحوبة.

2.1. متطلبات نصف قطر الزاوية بين قاع الجزء المسحوب والجدار المستقيم:

كما هو موضح في الشكل، يجب أن يكون نصف قطر الزاوية بين قاع الجزء المسحوب والجدار المستقيم أكبر من سمك الصفيحة، أي r>t. ولجعل عملية السحب أكثر سلاسة، يُؤخذ r1 عمومًا على أنه (3~5)t، ويجب ألا يزيد نصف قطر الزاوية الأقصى على 8 أضعاف سمك الصفيحة، أي r1<8t.

2.2. نصف قطر الزاوية بين الحافة والجدار في الجزء المسحوب:

كما هو موضح في الشكل، يجب أن يكون نصف قطر الزاوية بين الحافة والجدار في الجزء المسحوب أكبر من ضعفي سمك الصفيحة، أي r2>2t. ولجعل عملية السحب أكثر سلاسة، يُؤخذ r2 عمومًا على أنه (5-10) t. يجب أن يكون نصف قطر الحافة الأقصى أقل من أو يساوي 8 أضعاف سُمك اللوح، أي r2<8t.

2.3. نصف قطر الزاوية المستديرة بين الحافة والجدار في الجزء المسحوب: كما هو موضح في الشكل، يجب أن يكون نصف قطر الزاوية المستديرة بين الحافة والجدار في الجزء المسحوب أكبر من ضعفي سُمك اللوح، أي r2>2t. ولجعل عملية السحب أكثر سلاسة، يُؤخذ r2 عادةً (5-10)t. ويجب أن يكون نصف قطر الحافة الأقصى أقل من أو يساوي ثمانية أضعاف سُمك اللوح، أي r2<8t.

2.4. القطر الداخلي لتجاويف الأجزاء الأسطوانية المسحوبة: كما هو موضح في الشكل، يجب أن يكون القطر الداخلي لتجاويف الأجزاء الأسطوانية المسحوبة D>d+10t حتى لا يتجعد لوح الضغط أثناء السحب.

2.5. نصف قطر الزاوية المستديرة بين الجدران المتجاورة في الجزء المستطيل المسحوب: كما هو موضح في الشكل، يجب أن يكون نصف قطر الزاوية المستديرة بين الجدران المتجاورة في الجزء المستطيل المسحوب r3 > 3t. ولتقليل عدد عمليات السحب، ينبغي أن يكون r3 أكبر من H/5 قدر الإمكان، بحيث يمكن سحبه دفعة واحدة.

2.6. عند تشكيل جزء دائري مسحوب بلا حافة في خطوة واحدة، يجب أن تفي العلاقة البعدية بين ارتفاعه وقطره بالمتطلبات التالية:

كما هو موضح في الشكل، عند تشكيل جزء دائري مسحوب بلا حافة في خطوة واحدة، يجب أن تكون نسبة الارتفاع H إلى القطر d أقل من أو تساوي 0.4، أي H/d < 0.4.

2.7. تغيّر سُمك المكوّنات المسحوبة: بسبب اختلاف مستويات الإجهاد في المواقع المختلفة، يتغير سُمك المادة في المكوّن المسحوب بعد السحب. وبوجه عام، يحتفظ مركز القاع بسُمكه الأصلي، وتترقق المادة عند الزوايا المستديرة السفلية، وتزداد سماكة المادة قرب الحافة في الأعلى، كما تزداد سماكة المادة عند الزوايا المستديرة في الأجزاء المستطيلة المسحوبة. عند تصميم المنتجات المسحوبة، يجب أن تُوضح الأبعاد في رسم المنتج بجلاء ما إذا كان يجب ضمان الأبعاد الخارجية أم الداخلية؛ إذ لا يمكن تحديد الأبعاد الداخلية والخارجية معًا.

3. تشكيلات أخرى في تشكيل الصفائح المعدنية:

أضلاع تقوية——تُضغط الأضلاع على أجزاء الصفائح المعدنية لزيادة الصلابة الهيكلية.

شفرات التهوية——تُستخدم شفرات التهوية عادةً في مختلف الحاويات أو الأغلفة للتهوية وتبديد الحرارة.

تشكيل حواف الثقوب (سحب الثقوب)——يُستخدم لعمل القلاوظ أو تحسين صلابة الفتحات.

3.1. أضلاع تقوية:

اختيار هيكل أضلاع التقوية وأبعادها

تحديد الأبعاد الحدّية لتباعد اللكمات والمسافة بين حافة اللكمة

3.2. ستائر معدنية مثقبة:

تتم طريقة تشكيل الستائر المعدنية المثقبة باستخدام إحدى حواف اللكمة لقطع المادة، بينما تقوم بقية اللكمة في الوقت نفسه بشدّ المادة وتشويهها، فتتكوّن هيئة متموجة مع جانب مفتوح.

الهيكل النموذجي للستائر المعدنية المثقبة. متطلبات أبعاد الستائر المعدنية المثقبة: a>4t; b>6t; h<5t; L>24t; r>0.5t.

3.3. تشكيل حواف الثقوب (سحب الثقب):

هناك أنواع كثيرة من تشكيل حواف الثقوب، وأكثرها شيوعًا تشكيل الحواف للثقوب الداخلية المراد قلاوظتها.

تقنية تصنيع الصفائح المعدنية – اللحام

في تصميم هياكل لحام الصفائح المعدنية، ينبغي الالتزام بمبدأ «الترتيب المتناظر للحامات ونقاط اللحام، وتجنب التقارب والتجمع والتداخل». ويمكن أن تكون الحامات الثانوية ونقاط اللحام متقطعة، بينما يجب أن تكون الحامات ونقاط اللحام الرئيسية متصلة. وتشمل طرق اللحام الشائعة في أعمال الصفائح المعدنية اللحام بالقوس واللحام بالمقاومة.

1. اللحام بالقوس:

يجب أن تكون هناك مساحة لحام كافية بين أجزاء الصفائح المعدنية. ويجب ألا يتجاوز أكبر فجوة لحام 0.5-0.8 مم، كما يجب أن يكون خط اللحام متجانسًا ومسطحًا.

2. اللحام بالمقاومة

يجب أن يكون سطح اللحام مستويًا وخاليًا من التجاعيد والارتداد المرن وما إلى ذلك.

تُعرض أبعاد اللحام النقطي بالمقاومة في الجدول أدناه:

تباعد وصلات اللحام بالمقاومة

في التطبيقات العملية، عند لحام القطع الصغيرة يمكن استخدام البيانات الواردة في الجدول أدناه كمرجع. وعند لحام القطع الكبيرة يمكن زيادة تباعد الوصلات بشكل مناسب، وعادةً لا يقل عن 40-50 مم. أما بالنسبة للأجزاء غير الحاملة للأحمال، فيمكن زيادة تباعد الوصلات إلى 70-80 مم.

سُمك اللوح t، قطر وصلة اللحام d، الحد الأدنى لقطر وصلة اللحام dmin، أقل مسافة بين وصلات اللحام e. إذا كانت الألواح بسماكات مختلفة، فيُختار السُمك بناءً على أرقّ لوح.

عدد طبقات لوح اللحام بالمقاومة ونسبة السُمك

يتكوّن اللحام النقطي بالمقاومة عادةً من طبقتين من الألواح، وبحد أقصى ثلاث طبقات. ويجب أن تكون نسبة سُمك كل طبقة في وصلة اللحام بين 1/3 و3.

إذا كانت هناك حاجة إلى ثلاث طبقات للحام، فيجب أولًا التحقق من نسبة السُمك. فإذا كانت معقولة يمكن متابعة اللحام. وإذا لم تكن كذلك، ففكر في إنشاء ثقوب أو شقوق تشغيلية، ولحام طبقتين على حدة، وتوزيع نقاط اللحام بشكل متبادل.

تقنية معالجة الصفائح المعدنية - المعالجة السطحية

تخدم المعالجة السطحية للصفائح المعدنية أغراضًا مضادة للتآكل وأغراضًا تزيينية في آن واحد. وتشمل المعالجات السطحية الشائعة للصفائح المعدنية: الطلاء بالمسحوق، والجلفنة الكهربائية، والجلفنة بالغمس الساخن، والأكسدة السطحية، والفرش السطحي، والطباعة بالشاشة الحريرية. وقبل المعالجة السطحية، يجب إزالة الزيت والصدأ وخبث اللحام وما إلى ذلك من سطح الصفيحة المعدنية.

1. الطلاء بالمسحوق:

هناك نوعان من الطلاء السطحي للصفائح المعدنية: الطلاء السائل والطلاء المسحوق. ونحن نستخدم عادةً الطلاء المسحوق. ومن خلال طرق مثل رش المسحوق، والامتزاز الكهروستاتيكي، والخبز بدرجة حرارة عالية، تُرش طبقة من الطلاء بألوان مختلفة على سطح الصفيحة المعدنية لتحسين مظهرها وزيادة مقاومة المادة للتآكل. وهي طريقة معالجة سطحية شائعة الاستخدام.

ملاحظة: ستكون هناك بعض الاختلافات اللونية بين الصفائح المطلية من قبل شركات تصنيع مختلفة. لذلك، يُفضَّل أن تُطلى الصفائح المعدنية من اللون نفسه، والمُنتجة على المعدة نفسها، لدى الشركة المصنعة نفسها.

2.  الطلاء الكهربائي بالزنك والطلاء بالغمس الساخن بالزنك:

تُعدّ عملية جلفنة سطح الصفائح المعدنية طريقة شائعة للمعالجة السطحية المضادة للتآكل، كما أنها تحسّن المظهر. ويمكن تقسيم الجلفنة إلى الجلفنة الكهربائية والجلفنة بالغمس الساخن.

تمنح الجلفنة الكهربائية مظهراً أكثر لمعاناً ونعومة، كما أن طبقة الزنك فيها أرق، ولذلك فهي أكثر شيوعاً في الاستخدام.

تنتج الجلفنة بالغمس الساخن طبقة زنك أكثر سماكة وتشكّل طبقة سبيكة زنك-حديد، مما يوفر مقاومة للتآكل أقوى من الجلفنة الكهربائية.

3. الأنودة السطحية:

يقدّم هذا القسم بشكل رئيسي الأنودة السطحية للألمنيوم وسبائك الألمنيوم.

يمكن للأنودة السطحية للألمنيوم وسبائك الألمنيوم أن تنتج ألواناً متنوعة، لتؤدي وظيفة وقائية وزخرفية في آنٍ واحد. وفي الوقت نفسه، تتكوّن طبقة أكسيد أنودي على سطح المادة. وتتميز هذه الطبقة بصلادة عالية ومقاومة جيدة للتآكل والاهتراء، فضلاً عن خواص جيدة في العزل الكهربائي والعزل الحراري.

4. السفع الفرشاتي:

تُوضَع المادة بين الأسطوانتين العلوية والسفلية لآلة السفع الفرشاتي. وتُثبَّت أحزمة كاشطة على الأسطوانات. وبفعل المحرك، تُدفَع المادة عبر الأحزمة الكاشطة، فتتكوّن خطوط على سطح المادة. وتختلف سماكة هذه الخطوط باختلاف نوع الحزام الكاشط. والهدف الرئيسي هو تحسين المظهر. وعادةً ما يُعتمد هذا النوع من المعالجة السطحية للألمنيوم فقط.

5. الطباعة الحريرية:

الطباعة الحريرية هي عملية طباعة علامات متنوعة على سطح المواد. ويوجد عادةً طريقتان: الطباعة الحريرية المسطحة والطباعة بالنقل. وتُستخدم الطباعة الحريرية المسطحة أساساً للأسطح المستوية، بينما تُحتاج الطباعة بالنقل للتجاويف الأعمق.

تتطلب الطباعة الحريرية قالب طباعة حريرية.

يتطلب ثني الصفائح المعدنية خبرة؛ راقب كيف يثني الحرفيون ذوو الخبرة الصفائح ولماذا يفعلون ذلك بهذه الطريقة.للمزيد من المعلومات حول ماكينات الثني أو عمليات الثني، يُرجى التواصل مع فريق JUGAO CNC MACHINE.