هل تساءلت يومًا كيف يتم قطع المعدن دون ارتفاع درجة الحرارة؟ تقوم المناشير الباردة، التي تستخدم شفرات دائرية، بنقل الحرارة إلى نشارة الخشب بدلاً من قطعة العمل، مما يحافظ على برودة كليهما. تتيح هذه الطريقة إجراء عمليات قطع دقيقة وخالية من النتوءات، وهي مثالية لمختلف تطبيقات تشغيل المعادن. في هذه المقالة، ستتعرف في هذه المقالة على أنواع شفرات المناشير الباردة، وسرعات القطع، ومزايا استخدام المناشير الباردة، بما في ذلك تحسين الدقة، وتقليل إجهاد المواد، وإطالة عمر الشفرة. تعمّق في اكتشاف كيف يمكن للمناشير الباردة تحسين عمليات قطع المعادن لديك.
المنشار البارد، والمعروف أيضًا باسم المنشار البارد لقطع المعادن، هو أداة دقيقة لقطع المعادن تستخدم شفرة دائرية لمعالجة المواد بكفاءة ودقة. تستمد طريقة القطع هذه اسمها من خصائص الإدارة الحرارية الفريدة أثناء التشغيل. عندما تشتبك أسنان شفرة المنشار بقطعة العمل، يتم نقل معظم الحرارة المتولدة بكفاءة إلى البُرادة المعدنية (غالبًا ما يشار إليها باسم "الخُردة" في مصطلحات التصنيع الآلي)، بدلاً من امتصاصها بواسطة قطعة العمل أو الشفرة نفسها.
توفر آلية تبديد الحرارة هذه العديد من المزايا:
يتم تصنيف شفرات المناشير الباردة في المقام الأول إلى نوعين: شفرات الفولاذ عالي السرعة (HSS) وشفرات سبائك كربيد التنجستن المطعمة بالكربيد (TCT). يقدم كل نوع مزايا مميزة لتطبيقات القطع المختلفة.
عادةً ما يتم تصنيع شفرات HSS من الفولاذ من الدرجة M2 أو M35. وتتراوح سرعات القطع من 10 إلى 150 مترًا في الدقيقة، وتختلف هذه السرعات بناءً على مادة الشُّغْلَة وأبعادها. يمكن أن تحقق شفرات HSS المغلفة المتطورة سرعات قطع تصل إلى 250 مترًا في الدقيقة، مما يوفر أداءً محسنًا.
يتراوح معدل تغذية الأسنان لشفرات HSS من 0.03 إلى 0.15 ملليمتر لكل سن، ويتوقف ذلك على قوة معدات النشر وعزم الدوران والجودة الكلية. تتوافر شفرات HSS بأقطار خارجية من 50 إلى 650 ملليمتر، مع صلابة قياسية تبلغ HRC 65.
تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لشفرات HSS في قدرتها على إعادة الشحذ، مما يسمح عادةً بإجراء 15 إلى 20 دورة شحذ حسب مواصفات قطعة العمل. بالنسبة لمواصفات شفرات HSS الأكبر حجمًا، يمكن أن يمتد عمر القطع إلى 0.3-1 متر مربع من مساحة وجه القطع النهائي.
بالنسبة للشفرات التي يتجاوز قطرها 2000 ملليمتر، غالبًا ما يتم استخدام بنية مركبة. ويتضمن ذلك تطعيمات HSS لأسنان المنشار، بينما يتم تصنيع جسم الشفرة من الفاناديوم أو فولاذ المنجنيز، مما يحسن الأداء والمتانة.
تتميز شفرات TCT بحواف قطع مصنوعة من كربيد التنجستن، وهي مادة معروفة بصلابتها الاستثنائية ومقاومتها للتآكل. تعمل هذه الشفرات بسرعات قطع تتراوح بين 60 و380 مترًا في الدقيقة، وتتكيف مع مختلف مواد وأبعاد الشغل. يتراوح معدل تغذية الأسنان لشفرات TCT من 0.04 إلى 0.08 ملليمتر لكل سن.
تتوفر شفرات TCT عادةً بأقطار تتراوح من 250 إلى 780 ملليمتر. لقطع المواد الحديدية، يسود تصميمان مختلفان لشفرات TCT:
1. شفرات عالية السرعة وذات أسنان دقيقة:
2. شفرات ثقيلة وخشنة الأسنان، ذات أسنان خشنة:
يعتمد الاختيار بين شفرات HSS وشفرات TCT، بالإضافة إلى تصميمات الشفرات المحددة ضمن كل فئة، على عوامل مثل مادة الشغل، والحجم، ومتطلبات سرعة القطع، والتوازن المطلوب بين التكلفة الأولية والكفاءة على المدى الطويل.
(مقارنة بمنشار المنغنيز الصلب الطائر)
يختلف القطع بالمنشار البارد والنشر الاحتكاكي اختلافًا كبيرًا في آليات القطع والتأثيرات الناتجة عنه:
منشار المنغنيز الصلب الطائر: تستخدم هذه الطريقة شفرة فولاذ المنجنيز الدوارة عالية السرعة التي تولد احتكاكًا كبيرًا مع قطعة العمل. تتسبب الحرارة الشديدة الناتجة عند نقطة التلامس في ذوبان موضعي وانفصال الأنبوب الملحوم لاحقًا. هذه العملية هي في الأساس عملية حرق محكوم، تتميز بعلامات احتراق مرئية على سطح القطع وتغيرات محتملة في البنية المجهرية في المنطقة المتأثرة بالحرارة.
منشار القطع على البارد الفولاذي عالي السرعة: على النقيض من ذلك، تستخدم هذه التقنية شفرة فولاذية بطيئة الدوران وعالية السرعة لإجراء عملية قطع تشبه الطحن على الأنابيب الملحومة. وتؤدي سرعة القطع المتحكم بها والاحتفاظ الفائق بالحافة لشفرات HSS إلى قطع سلس ودقيق مع الحد الأدنى من تشكيل النتوءات. تنتج هذه الطريقة حرارة أقل بكثير، مما يحافظ على البنية المجهرية للمادة وخصائصها الميكانيكية بالقرب من القطع. بالإضافة إلى ذلك، تعمل عملية القطع على البارد بمستويات ضوضاء منخفضة بشكل ملحوظ مقارنةً بالنشر الاحتكاكي.
يعتمد الاختيار بين هذه الطرق على عوامل مثل خصائص المواد وجودة القطع المطلوبة ومتطلبات سرعة الإنتاج واحتياجات المعالجة النهائية. يوفر القطع بالمنشار البارد عمومًا جودة قطع فائقة وتفاوتات أكثر دقة، مما يجعله مفضلًا للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية أو حيثما يلزم تقليل عمليات التشطيب بعد القطع إلى الحد الأدنى.
يوفر منشار القطع على البارد الفولاذي عالي السرعة مزايا كبيرة في قطع الأنابيب المعدنية:
كفاءة القطع: يحقق المنشار سرعات قطع مثالية، مما يؤدي إلى كفاءة عمل وإنتاجية عالية.
الدقة والجودة: تُظهر الشفرة الحد الأدنى من الانحراف، مما ينتج عنه قطع مع نتوءات لا تُذكر على سطح الأنبوب الفولاذي. وهذا يعزز دقة قطع الشغل ويزيد من طول عمر الشفرة.
الاستقرار الحراري: باستخدام طريقة الطحن والقطع على البارد، تولد العملية الحد الأدنى من الحرارة. وهذا يحافظ على توزيع الإجهاد الداخلي وهيكل المواد في الجزء المقطوع، مما يجنب حدوث تغييرات غير مرغوب فيها. تمارس الشفرة الحد الأدنى من الضغط على الأنبوب الفولاذي، مما يمنع تشوه جدار الأنبوب وفوهته.
جودة الوجه النهائي الفائقة:
بيئة عمل المشغل: تؤدي هذه العملية إلى انخفاض إجهاد المشغل، مما يساهم في استمرار كفاءة القطع لفترات طويلة.
الفوائد البيئية وفوائد السلامة: لا ينتج عن عملية القطع أي شرر أو غبار أو ضوضاء مفرطة، مما يجعلها صديقة للبيئة وموفرة للطاقة.
فعالية التكلفة وطول العمر: يمكن شحذ الشفرة مرارًا وتكرارًا باستخدام ماكينة طحن متخصصة، مع الحفاظ على أداء مكافئ للشفرة الجديدة. تعمل هذه الميزة على تحسين كفاءة الإنتاج بشكل كبير وتقلل من تكاليف التشغيل.
تحسين معلمات النشر بناءً على خصائص المواد ومواصفات قطعة العمل:
مشكلة الاهتزاز وعلاجها
أثناء عملية القطع، هناك ميل لحدوث اهتزازات أثناء عملية القطع، مما قد يؤدي إلى ضعف تأثير القطع، أو تعطل المعدات لفترة طويلة، أو كسر الشفرة أثناء عملية القطع أو حوادث أخرى مثل احتراق المحمل الناجم عن الضغط غير المتساوي على عمود الدوران. يكون حجم سطح الفولاذ المقطوع عن طريق النشر وحجم النتوءات خارج نطاق التحمل.
التدابير المتخذة:
(1) الطريقة التقليدية: في عملية التركيب، يتم اعتماد التسوية (ضبط الموضع الأفقي لدعامة الشريحة العلوية وعجلة التباطؤ السفلية بناءً على النقطة المرجعية)، وتتم محاذاة العجلات على شكل حرف V في خط مستقيم باستخدام طريقة السحب السلكي، بحيث تكون عجلة التباطؤ على ارتفاع موحد وعلى نفس الخط. استنادًا إلى تحليل قوة دعامة المنزلق العلوي، تتم إضافة أثقال موازنة إلى منطقة غطاء المنشار لموازنة القوة وضمان التشغيل المستقر.
مشكلة تكديس الفولاذ ومعالجته
أثناء عملية القطع، إذا كان الضغط غير متساوٍ، فقد يتكدس الفولاذ، خاصةً عند قطع الفولاذ صغير الحجم، مما قد يتسبب في تلف شفرة المنشار والمعدات.
التدابير المتخذة:
(1) عزم دوران مدفوع بضغط الهواء التثبيت يتم تثبيت الجهاز في منفذ القطع للقضاء على ظاهرة التراص، وحماية شفرة المنشار، وتقليل القوة التفاعلية الناتجة عن تشوه الفولاذ تحت القوة الشعاعية المؤثرة على شفرة المنشار.
(2) تتم إضافة بكرات الدعم إلى منفذ القطع، وبعد زيادة بكرات الدعم، تعمل مع جهاز التثبيت للضغط على الفولاذ قبل القطع. وهذا يحسن بشكل كبير من جودة سطح قطع المنشار ويقلل بشكل كبير من معدل تلف شفرة المنشار.
مشكلة مساحة رذاذ الماء الكبيرة ومعالجتها
عند دخول المنشار البارد، يكون الفولاذ المستدير حوالي 320 درجة مئوية، ويتم رش الماء لتبريد شفرة المنشار أثناء عمليات القطع والسحب. في الإنتاج الفعلي، تكون مساحة رش الماء كبيرة جدًا، مما يسبب انخفاضًا في جودة سطح الفولاذ وإهدار المياه.
التدابير المتخذة:
(1) يتم استبدال أنبوب الرش الأصلي بأنبوب رش. تتم إضافة المزيد من الفوهات، وتستخدم طريقة الرش الضبابي للرش الرئيسي عند نقطة القطع. نظرًا لأن طرف الفوهة له سطح مقعر دائري مقوس، فإنه يمكن أن يرذاذ رذاذ الماء، ويجعل الرش متجانسًا، ويسهل استبداله بسبب استخدام الوصلات اللولبية، مما يساعد على أعمال الصيانة.
(2) استخدم طريقة التبريد المحيطية لتبريد غطاء المنشار، وقم بتبريد منفذ القطع وأسنان القطع بطريقة مستهدفة على الأجزاء الرئيسية.
(3) عند التغذية أثناء النشر، يتم استخدام صمام الرش، ويتم زيادة ضغط الحقن. يتم إغلاق صمام الرش أثناء السحب.
مشكلة الاحتكاك بين غطاء المنشار وشفرة المنشار ومعالجتها
يتسبب الاحتكاك بين غطاء المنشار وشفرة المنشار في حدوث اهتزاز عام في دعامة الشريحة العلوية، مما يؤدي إلى ارتخاء مسمار تأريض المحرك، وإذا استمر ذلك لفترة طويلة، فسوف يتسبب مباشرةً في احتراق المحمل أو احتراق المحرك.
التدابير المتخذة:
(1) كانت طريقة توصيل عمود دوران غطاء المنشار الأصلي غير معقولة، وكانت نقطة الضغط في عمود مسمار غطاء المنشار على لوحة جانبية واحدة من دعامة الشريحة العلوية، مما أدى إلى تشويه اللوحة الجانبية بسهولة وتسبب في إمالة غطاء المنشار. من خلال إطالة عمود الدبوس وزيادة نقطة الضغط، باستخدام اللوحة الجانبية كنقطة ارتكاز، وجعل اللوحة الداخلية لدعامة الشريحة العلوية نقطة الضغط الحقيقية، أصبح هيكل غطاء المنشار أكثر منطقية، مما أدى إلى تجنب وقوع حوادث مماثلة.
(2) عند استبدال شفرة المنشار، يمكن أن تؤدي الطريقة الأصلية لاستخدام رافعة لرفع غطاء المنشار إلى تشويه الغطاء بسهولة. الآن الأسطوانات الهيدروليكية تُستخدم لرفع غطاء المنشار، وتُضاف وسائد مبطنة حيث يتلامس الغطاء مع الفولاذ بعد قلب غطاء المنشار، مما يحل المشكلة بشكل فعال.