طرق تمدد المعادن: دليل شامل

التشكيل المنتفخ مناسب لأنواع مختلفة من الفراغات، مثل الأكواب المسحوبة بعمق، والأنابيب المقطوعة، واللحامات المخروطية المدرفلة.

التصنيف حسب الوسط المكون للانتفاخ

يمكن تصنيف طرق تشكيل الانتفاخ على النحو التالي:

1) انتفاخ القالب الصلب المتشكل.

2) تشكيل انتفاخ القالب الناعم، المعروف أيضًا باسم تشكيل انتفاخ المطاط.

عند استخدام اللدائن المطاطية كوسيط، يمكن تقسيمها أيضًا إلى تجاويف مع تجاويف القالب وبدونها. ومع تجاويف القوالب، هناك تجاويف ذات حلقة مغلقة وأخرى ذات حلقة مفتوحة. تُصنع التجاويف ذات الحلقة المغلقة من قطعة واحدة من المواد التي يتم تشكيلها في منحنى مغلق عن طريق الخراطة أو الطحن. تتكون التجاويف ذات الحلقة المفتوحة من عدة بتلات يتم إغلاقها بقوة خارجية قبل التشكيل.

3) تشكيل الانتفاخ الهيدروليكي.

4) تشكيل انتفاخ سبيكة ذات نقطة انصهار منخفضة.

تستخدم هذه الطريقة سبيكة ذات درجة انصهار منخفضة كوسيط، إما عن طريق صب السبيكة المنصهرة مباشرة في الأنبوب أو عن طريق إدخال قضيب أساسي مصنوع من السبيكة في الأنبوب.

هذه العملية هي في الأساس عملية بثق شعاعي للفراغ بأكمله. وتتمثل ميزتها في أنها لا تتطلب إحكام الإغلاق، ولكن عيوبها تشمل التحميل والتنظيف غير الملائمين، وانخفاض كفاءة الإنتاج. وهي مناسبة للمواد ذات القوة العالية أو الأجزاء التي تتطلب قوى تشوه كبيرة على الرغم من قوتها المنخفضة.

5) وتتميز طرق تشكيل الانتفاخ المتوسطة الأخرى، مثل الوسائط شبه السائلة مثل البارافين والشحوم والفازلين، بخصائص إحكام جيدة والقدرة على توليد ضغوط انتفاخ داخلية موحدة. وهي غير قابلة للانضغاط تقريباً، ولكن عيوبها تشمل عمليات التسخين والتبريد المتناوبة المطلوبة للتحميل والتنظيف.

6) عمليات جديدة مثل التشكيل المنتفخ بكرات فولاذية تحل محل القوالب اللينة أو السوائل، والتشكيل بالمتفجرات، كما هو موضح في الشكل 6-2.

أ) استخدام كرة فولاذية بدلاً من قالب أو سائل ناعم؛ ب) طريقة التشكيل بالمتفجرات التي تتكون من 1 - قالب ذكر، 2 - قالب أنثى، 3 - كرة فولاذية، 4 - النصف السفلي من القالب الأنثوي، 5 - حلقة القالب، 6 - مادة متفجرة، 7 - أنبوب فارغ، 8 - ماء.

التصنيف حسب هيكل القالب

يمكن أيضًا تقسيم تشكيل الانتفاخ إلى انتفاخ طبيعي وانتفاخ بالضغط المحوري بناءً على هيكل القالب.

(1) انتفاخ طبيعي

يحدث الانتفاخ الطبيعي عندما يتشكل الجزء بشكل أساسي من خلال ترقق الجدار الفارغ والانكماش الطبيعي المحوري (التقصير). كما هو موضح في الشكل 6-3، أثناء الانتفاخ الطبيعي، يتحمل الجدار الفارغ بشكل أساسي إجهادات الشد ثنائية المحور في حالة إجهاد مستوٍ ويتشوه عن طريق الترقق والاستطالة في اتجاهين.

يكون التشوه في الانتفاخ الطبيعي معقدًا للغاية، ويختلف اختلافًا كبيرًا مع شكل الجزء المنتفخ وموقع الانتفاخ بسبب وجود وحجم الانكماش المحوري أثناء العملية. ويرتبط حد التشكيل عند التشكيل الذي يعتمد فقط على ترقق الجدار الفارغ بمعدل استطالة المادة وسُمك الجدار. هذا النوع من التشكيل، الذي يعتمد كليًا على الترقيق، هو في الواقع شكل من أشكال التشكيل الموضعي.

أ) عملية الانتفاخ ب) حالة إجهاد-إجهاد المكوّن.
1. رأس الضغط 2. قالب مركب 3. قضيب مطاط مطاطي مطاطي 4. حامل القالب.

(2) انتفاخ الضغط المحوري

يتم إجراء الانتفاخ بالضغط المحوري، والمعروف أيضًا باسم انتفاخ البثق البلاستيكي، عن طريق تطبيق قوة ضاغطة على طول محور الأنبوب أثناء الانتفاخ. في الممارسة العملية، غالبًا ما يُستخدم الضغط المحوري لتعزيز عامل الانتفاخ وتلبية حد تشكيل المادة. يحسّن تطبيق الضغط المحوري من حالة الإجهاد والانفعال في منطقة الانتفاخ، مما يسهّل التشوه البلاستيكي.

على سبيل المثال، عندما يكون الضغط المحوري عاليًا بما فيه الكفاية، يصبح إجهاد الشد المحوري في منطقة التشوه انضغاطيًا، مما يؤدي إلى حالة إجهاد من الشد والانضغاط، وقد تتغير حالة الإجهاد من ترقق في السماكة والاستطالة في الاتجاهين الشعاعي والمحوري إلى انضغاط محوري واستطالة شعاعية، مع ترقق قليل أو عدم ترقق في السماكة، مما يزيد بشكل كبير من حد عامل الانتفاخ.

يمكن توصيل قوة الضغط المحورية المطبقة على الشُّغْلَة وقوة الانتفاخ التي تمارس على القالب المطاطي بواسطة نفس المكون، أو بشكل منفصل بواسطة مكونين أو ثلاثة مكونات للضغط ثنائي الاتجاه.

واعتمادًا على حجم قوة الضغط المحورية على قطعة العمل بالنسبة لقوة الانتفاخ على المطاط، وكذلك النسبة بينهما، يمكن أن يختلف الإجهاد والانفعال الذي تتعرض له المادة في منطقة الانتفاخ بشكل كبير.

عادة، يجب أن يكون الإجهاد المحوري في حالة الإجهاد انضغاطيًا، ولكن إذا كان الضغط على قطعة العمل غير كافٍ، أو إذا كانت نسبة الضغط على قطعة العمل إلى قوة الانتفاخ على المطاط منخفضة جدًا، فقد تتطور أيضًا حالة إجهاد الشد.

هذا هو في الأساس نفس الانتفاخ الطبيعي بدون ضغط محوري. يجب أن تكون حالة الإجهاد عادةً حالة إجهاد مستوية تحت الشد والضغط، أو حالة إجهاد حجمي تحت الشد في اتجاهين والضغط، والتي يجب تمييزها بعناية في تصميم القالب لمكونات محددة.