تحسين خلوص الطمس: نصائح وحيل للقطع الدقيق

الطمس هو عملية ختم يتم فيها فصل جزء من محيط الصفيحة المغلق عن جزء آخر باستخدام قالب.

يشير مصطلح "خلوص الطمس" إلى الفرق في الأبعاد بين حافة القالب العلوية وحافة القالب السفلية أثناء عملية الطمس.

هذه معلمة فنية مهمة في تصميم القوالب وتصنيعها وإنتاجها.

ولضمان طول عمر القالب وجودة الأجزاء المقطوعة وتحسين كفاءة الإنتاج، من الضروري إدارة فجوة الطمس وتحسينها بشكل صحيح أثناء الإنتاج الفعلي.

تحليل عملية تشوه الطمس

يمكن تصنيف عملية تشوه الطمس إلى ثلاث مراحل تقريبًا: مرحلة التشوه المرن، ومرحلة التشوه اللدائني، ومرحلة الكسر.

يوضح الشكل 1 حالة إجهاد الصفيحة أثناء هذه العملية.

الشكل 1 تحليل إجهاد الصفيحة أثناء تشوه الطمس

في الشكل,

• F_C قوة القص المؤثِّرة على القالب العلوي
• F_{C '}هي قوة القص المؤثِّرة على القالب السفلي;
• F_L القوة المستعرضة المؤثِّرة على القالب العلوي، F_{L '}هي القوة العرضية المؤثِّرة على القالب السفلي;
• μ هو معامل الاحتكاك;
• F_H هي القوة المركبة الأفقية التي تستقبلها الصفيحة من حافة القالب العلوية، و F_H' هي القوة المركبة الأفقية التي تستقبلها الصفيحة من القالب السفلي;
• F_V هي القوة المركبة الرأسية التي تستقبلها الصفيحة من حافة القالب العلوية، F_{V '}هي القوة المركبة الرأسية التي تستقبلها الصفيحة من القالب السفلي;
• M_g عزم ثني الصفيحة;
• I هو ذراع الرافعة;
• C هو خلوص الطمس.

مرحلة التشوه المرن

خلال هذه المرحلة، بعد ملامسة حافة القالب العلوي للصفيحة، يتم تسطيح الصفيحة في البداية ثم يتم ضغط حواف القالبين العلوي والسفلي في الصفيحة.

وبسبب فجوة الطمس "C"، فإن القوة المجمعة للقالب العلوي والقوة المجمعة للقالب السفلي غير متحاذيتين، مما يتسبب في تعرض الصفيحة لعزم الانحناء "Mg" وانحنائها قليلاً تحت ضغط مرن.

مع استمرار القالب العلوي في الانحدار، سيصل الضغط عند حافة القطع للمادة إلى حده المرن.

مرحلة التشوه البلاستيكي

ومع استمرار القالب العلوي في حركته لأسفل، يزداد الضغط على الصفيحة ليصل إلى حد الخضوع ويتسبب في حدوث تشوه بلاستيكي.

وكلما زادت درجة التشوه اللدائني، يستمر إجهاد الشد وعزم الانحناء داخل الصفيحة في الارتفاع، مما يؤدي إلى زيادة تصلب المادة. ستصل المادة القريبة من الحافة إلى حد قوتها أولاً.

مرحلة الكسر

ومع استمرار القالب العلوي في الهبوط، تظهر الشقوق في البداية على جانبي حواف القالب العلوية والسفلية.

عند هذه النقطة، يتم إطلاق الطاقة المخزنة في مرحلتي التشوه المرن واللدائن، وتنتشر إلى الداخل على طول اتجاه أقصى إجهاد قص.

عند محاذاة الشقوق الأولية عند حواف القالب العلوية والسفلية يتم قطع المادة وفصلها.

إذا كانت فجوة حافة الشفرة غير معقولة ولم يكن الشقان الأساسيان متحاذيين سيظهر شق أساسي ثالث.

تأثير خلوص الطمس على القسم واختياره

استنادًا إلى تحليل عملية تشوه الطمس الموضحة أعلاه، يتكون المقطع العرضي للأجزاء المقطوعة بشكل أساسي من زاوية الانهيار "R"، والمنطقة المضيئة "B"، ومنطقة الكسر، والنتوء "h"، وزاوية الكسر "α" كما هو موضح في الشكل 2.

الشكل 2 تكوين القسم 2 من أجزاء الطمس

تأثير خلوص الطمس على انهيار الزاوية

في مرحلة التشوه المرن، تُشكِّل المادة القريبة من حافة القطع سطحًا حرًا يتم سحبه إلى فجوة الطمس مما يخلق زاوية الانهيار. يزداد ارتفاع زاوية الانهيار مع زيادة فجوة الطمس.

يؤدي وجود خلوص الطمس إلى أن القوة المحصلة من حواف القالب العلوية والسفلية للصفيحة لا تكون في خط مستقيم، مما يؤدي إلى توليد عزم انحناء (مجم).

ومع زيادة فجوة الطمس يزداد عزم ثني الصفيحة أيضًا، مما يؤدي إلى زيادة تأثير الانحناء على الصفيحة. وهذا بدوره يؤدي إلى زيادة ارتفاع زاوية الانهيار وفقًا لذلك.

تأثير خلوص الطمس على الشريط اللامع

في مرحلة التشوه البلاستيكي، تخضع الصفيحة لتشوه الشد بالقص والانحناء عند حافة القطع، وفي المقام الأول القص، مما يخلق شريطًا ساطعًا. يتميز الشريط اللامع بسطح أملس وممتاز تعامدمما يجعله شكلاً مثالياً لقسم الصفيحة.

ومع ذلك، كلما زادت فجوة الطمس يقل ارتفاع الشريط المضيء. إذا كانت فجوة الطمس صغيرة جدًا، فلن تتم محاذاة الشقوق الرئيسية العلوية والسفلية، وينتج عن ذلك تكوين شريط مضيء ثانٍ طويل وضيق. ويتميز هذا الشريط بنتوءات طويلة وحواف مسننة غير متساوية ومخاريط صغيرة، مما يؤدي إلى تكوين حطام يسهل تقشيره وحمله إلى العملية اللاحقة. وهذا بدوره يتسبب في ضعف المسافة البادئة، وهو أحد الأسباب الرئيسية لتعطل الإنتاج.

تؤدي زيادة خلوص الطمس إلى تعزيز تأثير الشد والانحناء على الصفيحة، مما يقلل من القوة النسبية لتأثير القص. وهذا يجعل الصفيحة أكثر عرضة للتفكك وتشكيل منطقة الكسر، كما يقل ارتفاع المنطقة اللامعة.

التأثير على النتوءات

في البداية، يزداد ارتفاع النتوء تدريجيًا في البداية ثم يزداد باستمرار مع زيادة خلوص الطمس.

في مرحلة الكسر، تتشكل الشقوق على جانب حافة القطع بدلاً من منتصف فجوة الطمس مما يؤدي حتماً إلى تكوين نتوءات.

إذا كانت فجوة الطمس أصغر من القيمة المعقولة، فلن تتطابق الشقوق الرئيسية في الصفيحة، مما يؤدي إلى ظهور نتوءات صغيرة يصعب إزالتها. ومع ذلك، إذا كانت فجوة الطمس أكبر من القيمة المعقولة، يتم سحب الصفيحة إلى فجوة الطمس عن طريق الشد والانحناء، مما يتسبب في ظهور الشق الرئيسي على الجانب البعيد نسبيًا عن حافة القطع وينكسر في النهاية.

وينتج عن ذلك ارتفاع كبير في النتوءات، وهو سبب رئيسي آخر لتكوين النتوءات ومصدر كبير لتعطل الإنتاج.

اختيار خلوص الطمس

كما هو موضح في الشكل 3، تم تحليل العلاقة بين خلوص الطمس وعمر القالب وجودة قسم الجزء بناءً على المعلومات التي تمت مناقشتها أعلاه والأدبيات ذات الصلة.

عند اختيار خلوص التقطيع، من الضروري مراعاة كل من جودة قسم الجزء وعمر خدمة القالب.

يمثل α خلوص التقطيع النسبي الذي ينتج عنه أفضل جودة لمقطع الجزء، ويمثل β خلوص التقطيع النسبي الذي ينتج عنه جودة جيدة لمقطع الجزء، ويمثل γ خلوص التقطيع النسبي الذي ينتج عنه عمر خدمة جيد للقالب، ويمثل δ خلوص التقطيع النسبي الذي ينتج عنه أفضل عمر خدمة للقالب.

الشكل 3 تأثير خلوص الطمس النسبي على جودة المقطع وعمر القالب

يمكن التعبير عن خلوص الطمس النسبي بالصيغة (1)، والتي توضح العلاقة بين خلوص الطمس وسمك الصفيحة.

ج=xt (1)

في المعادلة، يمثل الحرف "C" خلوص الطمس (مم)، ويمثل الحرف "x" معامل التناسب، ويمثل الحرف "t" سُمك الصفيحة (مم).

استنادًا إلى الخبرة العملية في الإنتاج، يُقترح استخدام x=6% ~ 8% عندما يكون غطاء الجسم مصنوعًا من صفيحة فولاذيةوx=10% عندما يكون غطاء الجسم مصنوعًا من صفيحة الألومنيوم. هذا يوازن بين جودة قسم الجزء وعمر خدمة القوالب.

المزيد من القراءة:

• كيفية تحديد خلوص المثقاب والقالب؟

طريقة لقياس خلوص الطمس والحكم عليه بسرعة في الإنتاج العملي

قياس خلوص الطمس

هناك العديد من الطرق لقياس خلوص الطمس بما في ذلك استخدام مقياس تحسس. ومع ذلك، تتميز هذه الطريقة بكفاءة قياس منخفضة لأشكال الشفرات المعقدة ويصعب قياس الشفرات الداخلية، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة التشغيلية.

لذلك، من المهم في الإنتاج الفعلي استخدام طريقة سريعة وبسيطة لقياس خلوص الطمس.

تتمثل إحدى هذه الطرق في استخدام ورق اختبار الفجوة 0.06 مم وطلاء الرصاص الأحمر، كما هو موضح في الشكل 4. هذه الطريقة مناسبة للأجزاء ذات أغطية الجسم المصنوعة من ألواح الصلب بسماكة حوالي 0.7 مم، وهو ما ينطبق على هذا المنشور. يتراوح سمك طلاء الرصاص الأحمر المطبق بشكل عام بين 0.01 مم إلى 0.02 مم.

الشكل 4 أدوات القياس

في البداية، من الضروري تحديد النطاق المعقول لخلوص الطمس. واستناداً إلى المعلومات التي نوقشت أعلاه، وباستخدام معامل تناسبي قدره x=6% ~ 8%، يمكن حساب النطاق المعقول ليكون 0.04 مم إلى 0.06 مم.

بعد ذلك، يجب إزالة لوحة الكبس وتركيب القالب على المكبس. يجب تحديد نقطة القياس على القالب السفلي ويجب تطبيق ورقة اختبار الفجوة بالتساوي على نقطة القياس، كما هو موضح في الشكل 5.

الشكل 5 لصق ورق اختبار الخلوص لحافة طمس القالب

بعد ذلك، يجب وضع طبقة من طلاء الرصاص الأحمر بالتساوي على القالب العلوي.

فيما يتعلق بتسجيل خلوص قطع الأوفست، يوصى في هذه الورقة بتسجيله بناءً على عدد الإدخالات على حافة القالب العلوية، كما هو موضح في الشكل 6. يساعد ذلك على تجنب الخلط في تسجيل البيانات ويضمن دقة جمع البيانات.

الشكل 6 طريقة تسجيل البيانات

وأخيراً، فإن ماكينة ضغط يجب أن يتم تشغيله إلى بوصة شوط بسرعة الإنتاج الفعلية ويجب ملاحظة حالة الشريط اللاصق بصريًا لتحديد خلوص الطمس.

يلخص الجدول 1 الخطوات التي تنطوي عليها هذه العملية.

الجدول 1 خطوات عملية قياس الفجوة

الحكم على إزالة الطمس

بعد اكتمال قياس البيانات، من الضروري مراجعة البيانات وتحليلها. يعتمد التحليل على حالة ورقة اختبار الفجوة على الحافة. يمكن تحديد فجوة الطمس تقريبًا من خلال ملاحظة حالة الشريط اللاصق.

طريقة التحليل موضحة في الجدول 2.

من المهم ملاحظة أن التباين في سُمك اللوحة يمكن أن يتسبب في حدوث أخطاء ضمن نطاق معين. إذا كان التباين في سُمك الصفيحة 0.7 مم ± 0.05 مم، يمكن تجاهل الخطأ. ومع ذلك، إذا تجاوز التباين في سُمك الصفيحة هذا النطاق، فيجب إعادة تقييم النتائج في الجدول 2.

الجدول 2 معيار الحكم على معيار خلوص الطمس

لا.	حالة الرصاص الأحمر	حالة الشريط	نطاق الفجوة (مم)	رسم تخطيطي
1	رصاص أحمر مكشوط بالكامل على حافة القالب السفلي	تم سحق الشريط بالكامل.	0.03~0.04
2	كشط الرصاص الأحمر على حافة القالب السفلي	ضعف سلامة الشريط اللاصق	0.05~0.06
3	كشط الرصاص الأحمر على حافة القالب السفلي	شريط لاصق سليم	0.06~0.07
4	لم يخدش الرصاص الأحمر حافة القالب السفلي	شريط لاصق سليم	>0.07

تحليل جودة القسم وتحسين إزالة الألغام

تحليل قسم التثقيب

يجب تسجيل بيانات خلوص الطمس المقيس كما هو موضح أعلاه.

في الوقت الحالي، تتراوح قيمة الخلوص المعقولة للصفيحة الفولاذية المستخدمة في الاختبار من 0.04 مم إلى 0.06 مم، ولكن لتحديد القيمة المثلى لخلوص الطمس من الضروري تحليل قسم الصفيحة.

الأداة المستخدمة في هذه المقالة هي عدسة مكبرة نموذج الذروة2008-50 × 50 مرة 50، والتي تظهر في الشكل 7. وترد بارامتراته في الجدول 3.

الجدول 3 معلمات العدسة المكبرة للذروة2008-50 × 50

الشكل 7 معلمات العدسة المكبرة للذروة2008-50 × 50

في هذه المقالة، تتم دراسة تأثير خلوص الطمس على جودة قسم اللوحة.

استُخدِم فراغ من الفولاذ المقاوم للصدأ بسُمك 0.7 مم في التحليل، وأُخذت مقاطع بخلوص طمس 0.03 مم، و0.04 مم، و0.05 مم، و0.06 مم، و0.07 مم، على التوالي. وينتج عن ذلك خمس مجموعات من البيانات، كل منها بخلوص طمس نسبي قدره 4.3%، و5.7%، و7.1%، و8.5%، و10.0%.

يتم تصوير مقطع الفراغ باستخدام عدسة مكبرة 50x من Peak2008. يتم استخدام ارتفاع زاوية الانهيار (R)، وارتفاع الشريط اللامع (B)، وارتفاع النتوءات (h) كمؤشرات تحليل لتحديد العلاقة بين اللوحة وهذه المؤشرات في ظل ظروف خلوص الطمس المختلفة. النتائج معروضة في الجدول 4.

يتم فحص مقطع الفراغ باستخدام عدسة مكبرة 50x. يتم تحديد ارتفاع زاوية الانهيار (R)، وارتفاع الشريط اللامع (B)، وارتفاع النتوءات (h) كمؤشرات تحليل لتحديد العلاقة بين اللوح وهذه المؤشرات في ظل ظروف خلوص الفراغ المتغيرة.

النتائج موضحة في الجدول 4.

الجدول 4 مؤشر تحليل المقطع 4 لأجزاء الطمس

خلوص الطمس (مم)	خلوص الطمس النسبي (%)	ارتفاع انهيار الزاوية R (مم)	ارتفاع الشريط الساطع B (مم)	ارتفاع الشق h (مم)	صورة مقطع اللوحة
0.03	4.3	0.04	0.56	0.01
0.04	5.7	0.05	0.46	0.02
0.05	7.1	0.05	0.34	0.02
0.06	8.5	0.06	0.28	0.02
0.07	10.0	0.09	0.16	0.04

يتم رسم المجموعات الخمس من البيانات المقيسة في مخطط مبعثر ويتم إجراء تحليل انحدار.

كما يتضح من الشكل 8، يزداد ارتفاع زاوية الانهيار مع زيادة فجوة الطمس. ويرجع السبب في ذلك إلى عزم الانحناء الأكبر للصفيحة وزيادة تأثيرات الانحناء والتمدد مع زيادة فجوة الطمس مما يؤدي إلى زيادة ارتفاع حزام الشرائح.

الشكل 8 تأثير خلوص الطمس على ارتفاع الانهيار R

كما هو موضح في الشكل 9، يتناقص ارتفاع الشريط اللامع مع زيادة خلوص الطمس. ويتميز الشريط اللامع بنعومته وتسطيحه واتجاهه العمودي على الصفيحة، مما يجعله مقطعًا مثاليًا للطمس. يرجع الانخفاض في الارتفاع إلى ضعف حركة القص في الصفيحة، مما يؤدي إلى تكوين منطقة الكسر وزيادة ارتفاع منطقة الكسر.

الشكل 9 تأثير خلوص الطمس على الارتفاع B للشريط اللامع

مع انخفاض فجوة الطمس يزداد ارتفاع الشريط اللامع بسبب انخفاض تأثيرات الانحناء والشد على الصفيحة، وتقوية تأثير القص، وإطالة مرحلة التشوه اللدن. بالإضافة إلى ذلك، في ظل ظروف الفجوة هذه، لا تتطابق الشقوق الرئيسية العلوية والسفلية مما يؤدي إلى انفصال ثانوي.

يشكل الجزء الفارغ شريطًا ساطعًا ثانيًا من خلال الاحتكاك على الجدار الجانبي للقالب السفلي. يكون سطح هذا الشريط اللامع الثاني عرضة للتعرية، كما هو موضح في الشكل 10. سوف يتقشر هذا النوع من السطح ويلتصق جزئيًا بسطح صفيحة الضغط أثناء المعالجة اللاحقة، وسيترك الحطام مسافة بادئة على الصفيحة أثناء الضربة التالية للقالب.

يؤدي تكوين هذه المسافات البادئة الرديئة إلى زيادة كبيرة في عدد الأعطال ويقلل من كفاءة الإنتاج.

الشكل 10 مقطع الصفيحة مع خلوص طمس 0.03 مم

كما هو موضح في الشكل 11، يزداد ارتفاع النتوء مع زيادة خلوص الطمس. الأزيز هو جانب إشكالي في عملية الطمس ويمكن أن تؤثر على الاستخدام العادي للأجزاء الفارغة.

كما تم تحليله سابقًا، عندما تكون فجوة الطمس صغيرة، تتحاذى الشقوق العلوية والسفلية للصفيحة في اتجاه أقصى إجهاد قص، مما يؤدي إلى ارتفاع صغير في النتوءات يمكن إزالته بسهولة. ومع ذلك، عندما تكون فجوة الطمس كبيرة، فإن انحناء وتمدد الصفائح المعدنية تزيد، ومن المرجح أن تتشكل الشقوق بعيدًا قليلاً عن حافة القطع للقوالب العلوية والسفلية. وهذا يجعل الصفيحة المعدنية أكثر عرضة للتمزق، مما يؤدي إلى ارتفاع نتوءات أكبر يصعب إزالتها.

تؤدي الأزيز إلى إهدار وقت الإنتاج بشكل كبير وتقلل من الكفاءة، مما يجعلها جانبًا مهمًا من جوانب إدارة الإنتاج.

الشكل 11 تأثير خلوص الطمس على ارتفاع النتوء h

تحسين خلوص الطمس

ينصب تركيز هذه المقالة على ارتفاع الشريط الساطع وارتفاع النتوء، وبالتالي يتم تحسين خلوص الطمس لهذين المعيارين.

كما هو موضح في الجدول 4، عندما تكون فجوة الطمس للوحة الاختبار 0.06 مم (تمثل فجوة طمس نسبية تبلغ 8.5%)، فإن ارتفاع الشريط اللامع يمثل ثلث سُمك اللوحة. في هذا الوقت، يكون ارتفاع الشرائح وارتفاع النتوءات في حالة مثالية، مع عدم وجود حطام المسافة البادئة أو نتوءات عالية.

في الإنتاج العملي، ليس من الممكن إدارة فجوة الطمس بدقة وفقًا لهذه القيمة، حيث لا يمكن التخلص من المسافة البادئة والنتوءات تمامًا، ولكن يمكن تحقيق ظروف جيدة للمنتج ضمن نطاق معين من قيم الفجوة وتلبية الجودة لمتطلبات الإنتاج.

تحدد هذه المادة ما إذا كانت الفجوة ضمن نطاق المنتجات الجيدة باستخدام نسبة ارتفاع الشريط الساطع إلى سُمك اللوحة (الارتفاع النسبي للشريط الساطع) وفجوة الطمس. يمكن إجراء التحسين ضمن هذا النطاق في الإنتاج الفعلي، كما هو موضح في الجدول 5.

الجدول 5 مخطط تحسين القسم 5 لأجزاء الطمس على أساس الارتفاع النسبي للشريط الساطع

نطاق خلوص الطمس (مم)	الارتفاع النسبي للمنطقة المضيئة	حالة الأزيز	رسم بياني	اقتراحات التعديل
0.03~0.04	>2/3	نتوءات سهلة التقشير		الحاجة إلى زيادة خلوص الطمس
0.04~0.05	1/3~1/2	نتوءات قابلة للتقشير		الحاجة إلى الحفاظ على ظروف جيدة للمنتج
0.05~0.06	1/3	حالة المنتج جيدة		الحاجة إلى الحفاظ على ظروف جيدة للمنتج
0.06~0.07	1/5~1/3	نتوءات صغيرة		الحاجة إلى الحفاظ على ظروف جيدة للمنتج
>0.07	<1/5	يصبح النتوء أكبر مع وجود علامات تمزق		من الضروري تقليل خلوص الطمس.

تم تحسين مجموعتين من القوالب وإدارتها باستخدام لوحة الاختبار بناءً على نطاق الفجوة الموضحة في الجدول، وتمت مراقبة أداء إنتاجها.

يعرض الشكل 12 إحصائيات أعطال الأزيز بعد الإدارة المثلى لفجوة الطمس بدءًا من 8 ديسمبر. بعد فترة من الإنتاج، انخفض معدل الأعطال واستقر.

يوضح الشكل 13 إحصائيات أعطال المسافة البادئة بعد تحسين إدارة فجوة الطمس بدءًا من 8 ديسمبر. بعد فترة من الإنتاج، انخفض معدل الفشل واستقر.

الشكل 12 إحصائيات أخطاء النتوءات قبل التحسين وبعده

الشكل 13 إحصائيات فشل المسافة البادئة قبل التحسين وبعده

الخاتمة

تفحص هذه المقالة بإيجاز عملية تشوه الطمس والهيكل والعوامل التي تؤثر على قسم الجزء المطموس. كما يقدم طريقة لتحديد فجوة الطمس بسرعة وسهولة في الإنتاج العملي. تتضمن هذه الطريقة استخدام ورقة اختبار فجوة 0.06 مم مع طلاء رصاص أحمر لتقييم فجوة الطمس بصريًا عند حافة قطع القالب.

يتم إجراء تحليل المقطع لصفيحة من الفولاذ المقاوم للصدأ بسماكة 0.7 مم مع العلامة التجارية GX220BDL+ZF تحت فجوات طمس مختلفة ويتم إنشاء مخطط فجوة الطمس الأمثل بناءً على الارتفاع النسبي للشريط اللامع. وهذا يحسن من مشاكل ضعف المسافة البادئة الناجمة عن فجوة الطمس الصغيرة جدًا وضعف النتوءات الناجمة عن فجوة الطمس الكبيرة جدًا.

من خلال مراقبة الإنتاج اللاحقة، تم التأكد من انخفاض معدل الفشل واستقراره.