أساسيات ختم المعادن
الختم المعدني هو عملية تصنيع تستخدم لتحويل الصفائح المعدنية المسطحة إلى أشكال محددة.إنها عملية معقدة يمكن أن تشمل عددًا من تقنيات تشكيل المعادن - التقطيع، واللكم، والثني، والثقب، على سبيل المثال لا الحصر.
هناك الآلاف من الشركات في جميع أنحاء العالم التي تقدم خدمات ختم المعادن لتقديم مكونات للصناعات في أسواق السيارات والفضاء والطبية وغيرها. مع تطور الأسواق العالمية، هناك حاجة متزايدة لكميات كبيرة من الأجزاء المعقدة سريعة الإنتاج.
يوضح الدليل التالي أفضل الممارسات والصيغ المستخدمة بشكل شائع في عملية تصميم ختم المعدن ويتضمن نصائح لدمج اعتبارات خفض التكلفة في الأجزاء.
أساسيات الختم
الختم - ويسمى أيضًا الضغط - يتضمن وضع الصفائح المعدنية المسطحة، إما في شكل ملف أو فارغ، في مكبس الختم.في عملية الضغط، تقوم الأداة وسطح القالب بتشكيل المعدن إلى الشكل المطلوب.التثقيب، والتقطيع، والثني، والعملة، والنقش، والتشفيه كلها تقنيات ختم تستخدم لتشكيل المعدن.
قبل أن يتم تشكيل المادة، يجب على متخصصي الختم تصميم الأدوات عبر تكنولوجيا الهندسة CAD/CAM.يجب أن تكون هذه التصميمات دقيقة قدر الإمكان لضمان أن كل ثقب وثني يحافظ على الخلوص المناسب، وبالتالي جودة الجزء الأمثل.يمكن أن يحتوي النموذج ثلاثي الأبعاد لأداة واحدة على مئات الأجزاء، لذا غالبًا ما تكون عملية التصميم معقدة للغاية وتستغرق وقتًا طويلاً.
بمجرد إنشاء تصميم الأداة، يمكن للشركة المصنعة استخدام مجموعة متنوعة من الآلات والطحن والأسلاك EDM وخدمات التصنيع الأخرى لإكمال إنتاجها.
أنواع الختم المعدني
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من تقنيات ختم المعادن: السحب التدريجي، والسحب الرباعي، والسحب العميق.
ختم القالب التقدمي
يتميز الختم التدريجي بعدد من المحطات، لكل منها وظيفة فريدة.
أولاً، يتم تغذية الشريط المعدني من خلال مكبس الختم التدريجي.يتم فتح الشريط بثبات من الملف إلى مكبس القالب، حيث تقوم كل محطة في الأداة بعد ذلك بإجراء قطع أو ثقب أو ثني مختلف.وتضاف أعمال كل محطة متتالية إلى عمل المحطات السابقة، فينتج عنها جزء مكتمل.
قد يتعين على الشركة المصنعة تغيير الأداة بشكل متكرر بضغطة واحدة أو القيام بعدد من الضغطات، كل منها يؤدي إجراءً واحدًا مطلوبًا لجزء مكتمل.حتى باستخدام مكابس متعددة، غالبًا ما كانت خدمات المعالجة الثانوية مطلوبة لإكمال جزء ما بشكل حقيقي.لهذا السبب، يعتبر الختم التدريجي هو الحل المثاليالأجزاء المعدنية ذات الهندسة المعقدةلكي نلتقي:
- تحول أسرع
- انخفاض تكلفة العمالة
- طول تشغيل أقصر
- تكرار أعلى
ختم أربع شرائح
تتضمن الشرائح الأربع، أو الشرائح المتعددة، محاذاة أفقية وأربع شرائح مختلفة؛بمعنى آخر، يتم استخدام أربع أدوات في وقت واحد لتشكيل قطعة العمل.تسمح هذه العملية بإجراء عمليات قطع معقدة وانحناءات معقدة لتطوير الأجزاء الأكثر تعقيدًا.
يمكن أن يوفر الختم المعدني بأربع شرائح العديد من المزايا مقارنةً بالختم بالضغط التقليدي مما يجعله خيارًا مثاليًا للعديد من التطبيقات.بعض هذه المزايا تشمل:
1. تعدد الاستخدامات للأجزاء الأكثر تعقيدًا
2. المزيد من المرونة لتغييرات التصميم
كما يوحي اسمها، تحتوي الشريحة الرباعية على أربع شرائح - مما يعني أنه يمكن استخدام ما يصل إلى أربع أدوات مختلفة، واحدة لكل شريحة، لتحقيق انحناءات متعددة في وقت واحد.عندما يتم تغذية المادة إلى أربع شرائح، يتم ثنيها بتتابع سريع بواسطة كل عمود مجهز بأداة.
ختم السحب العميق
يتضمن الرسم العميق سحب صفيحة معدنية فارغة إلى القالب عبر لكمة، وتشكيلها في شكل.وتسمى هذه الطريقة "الرسم العميق" عندما يتجاوز عمق الجزء المسحوب قطره.يعتبر هذا النوع من التشكيل مثاليًا لإنشاء المكونات التي تحتاج إلى عدة سلاسل من الأقطار ويعتبر بديلاً فعالاً من حيث التكلفة لعمليات الخراطة، والتي تتطلب عادةً استخدام المزيد من المواد الخام.تشمل التطبيقات والمنتجات الشائعة المصنوعة من الرسم العميق ما يلي:
1. مكونات السيارات
2. أجزاء الطائرات
3. المرحلات الإلكترونية
4.الأواني وأدوات الطبخ
ختم السحب العميق
يتضمن الرسم العميق سحب صفيحة معدنية فارغة إلى القالب عبر لكمة، وتشكيلها في شكل.وتسمى هذه الطريقة "الرسم العميق" عندما يتجاوز عمق الجزء المسحوب قطره.يعتبر هذا النوع من التشكيل مثاليًا لإنشاء المكونات التي تحتاج إلى عدة سلاسل من الأقطار ويعتبر بديلاً فعالاً من حيث التكلفة لعمليات الخراطة، والتي تتطلب عادةً استخدام المزيد من المواد الخام.تشمل التطبيقات والمنتجات الشائعة المصنوعة من الرسم العميق ما يلي:
1. مكونات السيارات
2. أجزاء الطائرات
3. المرحلات الإلكترونية
4.الأواني وأدوات الطبخ
ختم المدى القصير
يتطلب ختم المعدن على المدى القصير الحد الأدنى من نفقات الأدوات الأولية ويمكن أن يكون حلاً مثاليًا للنماذج الأولية أو المشاريع الصغيرة.بعد إنشاء الفراغ، يستخدم المصنعون مجموعة من مكونات الأدوات المخصصة وإدراج القالب لثني الجزء أو ثقبه أو حفره.يمكن أن تؤدي عمليات التشكيل المخصصة وحجم التشغيل الأصغر إلى تكلفة أعلى لكل قطعة، ولكن غياب تكاليف الأدوات يمكن أن يجعل المدى القصير أكثر فعالية من حيث التكلفة للعديد من المشاريع، خاصة تلك التي تتطلب إنجازًا سريعًا.
أدوات التصنيع للختم
هناك عدة خطوات في إنتاج ختم المعدن.الخطوة الأولى هي تصميم وتصنيع الأداة الفعلية المستخدمة لإنشاء المنتج.
دعونا نلقي نظرة على كيفية إنشاء هذه الأداة الأولية:تخطيط وتصميم قطاع المخزون:يتم استخدام استخدامات المصمم لتصميم الشريط وتحديد الأبعاد والتفاوتات واتجاه التغذية وتقليل الخردة والمزيد.
أداة الصلب وتصنيع مجموعة القوالب:يضمن CNC مستوى أعلى من الدقة والتكرار حتى بالنسبة للقوالب الأكثر تعقيدًا.يمكن للمعدات مثل المطاحن CNC ذات 5 محاور والأسلاك أن تقطع فولاذ الأدوات المتصلب بتفاوتات شديدة للغاية.
المعالجة الثانوية:يتم تطبيق المعالجة الحرارية على الأجزاء المعدنية لتعزيز قوتها وجعلها أكثر متانة عند تطبيقها.يتم استخدام الطحن لإنهاء الأجزاء التي تتطلب جودة سطح عالية ودقة في الأبعاد.
سلك التنظيم الإداري:تعمل آلات التفريغ الكهربائي على تشكيل المواد المعدنية بسلك مشحون كهربائيًا من الأسلاك النحاسية.يمكن لـ Wire EDM قطع الأشكال الأكثر تعقيدًا، بما في ذلك الزوايا والخطوط الصغيرة.
عمليات تصميم ختم المعدن
يعد ختم المعادن عملية معقدة يمكن أن تتضمن عددًا من عمليات تشكيل المعادن - التقطيع والتثقيب والثني والثقب والمزيد.التقطيع:تدور هذه العملية حول قطع الخطوط العريضة أو الشكل التقريبي للمنتج.تدور هذه المرحلة حول تقليل النتوءات وتجنبها، مما قد يؤدي إلى زيادة تكلفة الجزء الخاص بك وإطالة المهلة الزمنية.الخطوة هي تحديد قطر الثقب وشكله الهندسي/استدقاقه والمسافة بين الحافة إلى الثقب وإدخال الثقب الأول.
الانحناء:عندما تقوم بتصميم الانحناءات في الجزء المعدني المختوم، من المهم السماح بما يكفي من المواد - تأكد من تصميم الجزء الخاص بك وفارغه بحيث يكون هناك ما يكفي من المواد لإجراء الثني.بعض العوامل المهمة التي يجب تذكرها:
1. إذا تم الانحناء بالقرب من الثقب، فقد يتشوه.
2. يجب تصميم الشقوق وعلامات التبويب، وكذلك الفتحات، بعرض لا يقل عن 1.5 مرة من سمك المادة.إذا تم تصغيرها، فقد يكون من الصعب إنشاؤها بسبب القوة التي تمارس على اللكمات، مما يؤدي إلى كسرها.
3. يجب أن يكون لكل زاوية في تصميمك الفارغ نصف قطر يبلغ على الأقل نصف سمك المادة.
4. لتقليل حالات وشدة النتوءات، تجنب الزوايا الحادة والقواطع المعقدة عندما يكون ذلك ممكنًا.عندما لا يمكن تجنب مثل هذه العوامل، تأكد من ملاحظة اتجاه الثقب في تصميمك حتى يمكن أخذها في الاعتبار أثناء الختم
سك:يحدث هذا الإجراء عندما يتم ضرب حواف جزء معدني مختوم لتسوية النتوء أو كسره؛يمكن أن يؤدي ذلك إلى إنشاء حافة أكثر سلاسة في المنطقة المصاغة من هندسة الجزء؛يمكن أن يضيف هذا أيضًا قوة إضافية إلى المناطق المحلية من الجزء ويمكن استخدامه لتجنب العمليات الثانوية مثل إزالة الأزيز والطحن.بعض العوامل المهمة التي يجب تذكرها:
اللدونة واتجاه الحبوب- اللدونة هي مقياس التشوه الدائم الذي تتعرض له المادة عند تعرضها للقوة.من الأسهل تشكيل المعادن ذات اللدونة الأكبر.اتجاه الحبوب مهم في المواد عالية القوة، مثل المعادن المقسى والفولاذ المقاوم للصدأ.إذا كان الانحناء يمتد على طول الحبوب ذات القوة العالية، فقد يكون عرضة للتشقق.
تشويه/انتفاخ الانحناء:يمكن أن يصل الانتفاخ الناتج عن تشويه الانحناء إلى نصف سمك المادة.مع زيادة سمك المادة وانخفاض نصف قطر الانحناء، يصبح التشويه/الانتفاخ أكثر خطورة.حمل الويب وقطع "عدم التطابق":يحدث هذا عندما يلزم إجراء قطع أو نتوء طفيف جدًا على الجزء ويكون عمقه عادةً حوالي .005 بوصة.هذه الميزة ليست ضرورية عند استخدام الأدوات المركبة أو من نوع النقل ولكنها مطلوبة عند استخدام أدوات القالب التقدمية.
جزء مختوم مخصص لمعدات المراقبة الحيوية في الصناعة الطبية
اقترب أحد العملاء في الصناعة الطبية من MK لتخصيص جزء من الختم المعدني الذي سيتم استخدامه كنابض ودرع إلكترونيات لمعدات المراقبة الحيوية في المجال الطبي.
1. كانوا بحاجة إلى صندوق من الفولاذ المقاوم للصدأ مزود بميزات اللسان الزنبركي وكانوا يواجهون صعوبة في العثور على مورد يقدم تصميمًا عالي الجودة بسعر مناسب خلال جدول زمني معقول.
2. لتلبية طلب العميل الفريد لطلاء طرف واحد فقط من الجزء - بدلاً من الجزء بأكمله - عقدنا شراكة مع شركة رائدة في مجال طلاء القصدير والتي كانت قادرة على تطوير عملية طلاء انتقائية متقدمة أحادية الحافة.
تمكنت MK من تلبية متطلبات التصميم المعقدة باستخدام تقنية تكديس المواد التي أتاحت لنا قطع العديد من الأجزاء الفارغة مرة واحدة، مما أدى إلى الحد من التكاليف وتقليل فترات الإنتاج.
موصل كهربائي مختوم لتطبيق الأسلاك والكابلات
1. كان التصميم معقدًا للغاية؛كان من المفترض أن يتم استخدام هذه الأغطية ككابلات سلسلة ديزي داخل المجاري المائية الكهربائية الموجودة في الأرضية وتحت الأرضية؛لذلك، قدم هذا التطبيق بطبيعته قيودًا صارمة على الحجم.
2. كانت عملية التصنيع معقدة ومكلفة، حيث كانت بعض وظائف العميل تتطلب غطاءًا كاملاً والبعض الآخر لا يتطلب ذلك - مما يعني أن شركة AFC كانت تصنع الأجزاء في قطعتين ولحامها معًا عند الحاجة.
3. من خلال العمل باستخدام غطاء موصل عينة وأداة واحدة مقدمة من العميل، تمكن فريقنا في MK من إجراء هندسة عكسية للجزء وأداته.من هنا، قمنا بتصميم أداة جديدة، والتي يمكننا استخدامها في مكبس الختم التقدمي الخاص بنا بوزن 150 طنًا من Bliss.
4. هذا سمح لنا بتصنيع الجزء في قطعة واحدة بمكونات قابلة للتبديل، بدلاً من تصنيع قطعتين منفصلتين كما كان يفعل العميل.
وقد أتاح ذلك توفيرًا كبيرًا في التكاليف - خصم بنسبة 80% على تكلفة طلب 500000 قطعة - بالإضافة إلى مهلة زمنية قدرها أربعة أسابيع بدلاً من 10.
ختم مخصص للوسائد الهوائية للسيارات
احتاج أحد عملاء السيارات إلى حلقة معدنية عالية القوة ومقاومة للضغط لاستخدامها في الوسائد الهوائية.
1. مع سحب 34 مم × 18 مم × 8 مم، يجب أن تحافظ الحلقة المعدنية على تفاوت قدره 0.1 مم، كما أن عملية التصنيع تحتاج إلى استيعاب تمدد المواد الفريدة المتأصلة في التطبيق النهائي.
2. بسبب هندستها الفريدة، لا يمكن إنتاج جروميت باستخدام أدوات ضغط النقل، كما أن سحبها العميق يمثل تحديًا فريدًا.
قام فريق MK ببناء أداة تقدمية مكونة من 24 محطة لضمان التطوير السليم للسحب واستخدم فولاذ DDQ مع طلاء الزنك لضمان القوة المثلى ومقاومة التآكل.يمكن استخدام الختم المعدني لإنشاء أجزاء معقدة لمجموعة كبيرة من الصناعات.هل ترغب في معرفة المزيد حول تطبيقات ختم المعادن المخصصة المختلفة التي عملنا عليها؟قم بزيارة صفحة دراسات الحالة الخاصة بنا، أو تواصل مع فريق MK مباشرة لمناقشة احتياجاتك الفريدة مع أحد الخبراء.
