عملية بثق الألومنيوم ونقاط التحكم الفنية

بشكل عام، للحصول على خصائص ميكانيكية أفضل، يجب اختيار درجة حرارة بثق أعلى. ومع ذلك، بالنسبة لسبائك 6063، عندما تكون درجة حرارة البثق العامة أعلى من 540 درجة مئوية، لن تزداد الخصائص الميكانيكية للقطعة، وعندما تكون أقل من 480 درجة مئوية، قد تكون قوة الشد غير كافية.
إذا كانت درجة حرارة البثق مرتفعة جدًا، ستظهر فقاعات وشقوق وخدوش سطحية، بل وحتى نتوءات، على المنتج نتيجة التصاق الألومنيوم بالقالب. لذلك، للحصول على منتجات ذات جودة سطح عالية، غالبًا ما تُستخدم درجات حرارة بثق منخفضة نسبيًا.
تُعد المعدات الجيدة أيضًا عاملًا أساسيًا لتحسين كفاءة إنتاج بثق الألومنيوم، وخاصةً الأجزاء الرئيسية الثلاثة: جهاز بثق الألومنيوم، وفرن تسخين قضبان الألومنيوم، وفرن تسخين القوالب. كما أن أهم عامل هو وجود مُشغّل بثق ماهر.
التحليل الحراري
يجب تسخين قضبان وقضبان الألومنيوم مسبقًا قبل عملية البثق للوصول إلى درجة حرارة قريبة من درجة حرارة المذيب، وذلك لضمان ذوبان المغنيسيوم في قضيب الألومنيوم وتدفقه بالتساوي في مادة الألومنيوم. عند وضع قضيب الألومنيوم في جهاز البثق، لا تتغير درجة الحرارة كثيرًا.
عند بدء تشغيل آلة البثق، تدفع قوة الدفع الهائلة لقضيب البثق مادة الألومنيوم المُطرّية خارج فتحة القالب، مما يُولّد احتكاكًا قويًا، والذي يتحول بدوره إلى حرارة، فتتجاوز درجة حرارة القالب المُبثوق درجة حرارة المذيب. في هذه الحالة، يذوب المغنيسيوم ويتدفق، مما يُسبب عدم استقرار شديد.
عند رفع درجة الحرارة، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التصلب، وإلا سينصهر الألومنيوم أيضًا، ولن يُشكَّل القالب. على سبيل المثال، يجب الحفاظ على درجة حرارة قضيب الألومنيوم بين 400 و540 درجة مئوية، ويفضل أن تكون بين 470 و500 درجة مئوية.
إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا، ستؤدي إلى تمزيق المادة، وإذا كانت منخفضة جدًا، ستنخفض سرعة البثق، وسيتحول معظم الاحتكاك الناتج عن البثق إلى حرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة. يتناسب ارتفاع درجة الحرارة طرديًا مع سرعة البثق وضغط البثق.
يجب الحفاظ على درجة حرارة المخرج بين 550 و575 درجة مئوية، وأعلى من 500 و530 درجة مئوية على الأقل، وإلا فلن يذوب المغنيسيوم في سبيكة الألومنيوم ويؤثر على خصائص المعدن. ولكن يجب ألا تتجاوز درجة حرارة المخرج درجة حرارة التصلب، لأن ارتفاعها سيؤدي إلى تمزق المنتج وتأثيره على جودة سطحه.
يجب ضبط درجة حرارة البثق المثلى لقضيب الألومنيوم بالتزامن مع سرعة البثق بحيث لا يكون فرق درجة حرارة البثق أقل من درجة حرارة المذيب ولا أعلى من درجة حرارة الصلادة. تختلف درجات حرارة المذيب باختلاف السبائك. على سبيل المثال، درجة حرارة المذيب لسبيكة 6063 هي 498 درجة مئوية، بينما درجة حرارة المذيب لسبيكة 6005 هي 510 درجة مئوية.
سرعة الجرار
سرعة الجرار مؤشر مهم على كفاءة الإنتاج. ومع ذلك، قد تؤثر اختلافات المقاطع والأشكال والسبائك والأحجام، وما إلى ذلك، على سرعة الجرار، وهو أمر لا يمكن تعميمه. تستطيع مصانع مقاطع البثق الغربية الحديثة تحقيق سرعة جرار تبلغ 80 مترًا في الدقيقة.
يُعد معدل بثق قضيب البثق مؤشرًا مهمًا آخر للإنتاجية. يُقاس بالملليمتر في الدقيقة، وغالبًا ما تكون سرعة قضيب البثق أكثر موثوقية من سرعة الجرار عند دراسة كفاءة الإنتاج.
درجة حرارة القالب بالغة الأهمية لجودة المقاطع المبثوقة. يجب الحفاظ على درجة حرارة القالب عند حوالي 426 درجة مئوية قبل عملية البثق، وإلا فسينسد القالب بسهولة أو حتى يتلف. الغرض من التبريد هو "تجميد" عنصر السبائك، المغنيسيوم، وتثبيت ذرات المغنيسيوم غير المستقرة ومنعها من الترسيب، وذلك للحفاظ على متانة المقطع.
تشمل طرق التبريد الرئيسية ثلاث: التبريد بالهواء، والتبريد برذاذ الماء، وتبريد خزان الماء. يعتمد نوع التبريد المستخدم على سرعة البثق، والسمك، والخصائص الفيزيائية المطلوبة للقطاع، وخاصةً متطلبات المتانة. يُعد نوع السبيكة مؤشرًا شاملًا على صلابتها وخواصها المرنة. وقد حددت الجمعية الأمريكية للألمنيوم أنواع سبائك الألومنيوم بالتفصيل، وهناك خمس حالات أساسية:
ف تعني "كما تم تصنيعه".
O تعني "المنتجات المشغولة الملدنة".
تعني "T" أنه تم "معالجته حرارياً".
W يعني أن المادة تمت معالجتها حرارياً بالمحلول.
يشير H إلى السبائك غير القابلة للمعالجة بالحرارة والتي يتم "معالجتها على البارد" أو "تصلبها بالإجهاد".
درجة الحرارة والوقت مؤشران يتطلبان تحكمًا دقيقًا في عملية التعتيق الاصطناعي. في فرن التعتيق الاصطناعي، يجب أن تكون جميع أجزاء درجة الحرارة متماثلة. على الرغم من أن التعتيق على درجة حرارة منخفضة يمكن أن يُحسّن من متانة المقاطع، إلا أن الوقت المطلوب يجب أن يزداد تبعًا لذلك. لتحقيق أفضل الخصائص الفيزيائية للمعادن، من الضروري اختيار سبيكة الألومنيوم المناسبة وشكلها الأمثل، واستخدام وضع التبريد المناسب، والتحكم في درجة حرارة التعتيق ووقته المناسبين لتحسين الإنتاجية. يُعدّ العائد مؤشرًا مهمًا آخر لكفاءة الإنتاج. من المستحيل نظريًا تحقيق إنتاجية 100%، لأن أعقاب الجرارات والمنقلات ستقطع المادة بسبب علامات الضغط.
تم تحريره بواسطة ماي جيانج من MAT Aluminum