الجزء الأول: التصميم العقلاني
يُصمم القالب بشكل أساسي وفقًا لمتطلبات الاستخدام، وقد لا يكون هيكله في بعض الأحيان معقولًا تمامًا ومتناسقًا. هذا يتطلب من المصمم اتخاذ بعض التدابير الفعالة عند تصميم القالب دون التأثير على أدائه، والاهتمام بعملية التصنيع، وعقلانية الهيكل، وتناسق الشكل الهندسي.
(1) حاول تجنب الزوايا الحادة والأقسام ذات الاختلافات الكبيرة في السُمك
يجب أن يكون هناك انتقال سلس عند تقاطع المقاطع السميكة والرفيعة من القالب. هذا يُقلل بشكل فعال من فرق درجة الحرارة في المقطع العرضي للقالب، ويُخفف الإجهاد الحراري، وفي الوقت نفسه يُقلل من عدم تزامن تحول الأنسجة في المقطع العرضي، ويُخفف من إجهاد الأنسجة. يوضح الشكل 1 أن القالب يعتمد على شرائح انتقالية ومخروط انتقالي.
(2) زيادة فتحات العملية بشكل مناسب
بالنسبة لبعض القوالب التي لا يمكنها ضمان مقطع عرضي موحد ومتماثل، فمن الضروري تغيير الثقب غير المخترق إلى ثقب مخترق أو زيادة بعض فتحات العملية بشكل مناسب دون التأثير على الأداء.
يوضح الشكل 2أ قالبًا بتجويف ضيق، والذي سيتشوه كما هو موضح بالخط المنقط بعد الإخماد. بإضافة فتحتين للعملية في التصميم (كما هو موضح في الشكل 2ب)، ينخفض فرق درجة حرارة المقطع العرضي أثناء عملية الإخماد، وينخفض الإجهاد الحراري، ويتحسن التشوه بشكل ملحوظ.
(3) استخدم الهياكل المغلقة والمتماثلة قدر الإمكان
عندما يكون شكل القالب مفتوحًا أو غير متماثل، يكون توزيع الإجهاد بعد الإخماد غير متساوٍ، مما يسهل تشوهه. لذلك، بالنسبة لقوالب الحوض القابلة للتشوه بشكل عام، يجب تقوية القالب قبل الإخماد، ثم قطعه بعده. قطعة العمل الحوضية الموضحة في الشكل 3 كانت مشوهة في الأصل عند R بعد الإخماد، ويمكن لتقويتها (الجزء المظلل في الشكل 3) منع تشوه الإخماد بفعالية.
(4) اعتماد هيكل مشترك، أي صنع قالب تحويل، وفصل القوالب العلوية والسفلية لقالب التحويل، وفصل القالب واللكمة
بالنسبة للقوالب الكبيرة ذات الشكل والحجم المعقد >400 مم واللكمات ذات السماكة الصغيرة والطول الطويل، من الأفضل اعتماد هيكل مركب، وتبسيط المعقد، وتقليل الكبير إلى الصغير، وتغيير السطح الداخلي للقالب إلى السطح الخارجي، وهو ليس مناسبًا فقط للمعالجة بالتسخين والتبريد.
عند تصميم هيكل مركب، ينبغي عمومًا تحليله وفقًا للمبادئ التالية دون التأثير على دقة الملاءمة:
- قم بضبط السُمك بحيث يكون المقطع العرضي للقالب ذو المقاطع العرضية المختلفة جدًا موحدًا بشكل أساسي بعد التحلل.
- يتحلل في الأماكن التي يكون من السهل توليد الإجهاد فيها، ويشتت إجهاده، ويمنع التشقق.
- التعاون مع ثقب العملية لجعل الهيكل متماثلًا.
- فهو مناسب للمعالجة الباردة والساخنة وسهل التجميع.
- الأمر الأكثر أهمية هو ضمان قابلية الاستخدام.
كما هو موضح في الشكل 4، فهو قالب كبير. في حال اعتماد الهيكل المتكامل، لن تكون المعالجة الحرارية صعبة فحسب، بل سيتقلص التجويف بشكل غير متناسق بعد الإخماد، بل قد يتسبب في عدم تساوي حافة القطع وتشوهها، مما يصعب معالجته في المعالجة اللاحقة. لذلك، يمكن اعتماد هيكل مُركّب. وفقًا للخط المنقط في الشكل 4، يُقسّم القالب إلى أربعة أجزاء، وبعد المعالجة الحرارية، يتم تجميعها وتشكيلها، ثم طحنها وتنسيقها. هذا لا يُبسّط المعالجة الحرارية فحسب، بل يحل أيضًا مشكلة التشوه.
الجزء الثاني: اختيار المواد الصحيحة
يرتبط تشوه المعالجة الحرارية والتشقق ارتباطًا وثيقًا بالفولاذ المستخدم وجودته، لذا يجب أن يستند إلى متطلبات أداء القالب. يجب أن يأخذ الاختيار المعقول للفولاذ في الاعتبار دقة القالب وبنيته وحجمه، بالإضافة إلى طبيعة وكمية وطرق معالجة الأشياء المعالجة. إذا لم يكن للقالب العام متطلبات تشوه ودقة، فيمكن استخدام فولاذ الأدوات الكربوني من حيث خفض التكلفة؛ للأجزاء سهلة التشوه والتشقق، يمكن استخدام فولاذ الأدوات السبائكي ذو القوة العالية وسرعة التبريد والإخماد الحرجة الأبطأ؛ على سبيل المثال، تم استخدام فولاذ T10A في قالب المكونات الإلكترونية في الأصل، وتشوهه كبير وسهل التشقق بعد التبريد بالماء والتبريد بالزيت، كما أن تجويف التبريد في حمام القلوي ليس من السهل تصلبه. الآن باستخدام فولاذ 9Mn2V أو فولاذ CrWMn، يمكن أن تلبي صلابة الإخماد والتشوه المتطلبات.
يتضح أنه حتى عندما لا يلبي تشوه قالب الفولاذ الكربوني المتطلبات، يظل استخدام الفولاذ السبائكي، مثل فولاذ 9Mn2V أو فولاذ CrWMn، خيارًا اقتصاديًا. ورغم ارتفاع تكلفة المواد قليلاً، إلا أن مشكلة التشوه والتشقق تُحل.
أثناء اختيار المواد بشكل صحيح، من الضروري أيضًا تعزيز فحص وإدارة المواد الخام لمنع تشقق المعالجة الحرارية للقالب بسبب عيوب المواد الخام.
تم تحريره بواسطة ماي جيانج من MAT Aluminum
وقت النشر: ١٦ سبتمبر ٢٠٢٣
