يُعدّ الألومنيوم مادةً شائعة الاستخدام في عمليات البثق وتشكيل المقاطع، نظرًا لخواصه الميكانيكية التي تجعله مثاليًا لتشكيل وتشكيل المعادن من مقاطع القضبان. وتعني قابلية الألومنيوم العالية للسحب إمكانية تشكيله بسهولة إلى مقاطع عرضية متنوعة دون بذل الكثير من الطاقة في عملية التشغيل الآلي أو التشكيل، كما أن درجة انصهار الألومنيوم عادةً ما تكون نصف درجة انصهار الفولاذ العادي تقريبًا. ويعني هذان العاملان أن عملية بثق مقاطع الألومنيوم تتطلب طاقة منخفضة نسبيًا، مما يقلل من تكاليف الأدوات والتصنيع. وأخيرًا، يتميز الألومنيوم بنسبة عالية من القوة إلى الوزن، مما يجعله خيارًا ممتازًا للتطبيقات الصناعية.
كنتيجة ثانوية لعملية البثق، قد تظهر أحيانًا خطوط دقيقة، تكاد تكون غير مرئية، على سطح المقطع. وينتج ذلك عن تكوّن أدوات مساعدة أثناء البثق، ويمكن تحديد معالجات سطحية إضافية لإزالة هذه الخطوط. لتحسين تشطيب سطح مقطع المقطع، يمكن إجراء العديد من عمليات المعالجة السطحية الثانوية، مثل طحن السطح، بعد عملية التشكيل بالبثق الرئيسية. يمكن تحديد عمليات التشغيل هذه لتحسين هندسة السطح، وبالتالي تحسين مقطع القطعة عن طريق تقليل خشونة السطح الكلية للقطعة المبثوقة. غالبًا ما تُستخدم هذه المعالجات في التطبيقات التي تتطلب تحديد موضع القطعة بدقة، أو حيث يجب التحكم بدقة في أسطح التزاوج.
غالبًا ما نرى عمود المواد مُعَلَّمًا بـ 6063-T5/T6 أو 6061-T4، إلخ. يشير الرقمان 6063 أو 6061 في هذه العلامة إلى ماركة مقطع الألومنيوم، بينما يشير T4/T5/T6 إلى حالة مقطع الألومنيوم. فما الفرق بينهما؟
على سبيل المثال: ببساطة، يتميز مقطع الألومنيوم 6061 بقوة أفضل وأداء قطع أفضل، مع صلابة عالية وقابلية لحام جيدة ومقاومة للتآكل؛ يتميز مقطع الألومنيوم 6063 بمرونة أفضل، مما يجعل المادة تحقق دقة أعلى، وفي الوقت نفسه يتمتع بقوة شد أعلى وقوة خضوع، ويظهر صلابة كسر أفضل، وله قوة عالية ومقاومة للتآكل ومقاومة لدرجات الحرارة العالية.
حالة T4:
معالجة المحلول + التقادم الطبيعي، أي تبريد مقطع الألومنيوم بعد البثق من جهاز البثق، دون تقادم في فرن التقادم. يتميز مقطع الألومنيوم غير المتقادم بصلابة منخفضة نسبيًا وقابلية تشوه جيدة، مما يجعله مناسبًا لعمليات الانحناء اللاحقة وغيرها من عمليات التشوه.
حالة T5:
معالجة بالمحلول + شيخوخة صناعية غير كاملة، أي بعد التبريد الهوائي والإخماد بعد البثق، يُنقل الألمنيوم إلى فرن الشيخوخة ليبقى دافئًا عند حوالي 200 درجة لمدة 2-3 ساعات. يتميز الألمنيوم في هذه الحالة بصلابة عالية نسبيًا وقابلية للتشوه بدرجة معينة، وهو الأكثر استخدامًا في جدران الستائر.
حالة T6:
معالجة المحلول + الشيخوخة الاصطناعية الكاملة، أي بعد تبريد الماء بعد البثق، تكون الشيخوخة الاصطناعية بعد التبريد أعلى من درجة حرارة T5، كما أن وقت العزل أطول، وذلك لتحقيق حالة صلابة أعلى، وهي مناسبة للمناسبات ذات المتطلبات العالية نسبيًا لصلابة المواد.
يتم تفصيل الخصائص الميكانيكية لمقاطع الألومنيوم من مواد مختلفة وحالات مختلفة في الجدول أدناه:
قوة الخضوع:
هو حد خضوع المواد المعدنية عند خضوعها، أي الإجهاد الذي يقاوم التشوه البلاستيكي الدقيق. بالنسبة للمواد المعدنية التي لا تتسم بخضوع واضح، تُحدد قيمة الإجهاد التي تُنتج تشوهًا متبقيًا بنسبة 0.2% كحد خضوع لها، ويُسمى هذا الحد حد الخضوع المشروط أو مقاومة الخضوع. ستؤدي أي قوى خارجية تتجاوز هذا الحد إلى تعطل الأجزاء بشكل دائم، مما يستحيل إصلاحها.
قوة الشد:
عندما يلين الألومنيوم إلى حد معين، تزداد قدرته على مقاومة التشوه مجددًا نتيجة إعادة ترتيب حبيباته الداخلية. ورغم أن التشوه يتطور بسرعة في هذه المرحلة، إلا أنه لا يمكن أن يزداد إلا مع زيادة الإجهاد حتى يصل الإجهاد إلى أقصى قيمة له. بعد ذلك، تنخفض قدرة المقطع على مقاومة التشوه بشكل ملحوظ، ويحدث تشوه بلاستيكي كبير عند أضعف نقطة. يتقلص المقطع العرضي للعينة هنا بسرعة، ويحدث ترقق حتى ينكسر.
صلابة ويبستر:
المبدأ الأساسي لصلادة ويبستر هو استخدام إبرة ضغط مُخمّدة ذات شكل مُحدد للضغط على سطح العينة تحت تأثير قوة زنبرك قياسي، وتحديد عمق 0.01 مم كوحدة صلابة ويبستر. تتناسب صلابة المادة عكسيًا مع عمق الاختراق. كلما كان الاختراق أقل عمقًا، زادت الصلابة، والعكس صحيح.
التشوه البلاستيكي:
هذا نوع من التشوه لا يمكن استعادته ذاتيًا. عند تحميل المواد والمكونات الهندسية بما يتجاوز نطاق التشوه المرن، يحدث تشوه دائم، أي بعد إزالة الحمل، يحدث تشوه لا رجعة فيه أو تشوه متبقي، وهو ما يُعرف بالتشوه البلاستيكي.
وقت النشر: 9 أكتوبر 2024
