تعتبر عملية إنتاج المواد غير المشبعة بالديوية والكرة تقنية مهمة لتكوين المعادن تستخدم على نطاق واسع في تصنيع مختلف المكونات والتركيبات الميكانيكية. وفي هذه العملية، تشكل عمليات التسخين والتشويه والتبريد عناصر أساسية. وستكشف هذه الورقة بالتفصيل عن المبادئ العملية والعناصر التشغيلية لهذه العمليات الثلاث لمساعدة القارئ على فهم أفضل عمليات إنتاج اللقنة والدافئة وإتقانها.
التسخين هو الخطوة الرئيسية الأولى في عملية إنتاج المواد اللزجة. والهدف من ذلك هو تسخين المواد المعدنية إلى درجة حرارة معينة، وتزويدها بما يكفي من اللدائن والسيولة لتيسير التشوهات اللاحقة. وتحتاج عملية التسخين إلى ضبط بارامترات مثل سرعة التسخين ودرجة حرارة التسخين ووقت الحفظ.
سرعة التسخين: تؤثر سرعة التسخين تأثيراً مباشراً على التنظيم الداخلي للمواد المعدنية وأدائها. قد يؤدي التسخين المفرط إلى تفاوتات حرارية مفرطة داخل وخارج المعادن، مما يؤدي إلى الإجهاد الحراري والتصدع ؛ ومن شأن التسخين البطيء أن يطيل دورة الإنتاج ويزيد من استهلاك الطاقة. ومن ثم، ينبغي اختيار معدل التسخين المناسب تبعاً لطبيعة المادة وشكلها المطهي.
درجة الحرارة: ينبغي تحديد اختيار درجة الحرارة وفقاً لنقطة التغير في المادة ودرجة حرارة التشكيل. تؤدي درجة الحرارة المفرطة إلى عيوب في نمو البلورات وتأكيدها والحرق المفرط ؛ ومن شأن التسخين المنخفض أن يجعل المعدن أقل لناً ويصعب ملؤه بالقوالب. ومن ثم، فإن التحكم الدقيق في درجة الحرارة هو أمر أساسي لضمان جودة وأداء المواد المطورة.
وقت الحفظ: يعني وقت الحفظ أن تبقى المواد المعدنية داخل الفرن لفترة من الزمن بعد أن تبلغ درجة الحرارة المطورة لضمان تجانس واستقرار درجات الحرارة الداخلية. وينبغي تحديد مدة الحفظ على أساس التوصيل الحراري للمادة وسمكها ودرجة تعقيدها. يمكن أن تؤدي فترات الحرارة القصيرة جداً إلى حدوث فروق حرارية مفرطة داخل المعادن وخارجها، مما يؤثر على نوعية الحداثة ؛ كما أن فترات الحرارة المفرطة تزيد من استهلاك الطاقة وتكاليف الإنتاج.
إن التشوه جزء أساسي من عملية إنتاج المواد الحرارية والكرة التي تحصل على الشكل والحجم اللازمين من خلال إحداث تشويش لدن على المواد المعدنية بالقوة الخارجية. وتتطلب عملية التشوه التحكم في عوامل مثل السرعة ودرجة التشوه وتصميم القالب.
سرعة التشوه: تؤثر سرعة التشوه تأثيرا مباشرا على تنقل المعادن ونوعيتها. قد يؤدي معدل التشوه المفرط إلى تدفق غير متساو للمعادن، مما يؤدي إلى عيوب مثل الطي والتصدع ؛ وبسرعة التشوه البطيئة جدا تقلل من كفاءة الإنتاج. ومن ثم، من الضروري اختيار سرعة التشوه المناسبة تبعاً لطبيعة المادة وشكلها المطبوع.
درجة التشوه: درجة التشوه هي كمية التشوه الذي يحدث في المادة المعدنية أثناء عملية التشكيل، التي تؤثر مباشرة في دقة الحيل وخصائصها الميكانيكية. وقد تؤدي المستويات المفرطة من التشوه إلى تكسير الأسلاك المعدنية وعدم كفاية الحبيبات البلورية ؛ أما التشوهات الصغيرة فتؤدي إلى اختلال التوازن في أنسجة المعادن وإلى عدم استقرار الميكانيكي. ومن ثم، فإن درجة التشوه المناسبة يجب أن تتحدد على أساس متطلبات تصميم الطرود وأداء المادة.
النمذجة: القالب هو أداة مهمة في عملية إنتاج المواد الحدادة والكرة، حيث تؤثر جودة التصميم تأثيراً مباشراً على نوعية تكوين ودقة الحشو. وينبغي أن يراعي تصميم النمذجة عوامل من قبيل سيولة المعادن، والصلابة، والصبر. ويمكن تحسين العمر النافع للقوالب ونوعيتها من خلال الاستخدام الأمثل لهيكل القالب واختيار المواد المناسبة وعمليات التصنيع.
والتبريد هو آخر خطوة رئيسية في عملية إنتاج الحدادة والكرة التي تهدف إلى تبريد وتثبيت المواد المعدنية المطورة بسرعة. وتتطلب عملية التبريد التحكم في عوامل مثل سرعة التبريد، ووسائط التبريد، وطريقة التبريد.
سرعة التبريد: تؤثر سرعة التبريد تأثيرا مباشرا على أنسجة المادة المعدنية وأدائها. قد يؤدي معدل التبريد المفرط إلى إجهاد داخلي مفرط مما يؤدي إلى صدع وتشوه ؛ ومن شأن البطء الشديد في التبريد أن يطيل دورة الإنتاج ويقلل من كفاءة الإنتاج. ولذلك، من الضروري اختيار معدل التبريد المناسب تبعاً لطبيعة المادة وشكلها المطبوع.
عناصر التبريد: تعني عناصر التبريد المواد المستخدمة في خفض درجة حرارة المادة المعدنية، مثل الهواء والماء والزيت وما إلى ذلك. وتختلف تأثيرات التبريد ونطاق الانطباق باختلاف الوسائط. واختيار واسطة التبريد المناسبة يضمن أن يحافظ المعدن على توزيع درجة الحرارة ونوعية سطحية جيدة أثناء عملية التبريد.
طريقة التبريد: تعني طريقة التبريد طريقة ترتيب المواد المعدنية ووضعها أثناء عملية التبريد، مثل التبريد الطبيعي والتبريد الحراري. وتؤثر طرق التبريد المختلفة تأثيراً كبيراً على سرعة تبريد المعادن وتوزيع درجة الحرارة. ويمكن تحقيق عملية تبريد تتسم بالكفاءة وتكوين تكوين قعات ذات جودة عالية من خلال الاستخدام الأمثل لوسائل التبريد ومراقبة بارامترات التبريد.
ومن خلال الكشف عن عمليات التسخين والتشويه والتبريد في عمليات إنتاج المواد الحدادة والكرة، يمكننا أن نفهم بشكل أفضل الأساس المنطقي والعناصر التشغيلية للعملية. وفي التطبيق العملي، يتعين اختيار بارامترات العملية المناسبة وطريقة التشغيل المناسبة تبعاً لطبيعة المادة وشكلها المطهر وظروف الإنتاج، لضمان استيفاء النوعية والأداء المتوقعين. وفي المستقبل، ستزداد الحاجة إلى عمليات إنتاج المواد الساخنة والكرة في المستقبل مع تقدم العلم والتكنولوجيا وتطور الطلب في السوق، وينبغي لنا أن نستكشف ونمارس بنشاط عمليات ومواد جديدة للإسهام في تطوير الصناعة التحويلية.
