دليل ثني الألومنيوم: العمليات والنصائح واختيار المواد

1.0ما هو ثني الألومنيوم؟

2.0طرق وعمليات ثني الألومنيوم

يعتمد اختيار تقنية ثني الألومنيوم بشكل مباشر على المقطع العرضي للمادة والمتطلبات الخاصة بها. سواء كنت تعمل على صفائح أو أنابيب أو قضبان الألومنيوم، تتوفر طرق ثني متنوعة. اختيار تقنية الثني الأنسب أمر بالغ الأهمية لضمان نجاح مشروعك.

2.2ثني مكابح الضغط

تقوم مكابس الثني بثني الألومنيوم عن طريق وضعه بين المثقب والقالب، حيث تطبق المثقبة ضغطًا لإجبار الألومنيوم على الانحناء حول القالب.
المميزات: دقة عالية، سرعة انحناء سريعة، مناسبة لقطع الألومنيوم الكبيرة أو السميكة.
العيوب: معدات باهظة الثمن، وهي الأفضل للأجزاء الألومنيوم الأصغر حجمًا أو الأرق.

2.3دفع الانحناء

تستخدم تقنية الثني بالدفع أداة دفع أو قضيبًا لتطبيق قوة ميكانيكية لثني الألومنيوم. تُثبّت المادة في جهاز ثابت، ثم تضغطها أداة الدفع لتتخذ الشكل المطلوب.
المميزات: مثالية للانحناءات ذات الزاوية الصغيرة.
العيوب: غير مناسب للألمنيوم الكبير أو السميك، وقد يؤدي إلى ضغط موضعي مرتفع.

2.5ثني الضغط

تطبق عملية الانحناء بالضغط الضغط باستخدام مثقب وقوالب لضغط الألومنيوم إلى الشكل المطلوب.
المميزات: مناسب لإنتاج أجزاء ذات انحناءات متسقة على كلا الجانبين.
العيوب: تكاليف المعدات عالية، وهي أفضل للإنتاج الضخم.

2.6تشكيل التمدد

يستخدم التشكيل الممتد قوة ميكانيكية لتمديد الألومنيوم وتشكيله بالشكل المطلوب. يضمن الشد أثناء العملية تحكمًا ثابتًا في طول المادة.
المميزات: التحكم الدقيق في الشكل، مثالي للإنتاج بكميات كبيرة.
العيوب: معدات باهظة الثمن، ومناسبة لاحتياجات محددة.

2.7الانحناء اليدوي

الثني اليدوي هو الطريقة التقليدية لثني الألومنيوم باستخدام أدوات بسيطة، مثل الكماشة أو المطارق.
المميزات: بسيطة، ومنخفضة التكلفة، ومثالية للأجزاء الصغيرة أو الرقيقة المصنوعة من الألومنيوم.
العيوب: بطيئة، منخفضة الدقة، وغير مناسبة لقطع الألومنيوم الكبيرة أو السميكة.

3.0أفضل الطرق لثني زوايا الألومنيوم

عند ثني زوايا الألومنيوم، يُعد اختيار التقنية المناسبة أمرًا بالغ الأهمية. عادةً ما يُعدّ الثني باللفّ ومكابح الضغط الخيارين الأكثر شيوعًا نظرًا لقدرتهما على توفير ثنيات متساوية ودقة عالية. أما بالنسبة للأقطار الكبيرة أو انتقالات الزوايا المتعددة، فيُعدّ الثني الدوراني خيارًا أفضل. أما بالنسبة للإنتاج على نطاق صغير أو التطبيقات البسيطة، فيُقدّم الثني اليدوي والثني بالدفع حلولًا سريعة واقتصادية.

4.0كيفية ثني الألومنيوم يدويًا

✅ تحضير
نظّف سطح المادة واجمع الأدوات الأساسية مثل المسطرة، وقلم التحديد، وملاقط حرف C، والملزمة، والمطرقة. إذا كانت المادة سميكة، فقد يلزم تسخينها مسبقًا لزيادة قابليتها للسحب.

✅ عملية

1. حدد خط الانحناء: استخدم مسطرة وقلم تحديد لتحديد الانحناء. إذا لزم الأمر، احفر ثقوبًا صغيرة إضافية على طول خط الانحناء، أو استخدم قاطعة طحن لمعالجة السطح، مما يُسهّل عملية الانحناء.
2. تأمين قطعة العمل: استخدم المشابك C أو كماشة لتثبيت المادة في مكانها بقوة.
3. تطبيق الضغط المتساوي والبطيء: اطرق برفق على طول خط الانحناء بمطرقة، بدءًا من أحد الطرفين باتجاه الطرف الآخر. اثنِ بزيادات تتراوح بين ١٠ و٢٠ درجة.
4. التحقق من زاوية الانحناء: إذا كان الانحناء غير كافٍ، قم بإجراء التعديلات حسب الحاجة.

5.0كيفية استخدام مكبس الثني للثني

✅ تحضير
قم بتنظيف سطح قطعة العمل وجمع مكبس الفرامل والقالب وأدوات القياس.

✅ عملية

1. وضع قطعة العمل: قم بوضع قطعة العمل مقابل الجزء الخلفي وقم بمحاذاتها بشكل صحيح.
2. ضبط القالب: تأكد من محاذاة القالب والمثقب بشكل صحيح. للانحناءات بزاوية 90 درجة، يُنصح باستخدام قالب بزاوية 88 درجة لتعويض ارتداد المادة.
3. قم بالضغط ببطء: اضغط تدريجيًا لتجنب القوة المفرطة. إذا سمعت أصواتًا غير عادية أو لاحظت حركة غير مستقرة، فأوقف الجهاز فورًا وتحقق من وجود أي مشاكل.
4. التحقق من زاوية الانحناء: بعد كل انحناءة، استخدم أدوات القياس للتحقق من الزاوية. في حال وجود أي انحرافات، قم بإجراء تعديلات طفيفة حسب الحاجة.

6.0أفضل المواد لثني الألومنيوم

يتأثر أداء ثني سبائك الألومنيوم بتركيبها وحالة صقلها. سلاسل السبائك الأنسب للثني هي سلاسل 3XXX و5XXX و6XXX. يُنصح بتجنب سبائك سلسلة 2XXX نظرًا لصلابتها العالية، مما يُصعّب عملية التشكيل. مع ذلك، مع المعالجة الصقلية المناسبة، يُمكن ثني هذه السبائك بنجاح.

6.1أفضل أربعة سبائك ألومنيوم للثني

• سبائك الألومنيوم 3003:يعتبر 3003 أحد أفضل الخيارات للانحناء، حيث يوفر قوة جيدة وخصائص عمل باردة ممتازة وفجوة كبيرة بين الخضوع وقوة الشد - وكل ذلك يساهم في قدرته على الأداء بشكل استثنائي أثناء الانحناء.
• سبائك الألومنيوم 5052:يتميز 5052 بمرونة عالية وفارق كبير بين الخضوع وقوة الشد. كما يتميز بمقاومة عالية للتآكل، خاصةً في البيئات البحرية أو غيرها من البيئات المسببة للتآكل. بعد التلدين، تتجاوز قابليته للتشكيل حتى 3003، مما يجعله الخيار الأمثل للانحناءات المعقدة.
• سبائك الألومنيوم 5083:يُستخدم 5083 على نطاق واسع في بناء السفن نظرًا لمقاومته للتآكل وقدرته العالية على اللحام. لتحسين أداء الانحناء، يُنصح باستخدامه في حالته H111 أو H112 أو O.
• سبائك الألومنيوم 6061 و6082: هذان سبيكة قابلة للمعالجة الحرارية، وتتميزان بقوة وقابلية تشكيل مرغوبة. ورغم ضعف أدائهما في حالة الانحناء T4 أو T6، إلا أنه يمكن تشكيلهما بنجاح في حالة T4، ثم تقادمهما إلى T6 لمزيد من المتانة.

6.2معالجات الألمنيوم

ينبغي عند اختيار السبائك مراعاة تركيبها ودرجة حرارتها، بالإضافة إلى سُمكها. يُساعدك الفهم الصحيح لهذه العوامل على اختيار المادة وطريقة الثني الأنسب، مما يضمن جودة عالية للمنتج.

معالجات المزاج وخصائصها:

• T (معالج حرارياً)
  تتميز السبائك في حالة T6 وT651 (مثل سلسلة 6XXX) بقوة عالية وقابلية تشكيل متوسطة، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب صلابة ومقاومة. مع ذلك، يجب توخي الحذر أثناء الثني لتجنب التشقق الناتج عن انخفاض اللدونة.
• H (متصلب بالإجهاد)
  السبائك في حالة H14 أو H24 خضعت للتصلب بالإجهاد، مما زاد من متانتها. هذه السبائك مناسبة للانحناء بزاوية متوسطة دون تشقق.
• O (مُلَدَّس)
  تشير حالة O إلى حالة التلدين الكامل، مما يوفر أقصى قدر من قابلية التشكيل - مثالية لعمليات الانحناء البسيطة - ولكن بقوة أقل إلى حد ما.
• F (كما هو مُصنَّع)
  تشير حالة F إلى مادة مصنعة ذات قوة أقل ولكن مرونة وقدرة أكبر على التحمل.

7.0العوامل الرئيسية المؤثرة على ثني الألومنيوم

تتأثر عملية ثني الألومنيوم بالعديد من العوامل الرئيسية، والتي تحدد بشكل مباشر جودة الانحناء وقابلية التشكيل.

• قابلية التشكيل: تشير قابلية التشكيل إلى قدرة المادة على الخضوع لتشوه دائم دون تشقق أو تمزق. وتتأثر هذه القابلية بقوة المادة ومرونتها وشكلها وسمكها. تساعد الاختبارات القياسية، مثل ASTM E2218، في قياس قابلية التشكيل وتحديد السبائك الأنسب للثني.
• السمك ونصف قطر الانحناء: يؤثر السُمك ونصف قطر الانحناء بشكل كبير على أداء الانحناء. المواد الرقيقة أسهل في الانحناء، بينما يُعد ثني الصفائح السميكة أكثر صعوبة. قد يُسبب صغر نصف قطر الانحناء تشققات، لذا من الضروري اتباع إرشادات الشركة المصنعة.
• استطالة : تقيس الاستطالة قدرة المادة على التمدد تحت الشد، فكلما زادت الاستطالة زادت قابليتها للتشكيل. على سبيل المثال، يُعدّ سبيكة 3003 المُلدَّنة (AA3003-O) ذات استطالة تُقارب 35% مُناسبة تمامًا لتطبيقات الانحناء. ويُساعد منحنى الإجهاد-الانفعال في اختيار السبيكة الأنسب.

8.0كيفية منع الشقوق أثناء ثني الألومنيوم

قد يتشقق الألومنيوم أثناء الثني، وخاصةً بعد الأكسدة. غالبًا ما يواجه المصنعون صعوبة في الثني دون التسبب في أي ضرر. إليكم ثمانية إجراءات وقائية رئيسية:

• اختر الدرجة والمزاج المناسبين: اختر درجة ودرجة صقل مناسبة للثني. يؤثر تركيب السبائك وصلابتها بشكل مباشر على قابليتها للتشكيل، لذا فإن اختيار المادة المناسبة يقلل بشكل كبير من خطر التشقق.
• استخدم معدات الانحناء المناسبة: قم باختيار المعدات المصممة لتناسب متطلبات المواد والانحناء لديك لتجنب تركيز الإجهاد والأضرار الموضعية.
• زيادة نصف قطر الانحناء: يساعد نصف قطر الانحناء الأكبر على توزيع الضغط بالتساوي وتقليل احتمالية التشقق.
• ملء الفراغات في منطقة الانحناء: يمنع استخدام الحشوات المعدنية أو الحشو أثناء الانحناء الإجهاد الموضعي والانهيار، مما يقلل من فرصة حدوث الشقوق.
• ضبط السُمك أو الشد: تساعد زيادة سمك المادة أو تقليل شد الانحناء على الحفاظ على توزيع الضغط بشكل أكثر توازناً.
• ضبط فجوة القالب والمادة: تحسين فجوة القالب واختيار مواد القالب المناسبة لتجنب تلف السطح والكسور اللاحقة.
• استخدم الانحناءات الناعمة بدلاً من الزوايا الحادة: إن الانحناء التدريجي بدلاً من الانحناءات الحادة يمنع تركيز الضغط ويقلل من خطر التشقق.
• استخدم مواد التشحيم لتقليل الإجهاد الاحتكاكي: إن استخدام مواد التشحيم أثناء الانحناء قد يقلل الاحتكاك ويخفف الضغط على سطح المادة.

مراجع:

ahssinsights.org/forming/forming-modes/bending/

www.slideshare.net/corematerials/talat-lecture-1501-properties-characteristics-and-alloys-of-aluminium/21

www.researchgate.net/publication/348823039_خصائص_انبعاج_وانحناء_صفائح_الألومنيوم_مع_شقوق_متعددة