ما هي المواد المستخدمة في التشكيل؟

التشكيل بالطرق عملية تصنيع شائعة الاستخدام لتشكيل المعادن تحت ضغط عالٍ. وتُعرف هذه العملية بإنتاج مكونات قوية وموثوقة ومقاومة للعيوب، وهي ضرورية في الصناعات عالية الأداء، مثل السيارات، والفضاء، والنفط والغاز، والبناء، والآلات. ومع ذلك، ليست كل المعادن صالحة للتشكيل بالطرق.

الالمواد المستخدمة في التشكيليجب أن يتمتع المنتج بالتركيبة المناسبة من القوة والليونة والاستقرار الحراري وقابلية التشغيل الآلي لتلبية متطلبات العملية والتطبيق النهائي. تستكشف هذه المقالة مواد التشكيل الأكثر شيوعًا، وخصائصها الرئيسية، وأسباب اختيارها لمختلف الصناعات والبيئات.

ساكيستيل

نظرة عامة على مواد التشكيل

تنقسم المواد المستخدمة في التشكيل إلى ثلاث فئات رئيسية:

1. المعادن الحديدية(تحتوي على الحديد)

2. المعادن غير الحديدية(ليس الحديد في المقام الأول)

3. سبائك متخصصة(سبائك النيكل والتيتانيوم والكوبالت)

يقدم كل نوع فوائد فريدة من نوعها فيما يتعلق بالقوة ومقاومة التآكل والفعالية من حيث التكلفة أو الأداء في درجات الحرارة العالية.

المعادن الحديدية المستخدمة في التشكيل

1. الفولاذ الكربوني

يعد الفولاذ الكربوني أحد أكثر مواد التشكيل شيوعًا نظرًا لتعدد استخداماته وفعاليته من حيث التكلفة.

• الفولاذ منخفض الكربون (حتى 0.3٪ كربون)

  • ليونة عالية وقابلية للتصنيع

  • تُستخدم في أجزاء السيارات والأدوات اليدوية والتجهيزات

• الفولاذ متوسط الكربون (0.3%–0.6% كربون)

  • قوة وصلابة أفضل

  • شائعة في الأعمدة والتروس وقضبان التوصيل

• الفولاذ عالي الكربون (0.6%–1.0% كربون)

  • صلبة للغاية ومقاومة للتآكل

  • يستخدم في السكاكين والقوالب والينابيع

الدرجات الرئيسية: إيسي 1018، إيسي 1045، إيسي 1095

2. سبائك الفولاذ

يتم تعزيز الفولاذ السبائكي بعناصر مثل الكروم والموليبدينوم والنيكل والفاناديوم لتحسين الصلابة والقوة ومقاومة التآكل.

• صلابة ممتازة وقوة تحمل التعب

• يمكن معالجتها حرارياً للحصول على خصائص ميكانيكية محددة

• مثالي للتطبيقات الصعبة

الاستخدامات الشائعة:أعمدة الكرنك، تروس ناقل الحركة، المكونات الهيكلية

الدرجات الرئيسية: 4140، 4340، 8620، 42CrMo4

3. الفولاذ المقاوم للصدأ

يتم اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ للتشكيل عندما تكون مقاومة التآكل هي الأولوية.

• يوفر محتوى الكروم العالي مقاومة للأكسدة والتآكل

• قوة وصلابة جيدة

• مناسب لصناعات تجهيز الأغذية والبحرية والطبية

أنواع:

• الأوستنيتي (على سبيل المثال، 304، 316): غير مغناطيسي، مقاوم للتآكل بدرجة عالية

• المارتنسيتي (على سبيل المثال، 410، 420): مغناطيسي، صلابة أعلى

• الفريتية (على سبيل المثال، 430): قوة متوسطة ومقاومة للتآكل

أجزاء مزورة شائعة: الشفاه، أعمدة المضخات، الأدوات الجراحية، المثبتات

ساكيستيلتوفر مجموعة واسعة من المسبوكات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ المصممة خصيصًا لتطبيقات مختلفة.

المعادن غير الحديدية المستخدمة في التشكيل

1. الألومنيوم وسبائك الألومنيوم

يتم استخدام الألومنيوم على نطاق واسع في التشكيل بسبب وزنه الخفيف ومقاومته للتآكل ونسبة القوة إلى الوزن الممتازة.

• سهلة التشكيل والتصنيع

• مثالي لأجزاء الطيران والسيارات والنقل

الدرجات الرئيسية:

• 6061 – قوة عالية ومقاومة للتآكل

• 7075 – قوة عالية، تُستخدم غالبًا في مجال الفضاء

• 2024 – مقاومة ممتازة للتعب

التطبيقات النموذجية:أذرع التحكم، تجهيزات الطائرات، محاور العجلات

2. النحاس وسبائك النحاس (البرونز والنحاس الأصفر)

تتمتع المواد المعتمدة على النحاس بموصلية كهربائية وحرارية ممتازة.

• تُستخدم في الموصلات الكهربائية وتجهيزات السباكة والمكونات البحرية

• الأجزاء المزورة تقاوم التآكل والتآكل

سبائك رئيسية:

• C110 (نحاس نقي)

• C360 (نحاس)

• C95400 (برونز الألومنيوم)

3. سبائك المغنيسيوم

على الرغم من قلة شيوعها، تُستخدم سبائك المغنيسيوم حيث تكون المواد خفيفة الوزن ضرورية.

• نسبة عالية من القوة إلى الوزن

• تُستخدم غالبًا في مجال الفضاء والإلكترونيات

• يتطلب ظروف تشكيل خاضعة للرقابة

القيود: أكثر تكلفة وأكثر تفاعلية أثناء المعالجة

السبائك المتخصصة المستخدمة في التشكيل

1. سبائك أساسها النيكل

يتم تصنيع سبائك النيكل لمقاومتها المتميزة لدرجات الحرارة العالية والتآكل.

• ضروري في المعالجة الكيميائية وتوليد الطاقة والفضاء الجوي

• تحمل الضغوط الشديدة والحرارة والهجوم الكيميائي

الدرجات الرئيسية:

• إنكونيل 625، 718

• مونيل 400

• هاستيلوي سي-22، سي-276

ساكيستيلتوفير سبائك النيكل للظروف القاسية للخدمة.

2. التيتانيوم وسبائك التيتانيوم

يقدم التيتانيوم مزيجًا فريدًا من القوة والكثافة المنخفضة ومقاومة التآكل.

• تُستخدم في التطبيقات الفضائية والبحرية والطبية

• غالي الثمن ولكنه مثالي حيث يبرر الأداء التكلفة

الدرجات الرئيسية:

• الصف الثاني (نقي تجاريًا)

• Ti-6Al-4V (درجة عالية القوة للطيران الفضائي)

3. سبائك الكوبالت

تتمتع المسبوكات القائمة على الكوبالت بمقاومة عالية للتآكل وتحافظ على قوتها في درجات الحرارة العالية.

• شائع في مكونات التوربينات وأجزاء المحرك والغرسات الطبية

• التكلفة العالية تحد من الاستخدام للتطبيقات المتخصصة للغاية

العوامل المؤثرة في اختيار المواد في عملية التشكيل

يعتمد اختيار المادة المناسبة للتشكيل على عدة عوامل رئيسية:

• متطلبات القوة الميكانيكية

• مقاومة التآكل والأكسدة

• درجة حرارة التشغيل

• قابلية التصنيع والتشكيل

• مقاومة التعب والتآكل

• التكلفة والتوافر

يتعين على المهندسين موازنة هذه العوامل لضمان أداء المكون المزور بشكل موثوق في بيئة الاستخدام النهائي.

المنتجات المزورة الشائعة حسب نوع المادة