كيف تتشكل المعادن

تتشكل المعادن بعدة طرق منها

• الثني.
• التجعيد.
• الكي.
• القطع بالليزر.
• التشكيل المائي.
• تثقيب المعادن.
• الصب.
• التطريق.
• الختم.
• البثق.
• التشكيل بالدلفنة.

الثني: هو عملية تشكيل معدنية مرنة يستخدمها المصنعون بغرض تشكيل الأجزاء المعدنية وتحويلها إلى لشكل المطلوب، وهي إحدى العمليات الشائعة في تشكيل المعادن حيث يتم بها تغيير المعدن إلى الشكل الهندسي المطلوب دون أن يؤثر ذلك على حجم تلك القطعة.

ويؤدي الانحناء إلى تغيير شكل القطع المعدنية دون قطعها، وفي معظم الحالات لا يتغير سمك تلك الصفائح، بل يتم الانحناء لإضفاء القوة والصلابة على تلك القطعة المعدنية للحصول على مظهر وظيفي أو تجميلي، وربما يستخدم في بعض الحالات بغرض إزالة الحواف الزائدة.

التجعيد: يعد تجعيد الصفائح المعدنية هي عملية تشكيل بغرض إزالة النتوءات لإنتاج حواف ناعمة، وإضافة لفة دائرية إلى قطع المعدن، في أغلب الأحيان تتعرض القطع المعدنية على نتوءات حادة على طول حوافها عند قطعها، وهنا يمكننا استخدام طريقة التجعيد بغرض تجعيد الحواف الوعرة والحادة من تلك الصفائح المعدنية بشكل عام، مما يسمح بالتعامل الآمن مع تلك الصفائح.

الكي: يتم ذلك الإجراء بهدف الحصول على جدار سميك وموحد لجميع القطع، ويكون هذا أكثر شيوعًا في تشكيل العلب الألومنيوم، ويمكن إجراء الكي أثناء السحب العميق أو القيام به في عملية منفصلة، ويستخدم في تلك العملية المثقاب والقالب مما يؤدي إلى تقليل سماكة القطعة المعدنية وإطالتها.

القطع بالليزر: وهو طريقة تصنيع شائعة بشكل كبير باستخدام شعاع ليزر عالي الطاقة ومركز لقص وطرح المواد من قطعة المعدن للوصول إلى الشكل أو التصميم المطلوب، ويمكن استخدام تلك الطريقة لإنتاج أجزاء ومكونات معقدة دون الحاجة إلى أدوات مخصصة له، ويعمل الليزر عالي الطاقة على حرق المعادن بسهولة أكثر وأدق تاركًا قطعة معدنية ذات حواف ناعمة للغاية.

التشكيل المائي: يعمل التشكيل المائي على تشكيل المعادن باستخدام سائل عالي الضغط يعمل على ضغط المعادن في درجة حرارة الغرفة في قالب، ويمكن للتشكيل المائي إنشاء أشكال محدبة أو مقعرة باستخدام سائلًا هيدروليكيًا عالي الضغط لتحويل المعدن الصلب على تشكيل القالب.

وتعد عملية التشكيل المائي هي العملية الأنسب لتشكيل المعادن القابلة للطرق مثل الألومنيوم، إلى قطع قوية مع احتفاظها بخصائص المادة الأصلية، وتعتمد صناعة السيارات على التشكيل الهيدروليكي لبناء جسم واحد للسيارات.

تثقيب المعادن: وهي عملية تشكل المعادن وتقطعها أثناء مرورها عبر أو تحت مكبس الثقب، حيث تكون أداة التثقيب المعدنية ومجموعة القوالب المصاحبة لها أشكال وتصاميم مخصصة في قطع المعادن. [1]

الصب: تعود عملية صب المعادن إلى العصور القديمة، حيث يُسكب المعدن السائل في قالب مجوف، كي يتصلب ويتشكل، وتستخدم عملية الصب في صناعة الأجهزة والمعدات الثقيلة والصمامات والعجلات.

التطريق: يستخدم التطريق لتشكيل المعدن بالشكل المطلوب، عن طريق استخدام المطرقة والضغط لمعالجة المعدن، وتعد تلك الطريقة مناسبة في سبائك الصلب والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والنحاس، وتتطلب تلك العملية مكبس عالي الحمولة..

الختم: هو طريقة أخرى لتشكيل المعادن تستخدم على نطاق واسع، عن طريق استخدام ورقة مسطحة أو ملف معدني ويتم وضعها في مكبس الختم، وبعد ذلك تضغط الأداة والقالب على المعدن لطباعة الختم على المعدن، ويتضمن ختم المعادن الصك والنقش والطمس والانحناء، ويعد الختم مثاليًا لإنشاء أجزاء ذات أبعاد ثابتة، ويتم استخدامه في أجزاء المحركات ومكونات الطائرات والأدوات الكهربائية والإلكترونيات.

البثق: وفي عملية البثق توضع القطعة المعدنية المراد تشكيلها في قالب المقطع العرضي  ويتم تحويلها إلى الشكل المطلوب، ومن أهم المعادن التي تستخدم بشكل أساسي في عملية البثق هو معدن الألومنيوم.

وتعد عملية البثق عملية مثالية لإنتاج مقاطع عرضية بها أشكال مجوفة، كما يعد البثق من عمليات تشكيل المعادن سهلة الاستخدام بسبب أن القوالب المستخدمة بها غير مكلفة، وغالبًا ما يستخدم البثق في الهندسة المعمارية والزراعة والبناء والشحن والنقل، ومن أمثلة تطبيقات عمليات بثق المعادن في حياتنا هي: القضبان، وعلب الألومنيوم، والإطارات والأنابيب.

التشكيل بالدلفنة: حيث توضع قطع المعادن بداخل بكرات أسطوانية للحصول على مقطع عرضي، وتعد هذه العملية مثالية لإنتاج كميات كبيرة من المعادن كما يمكن استخدامها لتشكيل المعادن عالية القوة، ويمكن قطع المعادن الناتجة عن تلك العملية إلى أي طول مطلوب، وتشمل الصناعات التي تستفيد من التشكيل بالدلفنة، السيارات والبناء والفضاء والقطارات وصناعة الأنابيب.[2]

عملية تشكيل المعادن

عملية تشكيل المعادن هي عملية يتحول فيها المعدن من شكل إلى آخر حسب الاستعمال المطلوب ويتطلب تشكيل المعادن شئ من الضغط على المعادن لكي تخضع للتشكيل، ولكن التشكيل لا يُفقد المعدن كتلته ولا حجمه بل يُفقده شكله الخارجي فقط، ويجب أن تتمتع المعادن المستخدمة في التشكيل بقدرتها على التمدد والانضغاط أو الانحناء.

يهدف تشكيل المعادن إلى تحقيق التوازن بين كل من قوة المادة وقابليتها للتشكيل، قد يكون الغرض من تشكيل المعادن وظيفيًا أو جماليًا، كما تعد عملية تشكيل المعادن حرفة تتوارث من جيل لآخر وتساعد في إنشاء العديد من المنتجات والمكونات المعدنية التي نستخدمها يوميًا، كما يلعب تشكيل المعادن دورًا هامًا في الحفاظ على مجتمعنا آمنًا وعمليًا.

تتميز المعادن بقوة خضوع منخفضة وليونة عالية في نفس الوقت، فكلما زادت درجة الحرارة قلت قوة الخضوع بينما زادت الليونة، وهذا هو سبب تشكيل المعادن بالحرارة، ومن أهم المعادن الشائعة استخدامها في عملية التشكيل هي الفولاذ المجلفن والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والنحاس.[2]

أدوات تشكيل المعادن

• عجلات إنجليزية.
• مطارق التسوية.
• مطارق آلية.
• تشكيل المحطات.
• شرينكرز ونقالات.
• مكابس اللوفر.
• كليكوس.
• محطات التشكيل. [3]