عينات ألمنيوم مشكّلة بعمليات البثق

البثق (بالإنجليزية: Extrusion)‏ وهي عملية تشكيل للمعدن تستخدم لإنتاج أعمدة بمقاطع ثابتة الشكل، حيث يتم ضغط المادة المعدنية أوالبلاستيكية خلال فوهة البثق (إسطمبة) لها نفس الشكل المبتري المطلوب. من أبرز مميزات عملية البثق عن العمليات الأخرى قدرتها على إنتاج أشكال مبترية غاية في التعقيد، كما أنها تنتج منتجات نهائية ذات جودة سطح عالية.

قد تكون عملية البثق مستمرة لإنتاج أطوال كبيرة أوغير مستمرة لإنتاج أطوال قصيرة نسبيا. قد يتم أيضا التشكيل بالبثق على الساخن أوعلى البارد. وتتضمن عملية البثق إنتاج المعادن والبلاستيكات والسيراميك وبعض منتجات الأغذية.

تاريخيا

في عام 1797 تمكن جوزيف بريمه من تسجيل براءة اختراع أول عملية بثق لتصنيع أنبوبة بسيطة. تمت العملية عن طريق تسخين المعدن أولا ثم التأثير عليه بقوة ضغط ليمر المعدن خلال فتحة الإسطمبة. وفي عام 1820 استطاع العالم توماس بور استخدام المكبس الهيدروليكي في القوة المستخدمة. في عام 1894 ضمّن عملية البثق إنتاج سبائك النحاس.

خطوات التصنيع

تبدأ عملية التشكيل بتسخين الخام ليصبح طريا ثم يتم تحميله في الوعاء المكبس حيث يُكبَس لينفذ من الإسطمبة، وقد يتم معالجة المنتج النهائي لتحسين خواصه بالتشكيل على البارد أوبالتشكيل على الساخن.

البثق على الساخن

تتم عملية البثق في الوعاء المسخن للحفاظ على المعدن من التصلب أثناء التشكيل، ولتسهيل خروج المعدن من الإسطمبة. تتم معظم عمليات البثق على الساخن في مكابس هيدروليكية أفقية لها قوة تحميل من 250 إلى 12000 طن. يترواح الضغط المؤثر على المكبس من 5000 إلى 100,000 باوند لكل إنش مربع، وبالتالي قد يحتاج إلى تزييت وقد يحدث بالزيت أوبالجرافيت لتقليل درجة الحرارة أوقد يحدث من الزجاج المطحون لتسخين العملية أثناء التشكيل. ولكن بهذه الطريقة نتكلف علاج خشونة السطح بعمليات التشغيل.

درجات حرارة المعادن المتنوعة في عمليات التشكيل على الساخن بالبثق
المعدن درجة الحرارة [فهرنهيت(سليزيوس)]
الماغنسيوم 650-850
ألمنيوم 650-900
نحاس 1200-2000
حديد 2200-2400
تيتانيوم 1300-2100
نيكل 1900-2200
السبيكة تصل إلى 4000

عملية البثق تكون عموما اقتصادية عند الاحتياج لبضعة باوندات أوأطنان، بالرغم من وجود وجهة نظر أخرى بأن عملية الدرفلة أكثر اقتصاداً، على سبيل المثال بعض المعادنقد يكون من الأفضل اقتصادياً درفلتها لوزادت القوة المستخدمة عن 50,000 باوند.

البثق على البارد

يتم البثق على البارد في درجة حرارة الغرفة أوما يقاربها، يتميز البثق على البارد عنه على الساخن بقلة عملية الأكسدة، متانة أعلى نتيجة للتشكيل على البارد، الحصول على أبعاد بسماحات مقاربة جدا للنهائية، جودة سطح عالية ويعد البثق على البارد إحدى اليات تقوية المواد.

المعادن التي غالبا ما يتم بثقها على البارد منها: الرصاص والقصدير والألومنيوم والنحاس، الزركونيوم، والتيتانيوم، الموليبدينوم، البريليوم، والفاناديوم، النيوبيوم، والصلب.

البثق الدافئ

يتم البثق في الأجواء الدافئة في درجة حرارة أعلى من درجة حرارة الغرفة ولكن أقل من درجة حرارة إعادة تبلور بنية المعدن، عادة ما يستخدم هذا النوع من البثق لعمل توازن بين القوى المطلوب تأثيرها على المعدن والممطولية والخواص النهائية للعملية.

التجهيزات

يوجد الكثير من الخيارات المتنوعة المستخدمة في عملية البثق، تتنوع خصائص جميع منها بناء على القوى المؤثرة وكيفية التأثير واتجاهه.

  1. تختلف حركة البثق بالنسبة لذراع الكبس فلوتحرك ذراع الكبس بالنسبة للإسطمبة يسمى بثقاً مباشراً ولوتحركت الإسطمبة بالنسبة للذراع سُمِّي بثقا غير مباشر.
  2. قد يحدث المكبس أفقيا أورأسيا.
  3. قد يحدث المكبس هيدروليكيا أوميكانيكيا.
  4. قد تكون القوة المؤثرة ستاتيكية أوديناميكية.

يتم استخدام قلاوظ أحادي أوثنائي يعمل بموتور كهربي أويُستخدَم رام تعمل بمكبس ضغط هيدروليكي لإنتاج الحديد وسبائك التيتانيوم، ويستخدم الضغط بالزيت لإنتاج الألومنيوم.

يوجد الكثير من الطرق لتشكيل إنتاج مجوف مساحات المبتر، إحدى هذه الطرق هي بتجويف المراد بثقه ثم وضع ماندرال ثابت أوعائم، وتسمى طريقة استخدام الماندرال الثابت بالطريقة الألمانية وتكون بتثبيت الماندرال في الاسطمبة، وتسمى طريقة استخدام الماندرال العائم بالطريقة الفرنسية ويكون الماندرال عائما في الوعاء قبل فتحة الاسطمبة وتظل الماندرال في مكانها أثناء عملية البثق. في حالة استخدام كمية مصمتة غير مجوفّة لتغذية البثق يتم أولاً ثقب الكمية قبل عملية البثق خلال الاسطمبة. ويستخدم مكبس خاص للتحكم في ثبات مكان الماندرال أثناء عملية البثق بالنسبة للاسطمبة. يمكن مع الكمية المصمتة أيضا البثق المجوف باستخدام الاسطمبة العنكبوتية أومتعددة الفتحات أوالكبري. جميع هذه الاسطمبات تقوم بتثبيت مكان الماندرال في المعدن أثناء عملية البثق عن طريق أرجل تقوم بحمل الماندرال. أثناء هذا النوع من عمليات البثق ينقسم المعدن حول هذه الأرجل تاركا خط لحام في المنتج النهائي بعد عملية البثق.

تكلف مكابس البثق ما يزيد عن 100,000$ في حين قد تتكلف الاسطمبة 2000$.

البثق المباشر

البثق المباشر يسمى أيضا بالبثق الأمامي، وهي الطريقة المستخدمة عادةً في الصناعة. تتم العملية بوضع المادة الخام في وعاء سميك. ثم تضغط المادة الخام باتجاه الإسطمبة ومن خلالها باستخدام الرام. ويوجد كتلة معدن تستخدم المرة بعد المرة للحجز بين الرام والمادة الخام والحفاظ عليهم منفصلين أثناء العملية. من أبرز عيوب البثق المباشر أنه يحتاج قوى كبيرة بالمقارنة بالبثق غير المباشر وهي قوة بثق المادة الخام وقوة لمقاومة الاحتكاك الناتج عن انتنطق المادة الخام بطول الوعاء. بسبب هذا فإن القوى الكبيرة اللازمة لبدء العملية تقل تدريجيا بنفاد المادة الخام أثناء الاستمرار في عملية البثق حتى تنعدم قوة الاحتكاك عندما يؤول عرض الوعاء لصفر أي عندما تنتهي المادة الخام تقريبا لكن في الواقع يتبقى جزء من المعدن صغير جدا لا يستخدم.

البثق غير المباشر

يسمى البثق غير المباشر أيضا بالبثق الخلفي، حيث تكون حركة الوعاء والمادة الخام في نفس الاتجاه، وبهذا الشكل يتم اختزال القوى المطلوبة إلى قوة البثق فقط ولا يٌتطَلب قوة مقاومة الاحتكاك مما يؤدي لهذه الميزات:

  • يتم اختزال من 25 إلى 30 % من قوة الاحتكاك وبالتالي من الممكن استعمال كمية مادة خام أكبر، بالإضافة إلى زيادة السرعة، وزيادة القدرة على بثق مساحات مبتر أصغر.
  • يقل احتمال حدوث نواة للانهيار في العملية وذلك لقلة كمية الحرارة الناتجة عن الاحتكاك.
  • يتم الحفاظ على الوعاء مدة أطول لعدم حدوث تآكل بسبب احتكاك.

هذه العملية ليست متعددة الاستخدامات مثل البثق المباشر لأن مساحة المبتر محدودة بقيمة معينة.

البثق الهيدروستاتيكي

في البثق الهيدروستاتيكي يتم تحويط المادة الخام بسائل معرض لضغط عال من جميع الجهات فيما عدا الجهة اللقاءة للإسطمبة. قد تتم العملية على الساخن أوالبارد أوالدافئ غير أنه يُراعى استقرار السائل المستخدم للحفاظ عليه. وقد يتم تعريض السائل للضغط عن طريق إحدى الطريقتين التاليتين. أولاهما: عن طريق الضغط برام على السائل، والثانية: عن طريق استخدام مضخة لدفع السائل بضغط مناسب للعملية المطلوبة.

من ميزات هذه العملية:

  • انعدام القوى بين الوعاء والمادة الخام يقلل من القوى المطلوبة، وهذا يتيح فرصة أكبر لسرعات أعلى ومعدلات اختصار أكبر ويتم هذا في درجات حرارة أقل.
  • تزداد ممطولية المعادن بصفة عامة عند التأثير عليها بقوى كبيرة.
  • معدل سريان منتظم للمعدن.
  • كميات كبيرة من المادة الخام وبمقاطع كبيرة ممكن بثقها.
  • لا يتم فقد أي من كمية المادة الخام أثناء هذه العملية.

وعيوبها:

  • يجب تجهيز المادة الخام بتغيير زاوية أحد طرفيها لملاءمة زاوية دخول الإسطمبة وذلك لتسهيل انسيابية المعدن أمام الإسطمبة عند عملية البثق بالإضافة إلى أنه يتم تشغيل المادة الخام كلها للتخلص من أي عيوب بسطحها.
  • الحفاظ على السائل الضاغط تحت ضغط عال قاسي جدا.

عيوب البثق

  • شروخ السطح : وتحدث عندما ينفصل السطح المبثوق من الإسطمبة وقد تكون أسبابه زيادة درجة الحراة أوسرعة البثق أوقوة الاحتكاك في العملية وقد يحدث أيضا إذا كانت درجة الحرارة منخفضة بحيث يلتصق المعدن بالإسطمبة أثناء الخروج.
  • شروخ داخلية :عند تولد شروخ داخل المعدن فإنها تتجمع عند خط المنتصف مكونة حالة إجهاد شد هيدروستاتيكي مشابه لما يحدث في عينة اختبار الشد عند فترة تكون الرقبة في الانهيار.

المواد

المعادن

تعتبر المعادن أكثر ما يتم بثقه عادة:

  • ’’’الألومنيوم’’’ هوما يتم بثقه عادة وقد يتم على الساخن بعد تسخينه لدرجة حرارة من (575 إلى 1100 °ف) (300 إلى 600 °س) أوعلى البارد. ومن أمثلة ما ينتج من الألومنيوم بالبثق الإطارات المعدنية.
  • ’’’النحاس’’’ من (1100 إلى 1825 °ف) (600 إلى 1000 °س) ويصنع منه الأنابيب والمواسير والأسلاك واللحام الإلكتروليتي. ويتم عادة إنتاج النحاس بالبثق بضغط حوالي (690 ميجا باسكال).
  • ’’’الرصاص’’’ و’’’القصدير عند درجة حرارة قصوى (575 °ف) (300 °س) ويصنع منه أيضا الأنابيب والمواسير والأسلاك والكابلات، وقد يستخدم الرصاص المذاب كمادة خام في البثق العمودي.
  • ’’’الماغنسيوم’’’ من (575 إلى 1100 °ف) (300 إلى 600 °س) ويصنع منها أجزاء الطائرات وتستخدم في بعض أجزاء الصناعات النووية، وتعتبر قابلية الماغنسيوم للبثق معادلة لقابلية الألومنيوم تقريبا.
  • ’’’الزنك’’’ من (400 إلى 650 °ف) (200 إلى 350 °س) ويستخدم في صناعة الأعمدة والقضبان والأنابيب وصناعة الأجزاء الصلبة في الحاسبات.
  • ’’’الحديد’’’ من (1825 إلى 2375 °ف) (1000 إلى 1300 °س) ويصنع منه الأعمدة أيضا ويستخدم في البثق عادة صفائح الحديد الكربوني وأحيانا من الحديد السبائكي أوالحديد غير المجهد.
  • ’’’التيتانيوم’’’ من (1100 إلى 1825 °ف) (600 إلى 1000 °س) ويصنع منه أجزاء الطائرات وحمالات المقاعد وحٍلَق المحركات وفي أغراض إنشائية أخرى.

تعتبر سبائك الماغنسيوم والألومنيوم من المبثوقات بجودة سطح عالية 30 مايكربوصة مقاسة بحسابات ج م ت، في حين ينتج التيتانيوم والحديد أسطحا بجودة 125 مايكروبوصة بحسابات ج م ت.

بعض الطين الصلصال مع لعبة بثق واسطمبة بأشكال متعددة

في عام 1950 اخترع الفرنسي يوجيه سيجورني عملية يتم استخدام الزجاج فيها للتبريد في بثق الحديد. وتتم هذه العملية الآن في بثق مواد أخرى لها درجة حرارة صهر أعلى من الحديد أوبحاجة لنطاق ضيق من درجات الحرارة ليتم بثقها. تتم العملية بتسخين المادة لدرجة حرارة عملية البثق ثم يتم تقليبها في مسحوق الزجاج فينصهر الزجاج ويتحول إلى شريط رفيع (0.5 إلى 0.75 مم) يحيط بالمادة الخام والتي يراد بثقها فتعمل على تبريد العملية. ويكون سمك هذه الطبقة (6 إلى 18 مم) في بعض الأحيان لتبريد العملية بما يناسبها. ومن مزايا هذه الحلقة من الزجاج هوأنها تقوم بعزل حرارة المادة الخام عن الإسطمبة. ويعتبر من السهل إزالة هذه الطبقة بمجرد حتى يبرد المنتج.

مبتر جانبي لماكينة بثق البلاستيك توضح مكوناتها

طريقة أخرى للتبريد هي استخدام الطلاء بالفوسفات. وتعتبر هذه العملية بالإضافة لاستخدام الزجاج مما يتيح بثق الحديد على البارد. وتعمل طبقة الفوسفات على امتصاص سائل الزجاج لتحسين خواص التبريد.

بلاستيك

بثق البلاستيك عادة ما يتم بمادة خام أوبالرايش والتي يتم تجفيفها أولا في وعاء التغذية قبل دخولها إلى قلاوظ التغذية. يتم تسخين اللدائن لحالة الانصهار بمجموعة من أدوات التسخين والتسخين بقوى القص الناتجة عن استخدام القلاوظ في البثق. يقوم القلاوظ بإجبار المادة الخام للخروج من خلال الإسطمبة لتشكيل المادة بالشكل المطلوب. في بعض الحالات (مثل الأنابيب المقواه بالألياف) يتم البثق عن طرق سحب المبثوق من خلال إسطمبة طويلة وتسمى هذه العملية البثق بالسحب.

ويستخدم الكثير من اللدائن في إنتاج الأنابيب البلاستكية، المواسير، الأعمدة، القضبان، والرقاقات أوالشرائح.

السيراميك

من الممكن أيضا تشكيل السيراميك عن طريق البثق. يستخدم البثق الطيني لإنتاج بعض المواسير. والكثير من الطوب الحديث يتم تصنيعه بعملية البثق الطوبي. وبعض ألعاب الصلصال أيضا تستفيد من عمليات البثق.

معرض صور

انظر أيضا

  • بلاطة أساسية مفرغة

مراجع

  1. Oberg, E. (1996). Machinery's Handbook (الطبعة 25th ed.). Industrial Press Inc. صفحات 1348–1349. صيانة CS1: نص إضافي (link)
  2. Drozda, Tom; Wick, Charles; Bakerjian, Ramon; Veilleux, Raymond F.; Petro, Louis, , 2, SME, صفحات Chapter 13: 11-12, ISBN , مؤرشف من الأصل في 17 فبراير 2017 CS1 maint: ref=harv (link).
  3. Avitzur, B. (1987), "Metal forming", Encyclopedia of Physical Science & Technology, 8, San Diego: Academic Press, Inc., صفحات 80–109 CS1 maint: ref=harv (link).
  4. ^ Drozda, p. 13-21.
  5. ^ Drozda, p. 13-13.
  6. Drozda, p. 13-14.
  7. ^ Drozda, pp. 13-15 & 16.
  8. ^ Bauser, Martin; Sauer, Günther; Siegert, Klaus (2006), , ASM International, صفحة 270, ISBN , مؤرشف من الأصل في 31 أغسطس 2011 CS1 maint: ref=harv (link)
  9. ^ Brick manufacturing process نسخة محفوظة 21 أبريل 2010 على مسقط واي باك مشين.
تاريخ النشر: 2020-06-02 00:39:35
التصنيفات: تشكيل المعادن, حديد وصلب, صناعات بلاستيكية, صناعات غذائية, عمليات تشكيلية, صيانة CS1: نص إضافي, CS1 maint: ref=harv, قالب أرشيف الإنترنت بوصلات واي باك, مقالات تحتوي نصا بالإنجليزية, بوابة الكيمياء/مقالات متعلقة, بوابة علم المواد/مقالات متعلقة, بوابة مطاعم وطعام/مقالات متعلقة, بوابة هندسة تطبيقية/مقالات متعلقة, جميع المقالات التي تستخدم شريط بوابات, قالب تصنيف كومنز بوصلة كما في ويكي بيانات

مقالات أخرى من الموسوعة

سحابة الكلمات المفتاحية، مما يبحث عنه الزوار في كشاف:

آخر الأخبار حول العالم

"الأناضول": الجيش التركي يواصل اصطياد الألغام في البحر الأسود

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:09
مستوى الصحة: 81% الأهمية: 91%

"لو طالعة بالليل ممكن".. غضب عراقي ضد ناشطة بررت التحرش

المصدر: العربية - السعودية التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:18:10
مستوى الصحة: 88% الأهمية: 98%

مذيع بقناة "فوكس نيوز": بايدن سيرشح نفسه كـ "ملك الفوضى" في عام 2024

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:09
مستوى الصحة: 83% الأهمية: 98%

الروسي أبوبكر نورمحمدوف يهزم مواطنه جادجييف في بطولة "UFC 280"

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:17
مستوى الصحة: 75% الأهمية: 97%

صحيفة الأهرام: عالم متعدد الأقطاب وشتاء الجحيم

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:19
مستوى الصحة: 81% الأهمية: 98%

المقداد لعبد اللهيان: واشنطن تريد إيران مدمرة وخاضعة

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:11
مستوى الصحة: 89% الأهمية: 99%

هل يصدر قرار قضائي بمنع محمد رمضان من الظهور الإعلامي؟

المصدر: العربية - السعودية التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:18:22
مستوى الصحة: 89% الأهمية: 85%

كيف جاءت أرباح بنوك الراجحي والأهلي السعودي والرياض؟

المصدر: العربية - السعودية التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:18:20
مستوى الصحة: 94% الأهمية: 97%

الأحساء.. السجن لمتحرش حاول إغواء متزوجة بـ"واتساب"

المصدر: العربية - السعودية التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:18:18
مستوى الصحة: 80% الأهمية: 99%

فاران يغادر مواجهة مانشستر يونايتد وتشيلسي باكيا (فيديو)

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:17
مستوى الصحة: 78% الأهمية: 89%

أخته انتحرت.. ما لا تعرفه عن رئيس الصين وحلمه الذي لا يمس

المصدر: العربية - السعودية التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:33
مستوى الصحة: 89% الأهمية: 92%

إيران ترفع دعوى قضائية ضد الولايات المتحدة

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:13
مستوى الصحة: 80% الأهمية: 90%

شاهد لحظة اغتيال فلسطيني.. و"عرين الأسود" تتهم إسرائيل

المصدر: العربية - السعودية التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:34
مستوى الصحة: 75% الأهمية: 86%

موالو روسيا بخيرسون: الأوكران تكبدوا خسائر جمة

المصدر: العربية - السعودية التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:35
مستوى الصحة: 87% الأهمية: 99%

بولندا تستقبل نحو 7 ملايين أوكراني منذ بداية الحرب

المصدر: العربية - السعودية التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:32
مستوى الصحة: 79% الأهمية: 100%

العشرات من أطباقه هربت إلى إيران.. كيف يعمل ستارلينك؟

المصدر: العربية - السعودية التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:33
مستوى الصحة: 75% الأهمية: 85%

ترامب: لو كنت رئيسا لما اندلعت حرب في أوكرانيا

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:10
مستوى الصحة: 75% الأهمية: 86%

تركت قوات عديمة الخبرة.. موسكو تسحب ضباطها من خيرسون

المصدر: العربية - السعودية التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:32
مستوى الصحة: 79% الأهمية: 91%

محكمة إسرائيلية ترفض الطعون في اتفاق ترسيم الحدود مع لبنان

المصدر: العربية - السعودية التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:31
مستوى الصحة: 89% الأهمية: 95%

بوتين يهنئ شي بفوزه بولاية جديدة على رأس الحزب الشيوعي الصيني

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:13
مستوى الصحة: 95% الأهمية: 87%

"بلومبيرغ": روسيا تنشئ "أسطولا نفطيا غير مرئي" لتجاوز الحظر

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-10-23 12:17:06
مستوى الصحة: 87% الأهمية: 95%

تحميل تطبيق المنصة العربية