الدرس 3.1التشويهالفصل 3 · التشكيل الكتلي

الحدادة (بالقالب المفتوح وبالقالب المغلق)

ضغط معدن ساخن بين قوالب مسطحة أو مشكّلة

تشكّل الحدادة قطعة معدن صلبة بضغطها أو طرقها، عادةً وهي متوهجة حمراء. المفاتيح وأعمدة المرفق في السيارات وقطع معدات هبوط الطائرات تبدأ كلها هكذا. لا ينصهر المعدن أبدًا، فتتبع حبيباته (نمط بلّوراته الشبيه بالألياف) محيط القطعة، مما يجعل المطروقات متينة جدًا.

الصورة: F. Broer, CC BY-SA 3.0, عبر Wikimedia Commons

الحدادة: تسخين، ثم تشكيل في قوالب مفتوحة أو مغلقةالأرقام المدوّرة تطابق الخطوات أدناه: الخطوة 2 هي مسار القالب المفتوح، والخطوات 3 إلى 5 مسار القالب المغلق.

الحدادة (بالقالب المفتوح وبالقالب المغلق) في دقيقة، من MecMade

كيف تعمل

تسخين البيليت. يدخل البيليت (طول مقطوع من قضيب) إلى فرن. يُسخَّن الفولاذ عادةً إلى نحو 1,100–1,250 °C، حتى يتوهج بلون برتقالي مصفرّ ويصير طريًا بما يكفي ليتدفق.
الحدادة بالقالب المفتوح: ضغط ولف وتكرار. تضغط قوالب مسطحة (كتل فولاذية مقسّاة) القضيب الساخن أو تطرقه، قسمًا بعد قسم. ويقلّب ذراع مناولة (ماسك ميكانيكي كبير) القضيب ويحرّكه بين الضربات. شيئًا فشيئًا يُمدّ القضيب أو يُسطَّح أو يُكبَس (يُضغط فيقصر ويسمن).
الحدادة بالقالب المغلق: وضع البيليت. للإنتاج الضخم، يستقر البيليت الساخن على قالب سفلي يحمل نصف شكل القطعة على هيئة تجويف. ويحمل القالب العلوي النصف الآخر.
إغلاق القوالب. تدفع مطرقة أو مكبس القالب العلوي إلى الأسفل بضربة واحدة أو بضع ضربات. يتدفق المعدن إلى كل زاوية من التجويف. ويخرج الفائض بين القالبين على شكل زوائد (زعنفة رقيقة من المعدن الزائد).
التشذيب والتشطيب. يقص مكبس تشذيب الزوائد، وتُعاد تدويرها. ثم تُنظَّف القطعة عادةً من القشور (الطبقة الداكنة من الأكسيد) وتُعالج حراريًا وتُشغَّل حيثما يلزم ملاءمة دقيقة.

حقائق أساسية

المواد: الفولاذ الكربوني والسبائكي، الفولاذ المقاوم للصدأ، الألومنيوم، التيتانيوم، سبائك النحاس، السبائك الفائقة من النيكل
القطع النموذجية: أعمدة المرفق، أذرع التوصيل، التروس، العدد اليدوية، الشفاه، أقراص التوربينات، أعمدة السفن والمولدات
حجم القطعة: القالب المغلق: من بضعة غرامات إلى مئات الكيلوغرامات. القالب المفتوح: حتى أعمدة وحلقات تزيد عن 100 طن
الدقة: القالب المغلق: نحو ±0.5 mm. القالب المفتوح: عدة مليمترات، ثم تُشغَّل
تشطيب السطح: سطح خشن مقشّر؛ يُنظَّف بالرمي بالكرات، وتُشغَّل الأوجه الحرجة
حجم الدفعة المناسب: القالب المفتوح: من قطعة واحدة إلى بضع عشرات. القالب المغلق: من آلاف إلى ملايين
كلفة العدّة والآلة: أطقم القالب المغلق: من آلاف إلى عشرات الآلاف من الدولارات. المكابس والمطارق الكبيرة: ملايين
السرعة: القالب المغلق: من ثوانٍ إلى نحو دقيقة للقطعة. القالب المفتوح: من دقائق إلى ساعات للقطعة، مع إعادة تسخين

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

قوي ومتين جدًا: الحبيبات تتبع الشكل ولا ثقوب خفية
عمل القالب المغلق سريع وقابل للتكرار للسلاسل الكبيرة
يستطيع القالب المفتوح صنع قطع ضخمة لا تصنعها إلا عمليات قليلة
فعّال في استخدام المادة: تُعاد تدوير الزوائد والقصاصات

الحدود

تفاوتات واسعة وسطح خشن، فمعظم المطروقات تحتاج إلى بعض التشغيل
القوالب المغلقة غالية وتستغرق أسابيع لصنعها، فالدفعات الصغيرة مكلفة
التسخين يستهلك طاقة كثيرة، والعمل ساخن وصاخب وثقيل
التجاويف الداخلية والنتوءات السفلية (الأشكال المتدلية) والجدران الرقيقة جدًا صعبة أو مستحيلة

أين تُستخدم

السياراتأعمدة المرفق، أذرع التوصيل، التروس، مفاصل التوجيه، محاور العجلات
الطيرانعوارض معدات الهبوط، أقراص التوربينات، حوامل المحركات، وصلات الأجنحة
الطاقةأعمدة المولدات والتوربينات، حلقات أوعية الضغط، أجسام الصمامات، شفاه توربينات الرياح
الأدوات والعتادالمفاتيح، المطارق، الكماشات، الأزاميل
النفط والغاز والتعدينأجسام رؤوس الحفر، شفاه الأنابيب، الخطاطيف الثقيلة، حلقات السلاسل

كيف تتعرف عليها

شريط رفيع حول القطعة حيث قُصّت الزوائد، غالبًا خشن قليلًا أو مجلوخ (خط الفصل).
حواف مستديرة وجوانب مائلة برفق (الميل، تدبيب خفيف يتيح للقطعة مغادرة القالب).
سطح داكن أو مطفأ مع نقر طفيف في المناطق غير المشغّلة، وأوجه مشغّلة لامعة حيث تتلاءم القطع فقط.
حروف أو أرقام قطع بارزة، منسوخة من علامات محفورة في القالب.

قارنها بـ

السباكة بالرمل1.1تصبّ السباكة معدنًا سائلًا في قالب؛ أما الحدادة فتضغط معدنًا صلبًا، فهي أمتن لكن أقل حرية في الشكل.الدرفلة3.2تضغط الدرفلة المعدن باستمرار بين أسطوانات دوّارة؛ أما الحدادة فتشكّل قطعة واحدة في كل مرة.التشكيل الرأسي على البارد3.5نسخة سريعة وباردة من الحدادة بالقالب المغلق للقطع الصغيرة كالبراغي والمسامير الملولبة.

شاهدها

Scot Forge Company · كيف تسخّن ورشة الحدادة المعدن وتضغطه وتقلّبه في قوالب مفتوحة

Shubham Kola · أنواع الحدادة الرئيسية مشروحة جنبًا إلى جنب

CFS Forge · عمود مرفق يُطرق في قوالب مغلقة، ثم تُقص زوائده

HBEPRESS · ضخامة الحدادة بالقالب المفتوح على سبيكة متوهجة

شاهد صورًا حقيقية

ويكيبيديا: الحدادة — صور للمطارق والمكابس والمطروقات الساخنة
البحث عن الصور في ويكيميديا كومنز

تذكّر

تضغط الحدادة معدنًا صلبًا، عادةً متوهجًا بالحمرة، ليأخذ شكله؛ لا شيء ينصهر ولا شيء يُقطع.
القوالب المفتوحة تشكّل القطع الكبيرة أو المفردة شيئًا فشيئًا؛ والمغلقة تنسخ تجويفًا بسرعة للإنتاج الضخم.
اختر الحدادة عندما يجب ألا تنكسر القطعة: أعمدة المرفق ومعدات الهبوط والعدد اليدوية.