الدرس 4.2التشويهالفصل 4 · تشكيل الصفائح والأنابيب

الختم والسحب العميق

قوالب متطابقة تقطع الصفيحة وتضغطها إلى شكلها، غالبًا في ثانية

الختم (Stamping) يشكّل الصفائح المعدنية بين قوالب متطابقة في مكبس، بقطعة واحدة في كل شوط. والسحب العميق هو عملية الختم التي تسحب قطعة مسطحة خام داخل قالب لصنع قطعة مجوّفة بلا لحام. علب المشروبات وأحواض المطابخ وعلب البطاريات وألواح هياكل السيارات تُسحب كلها بهذه الطريقة.

الصورة: Pressteck S.p.A, CC BY-SA 2.0, عبر Wikimedia Commons

السحب العميق لكوب · 3 مراحلتقطع اللوحات الثلاث منتصف كوب مستدير أثناء سحبه؛ والأرقام داخل الدوائر تطابق الخطوات أدناه.

الختم والسحب العميق في دقيقة، من MecMade

كيف تعمل

تحميل القطعة الخام. توضع قطعة مسطحة خام (قطعة مقطوعة من صفيحة، هنا قرص) على القالب، وهو كتلة بها ثقب حافته مستديرة. تسمى هذه الحافة المستديرة نصف قطر القالب.
تثبيت الحافة. يضغط حامل القطعة الخام، وهو حلقة حول المثقب، على الحافة بقوة محكومة. إن قلّت القوة تتجعد الحافة؛ وإن زادت يتمزق الجدار.
السحب. يدفع المثقب المركز إلى الأسفل داخل الثقب. تنزلق الحافة إلى الداخل تحت الحامل وتنحني فوق نصف قطر القالب لتصير الجدار.
الإخراج والتقليم. يرتفع المثقب والحامل، ويدفع قاذف الكوب خارجًا، ثم تُقلَّم الحافة غير المنتظمة. تُسحب القطع الأعمق مجددًا في مراحل لاحقة (إعادة السحب)، كل منها أضيق وأعمق.

في الختم بكميات كبيرة، ينفّذ القالب التتابعي عدة عمليات في محطات على امتداد شريط ملفوف: القطع والتثقيب (ثقب الفتحات) والثني والسحب. يتقدم الشريط محطة في كل شوط، فتسقط قطعة منتهية في كل شوط.

حقائق أساسية

المواد: صفائح مطيلة: فولاذ منخفض الكربون ومقاوم للصدأ، ألومنيوم، نحاس، نحاس أصفر؛ بسماكة عادةً نحو 0.2 إلى 6 مم
القطع النموذجية: العلب، الأكواب، الأحواض، أواني الطبخ، خزانات الوقود، ألواح هياكل السيارات، علب البطاريات، الدعامات
حجم القطعة: من قشور بعرض بضعة مليمترات إلى ألواح جانبية لهياكل سيارات بطول بضعة أمتار
الدقة: نحو ±0.1 مم في القطع الصغيرة؛ وأوسع في الألواح الكبيرة
تشطيب السطح: ناعم، قريب من تشطيب الصفيحة نفسها؛ وجيد بما يكفي لألواح السيارات المطلية
حجم الدفعة المناسب: كميات كبيرة: من آلاف إلى ملايين القطع، لأن القوالب لا تُسترد تكلفتها إلا بالإنتاج الكبير
كلفة العدّة والآلة: قوالب من نحو 10,000 دولار للقطع الصغيرة البسيطة إلى أكثر من مليون دولار لمجموعة قوالب هيكل سيارة؛ ومكابس من نحو 100,000 دولار إلى ملايين عديدة لخط ألواح السيارات
السرعة: قطعة واحدة في كل شوط: نحو 10 إلى 15 في الدقيقة لألواح السيارات الكبيرة؛ وعشرات إلى مئات في الدقيقة للقطع الصغيرة في القوالب التتابعية

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

سريع جدًا ورخيص للقطعة عند الإنتاج الكبير
قطع مجوّفة بلا لحام ومانعة للتسرب، دون لحامات
قطع قوية وخفيفة؛ ويتصلّب المعدن أثناء تشكيله
قابل للتكرار جدًا من قطعة لأخرى

الحدود

القوالب غالية وتستغرق أسابيع إلى أشهر في بنائها وضبطها
العمق في كل مرحلة محدود: لا يمكن أن تزيد القطعة الخام إلا بنحو ضعفي قطر المثقب
عيوب يجب التحكم فيها: تجعّد الحافة، تمزق قرب زاوية المثقب، حافة متموجة
تغيير التصميم يعني قوالب جديدة أو معدَّلة

أين تُستخدم

السياراتالأبواب، أغطية المحرك، الأسقف، الرفارف، خزانات الوقود، أحواض الزيت
التغليفعلب المشروبات والأغذية، علب الأيروسول، أغطية الزجاجات
المطبخ والأجهزة المنزليةالأحواض، القدور، المقالي، أغلفة الأجهزة
الإلكترونيات والبطارياتعلب بطاريات أسطوانية، أغلفة موصلات، علب تدريع
الدفاعأغلفة الخراطيش

كيف تتعرف عليها

أشكال مجوّفة بلا لحام، مثل العلب والأكواب والأحواض، بلا خط لحام.
زوايا مستديرة داخلية وخارجية عند القاع، منسوخة من أنصاف أقطار المثقب والقالب.
حافة نظيفة مقلَّمة عند الفتحة، غالبًا ملفوفة أو مطوية.
خطوط خدش عمودية خافتة على الجدار الخارجي، حيث انزلق المعدن على القالب.

قارنها بـ

ثني الصفائح المعدنية4.1أدوات رخيصة لكن للطيّات المستقيمة فقط؛ أما الختم فيشكّل شكلًا ثلاثي الأبعاد كاملًا في شوط واحد.الدحرجة المعدنية (Metal spinning)4.3يصنع قطعًا مجوّفة مستديرة مشابهة بأدوات رخيصة، مناسبًا للدفعات الصغيرة لكنه أبطأ للقطعة.التشكيل الهيدروليكي4.5ضغط السائل يحل محل أحد الأدوات الصلبة، مما يتيح أشكالًا معقدة بمراحل أقل.

شاهدها

Toledo Metal Spinning · نظرة عامة للمبتدئين على ختم السحب العميق

Hubert Stüken GmbH & Co. KG · كيف تُسحب قطعة في عدة مراحل، يشرحها مصنّع

Gut Metallumformung AG · سحب عميق حقيقي لكوب في مكبس

ANDRITZ Schuler · خط مكابس لهياكل السيارات مع روبوتات تنقل الألواح بين القوالب

شاهد صورًا حقيقية

ويكيبيديا: السحب العميق — مخططات العملية وخط سحب عميق
ويكيبيديا: الختم (تشغيل المعادن) — نظرة عامة على عمليات الختم
البحث عن الصور في ويكيميديا كومنز

تذكّر

قوالب متطابقة تشكّل الصفيحة في شوط مكبس واحد؛ والسحب العميق يسحب قطعة مسطحة خام إلى كوب بلا لحام.
يمنع حامل القطعة الخام تجعّد الحافة وهي تنزلق إلى الداخل.
القوالب مكلفة، لذلك يستحق الختم العناء عند الإنتاج الكبير.