أنواع وتصنيفات معالجة المعادن

أنواع وتصنيفات معالجة المعادن

     في مجال التصنيع الميكانيكي، يعتبر كل من المعدن والبلاستيك من أكثر المواد استخدامًا، ويتم تصنيع العديد من المكونات الميكانيكية من خلال معالجة المعادن.

ما هي عملية معالجة المعادن؟

     يشير مصطلح معالجة المعادن إلى المصطلح العام لجميع أنواع المعالجة والتجهيز التي تُجرى على المعادن كمواد خام لغرض تصنيع المنتجات.

     يمكن تقسيم معالجة المعادن تقريبًا إلى فئتين: معالجة المعادن للتشكيل، ومعالجة المعادن لتغيير خصائصها. الأولى هي طريقة معالجة تُستخدم لتشكيل المنتجات من خلال معالجة المواد الخام مثل الصفائح أو القضبان أو المعادن المنصهرة. أما الثانية، فهي طريقة معالجة تتضمن المعالجة الحرارية أو الكيميائية للمعادن لزيادة صلابتها أو تحسين مقاومتها للصدأ.

معالجة المعادن للتشكيل

     يمكن تقسيم أشكال معالجة المعادن لتشكيلها تقريبًا إلى الفئات الأربع التالية.

1. المعالجة الميكانيكية

    تشمل المعالجة الميكانيكية ثلاث طرق: القطع والطحن والمعالجة الخاصة.

• معالجة القطع

هذه طريقة معالجة تستخدم أدوات القطع لتشكيل قطعة العمل عن طريق قطع الأجزاء غير المرغوب فيها وإزالتها. وأكثر الطرق شيوعًا هي استخدام معدات مثل المخارط، وآلات التفريز، ومراكز التشغيل، وآلات الحفر. وتُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في منتجات متنوعة، مثل قطع غيار الأجهزة المنزلية وقطع غيار السيارات، وغيرها.

• عملية الطحن

هذه طريقة معالجة تستخدم عجلة تجليخ لإزالة الأجزاء غير المرغوب فيها من قطعة العمل. يُستخدم التجليخ غالبًا في الحالات التي تتطلب أسطحًا دقيقة، مثل قطع غيار السيارات والمكونات المنزلقة في أدوات الآلات.

•  معالجة خاصة

تُصنف طرق المعالجة الميكانيكية التي لا تندرج تحت القطع أو التجليخ عادةً ضمن المعالجة الخاصة. ويشمل هذا النوع من المعالجة العديد من الأساليب، ومن أبرزها التصنيع بالتفريغ الكهربائي والمعالجة بالليزر.

تُستخدم عملية التصنيع بالتفريغ الكهربائي غالبًا لنقش تجاويف القوالب، وقطع الصفائح الرقيقة ومجاري المفاتيح بدقة، وما إلى ذلك.

تُستخدم المعالجة بالليزر غالبًا للقطع الدقيق للصفائح الرقيقة، وحفر الثقوب الدقيقة، ولأغراض أخرى.

2. معالجة البلاستيك

  في مجال معالجة البلاستيك، إلى جانب التشكيل والطرق، يشمل ذلك أيضًا الدرفلة.

• عملية الختم

تتضمن هذه الطريقة في المعالجة ضغط أداة أو قالب بقوة كبيرة على قطعة العمل المعدنية لقطعها، أو تشكيل قطعة العمل وفقًا لشكل القالب. تُصنف معالجة الصفائح المعدنية أيضًا ضمن فئة واسعة من عمليات التشكيل بالضغط، وتُستخدم على نطاق واسع في هياكل السيارات والأجهزة المنزلية التي تستخدم الصفائح المعدنية.

• التشكيل

تعتمد هذه الطريقة في التصنيع على تطبيق قوة كبيرة على رأس المطرقة أو القالب لضغط أو طرق قطعة العمل، مما يؤدي إلى تشكيلها وفقًا لشكل القالب. وبفضل قدرتها على منح قطع العمل قوة عالية، يمكن تطبيقها في تصنيع أجزاء المحركات والمنتجات التي تتطلب تحمل القوة، مثل المفاتيح.

• التدحرج

يُطلق عليها اسم "الدرفلة" لأن قطعة العمل تُشكّل أثناء الدوران أو الدرفلة. كما تُستخدم بشكل شائع في معالجة الخيوط الخارجية، وما إلى ذلك. المنتجات الرئيسية هي البراغي الشائعة وأنواع أخرى من المسامير الموجودة في مراكز الأدوات المنزلية.

3. اختيار الممثلين

تتضمن هذه الطريقة استخدام فرن لصهر المعدن المستخدم كمادة خام، ثم صب المعدن المنصهر في قالب ذي تجويف على شكل المنتج، ليتصلب داخله ويشكل المنتج النهائي. تُستخدم هذه العملية غالبًا في الإنتاج الضخم للمنتجات ذات الأشكال المعقدة، ويمكن استخدامها في تصنيع أجزاء المحركات، وقواعد آلات التشغيل، وقطع غيار المحركات، وغيرها.

4. آخرون

تعد تقنيات تعدين المساحيق والطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن من أساليب المعالجة الحديثة نسبياً، والقادرة على معالجة الأشكال والهندسة المعقدة التي لا يمكن تحقيقها بالتقنيات التقليدية.

•  تعدين المساحيق

تتضمن هذه الطريقة التصنيعية ضغط مسحوق المعدن المستخدم كمادة خام في قالب مصمم على شكل المنتج، ثم تسخينه في فرن لربط جزيئات المعدن معًا، وبالتالي تصنيع المنتج. وتُستخدم هذه الطريقة غالبًا في إنتاج التروس التي توفر قوة الدفع، والمحامل الخاصة التي لا تتطلب تزييتًا، وغيرها.

•  طابعة ثلاثية الأبعاد معدنية

هذه طريقة معالجة حظيت باهتمام كبير في السنوات الأخيرة، حيث يتم فيها تشكيل المنتج النهائي عن طريق تكديس المواد اللازمة لكل جزء من أجزاء المنتج على مراحل. ورغم أن تاريخ تطوير هذه العملية لا يزال قصيرًا نسبيًا، إلا أنها استُخدمت بالفعل في تصنيع شفرات محركات الطائرات النفاثة وأجزاء مكابح السيارات الفاخرة، إلى جانب تطبيقات أخرى.

عمليات تصنيع تُغير خصائص المعادن

تشمل طرق المعالجة الرئيسية لتغيير خصائص المعادن المعالجة الحرارية ومعالجة السطح.

1. المعالجة الحرارية

من أهم خصائص المعادن إمكانية تغيير بنيتها المجهرية الداخلية واكتساب خصائص متنوعة من خلال المعالجة الحرارية. ومن أشهر هذه المعالجات: التبريد السريع والتطبيع. الكربنة نوع من أنواع التبريد السريع، وهي عملية تُحسّن جزئيًا صلابة الفولاذ عن طريق السماح للكربون بالتغلغل في سطحه. تُستخدم هذه العمليات على نطاق واسع في المنتجات المصنوعة من الفولاذ والألومنيوم، بما في ذلك قطع غيار السيارات والطائرات.

2. معالجة السطح

   تشمل عمليات معالجة الأسطح النموذجية الطلاء والمعالجة الكيميائية لتشكيل الأغشية.

• طلاء

هذه عملية معالجة لتغطية أسطح المعادن بطبقات معدنية أخرى. تُحقق هذه العملية وظائف متعددة مثل منع الصدأ، وتحسين المظهر الجمالي، وتصليد السطح، وتُستخدم على نطاق واسع في الأدوات المنزلية وقطع غيار السيارات وغيرها من المجالات.

• معالجة تشكيل الأغشية الكيميائية

بخلاف الطلاء، تستخدم هذه العملية وسائل كيميائية لتغيير خصائص سطح المعدن، مما يمنحه خصائص معينة. وغالبًا ما تُستخدم في بيئات التشغيل القاسية لأجزاء السيارات أو آلات البناء التي تتطلب الحماية من الصدأ.

ملخص

تتعدد طرق معالجة المعادن، وتشمل الطرق الرئيسية التشغيل الآلي، والتشكيل البلاستيكي، والصب، وغيرها من الطرق التي تُغير شكل المعادن. كما يمكن اختيار المعالجة الحرارية أو معالجة السطح، وغيرها من العمليات التي تُغير خصائص المعادن، بناءً على استخداماتها وأغراضها.