الجودة، والموثوقية، والأداء - تم التسليم
[email protected]
أرتيزونو

مواد البثق على البارد: دليل شامل

آخر تحديث
19 أبريل 2024
شاركنا إعجابك:

جدول المحتويات

يجب أن تتمتع المواد المستخدمة في البثق على البارد بمرونة جيدة ومقاومة منخفضة للتشوه وحساسية للتصلب أثناء العمل. يُعد اختيار المواد المستخدمة في البثق على البارد أحد الاعتبارات الحاسمة في إنتاج البثق. فهو لا يؤثر على جودة المنتج وأدائه فحسب، بل يؤثر أيضًا بشكل مباشر على عمر القالب، مما يؤثر على تعقيد عملية البثق على البارد إلى حد ما.

مع تقدم الصناعة الحديثة وظهور مكابس البثق المتخصصة ذات الحمولة الكبيرة ومواد القوالب الجديدة، اتسع نطاق المواد المتاحة للبثق على البارد، وتوسعت مجموعة المواد المتنوعة تدريجيًا.

يمكن الآن للعديد من المواد منخفضة اللدونة وعالية القوة أن تخضع لمعالجة البثق على البارد ضمن درجة معينة من التشوه. وحاليًا، ترد في الجدول 2-3 المواد المعدنية المستخدمة في البثق على البارد محليًا ودوليًا على حد سواء.

الجدول 2-3: المعادن المستخدمة في البثق على البارد

اسم المادةدرجة المادة
الرصاص والقصدير والفضة وسبائكهما
سبائك الزنك والكادميوم والزنك والكادميوم
الألومنيوم وسبائك الألومنيومألومنيوم نقي1070A,1060,1050A,1035,1200
سبائك الألومنيوم المقاومة للصدأ5A01,5A02,5A03,5A05,3A21
سبائك الألومنيوم الصلبة2 أ01،2 أ02،2 أ04،2 أ04 22 أ 06,22 ب 11، 2 ب 12، 2 أ 10، 2 أ 11، 22 أ 12، 2 أ 13
سبائك الألومنيوم المشغول2A50،2A14
سبائك الألومنيوم فائقة الصلابة7A09
النحاس وسبائك النحاسنحاس نقيT1، T2، T3، T4
النحاس الخالي من الأكسجينTU1,TU2
نحاسH62,H68,H70,H80,H85,H90,H96
فوسفور القصدير البرونزيكيو إس إن 6. 5-0. 15
سبائك المغنيسيومMg99.50، Mg99.00، AZ41M، AZ61M
سبائك النيكل والنيكلنيكل نقين2،ن3،ن4،ن4،ن5،ن6
سبائك النيكل والنحاسNiCu70-30
الفولاذحديد نقي كهربائيدت1، دت2
الفولاذ الكربوني الشائعكيو195، كيو 215، كيو 215، كيو 235، كيو 275
الفولاذ الهيكلي الكربوني عالي الجودة08F,15F,08,10,15,20,25,30,35,40,45,50,15Mn,16Mn,20Mn
فولاذ السحب العميقS10A، S15A، S20A، S10A، S10A، S15A، S20A
سبائك الصلب الإنشائي20MnV، 20MnB، 15Cr، 20Cr، 20Cr، 30Cr، 40Cr، 45Cr، 15CrMo، 20CrMo، 30CrMo , 35CrMo، 42CrMo، 12CrNi2، 12CrNi3A، 12CrNiTi، 30Mn2، 30CrMniSi، 35CrMniSi، 30CrMniSiA، 40CrMniMo، 40CrNiMo، 40CrNiMo، 18CrMniTi
الفولاذ المقاوم للصدأالنظام الحديدي10Cr17
النظام المارتنسيتي06Cr13، 12Cr13، 20Crl3، 30Cr13، 14Cr17Ni2
النظام الأوستنيتي06Cr19Ni10،12Cr18Ni9
محمل الفولاذGCr9، GCr15
فولاذ الأدوات الكربونيT8، T9
فولاذ عالي السرعةW18Cr4V

وبالإضافة إلى ذلك، يمكن إجراء البثق على البارد على التيتانيوم وبعض سبائك التيتانيوم والتنتالوم والزركونيوم، بالإضافة إلى السبائك الدقيقة وسبائك الخفاف.

المواد التي يشيع استخدامها في البثق على البارد هي في المقام الأول المعادن غير الحديدية وسبائكها، والصلب منخفض الكربون مع جزء كتلة الكربون أقل من 0.2%، وسبائك الفولاذ منخفضة السبائك.

المعادن غير الحديدية

بدأ البثق على البارد مع المعادن غير الحديدية، حيث أن البثق على البارد لهذه المعادن أقل تعقيدًا من الفولاذ، كما أن قوة البثق للوحدة أصغر أيضًا. ومع ذلك، كلما زاد محتوى عناصر السبائك، يتدهور أداء البثق على البارد. لذلك، يجب تحديد قابلية معالجة البثق على البارد للمادة بناءً على المحتوى المختلف لعناصر السبائك.

1. ألومنيوم نقي

الألومنيوم النقي الصناعي مثل 1070A، 1060، 1060، 1050A، 1035، 1200، 8A06، إلخ، مع محتوى ألومنيوم عالٍ (w(Al)) يزيد عن 99%، وهو معدن نقي مكعب الوجه مع أنظمة انزلاق 4×3=12، مما يجعله مادة مثالية للبثق على البارد.

إنها لا تتمتع فقط بمقاومة منخفضة للتشوه واللدونة الجيدة، ولكنها أيضًا بالكاد تتصلب أثناء التشوه، وبالتالي تطيل عمر خدمة القالب. إنها مادة ذات أداء جيد في البثق على البارد. يوضح الجدول 2-4 التركيب الكيميائي الرئيسي والخصائص الميكانيكية للألومنيوم النقي الصناعي المستخدم عادة في البثق على البارد.

2. سبائك الألومنيوم المشوهة

تشمل سبائك الألومنيوم المشوهة المستخدمة في البثق على البارد بشكل أساسي الألومنيوم المقاوم للصدأ والألومنيوم الصلب والألومنيوم المشغول.

الجدول 2-4: التركيب الكيميائي الأساسي والخصائص الميكانيكية للألومنيوم النقي الصناعي الشائع استخدامه في البثق على البارد

التركيب الكيميائي الأساسي
(جزء الكتلة، %)
الخواص الميكانيكية
الذكاء الاصطناعيالشوائبالحالةقوة الشد Rm/MPaقوة العائد Rج ل/MPaالاستطالة أ (%)معدل تخفيض المساحة Z (%)صلابة برينل HBW
99. 70. 3ملدن70~11050 ~ 80358015~25
99. 60. 4
99. 50. 5
99. 30. 7العمل المتصلب15010066032
991. 0
98. 81. 2 

(1) الألومنيوم المقاوم للصدأ

تنتمي سبائك الألومنيوم 5A02 و5A05 و3A21 إلى سلسلة سبائك الألومنيوم المقاومة للصدأ من Al-Mn وAg، وهي مواد مثالية للبثق على البارد نظرًا لقوتها المنخفضة واللدونة العالية والأداء الممتاز في البثق على البارد.

ومع ذلك، لديها ميل كبير للتصلب ولا يمكن أن تخضع للمعالجة الحرارية، وتعتمد بشكل أساسي على التصلب بالعمل على البارد لتحسين القوة. سبائك الألومنيوم المقاومة للصدأ التي يشيع استخدامها في البثق على البارد هي 5A02 و3A21. يظهر تركيبها الكيميائي وخصائصها الميكانيكية في الجدول 2-5.

الجدول 2-5: التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية لكل من 5A02 و3A21

الصفالمواد الكيميائية الأولية كوم
المنصب
(جزء الكتلة، %)
الحالةالخواص الميكانيكية
المغنيسيوممنآلقوة الشد Rm/MPaقوة العائد Rج ل/MPaالاستطالة أ (%)معدل تخفيض المساحة Z (%)صلابة برينل HBW
5A022~2.80.15~0.497.85~96.8ملدن19080236445
نصف صلبة2502106/60
3A210.051~1.699~98.4ملدن13050237030
متصلب22018055055

(2) ألومنيوم صلب (2)

تنتمي سبائك مثل 2A01 إلى 2A11 و2A12 إلى سلسلة الألومنيوم الصلب من Al-Cu-Mg، حيث أن 2A11 هو الألومنيوم الصلب القياسي و2A12 هو الألومنيوم الصلب عالي القوة. هذان النوعان من الألومنيوم الصلب هما الأكثر استخدامًا حاليًا. بالمقارنة مع الألومنيوم النقي والفولاذ منخفض الكربون، يتميز الألومنيوم الصلب باللدونة الأقل مرونة وتأثيرات تقوية البثق الأقل وضوحًا وهو عرضة للتشقق بدرجة كبيرة.

ولذلك، من الضروري تعزيز معالجات التليين والتشحيم، ووضع ظروف التشوه الأكثر منطقية وخطط المعالجة التي لا تنتج إجهاد الشد. يحتوي الألومنيوم الصلب 2A12 على كل من النحاس والمغنيسيوم، مما يشكل عددًا كبيرًا من المركبات الهشة Al2CuMg (الطور s) وCuAl2 (الطور 0). ولذلك، فإن 2A12 أكثر صعوبة في البثق على البارد من 3A21.

يوضح الجدول 2-6 التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية للمادتين 2A11 و2A12.

الجدول 2: التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية ل 2A11 و2A12

الصفالمواد الكيميائية الأولية كوم
المنصب
(جزء الكتلة، %)
الحالةالخواص الميكانيكية
النحاسالمغنيسيوممنإجمالي الشوائبالذكاء الاصطناعيقوة الشد Rm/MPaالاستطالة أ (%)صلابة برينل HBW
2A113.8~4.80.4~0.80.4~0.81.8المبلغ المتبقيالتلدين<2401255 ~ 65
التبريد380 ~ 4208 ~1295 ~ 110
2A123.8~4.91.2~1.60.3~0.91.5المبلغ المتبقيالتلدين<24012 ~ 1455 ~ 65
التبريد440 ~ 4708 ~ 12110 ~ 120

(3) الألومنيوم المطروق

ينتمي 2A14 إلى نظام Al-Cu-Mg-Si من سبائك الألومنيوم المطروق وهو عبارة عن سبيكة ألومنيوم عالية القوة. ومقارنةً بالألومنيوم الصلب، فإنها تحتوي على نسبة أعلى من السيليكون، حيث تتراوح كتلتها من 0.61 تيرابايت إلى 1.21 تيرابايت. يمكن للسيليكون أن يزيد من قوة سبيكة 2A14 في حالة المعالجة بالحرارة. بعد التبريد والتعتيق الاصطناعي، يمكن أن تصل القوة إلى 470 ميجا باسكال، أي أعلى من 2A11 بأكثر من 50 ميجا باسكال.

ومع ذلك، فإن مرونتها ليست جيدة مثل مرونة 2A11، خاصة في حالة البرودة، مما يجعلها عرضة للتشقق. ولذلك، يجب إيلاء اهتمام خاص لتأثير التليين وظروف تشوه العملية عند معالجة سبائك الألومنيوم المطروقة. يوضح الجدول 2-7 التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية للسبائك 2A14.

الجدول 2-7: التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية ل 2A14

الصفالمواد الكيميائية الأولية كوم
المنصب
(جزء الكتلة، %)
الحالةالخواص الميكانيكية
النحاسالمغنيسيوممنسيالذكاء الاصطناعيقوة الشد Rm/MPaالاستطالة أ (%)معدل انكماش المقطع Z (%)صلابة برينل HBW
2A143.9~4.80.4~0.80.4~1.00.6~1.2المبلغ المتبقيالتلدين190 ~ 21510 ~1543. 562 ~ 65
التبريد والشيخوخة≥460≥1025≥130

3. النحاس النقي والنحاس الخالي من الأكسجين

النحاس النقي والنحاس الخالي من الأكسجين هما معدن نقي ذو شبكات مكعبة متمركزة على الوجه، على غرار الألومنيوم النقي، وهما مادتان ممتازتان لمعالجة البثق على البارد. تبلغ قوة حالته اللينة حوالي 210 ميجا باسكال فقط.

4. سبائك النحاس

ولأن قوة النحاس النقي الصناعي ليست عالية، فإن ذلك يحد من استخدامه كمادة هيكلية. ولإعطاء النحاس بعض القوة والصلابة ومقاومة التآكل والتوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري ومقاومة التآكل، تتم إضافة عناصر سبائك مختلفة مثل الزنك والقصدير والمنغنيز والألومنيوم والسيليكون. وتسمى سبائك النحاس التي تحتوي على الزنك كعنصر سبيكة رئيسي بالنحاس الأصفر، وتلك التي تحتوي على القصدير كعنصر سبيكة رئيسي بالبرونز.

(1) نحاس

يمكن تقسيم النحاس الأصفر إلى نحاس عادي ونحاس خاص.

النحاس العادي عبارة عن سبيكة ثنائية من النحاس والزنك. تؤثر إضافة الزنك إلى النحاس الأصفر تأثيرًا كبيرًا على الخواص الميكانيكية للنحاس، كما هو موضح في الشكل 2-4. يُظهر الشكل أنه عندما يكون محتوى الزنك w(Zn) في النحاس الأصفر أقل من 39%، يذوب الزنك في النحاس لتشكيل محلول صلب شبكي مكعب محوره الوجه α، وهو محلول صلب ناعم للغاية وشديد اللدونة.

الشكل 2-4: تأثير الزنك على الخواص الميكانيكية للنحاس الأصفر

عندما تزيد كمية الزنك المضافة w(Zn) في النحاس الأصفر عن 39%، يظهر الطور β الصلب والهش ذو الشبيكة المكعبة المتمركزة في الجسم، وهو عبارة عن محلول صلب شبكي مكعب متمركز في الجسم يعتمد على مركب CuZn، مما يتسبب في انخفاض معدل الاستطالة A انخفاضًا حادًا، ولكن تظل قوة الشد R تزداد. عندما يكون محتوى الزنك w(Zn) حوالي 45%، يصل Rm إلى قيمته القصوى.

إذا زاد محتوى الزنك أكثر، يظهر الطور γ الأكثر صلابة وهشاشة في النحاس الأصفر. وهو عبارة عن محلول صلب ذو شبكة مكعبة معقدة تعتمد على مركب Cu5Zn8. عند هذه النقطة، ينخفض Rm من النحاس الأصفر انخفاضًا حادًا، لذلك فإن سبائك النحاس والزنك التي تحتوي على محتوى الزنك w(Zn) الذي يتجاوز 45% ليس لها قيمة عملية.

من التحليل أعلاه، من المعروف أن النحاس الأصفر مثل H62 و H68 و H70 وغيرها، مع محتوى الزنك w(Zn) الذي لا يتجاوز 39%، مناسبة لمعالجة البثق على البارد. يوضح الجدول 2-8 التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية للنحاس وسبائكه المستخدمة في البثق على البارد.

(2) البرونز

هناك العديد من أنواع البرونز، وتسمى بشكل عام وفقاً لأنواع عناصر السبائك الموجودة في النحاس. على سبيل المثال، يُطلق على البرونز الذي يحتوي على الألومنيوم اسم برونز الألومنيوم، والبرونز الذي يحتوي على Sn اسم برونز القصدير.

في ظل الظروف التقنية الحالية، يكون البثق على البارد للبرونز صعبًا إلى حد ما. ومع ذلك، فقد حقق برونز القصدير والفوسفور QSn6.5-0.15 البرونز القصدير والفوسفور معالجة بثق على البارد بنجاح.

ويرجع ذلك إلى أن الفوسفور الموجود في برونز القصدير والفوسفور هذا يمكن أن يزيل الأكسدة، مما يزيل الآثار الضارة للمركب SnO شديد الصلابة والهشاشة2مما يجعل الخواص الميكانيكية وأداء عملية برونز القصدير والفوسفور هذا أفضل، مما يجعله مناسبًا لمعالجة البثق على البارد.

الجدول 2-8: التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية للنحاس وسبائكه للبثق على البارد

الاسمالصفالتركيب الكيميائي الأساسي (جزء الكتلة، %)الحالةالخواص الميكانيكية
النحاسزنكإجمالي الشوائبقوة الشد Rm/MPaمعدل الانكماش المستعرض Z (%)صلابة برينل HBW
نحاس نقيT199.95ملدن210 ~ 23047. 5 ~ 5040 ~ 50
نحاس نقيT299. 9ملدن210 ~ 23047.5 ~ 5040 ~ 50
نحاس نقيT399.7ملدن210 ~ 23047. 5 ~ 5040 ~ 50
نحاسH6260. 5 ~ 63. 539 ~ 360. 5ملدن300 ~ 35030 ~ 4050 ~ 60
نحاسH6867 ~ 7030 ~ 320.3ملدن300 ~ 32030 ~ 4545 ~ 55

5. المعادن غير الحديدية الأخرى

يمكن بثق النيكل النقي على البارد، ولكنه يميل إلى الالتصاق بالقالب. ولذلك، من الأفضل طلاء سطح النيكل بالنحاس قبل البثق على البارد، بسماكة طلاء تبلغ حوالي 0.02 مم، واستخدام البارافين المكلور كمادة تشحيم. بالنسبة للبثق على البارد متعدد الخطوات، يجب إجراء عملية التلدين الوسيطة في فرن كهربائي بغاز واقي. بعد كل عملية تلدين، يجب إعادة طلاء النحاس.

يمكن أيضًا بثق سبيكة النيكل والنحاس NiCu70-30 على البارد.

يمكن بثق التيتانيوم النقي على البارد، ولكن قوة البثق المطلوبة للوحدة عالية. قبل البثق على البارد، يحتاج الفراغ إلى الخضوع لمعالجة سطحية بالفلورايد والفوسفات، ثم تشحيمه بالجرافيت أو ثاني كبريتيد الموليبدينوم أو الراتنج الصناعي.

تُستخدم سبائك الزنك مثل سبائك الكادميوم والزنك على نطاق واسع في تصنيع البطاريات الجافة. ومع ذلك، فهي غير مناسبة للبثق البارد في درجة حرارة الغرفة. من الأنسب تسخين سبيكة الكادميوم والزنك إلى حوالي 100 درجة مئوية والاحتفاظ بها لمدة 30-60 دقيقة قبل البثق. غالبًا ما يستخدم اللانولين أو ستيرات الزنك كمادة تشحيم أثناء البثق.

لا يصلح المغنيسيوم وسبائكه للبثق في درجة حرارة الغرفة. يجب تسخين الفراغ إلى 230-370 درجة مئوية قبل أن يمكن بثقه.

الفولاذ

في الإنتاج الحالي للبثق على البارد، يمكن تقسيم أنواع الفولاذ المستخدم تقريبًا إلى الفئات الثلاث التالية:

(1) فولاذ قابل للتشكيل

المتطلب الرئيسي لهذا النوع من الفولاذ هو قابليته للتشكيل، مع عدم وجود طلب على تأثيرات تقوية البثق الممتازة. تشير هذه الفئة في المقام الأول إلى الفولاذ الكربوني العادي الذي يقل محتواه الكربوني (w(C)) عن 0.1%.

(2) الفولاذ الذي يتطلب تحسين الخصائص الميكانيكية من خلال عمليات التشكيل

يمكن تقريبًا لجميع أنواع الفولاذ الهيكلي منخفض الكربون ومتوسط الكربون عالي الجودة وسبائك الفولاذ الهيكلي ذات المحتوى الكربوني (w(C)) الذي يزيد عن 0.2% تحقيق هذا الغرض من خلال التصلب أثناء العمل.

(3) الفولاذ الذي يتطلب تحسين الخواص الميكانيكية من خلال المعالجة الحرارية

عندما تتجاوز متطلبات القوة لأجزاء المنتج القوة التي يمكن تحقيقها عن طريق البثق على البارد، أو عندما تُفرض متطلبات قوة صارمة عبر المقطع العرضي بأكمله، تكون المعالجة الحرارية ضرورية.

على سبيل المثال، لا تزال الأجزاء مثل الأكمام المحزومة في محاور ناقل السرعات للدراجات ومحركات الدراجات النارية، والتي غالبًا ما تستخدم الفولاذ الهيكلي منخفض السبائك مثل 20Cr و40Cr، تتطلب مزيدًا من المعالجة الحرارية بعد البثق لتلبية متطلبات الأداء. بالنسبة لمثل هذه المواد، يجب أن تتمتع بصلابة عالية أثناء المعالجة الحرارية، ولكن يجب أن تكون قابلة للتليين بشكل مناسب لتقليل قوى البثق.

يمكن أيضًا بثق جميع أنواع الفولاذ تقريبًا التي يمكن تشكيلها على الساخن على البارد. ومع ذلك، نظرًا للقيود المفروضة على القوالب والمعدات، فإن أنواع الفولاذ التي يمكن استخدامها في البثق على البارد تقتصر عمومًا على الفولاذ متوسط الكربون والفولاذ منخفض الكربون الذي يقل محتواه الكربوني (w(C)) عن 0.5%، وكذلك الفولاذ منخفض السبائك الذي يقل محتواه الكربوني (w(C)) عن 0.5%.

وفي الإنتاج الفعلي، يُستخدم على نطاق واسع الفولاذ منخفض الكربون والفولاذ منخفض السبائك الذي يقل محتواه الكربوني (w(C)) عن 0.2%. يسرد الجدول 2-9 الدرجات والتركيبات الكيميائية والخصائص الميكانيكية لبعض أنواع الفولاذ المتاحة حاليًا لمعالجة البثق على البارد.

الاسمالصفالمكونات الكيميائية الرئيسية (جزء الكتلة، %)الخواص الميكانيكيةملاحظة
CمنسيPSكرقوة الشد Rm/MPaالاستطالة أ (%)تخفيض المساحة Z (%)صلابة برينل HBW
فولاذ هيكلي كربوني عالي الجودة100.07~0.140.35~0.650.17~0.37≤0.035≤0.04/340~36043~4060107~110الحالة المخففة
150.12~0.190.35~0.650.17~0.37≤0.04≤0.04/360~38038~4055~60109~121
200.17~0.240.35~0.650.17~0.37≤0.04≤0.04/390~42028~3255121~131
سبائك الفولاذ الهيكلي15Cr0.12~0.180.4~0.70.17~0.37//0.7~1.04502040128
20Cr0.17~0.240.5~0.80.17~0.37//0.7~1.08501040133~138
40Cr0.37~0.440.5~0.80.17~0.37//0.8~1.1≥1000≥9≥45156
فولاذ السحب العميقS10A0.06~0.120.25~0.5≤0.1≤0.03≤0.035/300~40046~5055137
S15A0.12~0.180.25~0.5≤0.1≤0.03≤0.035/340~45044~4855143
S20A0.16~0.220.25~0.5≤0.1≤0.03≤0.035/380~500≥2655156
طلب عرض أسعار مجاني
نموذج الاتصال

أحدث المنشورات
ابق على اطلاع دائم على آخر المستجدات والمحتوى الجديد والمثير حول مواضيع مختلفة، بما في ذلك النصائح المفيدة.
تحدث إلى خبير
اتصل بنا
مهندسو المبيعات لدينا على استعداد للإجابة على أي من أسئلتك وتزويدك بعرض أسعار فوري مصمم خصيصاً لتلبية احتياجاتك.

طلب عرض أسعار مخصص

نموذج الاتصال

طلب عرض أسعار مخصص
احصل على عرض أسعار مخصص مصمم خصيصًا لاحتياجاتك الفريدة من نوعها من الماكينات.
© 2024 أرتيزونو. جميع الحقوق محفوظة.
احصل على عرض أسعار مجاني
سيصلك رد خبرائنا خلال 24 ساعة.
نموذج الاتصال