تشكيلية

القابلية للتشكيل في التشكيل بالدرفلة

في هذا الإطار، يمكن أن يكون الحد الأدنى لنصف القطر الذي يمكن لف الصفيحة حوله دون حدوث فشل من المؤشرات العملية لقابلية التشكيل في عمليات التشكيل بالدرفلة. ويتأثر هذا الحد بسمك الصفيحة وخصائص المادة وطريقة التشكيل.

في هذا الإطار، وتكون المواد ذات القابلية العالية للتشكيل قادرة على تحمل أنصاف أقطار أصغر قبل ظهور الشقوق أو الكسر، في حين تحتاج المواد الأقل قابلية للتشكيل إلى أنصاف أقطار أكبر لتقليل خطر الفشل.

حدود التشكيل في تشكيل الصفائح

وعلى صعيد آخر، تُستعمل منحنيات حدود التشكيل لتمثيل أقصى حالات التشوه التي يمكن أن تتحملها الصفيحة قبل حدوث الفشل. ويعتمد حد التشكيل على نمط التشوه ونسبة الانفعالات الرئيسية في سطح الصفيحة.

من جانب آخر، وعند حدوث تشوه مستوٍ، تكون إحدى الانفعالات السطحية الرئيسية قريبة من الصفر، بينما تمثل الانفعالة الأخرى الحد الأكبر للتشكيل في ذلك النمط من التحميل.

علاوةً على ذلك، يُعد التمزق أحد أهم أنماط الفشل التي تحد قابلية تشكيل الصفائح المعدنية، وخصوصًا في عمليات تشكيل الصفائح المعدنية وختم المعادن.

من جانب آخر، وقد أظهرت الدراسات التجريبية أن تحديد حدود التشكيل لا يخلو من التشتت، وأن الفشل قد يُظهر تغيرات ملحوظة بين الاختبارات حتى عند استخدام المادة نفسها وظروف اختبار متقاربة.

ومن جهة أخرى، يمكن تمثيل هذه الحدود بيانيًا بواسطة مخطط حدود التشكيل الذي يربط بين الانفعالات الرئيسية ويستعمل لمقارنة مسارات التشوه المختلفة مع حد الفشل المتوقع.

علاوةً على ذلك، قد يظهر عنق في مرحلة معينة من التشكيل، وهو مؤشر على بدء تمركز التشوه اللدن في منطقة محددة. وفي المراحل الأولى قد يكون التشوه متجانسًا نسبيًا، ثم يزداد تركّزه في منطقة العنق إلى أن يحدث التمزق.

قابلية السحب العميق

كذلك، يُعد السحب العميق من أشهر عمليات تشكيل الصفائح المعدنية. وفيه تسحب الصفيحة المعدنية إلى داخل قالب بواسطة مثقب أو مكبس، بينما تُستعمل أداة تثبيت للمحافظة على المادة ومنع تكون التجاعيد أثناء العملية.

من جهة ثانية، وقد أظهرت الدراسات أن المواد ذات قابلية السحب العميق المرتفعة يمكن أن تظهر سلوكًا متباين الخواص، إذ يختلف مقدار التشوه في مستوى الصفيحة عن مقدار التشوه في اتجاه السمك.

من جانب آخر، ويرتبط معامل لانكفورد بسلوك المادة في اتجاهات مختلفة بالنسبة إلى اتجاه الدرفلة، ولذلك يستعمل في توصيف تباين الخواص للصفائح المدرفلة.

من جانب آخر، ويُستعمل معامل لانكفورد، ويرمز إليه بالحرف ، للتعبير عن العلاقة بين التشوه العرضي والتشوه في اتجاه السمك في اختبار الشد، ويُستعمل مؤشرًا على قابلية بعض الصفائح للسحب العميق.

الانفعال عند الكسر

وفي السياق ذاته، يُستعمل الانفعال عند الكسر بوصفه أحد المؤشرات العامة التي يمكن أن تعطي فكرة عن قابلية المادة للتشكيل ومطيلتها. ويُحدد هذا الانفعال عادةً بواسطة اختبار الشد أحادي المحور، الذي تقاس فيه الزيادة في طول عينة الاختبار بالنسبة إلى طول مرجعي.

من جهة ثانية، ويختلف الانفعال عند الكسر بصورة كبيرة بين المواد. فقد يكون منخفضًا في بعض المواد عالية المقاومة، بينما يتجاوز 50% في بعض درجات الفولاذ منخفض المقاومة ذات القابلية العالية للتشكيل. ويعتمد مقدار الانفعال الفعلي على نوع المادة وحالة المعالجة وظروف الاختبار.

كذلك، لا يكون التشوه متجانسًا بالضرورة حتى لحظة الكسر؛ إذ قد يبدأ التضيق الموضعي بعد الوصول إلى أقصى حمل، ثم يتركز التشوه بصورة متزايدة في منطقة العنق حتى يحدث الكسر. ولذلك فإن الانفعال عند الكسر يختلف عن بعض تعريفات الانفعال الهندسي التي تفترض تجانس التشوه على طول الطول المرجعي.

مخططات حدود التشكيل

ومن جهة أخرى، تُستعمل مخططات حدود التشكيل لعرض العلاقة بين الانفعالات الرئيسية التي يمكن أن تتعرض لها الصفيحة قبل الوصول إلى الفشل. وتوفر هذه المخططات أداة عملية لتقييم قابلية تشكيل المادة في عمليات تشكيل الصفائح.

إضافةً إلى ذلك، ويُمكن مقارنة مسار التشوه الناتج عن عملية تشكيل فعلية بمنحنى حد التشكيل لتقدير مدى اقتراب المادة من منطقة الفشل.

في هذا الإطار، ويُعد استخدام هذه المخططات مفيدًا بصورة خاصة في تصميم أدوات التشكيل وتحليل العمليات التي تتضمن توزيعًا معقدًا للانفعالات.

استخدام معلمات قابلية التشكيل

وفي السياق ذاته، تعد معرفة قابلية تشكيل المادة من العوامل المهمة في تخطيط وتصميم عمليات التشكيل الصناعية. ويمكن استخدام نتائج اختبارات قابلية التشكيل لاختيار المادة المناسبة وشكل الأداة وظروف العملية.

إضافةً إلى ذلك، وتساعد هذه المعلومات في تصميم أدوات التشكيل، وتقليل عدد التجارب الأولية، وتحسين ظروف التشغيل، والحد من الهدر الناتج عن الأجزاء المعيبة.

كذلك، كما يمكن استخدام طريقة العناصر المحددة لمحاكاة عمليات التشكيل والتنبؤ بمناطق التشوه الشديد واحتمال حدوث الفشل. وتُستعمل معايير مثل منحنيات حدود التشكيل لتقييم نتائج المحاكاة ومقارنتها بالسلوك المتوقع للمادة.

المطيلية والفشل اللدن

في هذا الإطار، لا يقتصر فشل المادة أثناء التشكيل على التمزق الناتج من حدود التشكيل؛ فقد يحدث كذلك كسر لدن بعد تعرض المادة لتشوه لدن كبير، كما يمكن أن يحدث الفشل نتيجة الانحناء أو القص.

كذلك، ولهذا طُورت نماذج متعددة لوصف الفشل المطيل، مع استخدام اختبارات مختلفة لتحديد حدود التشكيل تحت أنماط مختلفة من الانفعال والإجهاد.

وعلى صعيد آخر، على المستوى المجهري يمكن أن يبدأ الفشل بتكون فجوات صغيرة داخل المادة، ثم تنمو هذه الفجوات مع استمرار التشوه حتى تتصل ببعضها وتؤدي إلى تكوّن شقوق أكبر.

المجموعة الدولية لأبحاث السحب العميق

من جانب آخر، وقد أصبحت المجموعة منصة دولية للمؤسسات والباحثين والمهندسين العاملين في مجال تشكيل الصفائح المعدنية وتقييم قابلية تشكيل المواد.

• انظر كذلك
• تشكيل المعادن
• درفلة
• بثق
• تزوير
• سحب عميق
• مطيلية
• اختبار الشد
• ضبط الجودة
• علم المواد
• هندسة ميكانيكية
• المراجع
• وصلات خارجية
• الموقع الرسمي للمجموعة الدولية لأبحاث السحب العميق
• تشكيل الصفائح وحدود التشكيل

ومن جهة أخرى، تأسست المجموعة الدولية لأبحاث السحب العميق (بالإنجليزية: International Deep Drawing Research Group، واختصارًا IDDRG) عام 1957، وتهدف إلى تشجيع البحث وتبادل الخبرات والمعرفة المتعلقة بتشكيل الصفائح، ولا سيما السحب العميق.

دور قابلية التشكيل في التصميم الصناعي

إضافةً إلى ذلك، تؤثر قابلية التشكيل في اختيار المادة وهندسة المنتج وطريقة التصنيع. فقد يسمح استخدام مادة ذات قابلية تشكيل عالية بتصنيع أشكال أكثر تعقيدًا أو تقليل عدد مراحل التشكيل.

إضافةً إلى ذلك، وفي المقابل قد تتطلب المواد ذات قابلية التشكيل المنخفضة عمليات وسيطة أو أنصاف أقطار أكبر أو ظروف تشكيل أكثر تحفظًا لتجنب التمزق والكسر.

من جهة ثانية، ولهذا ترتبط قابلية التشكيل ارتباطًا مباشرًا بتصميم العملية الصناعية، وليس بخاصية منفصلة عن طريقة التصنيع نفسها.