رسم تخطيطي سلكي

سحب سلك فضي باليد
سحب سلك فضي أكثر سمكًا عن طريق السحب المرن

سحب الأسلاك عملية تشكيل معادن تُستخدم لتقليل مساحة مقطع السلك عن طريق سحبه عبر قالب واحد أو أكثر . تتعدد تطبيقات سحب الأسلاك، بما في ذلك الأسلاك الكهربائية ، والكابلات، والمكونات الهيكلية المعرضة للشد، والزنبركات، ومشابك الورق، وأسلاك العجلات، والآلات الموسيقية الوترية. وعلى الرغم من تشابه العملية مع البثق ، إلا أن السحب يختلف عنه ، إذ يُسحب السلك في السحب، بدلاً من دفعه، عبر القالب. يُجرى السحب عادةً في درجة حرارة الغرفة ، ولذلك يُصنف كعملية تشكيل على البارد ، ولكن يمكن إجراؤه في درجات حرارة مرتفعة للأسلاك الكبيرة لتقليل القوى المؤثرة. [ 1 ]

من بين المعادن الأساسية، يعتبر النحاس والفضة والذهب والبلاتين أكثر المعادن قابلية للطرق وأكثر مناعة ضد العديد من المشاكل المرتبطة بالتشكيل على البارد .

عملية

مفهوم الرسم السلكي

عملية سحب الأسلاك بسيطة من حيث المبدأ. يُجهز السلك بتقليص طرفه عن طريق الطرق أو البرد أو الدرفلة أو التشكيل بالضغط ، ليناسب القالب؛ ثم يُسحب السلك عبر القالب. أثناء سحب السلك، يبقى حجمه ثابتًا، لذا كلما قل قطره، زاد طوله. عادةً ما يتطلب السلك أكثر من عملية سحب، عبر قوالب أصغر تدريجيًا، للوصول إلى الحجم المطلوب. يعتمد مقياس الأسلاك الأمريكي على هذه العملية. يمكن تنفيذ هذه العملية على نطاق صغير باستخدام لوحة سحب ، أو على نطاق تجاري واسع باستخدام آلات مؤتمتة. [ 1 ] [ 2 ] تُغير عملية سحب الأسلاك خصائص المادة نتيجةً للتشكيل على البارد.

تتراوح نسبة تقليل المساحة في الأسلاك الصغيرة عادةً بين 15 و25%، بينما تتراوح في الأسلاك الأكبر حجمًا بين 20 و45%. [ 1 ] يعتمد تسلسل القوالب الأمثل لعملية معينة على نسبة تقليل المساحة، وحجم سلك الإدخال، وحجم سلك الإخراج. ومع تغير نسبة تقليل المساحة، يتغير تسلسل القوالب تبعًا لذلك.

تُسحب الأسلاك الدقيقة جدًا عادةً في حزم. في الحزمة، تُفصل الأسلاك بمعدن ذي خصائص مماثلة، ولكن بمقاومة كيميائية أقل، بحيث يمكن إزالته بعد السحب. إذا تجاوز انخفاض المساحة 50%، فقد تتطلب العملية خطوة وسيطة من التلدين قبل إعادة السحب.

تبدأ عملية سحب الأسلاك التجارية عادةً بلفافة من سلك مدلفن على الساخن بقطر 9 مم (0.35 بوصة) . تتم معالجة السطح أولاً لإزالة القشور. ثم يتم إدخاله في آلة سحب الأسلاك التي قد تحتوي على كتلة واحدة أو أكثر متصلة على التوالي.  

تتضمن آلات سحب الأسلاك أحادية الكتلة وسائل لتثبيت القوالب بدقة في موضعها وسحب السلك بثبات عبر الثقوب. يتكون التصميم المعتاد من منضدة أو طاولة من الحديد الزهر مزودة بدعامة قائمة لتثبيت القالب، وأسطوانة رأسية تدور وتلف السلك حول سطحها لسحبه عبر القالب. تُخزن لفة السلك على أسطوانة أخرى أو "مُسرّع" يقع خلف القالب ويسحب السلك بالسرعة المطلوبة. تُزود أسطوانة السلك أو "الكتلة" بوسائل لتوصيلها أو فصلها بسرعة عن عمودها الرأسي، بحيث يمكن إيقاف حركة السلك أو بدءها فورًا. كما أن الكتلة مخروطية الشكل، بحيث يمكن إخراج لفة السلك بسهولة لأعلى عند الانتهاء. قبل تثبيت السلك على الكتلة، يجب سحب طول كافٍ منه عبر القالب. يتم ذلك بواسطة زوج من الكماشات القابضة في نهاية سلسلة ملفوفة حول أسطوانة دوارة، حيث يتم سحب السلك حتى يصبح بالإمكان لفه مرتين أو ثلاث مرات على الكتلة، حيث يتم تثبيت النهاية بواسطة مشبك لولبي صغير أو ملزمة. عندما يكون السلك على الكتلة، يتم تحريكها ويتم سحب السلك بثبات عبر القالب؛ من المهم جدًا أن تدور الكتلة بانتظام وأن تتحرك بشكل مستقيم وتسحب السلك بسرعة ثابتة، وإلا سيحدث "اندفاع" مما سيؤدي إلى إضعاف السلك أو حتى قطعه. تختلف سرعات سحب السلك اختلافًا كبيرًا، وفقًا للمادة ونسبة التخفيض.

تختلف الآلات ذات الكتل المتصلة عن الآلات ذات الكتلة الواحدة بوجود سلسلة من القوالب التي يُسحب السلك من خلالها بشكل متواصل. ونظرًا للاستطالة والانزلاق، تتغير سرعة السلك بعد كل عملية سحب متتالية. ويتم استيعاب هذه السرعة المتزايدة من خلال ضبط سرعة دوران مختلفة لكل كتلة. قد تحتوي إحدى هذه الآلات على ما بين 3 إلى 12 قالبًا. [ 2 ] تُسمى عملية تمرير السلك عبر جميع القوالب وحول الكتل "عملية التمرير". تشمل ترتيبات التشحيم مضخة تغمر القوالب، وفي كثير من الحالات، تتحرك الأجزاء السفلية من الكتل أيضًا في مادة التشحيم. [ 3 ]

غالباً ما تكون عمليات التلدين الوسيطة ضرورية لمواجهة آثار التشكيل على البارد، وللسماح بمزيد من السحب. كما يمكن استخدام عملية تلدين نهائية على المنتج النهائي لزيادة الليونة والتوصيل الكهربائي إلى أقصى حد . [ 4 ]

من الأمثلة على المنتجات التي يتم إنتاجها في آلة سحب الأسلاك المستمرة أسلاك الهاتف. يتم سحبها من 20 إلى 30 مرة من قضيب فولاذي مدلفن على الساخن. [ 2 ]

على الرغم من أن المقاطع العرضية الدائرية هي السائدة في معظم عمليات السحب، إلا أنه يتم سحب مقاطع عرضية غير دائرية. وعادةً ما يتم سحبها عندما يكون المقطع العرضي صغيرًا والكميات منخفضة جدًا بحيث لا تبرر عملية الدرفلة . في هذه العمليات، تُستخدم آلة السحب الكتلية أو آلة السحب ذات الرأس التركي. [ 5 ]

تشحيم

يُعدّ التزييت في عملية السحب ضروريًا للحفاظ على جودة سطح جيدة وإطالة عمر القالب. فيما يلي طرق مختلفة للتزييت: [ 1 ]

  • السحب الرطب: يتم غمر القوالب والأسلاك أو القضبان بالكامل في مواد التشحيم.
  • السحب الجاف: يمر السلك أو القضيب عبر وعاء من مادة التشحيم التي تغطي سطح السلك أو القضيب
  • الطلاء المعدني: يتم طلاء السلك أو القضيب بمعدن لين يعمل كمادة تشحيم صلبة
  • الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية: تهتز القوالب والمغزل، مما يساعد على تقليل القوى ويسمح بتخفيضات أكبر لكل تمريرة.
  • السحب باستخدام قوالب الأسطوانات (يُشار إليه أيضًا بالسحب بالدرفلة ): تُستخدم قوالب الأسطوانات بدلًا من القوالب الثابتة لتحويل الاحتكاك القصي إلى احتكاك دحرجة، مما يُقلل بشكل كبير من قوى السحب كما ذكر لامبياس. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] عند استخدام قوالب الأسطوانات، تتكون مراحل السحب من 2 إلى 4 أسطوانات غير متحركة، ويتم سحب السلك ضمن خلوص الأسطوانات. يُمكن تطبيق هذا النوع من الحلول بسهولة لإنتاج أسلاك مسحوبة مسطحة أو ذات شكل مُحدد.

تُستخدم مواد تشحيم متنوعة، مثل الزيت . ومن طرق التشحيم الأخرى غمر السلك في محلول كبريتات النحاس الثنائي ، مما يؤدي إلى ترسب طبقة من النحاس تُشكل نوعًا من مواد التشحيم. في بعض أنواع الأسلاك، يُترك النحاس بعد عملية السحب النهائية لمنع الصدأ أو لتسهيل عملية اللحام .

الخواص الميكانيكية

يمكن أن يكون تأثير سحب الأسلاك في تعزيز المتانة كبيرًا. وقد سُجّلت أعلى مستويات المتانة المتاحة لأي نوع من الفولاذ على أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المسحوبة على البارد ذات القطر الصغير.

قوالب الرسم

رسم تخطيطي لقالب سحب الأسلاك الكربيدية

تُصنع قوالب السحب عادةً من فولاذ الأدوات أو كربيد التنجستن أو الماس ، ويُعدّ كربيد التنجستن والماس المُصنّع الأكثر شيوعًا. [ 2 ] يُستخدم قالب من الماس أحادي البلورة لسحب الأسلاك الدقيقة جدًا . [ 2 ] أما في السحب الساخن، فتُستخدم قوالب من الفولاذ المصبوب. بينما يُستخدم قالب من كربيد التنجستن لسحب أسلاك الفولاذ. تُوضع القوالب داخل غلاف فولاذي يدعمها ويُسهّل تغييرها. [ 2 ] تتراوح زوايا القوالب عادةً بين 6 و15 درجة، ولكل قالب زاويتان مختلفتان على الأقل: زاوية الدخول وزاوية الاقتراب. [ 2 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. 1 2 3 4 كالبكجيان، ص 415-419.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 ديجارمو، ص. 434.
  3. تشيشولم، هيو ، محرر. (1911). "السلك"  . الموسوعة البريطانية . المجلد  28 (  الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج. ص  738.
  4. ديغارمو، ص 435.
  5. ديفيس، جوزيف ر؛ لجنة الدليل، الجمعية الأمريكية للمعادن الدولية (2001-08-01). النحاس وسبائك النحاس . الجمعية الأمريكية للمعادن الدولية. ISBN 978-0-87170-726-0.
  6. لامبياسي، ف.؛ دي إيليو، أ. (2011). "دراسة بارامترية حول الإجهادات والأحمال المتبقية في عملية السحب باستخدام بكرات خاملة". المواد والتصميم . 32 (10): 4832-4838 . doi : 10.1016/j.matdes.2011.06.019 .
  7. لامبياسي، ف.؛ دي إيليو، أ. (2012). "دراسة تجريبية ودراسة باستخدام العناصر المحدودة لعملية سحب الأسطوانات". مجلة هندسة المواد والأداء . 21 (2): 161-166 . Bibcode : 2012JMEP...21..161L . doi : 10.1007/s11665-011-9932-1 . S2CID 135863189 . 
  8. لامبياسي، ف.؛ دي إيليو، أ. (2012). "عدم تجانس التشوه في عملية السحب بالدرفلة". مجلة عمليات التصنيع . 14 (3): 208-215 . doi : 10.1016/j.jmapro.2011.12.005 .

مراجع

  • بودينسكي، كينيث ج. (1996). مواد هندسية: الخصائص والاختيار (الطبعة الخامسة  ). أبر سادل ريفر، نيوجيرسي: برنتيس هول، إنك. ISBN 978-0-13-367715-7.
  • ديغارمو، إي. بول؛ بلاك، جيه تي؛ كوهسر، رونالد أ. (2003). المواد والعمليات في التصنيع (  الطبعة التاسعة). وايلي. ISBN 978-0-471-65653-1..
  • كالبكجيان، سيروب؛ شميد، ستيفن ر. (2006). هندسة وتكنولوجيا التصنيع (  الطبعة الخامسة). أبر سادل ريفر، نيوجيرسي: بيرسون برنتيس هول. ص  429. ISBN 978-0-13-148965-3.