أسباب وحلول فشل قوالب المكابس الهيدروليكية

تتناول هذه المقالة بشكل أساسي أسباب فشلهيدروليكي أوالقوالب والحلول.

1. مادة القالب

ينتمي فولاذ القوالب إلى فئة الفولاذ السبائكي. يحتوي على عيوب في بنيته، مثل الشوائب غير المعدنية، وانفصال الكربيدات، والمسامات المركزية، والبقع البيضاء، مما يقلل بشكل كبير من قوة القالب ومتانته ومقاومته للإجهاد الحراري. يُصنف فولاذ القوالب عمومًا إلى قوالب عادية وقوالب عالية الجودة. وبفضل تقنيات الإنتاج المتقدمة، تتميز القوالب عالية الجودة بنقائها، وتجانس بنيتها، وانخفاض نسبة الانفصال فيها، بالإضافة إلى متانتها العالية ومقاومتها للإجهاد الحراري.

الحل: تشكيل القوالب العادية لكسر الشوائب غير المعدنية الكبيرة، والقضاء على فصل الكربيد، وتكرير الكربيدات، وجعل الهيكل موحدًا لتحقيق تأثير القوالب عالية الجودة.

2. تصميم القوالب

عند تصميم القالب، يجب تحديد الأبعاد الخارجية للوحدة وفقًا لمادة وأبعاد الجزء المُشكَّل لضمان متانة القالب. إضافةً إلى ذلك، أثناء المعالجة الحرارية واستخدام القالب، ونظرًا لصغر نصف قطر الحافة، واتساع المقطع ذي الجدار الرقيق، واختلاف سماكة الجدار الكبير، والموقع غير المناسب للفتحة والشق، فمن السهل حدوث تركيز مفرط للإجهاد وبدء التشققات. لذا، يجب أن يتجنب تصميم القالب الزوايا الحادة قدر الإمكان، وأن تُرتَّب مواقع الفتحات والشق بشكل منطقي.

3. عملية التصنيع

1) عملية التشكيل

يحتوي القالب على العديد من عناصر السبائك، ويتميز بمقاومة عالية للتشوه أثناء التشكيل، وضعف التوصيل الحراري، وانخفاض درجة حرارة الانصهار. يؤدي إهمال هذه العملية إلى تلف القالب. لذا، يجب تسخينه مسبقًا عند 800-900 درجة مئوية، ثم تسخينه إلى 1065-1175 درجة مئوية. ولإزالة الشوائب غير المعدنية الكبيرة، ومنع انفصال الكربيدات، وتحسين الكربيدات، يجب تكرار عمليتي التشكيل بالضغط والسحب أثناء عملية التشكيل مع الحرص على انتظام العملية. أثناء عملية التبريد بعد التشكيل، تميل الشقوق الناتجة عن التبريد السريع إلى الظهور، كما يسهل ظهور شقوق عرضية في المركز. لذا، يُنصح بالتبريد البطيء بعد التشكيل.التشكيليمكن تجنب هذه المشكلة.

2) القطع

تؤثر خشونة سطح عملية القطع بشكل كبير على أداء القالب في مقاومة الإجهاد الحراري. يجب أن يكون سطح تجويف القالب ناعمًا وخاليًا من العيوب كآثار القطع والخدوش والنتوءات، والتي قد تتسبب في تركيز الإجهاد وبدء تشققات الإجهاد الحراري.
الحل: عند معالجة القالب، تجنب ترك آثار السكين على زوايا الأجزاء المعقدة. وقم بإزالة النتوءات من الثقوب وحواف الأخاديد وجذورها.

3) الطحن

أثناء عملية الطحن، يمكن أن تتسبب حرارة الاحتكاك الموضعية بسهولة في حدوث عيوب مثل الحروق والتشققات، وتُنتج إجهاد شد متبقٍ على سطح الطحن، مما يؤدي إلى تلف القالب قبل الأوان. يمكن أن تُؤدي الحروق الناتجة عن حرارة الطحن إلى تليين سطح القالب حتى يتشكل المارتنسيت المُلدّن. تُقلل طبقة المارتنسيت الهشة وغير المُلدّنة بشكل كبير من مقاومة القالب للإجهاد الحراري. عندما تتجاوز درجة الحرارة الموضعية لسطح الطحن 800 درجة مئوية، ويكون التبريد غير كافٍ، ستُعاد معالجة مادة السطح بالأوستنيت وتُبرد بسرعة إلى مارتنسيت. سيُنتج سطح القالب إجهادًا هيكليًا أعلى. سيؤدي ارتفاع درجة حرارة سطح القالب إلى توليد إجهاد حراري أثناء عملية الطحن، ويمكن أن يؤدي تراكب الإجهاد الهيكلي والحراري بسهولة إلى حدوث تشققات ناتجة عن الطحن في القالب.

4) التشغيل بالشرارة الكهربائية

تُعدّ عملية التشكيل بالشرارة الكهربائية أسلوبًا أساسيًا في عملية تصنيع القوالب الحديثة. عند حدوث الشرارة، تتجاوز درجة الحرارة الموضعية 1000 درجة مئوية، مما يؤدي إلى انصهار المعدن عند نقطة التفريغ وتبخره. تتشكل طبقة رقيقة من المعدن المنصهر والمتصلب على سطح القالب، تحتوي على العديد من الشقوق الدقيقة ذات اللون الأبيض الناصع. تحت تأثير حمل القالب، تتطور هذه الشقوق الدقيقة بسهولة إلى شقوق كبيرة، مما يؤدي إلى كسر القالب وتآكله مبكرًا.
الحل: بعد عمليات التصنيع بالتفريغ الكهربائي، يتم تلطيف القالب لإزالة الإجهاد الداخلي. مع ذلك، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التلطيف الحد الأقصى لدرجة حرارة التلطيف قبل التصنيع بالتفريغ الكهربائي.

5) عملية المعالجة الحرارية

يمكن لعملية معالجة حرارية مناسبة أن تُمكّن القالب من اكتساب الخصائص الميكانيكية المطلوبة وتحسين عمره الافتراضي. أما إذا كان تصميم أو تشغيل عملية المعالجة الحرارية غير سليم وتسبب في تلف القالب، فسيؤدي ذلك إلى إتلاف قدرته على التحمل بشكل خطير، مما ينتج عنه تلف مبكر وتقصير عمره الافتراضي. تشمل عيوب المعالجة الحرارية ارتفاع درجة الحرارة، والاحتراق الزائد، وإزالة الكربون، والتشقق، وعدم انتظام طبقة التصلب، وعدم كفاية الصلابة، وغيرها. بعد فترة من الاستخدام، وعندما يصل الإجهاد الداخلي المتراكم إلى الحد الخطير، يجب إجراء عملية تخفيف الإجهاد والتطبيع. وإلا، سيتشقق القالب بسبب الإجهاد الداخلي عند استمرار استخدامه.

4. استخدام القوالب

1) التسخين المسبق للقوالب

يتميز القالب بمحتوى عالٍ من العناصر المعدنية وضعف التوصيل الحراري، لذا يجب تسخينه جيدًا قبل الاستخدام. فإذا كانت درجة حرارة القالب مرتفعة جدًا أثناء الاستخدام، ستنخفض متانته، وسيحدث تشوه لدني بسهولة، مما يؤدي إلى انهيار سطحه. أما إذا كانت درجة حرارة التسخين منخفضة جدًا، فإن درجة حرارة السطح تتغير بشكل كبير عند بدء استخدام القالب، مما يزيد من الإجهاد الحراري، ويسهل تشققه.
الحل: تم تحديد درجة حرارة التسخين المسبق للقالب لتكون بين 250 و300 درجة مئوية. هذا لا يقلل فقط من فرق درجة حرارة تشكيل القالب ويتجنب الإجهاد الحراري المفرط على سطح القالب، بل يقلل أيضًا بشكل فعال من التشوه اللدن على سطح القالب.

2) تبريد القالب وتزييته

لتقليل الحمل الحراري على القالب وتجنب ارتفاع درجات الحرارة، يُجبر القالب عادةً على التبريد خلال فترات الراحة بين عمليات التشكيل. يؤدي التسخين والتبريد الدوريان للقالب إلى تشققات ناتجة عن الإجهاد الحراري. لذا، يجب تبريد القالب ببطء بعد الاستخدام؛ وإلا سيحدث إجهاد حراري يؤدي إلى تشقق القالب وتلفه.
الحل: أثناء تشغيل القالب، يمكن استخدام مادة تشحيم من الجرافيت المائي بنسبة 12% لتقليل قوة التشكيل، وضمان التدفق الطبيعي للمعدن داخل التجويف، وتسهيل إخراج القطعة المشكلة. كما أن لمادة التشحيم الجرافيتية تأثيرًا في تبديد الحرارة، مما يساهم في خفض درجة حرارة تشغيل القالب.

ما سبق هو كل الأسباب والحلول لفشل قوالب الضغط الهيدروليكي.تشنغكسيهي شركة مصنعة متخصصة فيمعدات الضغط الهيدروليكيةإذا احتجت إلى أي شيء، يرجى التواصل معنا.