في استكشافي لتصنيع المعادن، غالبًا ما أواجه الجانب الحاسم من قوة اللكمة الحساب. يُعد فهم كيفية حساب قوة الثقب بدقة أمرًا أساسيًا لضمان كفاءة وسلامة العمليات. بتحديد القوة المناسبة المطلوبة لمختلف التطبيقات، يُمكننا تحسين الأداء، وتقليل هدر المواد، وزيادة عمر أدواتنا. في هذه المقالة، سأشارككم رؤىً حول الأساليب والعوامل المؤثرة على قوة الثقب، مما يُساعدكم على اتخاذ قرارات مدروسة في مشاريعكم. دعونا نتعمق في الحسابات التي تُشكل أساس هذه العملية الحيوية.

هناك حالات حيث تحدث مشاكل، مثل لكمة يحدث كسر الطرف وكسور الشفة أثناء عملية اللكم.

غالبًا ما يكون سبب هذه المشكلة نقصًا في البيانات الفنية المتعلقة بالأجزاء القياسية، أو خطأً في اختيار مادة أو شكل أداة التثقيب. وللحد من حدوث هذا النوع من المشاكل، تُعرض هنا معايير الاستخدام الصحيح لأداة التثقيب، مع مراعاة عوامل مثل مقاومة إجهاد فولاذ الأداة وتركيز الإجهاد عند الحواف.

1. حساب قوة اللكمة

● قوة اللكم P［kgf］

P＝ ℓtτ… ………（1）ℓ : طول ملف الثقب (مم) (للثقب الدائري، ℓ＝πd) t : سمك المادة (مم)

τ : مقاومة قص المادة (kgf/mm2) (τ≒0.8Xقوة الشدσB)

[مثال ١] أقصى قوة شد P عند ثقب ثقب دائري قطره ٢.٨ مم في صفيحة فولاذية عالية الشد بسمك ١.٢ مم (قوة شد ٨٠ كجم/مم²) هي كالتالي: عندما تكون P=ℓtτ، ومقاومة القصτ=٠.٨×٨٠=٦٤ كجم/مم²

P=3.14×2.8×1.2×64=675 كجم قوة

2. كسر طرف اللكمة

● الإجهاد المطبق على طرف اللكمةσ［kgf/mm2］

σ=P/A P: قوة اللكم، A: مساحة المقطع العرضي لطرف اللكمة (أ) للكمة الكتفية

σs＝4 tτ/d… ……………………（2） (b) لثقبة القذف σJ＝4d tτ/（d2－d12）………………（3）

［مثال 2］ أوجد احتمالية كسر طرف اللكمة عند استخدام لكمة الكتف SPAS6-50-P2.8 و لكمة القاذف SJAS6-50-P2.8 (بعد d1 = 0.7، كما هو موضح في الصفحة 186) (شروط اللكم هي نفسها كما في المثال 1.)

(أ) بالنسبة لضربة الكتف، من الصيغة (2): σs = 4 × 1.2 × 64 / 2.8 = 110 كجم / مم 2

(ب) بالنسبة لثقب القذف، من الصيغة (3):σJ＝4×2.8×1.2×64 /（2.82－0.72）＝117 كجم/مم2

من الشكل 2، نرى أنه عندما تكون σs 110 كجم/مم2، هناك احتمال حدوث كسر باستخدام لكمة D2 عند حوالي 9000 طلقة.

عند تغيير المادة إلى M2، يرتفع هذا العدد إلى حوالي 40,000 طلقة. ويمكن استخدام مثقاب القاذف بالطريقة نفسها.

لأن مساحة المقطع العرضي أصغر، سينكسر رأس المثقب عند حوالي 5000 طلقة. لن يحدث كسر إذا كان الإجهاد المطبق على المثقب أثناء الاستخدام أقل من الحد الأقصى المسموح به لمادة المثقب. (مع ذلك، يُرجى اعتبار هذا مجرد دليل، لأن القيمة الفعلية تختلف باختلاف دقة القالب، وهيكله، والمادة المثقوبة، بالإضافة إلى خشونة السطح، والمعالجة الحرارية، وظروف المثقب الأخرى).

3. الحد الأدنى لقطر اللكم

● الحد الأدنى لقطر اللكمة: dmin. dmin = 4tτ/σ σ: قوة تعب فولاذ الأداة (kgf/mm2)

［مثال 3］ الحد الأدنى لقطر الثقب الممكن عند ثقب 100000 طلقة أو أكثر في SPCC بسمك 2 مم باستخدام مثقب M2 هو التالي. dmin ＝4tτ/σ……………（4） ＝4×2×26/97≒2.1mm قوة التعب لـ M2 عند 100000

اللقطات:σ = 97 كجم/مم2 (من الشكل 2)τ = 26 كجم/مم2 (من الجدول 1)

4. الكسر بسبب الانحناء

● حمل الانبعاج P［kgf］ P＝nπ2EI/ℓ2 ………………（5） ℓ＝√ nπ2EI/P ………………（6） n: المعامل n＝1: بدون دليل التعرية

n=2: مع دليل التعرية I: عزم القصور الذاتي الثاني (مم²) بالنسبة للثقب الدائري، I=πd4/64 ℓ: طول طرف الثقب (مم)

E : معامل يونج［kgf/mm2］ D2 : 21000 M2 : 22000 HAP40 : 23000 V30 : 56000

كما هو موضح في معادلة أويلر، تشمل الخطوات التي يمكن اتخاذها لتحسين مقاومة الانبعاج (P) استخدام دليل تقشير، واستخدام مادة ذات معامل يونغ أكبر (SKD → SKH → HAP)، وتقليل طول طرف المثقب. يشير حمل الانبعاج (P) إلى الحمل عند انبعاج المثقب وكسره. لذلك، عند اختيار المثقب، من الضروري مراعاة عامل أمان يتراوح بين 3 و5. عند اختيار مثقب لثقب ثقوب صغيرة، يجب إيلاء اهتمام خاص لحمل الانبعاج والإجهاد المطبق عليه.

مثال ٤: احسب الطول الكامل للثقب الذي لن يُسبب انبعاجًا عند ثقب فتحة aφ8 في الفولاذ المقاوم للصدأ ٣٠٤ (سمك الصفيحة ١ مم، وقوة الشد σb = ٦٠ كجم/مم²) باستخدام ثقب مستقيم (D2). من الصيغة (٦): ℓ = √ nπ2EI/P = √ ٢×π٢×٢١٠٠٠× ٢٠١/١٢٠٦ = ٢٦٢ مم. إذا كان عامل الأمان ٣، فإن ℓ = ٢٦٢/٣ = ٨٧ مم. إذا كان سمك صفيحة الثقب t ٢٠ مم، فيمكن منع الانبعاج باستخدام ثقب بطول إجمالي ١٠٧ مم أو أقل. بالنسبة للثقب المبني على لوحة التجريد (يتم توجيه طرف لوحة التثقيب بواسطة الخلوص)، يجب أن يكون الطول الكامل 87 مم أو أقل.

［المثال 5］ حمل الانبعاج P عند استخدام مثقاب SHAL5－60－P2.00－BC20 بدون دليل تجريد هو على النحو التالي.

P = nπ2EI/ℓ2 = 1×π2×22000×0.785/202 = 426 كجم قوة

  إذا كان عامل الأمان هو 3، فإن P = 426/3 = 142 كجم قوة لن يحدث الانبعاج عند قوة لكمة تبلغ 142 كجم قوة أو أقل.