مقدمة

ال عملية القص عملية أساسية في مجال تشغيل وتصنيع المعادن، وهي ضرورية للقطع الدقيق لمختلف المواد، وخاصةً الصفائح المعدنية. تتضمن هذه العملية إزالة المواد على طول خط محدد بتعريضها لقوى قص، مما ينتج عنه قطع دقيق ونظيف.

في جوهرها، قص تعتمد هذه العملية على تطبيق القوة لإحداث تشوه بلاستيكي في المادة، وفصلها بفعالية على طول مسار محدد مسبقًا. تُنفذ هذه العملية عادةً باستخدام آلات متخصصة تُسمى المقصات، وتتميز بشفرات حادة مُرتبة بطريقة تُسهّل القطع بكفاءة.

تشمل المكونات الرئيسية لعملية القص قطعة العمل، وهي المادة المراد قطعها، وشفرات القص التي تُنفّذ عملية القطع. توضع المادة بين الشفرات، وعند تطبيق القوة، تُمارس الشفرات ضغطًا كافيًا لإحداث تشوه وانفصال على طول خط القطع.

تؤثر عوامل مختلفة على فعالية عملية القص، بما في ذلك خصائص المادة كالسُمك والصلابة والمرونة، بالإضافة إلى حدة الشفرة وخلوصها ومحاذاتها. يُعدّ التحكم الدقيق في هذه المعايير أساسيًا لتحقيق قطع دقيق بأقل قدر من التشوهات أو العيوب.

انخفض استخدام المقصات في إنتاج الصفائح المعدنية بفضل استخدام أدوات القطع في عمليات التثقيب باستخدام الحاسب الآلي (CNC)، واستخدام تقنية الهز لفصل الأجزاء عن هيكل الصفائح. تُستخدم المقصات بشكل رئيسي لقص المستطيلات أو الشرائط المستخدمة في عمليات الختم وقوالب الضغط باستخدام الحاسب الآلي.

في الحالات التي تُستخدم فيها عملية القص لتحقيق الأبعاد النهائية، يُحدد سُمك المادة وأبعاد XY للقطعة درجة الدقة المُجدية اقتصاديًا. تتطلب المواد الأكثر سُمكًا وأبعاد XY الأكبر تحمُّلات أكثر سخاءً.

في النطاق الواسع لإنتاج الصفائح المعدنية، تتراوح سماكة المواد من 0.005 بوصة (0.13 مم) إلى 0.25 بوصة (6.35 مم) في المواد الحديدية وغير الحديدية. معدات القص وتتنوع، وفقًا لذلك، من سعة 1⁄4 بوصة (6.0 مم) × طول سرير 12 قدمًا (3.5 مترًا) إلى مقصات يدوية صغيرة بسعة 0.030 بوصة (0.8 مم) وطول شفرة 12 بوصة (300 مم).

في البعد XY، يُستخدم تفاوت قدره ±0.060 بوصة (1.52 مم) للمواد الأكثر سمكًا، و±0.010 بوصة (0.26 مم) للمواد الأقل سمكًا. يُنصح باستشارة مورد تشكيل المعادن لديك للاستفسار عن إمكانيات المعدات المتاحة.

طبيعة الحواف المقطوعة

عندما يتم قطع الصفائح المعدنية، سواء عن طريق اللكمات والقوالب أو القص أو التقطيع، تكون خصائص الحواف المقطوعة متشابهة (الشكل 1).

تتم عملية القطع على ثلاث مراحل أثناء مرور حافة القطع عبر المادة: التشوه البلاستيكي الأولي، والاختراق، والكسر. خلال التشوه البلاستيكي الأولي، يتشكل "نصف قطر الحافة" أو "التدحرج". أثناء الاختراق، يتشكل "شريط القطع" أو "الصقل". وأثناء الكسر، يتطور "الكسر" أو "الانكسار" والنتوء.

عادةً ما تُصان المقصات وأجهزة قطع المعادن الأخرى وتُضبط لضمان جودة قطع مقبولة مع نتوءات اسمية، وللحد من تآكل الأدوات والمعدات. ينتج عن ذلك قطعٌ يصل عمق اختراقه إلى حوالي ثلث سمك المادة، ويحدث كسرٌ في المادة المتبقية. يُولّد الضبط السليم نتوءًا نادرًا ما يتجاوز 10% من سمك المادة.

خصائص المعدات

تُستخدم مجموعة واسعة من معدات قصّ الطاقة. تشمل العناصر الرئيسية المشتركة بين معظم المقصات: هيكل الجهاز، والسرير، والطاولة، والمكبس، وأجهزة التثبيت، والمقاييس، وآلية التنشيط، والشفرات (الشكل 2). تُثبّت أجهزة التثبيت، الموضوعة على طول السرير بالقرب من الشفرة، المقبض وتُثبّته بإحكام في موضعه للقص.

تُستخدم مقاييس العمق لتحديد موضع الجذع تحت الشفرة المتحركة عند بُعد مُحدد مسبقًا. وتتراوح هذه المقاييس بين توقفات ميكانيكية بسيطة وإيجابية، وسلسلة من المجسات (مفاتيح القرب) التي تستشعر الجذع وتُفعّل الآلة عند لمس أكثر من مجسّ في آنٍ واحد. وحسب النوع ومستوى التطور، يُمكن ضبط مقاييس العمق يدويًا أو برمجتها.

تُستخدم المقاييس الأمامية عادةً لتحديد موضع المخزون، خاصةً عند استخدام قطع عمل كبيرة. قد تكون ميكانيكية أو قابلة للبرمجة.

يتم تثبيت المقاييس الجانبية، المعروفة أيضًا باسم "أذرع التربيع"، بشكل عمودي على الشفرة على الجانب الأيسر أو الأيمن من السرير، وتساعد في توجيه المخزون وتربيعه إلى الشفرة.

عملية

بغض النظر عن نوع التصنيع أو الحجم أو السرعة، تعمل جميع ماكينات القص الكهربائية بشكل متشابه. تُدفع صفيحة من الخشب على الطاولة حتى تلامس العدادات الخلفية ويصبح خط القطع أسفل الشفرة (الشكل 3). عند تشغيل الماكينة، تُثبّت أجهزة التثبيت الخشب، وتقطع الشفرة المتحركة بزاوية تدريجيًا عبر الصفيحة بحركة تُشبه المقصلة.

حسب الاستخدام، يمكن تغذية المقصات الكهربائية من الأمام أو الخلف. التغذية الخلفية تُقلل من التعامل مع المخزون في عمليات القطع اللاحقة، ولكنها تتطلب مُشغّلاً إضافيًا.

الحفاظ على الجودة

تُجرى فحوصات جودة مهمة أثناء عملية القص. تشمل عوامل مراقبة الجودة الاستواء الأولي للخام، والحالة العامة للسطح والحافة. تُعد عيوب السطح وعلامات الانزلاق شائعة في منتجات اللفائف والصفائح، وهي مقبولة عمومًا لدى المُصنِّع ما لم تُسبب هذه العلامات رفضًا شكليًا للمنتج النهائي. كما يُمكن تحديد التقشر والشوائب السطحية وغيرها من العيوب الجسيمة في المادة، والتي تُشكل سببًا للرفض.

اعتبارات التصميم

لتحقيق إنتاج اقتصادي، يُدرك المصمم الخبير عدة جوانب تؤثر على التكاليف والجودة أثناء القص وفي العمليات اللاحقة. فيما يلي بعض اعتبارات تصميم المنتج.

●استخدام المواد: عادةً ما يوفر موردو المواد مخزونًا من الصفائح بأحجام قياسية - بعرض 30، 36، 48، و60 بوصة. يمكن تحقيق وفورات كبيرة من خلال الاستخدام الفعال لهذه الأحجام القياسية، وذلك بتجنّب تكاليف التقطيع الإضافي أو تحضير الطحن. قد يسمح التشاور المبكر مع مُشكّل المعادن بتعديل أبعاد الحواف غير المرئية في المنتج لتحقيق تصميم إجمالي للقطعة أصغر قليلًا من حجم الصفائح القياسي. هذا يُجنّب التكاليف الإضافية ويُقلّل الهدر.

اتجاه الحبوب: لا يُعدّ اتجاه الحبوب في المواد المدرفلة المسطحة (طوليًا في اللفائف) عاملًا مهمًا دائمًا. ومع ذلك، في بعض العمليات، مثل التشكيل والثني، قد يكون اتجاه الحبوب مهمًا. بالنسبة للأجزاء الكبيرة جدًا التي تحتوي على حواف أو سمات مُشكّلة، ينبغي على المصمم استشارة مورد مؤهل قبل تحديد اتجاه الحبوب ونصف قطر الانحناء لتحديد ما إذا كانت قيود حجم المادة تسمح بتمرير السمات المُشكّلة عبر الحبوب. يُناقش هذا الموضوع بمزيد من التفصيل في فصول إنتاج تشكيل وختم مكابس الضغط.

●خصائص العملية: تعتبر النتوءات وعلامات التثبيت والالتواء (الشكل 4) من خصائص عملية القص.

1. تظهر نتوءات بعد القص (كما هو الحال في أي عملية قطع معدنية) ويتم التحكم فيها عادةً ضمن الحدود المقبولة من خلال ممارسات القص المناسبة.

٢. تظهر علامات التثبيت، على شكل انبعاجات طفيفة على أحد جانبي الحافة المقصوصة لقطعة العمل، أحيانًا نتيجةً لشدّ أدوات التثبيت. نادرًا ما تُشكّل هذه العلامات مشكلة. غالبًا ما يُمكن دمجها كجزء من شفة غير ظاهرة في المنتج النهائي، أو يُمكن إزالتها تمامًا أثناء التشذيب في عمليات لاحقة.

في التطبيقات الحرجة، قد تُستخدم أغطية على أدوات التثبيت لحماية المخزون. تُستخدم أحيانًا مواد ذات طبقات واقية قابلة للإزالة للمساعدة في تقليل علامات التثبيت والخدوش المصاحبة لعملية القص. ستؤدي هذه البدائل إلى تكلفة إضافية كبيرة.

٣. الالتواء، وهو انحناء حلزوني للمادة يحدث عند قصّ شرائح ضيقة. يحدث هذا الانحناء بفعل حركة المقص، ويتأثر بعلاقة عرض القصّ بسُمك ودرجة تماسكه. 

نادرًا ما يُؤخذ الالتواء بعين الاعتبار إلا عند قصّ الشرائط الضيقة. عندما يتطلب العمل شرائط ضيقة جدًا، يُمكن غالبًا استبدالها بمادة اللفائف المشقوقة بالأسطوانة (إذا كانت الكمية المطلوبة كافية) أو بمخزون القضبان.