أجزاء الفولاذ المصنعة باستخدام الحاسب الآلي: كيفية التخلص من العيوب السطحية

تآكل الأدوات والاهتزازات (Chatter) هما من أكثر المشكلات تكلفةً وتدميرًا للجودة في تشغيل أجزاء الفولاذ باستخدام الحاسب الآلي . ويتسببان في إنتاج قطع معيبة، وسوء النهاية السطحية، وانحراف الأبعاد، وانقطاع غير متوقع في التشغيل.

واستنادًا إلى الاختبارات الميدانية في ورشة الإنتاج، ودراسات الحالة الإنتاجية، والبيانات المقاسة لعمليات القطع، يشرح هذا المقال كيفية منع تآكل الأدوات والاهتزازات أثناء تشغيل أجزاء الفولاذ باستخدام الحاسب الآلي ، وذلك باستخدام أساليب عملية مُثبتة في البيئات الصناعية — وليس نظريات عامة.

---

لماذا يهم تآكل الأدوات والاهتزازات (Chatter) في تشغيل أجزاء الفولاذ باستخدام الحاسب الآلي

في تدقيق داخلي لإنتاج عام ٢٠٢٥ أجرته شركة مورِّد ثانوية في قطاع صناعة السيارات، وكانت تُشغِّل عمودًا من سبيكة الصلب ٤٢CrMo٤:

• انخفض معدل التصريف بنسبة 31% بعد القضاء على الاهتزازات

• ارتفعت عمر الأداة من ٢٢٠ إلى ٣٦٠ قطعة لكل إدخال

• تحسّنت دورة التشغيل بنسبة 12% بعد تحسين المعايير

كانت الأسباب الجذرية هي:

• الانخراط الشعاعي المفرط

• طلاء الأداة غير المناسب

• عدم كفاية الصلابة في الترتيبات ذات المدى الطويل

• الالتصاق بالرقائق على الفولاذ منخفض الكربون

---

ما الأسباب المؤدية إلى التآكل السريع للأدوات في عمليات التشغيل الآلي بالحاسوب (CNC) للصلب؟

١. سرعة القطع غير المناسبة لدرجة الصلب المستخدمة

تختلف سلوكيات أنواع الصلب المختلفة اختلافًا كبيرًا:

النتيجة الميدانية:
خفض سرعة السطح من ٢١٠ → ١٦٥ متر/دقيقة على فولاذ ٤١٤٠ زاد عمر القاطع بمقدار 41%بدون التأثير سلبًا على معدل الإنتاج.

---

٢. طلاء الأداة غير المناسب

يُعد اختيار الطلاء أمرًا بالغ الأهمية عند تشغيل أجزاء الفولاذ باستخدام ماكينات التحكم العددي الحاسوبي (CNC):

• تيتانيوم ألمنيوم نيتريد / ألمنيوم تيتانيوم نيتريد → استقرار عالي عند درجات الحرارة المرتفعة، وهو مثالي للتشغيل الجاف أو التشحيم بالكمية الدنيا (MQL)

• TiCN → مقاومة التآكل لمختلف أنواع الفولاذ السبائكي

• الترسيب الفيزيائي بالبخار متعدد الطبقات → قطع متقطعة وقطع أولية مُشكَّلة بالطرق

؟ تجنب استخدام طلاءات DLC المُحسَّنة للألومنيوم على الفولاذ — حيث تحدث فشلات في الالتصاق بسرعة.

---

٣. إزالة غير كافية للرقائق

تؤدي الرقائق الطويلة الليفية إلى:

• تقشر الحواف

• تركيز الحرارة

• الخدوش على السطح

الحل المستخدم في الإنتاج:

• التبديل إلى تبريد عالي الضغط (٧٠ بار)

• استخدام هندسات لكسر الرقائق

• زيادة التغذية بنسبة ٨–١٢٪ لتسمين الرقائق

---

ما العوامل التي تُسبب الاهتزازات أثناء تشغيل أجزاء الفولاذ باستخدام ماكينات التصنيع بالتحكم العددي (CNC)؟

الاهتزازات هي اهتزازات ذاتية التحفيز تترك علامات على شكل موجات على الأسطح وتؤدي إلى تلف الأدوات.

أهم العوامل المسببة:

• طول بروز الأداة أكثر من أربعة أضعاف قطرها

• انخفاض صلابة عمود الدوران

• مكونات الفولاذ ذات الجدران الرقيقة

• عمق قطع شعاعي عدواني

---

كيفية منع الاهتزازات: طرق مُجربة ومُطبَّقة في ورش العمل

١. تطبيق اختبار منحنيات الاستقرار

قام أحد المقاولين من الباطن في قطاع الطيران بتخطيط استقرار عمود الدوران عن طريق إجراء قطع تجريبية عند سرعات دوران مختلفة.

النتيجة:

• نطاق السرعة الأمثل المُحدَّد عند ٤٦٠٠–٥٢٠٠ دورة في الدقيقة

• تحسَّنت خشونة السطح (Ra) من ٣,٢ ميكرومتر → ١,١ ميكرومتر

• تم القضاء على فشل الإدخال

---

٢. تقليل التداخل الشعاعي

التحويل من ٤٠٪ إلى خطوة تداخل تتراوح بين ١٢٪ و١٨٪ بينما أدى زيادة العمق المحوري إلى ما يلي:

• معدل إزالة معادن أعلى

• قطع مستقر

• انخفاض سعة الاهتزاز (-55% مُقاسة عبر أجهزة استشعار العمود الدوراني)

---

3. تقصير تجميع الأداة

كل 10 مم إضافية من التمديد تزيد من خطر الانحراف.

أفضل الممارسات:

• استخدم حامِلات التقلص الحراري أو الحامِلات الهيدروليكية

• اختر قواطع نهاية ذات طول قصير

• أضف قضبان الحفر المخمدة للعمل على الأسطح الداخلية (ID)

---

4. تعديل التغذية لكل سن

بدلاً من خفض عدد الدورات في الدقيقة (RPM) أولاً، عدّل حمل الرقاقة:

• زِدْ fz بنسبة 5–10% → مما يدفع الأداة لتخطّي نطاق الرنين

• تجنب الاحتكاك، الذي يُسرّع من التآكل

---

استراتيجية سائل التبريد لمعالجة قطع الصلب باستخدام ماكينات التحكم العددي بالحاسوب (CNC)

يؤثر اختيار سائل التبريد تأثيراً مباشراً على أنماط التآكل:

النتيجة المقاسة:
أدى التحول إلى نظام التشحيم بالرذاذ المحدود (MQL) عند معالجة فولاذ 4340 إلى خفض حالات الفشل الناتجة عن التشقق الحراري بنسبة 27%خلال ثلاثة أشهر.

---

قائمة مراجعة خطوة بخطوة لتقليل تآكل الأدوات والاهتزاز

قبل التشغيل الآلي:

• ✅ تحقق من درجة الفولاذ وصلابته

• ✅ اختر الطلاء المناسب لتحمل الحمل الحراري

• ✅ قلل إلى أدنى حدٍ ممكن من طول الجزء البارز من الأداة

• ✅ اختر هندسة كاسر الرُّقاق

أثناء القطع التجريبي:

• ✅ نفِّذ مسحًا لمدى السرعات الدورانية (RPM) للعثور على المنطقة المستقرة

• ✅ قِس خشونة السطح (Ra) والاهتزاز

• ✅ سجِّل عمر الأداة لكل إدراج

بعد التحسين:

• ✅ توحيد المعايير في نظام التصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM)

• ✅ إضافة نقاط الفحص

• ✅ تتبع نسبة القطع المرفوضة مقارنةً بالمستوى المرجعي

---

الأسئلة الشائعة حول تصنيع أجزاء الصلب باستخدام ماكينات التحكم العددي (CNC)

ما المدة المتوقعة لاستخدام أدوات الكاربايد في معالجة الصلب؟

في بيئات الإنتاج، من ٢٥٠ إلى ٥٠٠ قطعة لكل حافة تُعتبر شائعةً بالنسبة للصلب متوسط الكربون عند تحسين المعايير.

---

ما أسرع وسيلة لإيقاف الاهتزازات غير المرغوب فيها (Chatter)؟

• زيادة سرعة المغزل إلى شكل لوبي مستقر

• تقليل العمق الشعاعي

• تقصير حامل الأداة

• التبديل إلى أدوات مزودة بممتصات اهتزاز

---

هل تؤدي الفولاذ الأشد صلابة دائمًا إلى اهتراء الأدوات بشكل أسرع؟

ليس بالضرورة — فسوء التحكم في الرقائق والدورات الحرارية غالبًا ما يسبب فشلًا أسرع من الصلادة وحدها.