ما هي المواد التي لا يمكن تشكيلها باستخدام آلات CNC؟ أكثر ما يغفله المهندسون

تُعدّ عمليات التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) عملية تصنيع طرحية تُستخدم على نطاق واسع لإنتاج أجزاء معقدة. فمن مكونات سبائك الألومنيوم والتيتانيوم المستخدمة في صناعة السيارات إلى الأجزاء البلاستيكية التي نستخدمها يوميًا، تُشكّل الأجزاء المصنّعة باستخدام الحاسوب جزءًا لا يتجزأ من حياتنا. مع ذلك، لا تُعدّ عمليات التصنيع باستخدام الحاسوب حلاً واحدًا يناسب جميع الحالات. ستتناول هذه المقالة المواد غير المناسبة لهذه العمليات.

قيود التصنيع باستخدام الحاسوب من حيث المواد

يشير مصطلح CNC إلى "التحكم العددي بالحاسوب"، ويتضمن استخدام أدوات قطع دوارة عالية السرعة لطحن وحفر المعادن. وتفرض هذه العملية الطرحية متطلبات أساسية على صلابة المادة ومقاومتها للحرارة.

فعلى سبيل المثال، إذا كانت المادة شديدة الصلابة، فقد يؤدي ذلك إلى تسريع تآكل الأدوات والإضرار بثبات القطع. وهذا لا يؤدي فقط إلى زيادة التكاليف بسرعة، بل يؤثر أيضاً على دقة تصنيع الأجزاء.

أثناء عملية الطحن باستخدام الحاسوب (CNC)، يتولد حرارة نتيجة الاحتكاك بين قطعة العمل وأداة القطع. إذا لم تكن قطعة العمل نفسها مقاومة للحرارة بشكل كافٍ، فقد تتشوه بسبب التمدد الحراري. ونظرًا لأن أجزاء التصنيع باستخدام الحاسوب تتطلب عادةً دقة عالية، فإن هذه النتيجة غير مقبولة.

 

مواد غير مناسبة للتصنيع باستخدام الحاسوب (CNC)

تُعدّ الخصائص الفيزيائية للمواد غير المناسبة للتصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) محدودةً في المقام الأول، مثل مرونتها العالية وطبيعتها المركبة. في هذا القسم، سأستعرض أنواعًا مختلفة من هذه المواد وأشرح أسباب عدم ملاءمتها للتصنيع باستخدام الحاسوب.

جدول: المواد غير المناسبة للتصنيع باستخدام الحاسوب (CNC)

مواديكتب	مواد	سبب
مواد غير معدنية عالية المرونة	السيليكون، البولي يوريثان الناعم، TPE (مطاط حراري لدن)	مرونة عالية، يتشوه بسهولة
المواد الهشة عالية الصلابة (السيراميك والزجاج)	سيراميك أكسيد الألومنيوم، زجاج الكوارتز، الخزف الصناعي، الزجاج المقسى	هش، عرضة للتشقق، قابل للتآكل السريع للأدوات
مركبات ألياف الكربون	CFRP (بوليمر مقوى بألياف الكربون)	مادة كاشطة، خطر التقشر، خطر الغبار
معادن شديدة النعومة والالتصاق	ذهب عالي النقاء، رصاص ناعم، قصدير	لين للغاية، يلتصق بالأداة، سهل التشوه
رغوة مسامية منخفضة الكثافة	الإسفنج، البلاستيك الرغوي، المواد الرغوية	قابل للانضغاط، غير قابل للتشكيل بدقة
المواد غير المتجانسة	خشب طبيعي مع عقد، مواد معاد تدويرها، ألواح مصفحة	كثافة غير متساوية، قوة قطع غير مستقرة

مواد غير معدنية عالية المرونة

تتميز هذه المواد بمرونة ومقاومة فائقتين، وتُستخدم عادةً في موانع التسرب الصناعية، وعزل الاهتزازات، والسلع الاستهلاكية اللينة. ومن الأمثلة الشائعة عليها السيليكون، والبولي يوريثان اللين، وأنواع مختلفة من اللدائن الحرارية المرنة (TPE).

تقوم شركة LVMA CNC بمعالجة هذه المواد باستخدام القطع بالقوالب أو التشكيل بالحقن.

السبب: أثناء عملية التصنيع باستخدام الحاسوب، تميل هذه المواد إلى التمدد للخارج أو التشوه عند تعرضها لأدوات القطع الدوارة بسرعة، مما يؤدي إلى أسطح مصنعة خشنة وغير متساوية ويجعل من الصعب تحقيق التفاوتات المطلوبة.

المواد الهشة عالية الصلابة (السيراميك والزجاج)

على الرغم من أن هذه المواد تتمتع بمقاومة حرارية ممتازة وثبات كيميائي عالٍ، إلا أن بنيتها البلورية هشة للغاية وتفتقر إلى الليونة الموجودة في المعادن. ومن الأمثلة الشائعة عليها أنواع مختلفة من السيراميك الصناعي، والكوارتز، والخزف الزخرفي، والزجاج المقسى المعالج حرارياً لزيادة صلابته. وبالمقارنة مع التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC)، تُعد هذه المواد أنسب لعمليات مثل القطع بنفث الماء والتصنيع بالموجات فوق الصوتية.

سبببمجرد تطبيق قوى القطع الميكانيكية الناتجة عن عمليات التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC)، قد تتشكل شقوق مجهرية بسهولة على السطح، مما يؤدي إلى تكسر القطعة أو تفتتها بالكامل. إضافةً إلى ذلك، قد تتسبب صلابة المادة العالية في تآكل أداة القطع قبل الأوان.

مركبات ألياف الكربون

هذا نوع جديد من المواد الهيكلية خفيفة الوزن، يتم تصنيعه عن طريق ربط ألياف الكربون عالية الصلابة بمصفوفة راتنجية. ويُستخدم بكثرة في الطيران، وسباقات السيارات، والمعدات الرياضية المتطورة، حيث يُعدّ الوزن والقوة عاملين حاسمين. وتُصنّع هذه المادة عادةً من خلال تقنيات التشكيل بالضغط والقطع بالليزر.

سببتتميز ألياف الكربون بمقاومة فائقة للتآكل عندما الطحن باستخدام الحاسوبمما يؤدي إلى تآكل الأدوات بسرعة. علاوة على ذلك، غالباً ما ينتج عن عمليات التشغيل الآلي انفصال وتمزق بين الطبقات، ويشكل الغبار الموصل الدقيق الناتج خطراً صحياً على العاملين.

معادن شديدة النعومة والالتصاق

بسبب تركيبها الذري الداخلي، تتميز هذه المعادن بمطيلية عالية للغاية وصلابة ضغط منخفضة جدًا. ولأنها تتمتع بسيولة جيدة في حالتها المنصهرة، فإننا نستخدم عادةً تقنية الصب الاستثماري. ومن الأمثلة المعروفة الرصاص والقصدير والذهب الخالص عالي النقاوة. أما إذا كان الهدف هو إنتاج منتجات ذات جدران رقيقة، فيمكن استخدام تقنية التشكيل بالضغط.

سببعندما تقوم أدوات التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) بعمليات قطع عالية السرعة، لا تفشل هذه المعادن في تشكيل رقائق نظيفة فحسب، بل تصبح لزجة وتلتصق بحافة القطع كالمعجون الرقيق نتيجة للحرارة والضغط. وقد تتشوه فورًا عند تثبيتها في ملزمة أو أدوات تثبيت أخرى لأنها لا تتحمل قوة التثبيت.

رغوة مسامية منخفضة الكثافة

تتميز هذه المواد بوجود جيوب هوائية عديدة داخلها. ورغم حجمها الكبير، إلا أن صلابتها الهيكلية الإجمالية منخفضة للغاية، مما يجعلها قابلة للانضغاط بدرجة كبيرة. ومن الأمثلة الشائعة عليها الإسفنج الرغوي ورغوة البوليسترين. ونوصي عادةً باستخدام القطع الكهربائي السلكي، أو القطع بالليزر، أو القطع بالقوالب المخصصة لتحقيق كفاءة قطع أعلى.

سببعندما تحاول أداة CNC قطع هذه المادة، يتسبب الضغط في انهيارها للداخل باستمرار. وبمجرد سحب الأداة، ترتد المادة، مما ينتج عنه أبعاد قطع غير قابلة للتحكم تمامًا. في الحالات الشديدة، قد يحدث انصهار موضعي بسبب الحرارة الاحتكاكية المتولدة عن الدوران عالي السرعة.

المواد غير المتجانسة

تُظهر هذه المواد عادةً تباينات كبيرة في الكثافة والصلابة عبر مختلف أجزائها، وذلك نتيجةً لأنماط نموها الطبيعية، أو أساليب معالجتها الخشنة، أو تلوثها بمواد مُعاد تدويرها. ومن الأمثلة على ذلك جذوع الأشجار الطبيعية ذات العقد، والبلاستيك المُعاد تدويره الذي يحتوي على مواد غريبة غير معروفة، والألواح المُصفحة ذات طبقات لاصقة غير متساوية. يُنصح عمومًا باستخدام آلات النجارة اليدوية التقليدية لمعالجة هذه المواد بسرعة منخفضة. مع ذلك، يُمكن تشكيل أسطح المواد الخشبية ذات النسيج المُوحد باستخدام آلات CNC.

سببعندما يدور مغزل آلة CNC بسرعة عالية، إذا انتقل فجأة من منطقة ذات كثافة منخفضة إلى عقدة ذات صلابة عالية أو جسم غريب، فإن قوة القطع سترتفع بشكل مفاجئ. هذا التأثير غير المتوقع قد يتسبب بسهولة في اهتزاز شديد للآلة، أو حتى يؤدي مباشرة إلى كسر الأداة أو تلف المعدات.

خاتمة

يُعدّ اختيار المادة المناسبة أمرًا بالغ الأهمية في عمليات التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC). فإذا كانت المادة غير ملائمة لهذه العمليات، فقد يؤدي ذلك إلى سلسلة من المشاكل، بما في ذلك التآكل المفرط للأدوات، وإطالة أوقات التصنيع، والإصابات الشخصية، وعدم تحقيق النتائج التصميمية المرجوة. لذا، يُعدّ اختيار المادة المناسبة للقطعة المراد تصنيعها الخطوة الأولى في عمليات التصنيع باستخدام الحاسوب.

إذا كان لديك مشروع قيد التنفيذ ولا تعرف أي مادة تختار، فانقر على الزر أدناه لإرسال استفسار. سيقوم مهندسو LVMA CNC بتحليل القطعة الخاصة بك على الفور وتقديم توصيات مناسبة بشأن المواد.

التعليمات

ما هي حدود التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC)؟