المشاكل الشائعة وطرق حلها في قطع الأسلاك باستخدام التحكم العددي الرقمي (NC) لأجزاء الألومنيوم

أثناء عملية التصنيع باستخدام الحاسوب لقطع الألومنيوم، تكثر مشاكل التآكل الشديد، والماس الكهربائي، وانقطاع الأسلاك، وتشوه المسار، وتشوه قطعة العمل، ما يؤدي إلى التخلص من بعض المنتجات مباشرةً. وبناءً على خبرة سنوات عديدة، يلخص المؤلف المشاكل التقنية الرئيسية في عملية التصنيع.
أولاً، مشكلة قطع الأسلاك في أجزاء الألومنيوم بسهولة، وهي مشكلة الأسلاك التي تنكسر بسهولة
السبب في سهولة كسر قطعة الألومنيوم المقطوعة بسلك واحد
في عملية قطع أسلاك الألومنيوم، نظرًا لنعومة المادة، يصعب إزالة الرقائق، كما أن الألومنيوم عند درجات الحرارة العالية يُكوّن طبقة صلبة بسهولة، مما يؤدي إلى تراكم كميات كبيرة من الألومينا أو قصاصات الألومنيوم على سلك الموليبدينوم. عند ملامسة سلك الموليبدينوم لأجزاء كتلة التغذية، فإنه سرعان ما يُحدث تآكلًا في الأخاديد. يختلط الألومنيوم الناعم مع مادة كاشطة صلبة، وعند دخوله إلى الخندق، يُسحق داخله، مما يؤدي إلى قطع السلك.
حلّان
يتم قطع سلك الموليبدينوم عند كتلة التغذية بسبب مشكلة في تعديلات موضع كتلة التغذية في إطار السلك، وذلك لمنع تآكل كتلة أخدود التغذية الذي يسبب انخفاض الكفاءة، والقطع المتعدد لسطح المعالجة الناتج عن انخفاض جودة المواد وهدر سلك السلك المكسور.
عند تجاوز سمك المادة المعالجة 40 مم، تستغرق المعالجة عادةً من 3 إلى 4 ساعات بعد تدوير كتلة التغذية بزاوية طفيفة، كما هو موضح في الشكل 1ب. في اتجاه الدوران الأول، كما هو موضح في الشكل 1أ، تُجرى المعالجة لمدة 8 ساعات، ثم يُعاد تدوير كتلة التغذية في الاتجاه الموضح في الشكل 1ب. بعد كل دورة معالجة، يتم تعديل موضع كتلة التغذية لتقليل احتمالية انقطاع السلك. تُظهر التجارب العملية أن هذه الطريقة تُقلل تكلفة المعالجة بشكل كبير وتُحسّن الجدوى الاقتصادية. تجدر الإشارة إلى أن الفرق بين كتلة التغذية وسلك القطب الكهربائي يتراوح عادةً بين 0.5 و1 مم. عند قطع الأخاديد في ثلاث نقاط على أحد الأسطح، تُدار كتلة التغذية بزاوية 90 درجة، وهكذا حتى تُقطع الأخاديد في الجوانب الأربعة. بعد ذلك، يُوضع حشية بسمك 1 إلى 2 مم بالقرب من خط أخذ العينات على الوسادة الجانبية، ويمكن تعديل موضع كتلة التغذية إلى اليسار، وهو ما يُعادل كتلة تغذية جديدة، مما يُوفر تكلفة الإنتاج.
على سبيل المثال: سُمك كل قطعة من الألومنيوم 2 مم، بإجمالي 8 قطع تُعالج معًا في نفس الوقت، حوالي 8 ساعات لضبط سطح التلامس لكتلة التغذية، معالجة يومية لمدة 8 ساعات، حتى ستة أيام من انقطاع السلك. ثم يُستخدم سلك موليبدينوم دقيق بقطر 0.125 مم فقط (قطر سلك الموليبدينوم الأصلي 0.18 مم). من خلال ضبط موضع كتلة التغذية بشكل كبير، يتم تجنب مشكلة انقطاع السلك.

بالطبع، يجب ملاحظة أنه عندما تكون متطلبات دقة حجم قطعة العمل عالية نسبيًا، فمن الضروري قياس قطر سلك الموليبدينوم، وتعديل مقدار التعويض في الوقت المناسب لضمان تلبية متطلبات دقة الحجم.

ثانياً، تشوه قطعة العمل
أحد أسباب تشوه قطعة العمل
أثناء تصنيع قطعة العمل الخام، وتشكيلها، ومعالجتها حرارياً، قد يحدث تسخين غير متساوٍ، وتؤثر القوى الداخلية والتشوهات الناتجة عن تحول بنية المادة، مثل دور الإجهاد المتبقي المتولد داخلياً. في فترة زمنية معينة، يكون توزيع الإجهاد متوازناً نسبياً في ظل غياب التأثيرات الخارجية. أما في عملية القطع باللحام الكهربائي، ونظراً لكثرة عمليات القطع، فإن توزيع الإجهاد يتغير أيضاً، ومع مرور الوقت يميل تدريجياً إلى التوازن، مما يؤدي إلى تشوه قطعة العمل. وتكون هذه الظاهرة أكثر وضوحاً في أجزاء سبائك الألومنيوم.
حلّان
(1) تتم عملية القطع قبل معالجة الأجزاء المعرضة للإجهاد حرارياً في المرحلة الأولى لإزالة الإجهاد الداخلي، وذلك لتجنب حدوث تشوه كبير ناتج عن الإجهاد، وبالتالي تثبيت أبعاد الأجزاء. بالطبع، تختلف طرق المعالجة باختلاف المواد.
(2) لا تسمح طريقة تشكيل المحيط الخارجي عادةً بقطع الثقب السلكي من جانب الخامة، كما هو موضح في الشكل 2أ. هذه الطريقة سهلة الكسر لأن الخامة تتعرض لتشوه ناتج عن إجهاد المادة بعد تحريرها، مما يؤدي إلى انخفاض دقة التشغيل. لتجنب هذا التشوه وتقليله أثناء الإنتاج، يمكن استخدام طريقة القطع عبر الثقب السلكي، مع الحفاظ على الشكل الخارجي للثقب، كما هو موضح في الشكل 2ب، مما يقلل من الإجهاد والتشوه أثناء عملية التشغيل.
(أ) قطع خارجي (ب) للعب من خلال عملية ثقب السلك
(3) باستخدام طريقة القطع المزدوجة لدقة تصنيع الأجزاء، من الأفضل استخدام طريقة القطع المزدوجة.
كما هو موضح في الشكل 3، يتم تشكيل ذيل رصاصة باستخدام مشبك حديدي على شكل حرف V، قطر أحد طرفيه 8 مم، بينما يُعلق الطرف الآخر. بعد إجراء عملية التشكيل العادية وقياسها بالميكرومتر، يبلغ حجم التشكيل بالقرب من المشبك الحديدي 2.00 مم، بينما يبلغ حجم التشكيل عند الطرف الآخر 1.86 مم فقط. هذه عملية قطع مباشرة، حيث يتم قطع مادة قطعة العمل لتغيير توزيع الإجهاد الناتج عن تشوهها.
تتمثل طريقة المعالجة المحسّنة في زيادة سُمك المعالجة الوسيطة الأولى من 2 مم إلى 2.4 مم، مع ترك هامش 0.2 مم في جانب القطع الأول (باستخدام سلك موليبدينوم بقطر 0.18 مم عند التشغيل الخشن السريع). في المرة الأولى، يتم تدمير القطع الخام الأصلية عن طريق موازنة الإجهاد الداخلي، ثم يتم الوصول إلى توازن جديد. بعد ذلك، يتم إجراء عملية تشطيب ثانية، ويتم قياس الحجم النهائي عند 1.99 مم لاختبار الحجم المطلوب.
ثالثًا، قطع الأجزاء المصنوعة من الألومنيوم سهل حدوث ماس كهربائي ومشكلة تشوه مسار القطع
1- تحليل أسباب المشكلة
في عمليات المعالجة اليومية، يصعب قطع قطع العمل ذات السماكة الكبيرة، وذلك بسبب قيود ظروف التآكل الكهربائي، وسماكة قطعة العمل إلى حد معين، وعدم كفاية سائل التبريد الداخل إلى قطعة العمل، وعدم استبعاد فجوة منتجات التآكل الكهربائي بشكل طبيعي، وعدم استقرار المعالجة، وعدم وجود تيار حتى حدوث قصر في الدائرة الكهربائية، وفي عملية القطع، يكون الألومنيوم أكثر عرضة لحدوث هذه الظاهرة.
عادةً ما تكون آلات القطع خارج خط التجميع مزودة بوظيفة حماية من قصر الدائرة، فبمجرد حدوث قصر في الدائرة، تتوقف قاعدة الآلة عن الحركة فورًا، وتبقى ثابتة في مكانها بانتظار المعالجة. ومع ذلك، في معالجة الألومنيوم، وهو معدن لين وخفيف، يصعب تشكيله، ففي بعض الأحيان بعد حدوث قصر في الدائرة، تنتقل نقطة التفريغ من منطقة المعالجة إلى كتلة التغذية، حيث يتم تغذية الكتلة وسلك الموليبدينوم بواسطة شرارة كهربائية. على الرغم من أن قطعة العمل وسلك الموليبدينوم في حالة قصر في الدائرة، إلا أن حالة تفريغ الآلة طبيعية. لذلك، لا تحقق الآلة الحماية من قصر الدائرة بين قطعة العمل وسلك الموليبدينوم، وتستمر في العمل وفقًا لإجراءات القطع العادية. لا يمكن لتفريغ قطعة العمل معالجة الشكل والحجم المطلوبين بشكل طبيعي بسبب سحب سلك الموليبدينوم لأخاديد قطعة العمل المصنوعة من الألومنيوم، مما يتسبب في تشوه مسار القطع، وبالتالي تلف قطعة العمل. كما هو موضح في الشكل 4 لترس المعالجة، فإن أول جزأين من عملية المعالجة يعانيان من تشوه مسار القطع وتلف قطعة العمل.
طريقتان للحل
(1) أولاً، يتم تحسين معايير العملية وفقًا لسمك السلك المطلوب. من خلال العديد من التجارب، تبين أن معالجة سبائك الألومنيوم قد تكون مناسبة بتقليل عرض النبضة، وذلك لأن انخفاض عرض النبضة يقلل من طاقة النبضة الواحدة، مما يُصغر علامة التفريغ، ويقلل أيضًا من حجم وكمية جزيئات الألومينا، ويقلل من تآكل كتلة التغذية. في المقابل، فإن زيادة فجوة النبضة تُسهم في إزالة الرايش، وتقليل التصاق السلك، وتحسين استقرار القطع، وتحسين خشونة سطح قطعة العمل. إذا كانت فجوة النبضة صغيرة جدًا، فلا يمكن استبعاد وجود نواتج التفريغ، كما أن فجوة التفريغ لا تكفي للقضاء على التأين، مما يجعل المعالجة غير مستقرة، ويؤدي بسهولة إلى انقطاع السلك أو تشوه مسار القطع.
معدل التغذية في هذه الحالة أقل من معدل التآكل الفعلي لقطعة العمل، وتكون حالة التشغيل مفتوحة، وسرعة القطع بطيئة. نظرًا لانخفاض درجة انصهار وتبخر سبيكة الألومنيوم، تزداد كمية طاقة التفريغ، وتكون فجوة التفريغ كبيرة. وبسبب فجوة التفريغ، لا يمكن لجهد النبضة أن ينهار في الوقت المناسب بين الوسط السائل، مما يقلل بشكل كبير من معدل استخدام النبضة. في الوقت نفسه، تؤدي المسافة الكبيرة جدًا بين سلك القطب إلى زيادة السعة، وتصبح العملية غير مستقرة، وقد يحدث انقطاع في الأسلاك. عندما تكون سرعة التغذية أكبر من سرعة التآكل الفعلية المحددة (وتسمى التغذية المتتبعة)، يصبح من السهل حدوث قصر في الدائرة، وتنخفض سرعة التغذية والقطع الفعلية، ولكن دون إزالة التآكل الكهربائي للألومنيوم، مما يؤدي إلى انقطاع سلك التوصيل وقصر الدائرة. لذلك، من الضروري ضبط التغذية بتردد متغير بشكل معقول لتحقيق حالة تشغيل أفضل. تحتوي دائرة التحكم في التغذية ذات التردد المتغير بالكامل على العديد من نقاط الضبط، ومعظمها مثبت في لوحة التحكم الخاصة بآلة التشغيل، ولا يُنصح بتغييرها عمومًا. يوجد مقبض مثبت على لوحة التحكم، ويمكن ضبطه وفقًا للظروف الخاصة لضمان انخفاض اهتزازات مقياس التيار ومقياس الجهد وسلك الموليبدينوم، مما يضمن أفضل أداء للمعالجة.
عند معالجة قطع العمل السميكة، وخاصةً في المراحل الأولى (5 مم)، ونظرًا لسهولة اهتزاز سلك القطب الكهربائي وارتفاع تركيز سائل التبريد، يُنصح بزيادة طاقة النبضة الواحدة، وزيادة الفاصل الزمني بين النبضات، بحيث لا تقل نسبة عرض النبضة إلى الفاصل الزمني عن 1:8. يضمن ذلك توفير طاقة كافية للنبضة الواحدة، مع ضمان فاصل زمني مناسب، مع تقليل تيار التشغيل، والذي يكون عادةً أقل من 2 أمبير. عند استقرار عملية المعالجة، يتم تقليل الفاصل الزمني بين النبضات، وزيادة تيار التشغيل إلى حوالي 3 أمبير، وزيادة الجهد إلى حوالي 75 فولت. مع ذلك، لا تزداد قيمة متوسط ​​تفريغ سلك الموليبدينوم، مما يعزز قدرته على تكوين شرارة كهربائية، وبالتالي تزداد قوة انفجارها. لذلك، يجب اختيار قيم مناسبة للمعايير الكهربائية، وإلا ستؤدي هذه القيم إلى عدم استقرار عملية المعالجة، وانخفاض جودة الأجزاء المُعالجة.
إن متطلبات سرعة القطع وخشونة السطح هي المؤشران التكنولوجيان، لذلك من الضروري السعي لتحقيق سرعة قطع عالية من أجل تلبية الحاجة إلى خشونة السطح.
(2) وفقًا لسمك قطعة العمل، فإن فجوة التفريغ غير مناسبة إذا كانت صغيرة جدًا، وإلا فإنها عرضة لحدوث قصر في الدائرة، كما أن التفريغ لا يُساعد على التبريد ويؤدي إلى تآكل المواد؛ أما إذا كانت فجوة التفريغ كبيرة جدًا، فإنها ستؤثر على خشونة السطح وسرعة التشغيل. عند قطع قطع عمل سميكة، يُنصح باستخدام سلك موليبدينوم ذي قطر أكبر وعرض نبضة أكبر، مما يزيد من فجوة التفريغ، ويُحسّن من فعالية إزالة الرايش، ويُعزز استقرار عملية القطع.
(3) الحفاظ على نظافة سائل التبريد واستبداله في الوقت المناسب. يتم وضع مرشح في طاولة الترشيح لتنقية سائل التبريد من الشوائب والارتدادات. ثم توضع طبقة من سائل التبريد الممتص عند مخرج سائل التبريد، مما يُحسّن الأداء بشكل ملحوظ. ولتحسين قدرة إزالة الرقائق، يمكن منع تراكمها على مسار المعالجة، وذلك بإضافة منظف وصابون إلى سائل التبريد، مما يُحسّن من كفاءة التنظيف، ويزيد من قدرة تفريغ الرقائق، ويُحسّن من عملية إزالتها. في الوقت نفسه، يجب تعديل موضع وحدة التغذية الدوارة أو استبدالها بوحدة تغذية جديدة، مع الحرص على تنظيف الرقائق باستمرار عند وحدة التغذية، والحفاظ على تلامس جيد بين سلك الموليبدينوم ووحدة التغذية، لتجنب حدوث ظاهرة التفريغ، مما يمنع بشكل فعال التشوه الناتج عن قطع مسار العمل.
رابعاً، الخاتمة
من خلال تحليل التشغيل الفعلي لخط القطع في معالجة الألومنيوم، تبين سهولة إنتاج جزيئات الألومينا، مما يؤدي إلى انخفاض الموصلية، وتآكل كتلة التغذية، وانقطاع الأسلاك، وظاهرة قصر الدائرة، مما يؤثر بشكل خطير على جودة وكفاءة المعالجة. وقد تم تلخيص هذه المشكلات والحلول العملية في قسم "المشاكل والحلول". تُعد هذه الطرق والتدابير عملية ومجدية، ولها تأثير إيجابي على تحسين جودة معالجة القطع السلكي، والحد من انقطاع الأسلاك، وقصر الدائرة، وتشوه مسار القطع في قطع الألومنيوم.