التبريد بالضغط: تقنية متقدمة لمعالجة أجزاء تروس الحلقات والأجزاء المعدنية

التبريد بالضغط: تقنية متقدمة لمعالجة أجزاء تروس الحلقات والأجزاء المعدنية

تعد مكابس التبريد التجارية من التقنيات الأساسية في مجال المعالجة الحرارية للمعادن. تم تصميم هذه المكابس خصيصًا لتبريد أجزاء مثل تروس الحلقات (Ring Gears) والأجزاء الدائرية، المسطحة، أو الأسطوانية. الهدف الأساسي من هذه التقنية هو تقليل التشوهات الناتجة عن المعالجة الحرارية إلى الحد الأدنى، مما يضمن دقة الأبعاد وتحسين الخواص الميكانيكية.

تقنية التبريد بالضغط: مفهوم وأهمية

تُعتبر تقنية التبريد بالضغط من بين أكثر التقنيات شيوعًا في هذا المجال. تعتمد هذه التقنية على استخدام قوالب تبريد مُصممة بعناية لتوفير التدفق الأمثل لوسط التبريد وضمان الحفاظ على الأبعاد الحرجة للأجزاء المعالجة.

كيفية عمل التقنية:

1.     يتم وضع الجزء الساخن في القالب، وهو في حالة مرنة.

.     يضغط المكبس على الجزء لضبط محاذاته ميكانيكيًا.

.     تُدفع وسائط التبريد (مثل الزيت أو الماء) إلى الجزء بعملية مُحكمة تضمن التبريد المنتظم.

العملية خطوة بخطوة

يتضمن التبريد بالضغط أربع مراحل رئيسية، تُظهر كفاءة هذه التقنية في تحسين جودة الأجزاء المعدنية:

1.     الوضعية الأولى:

o        يتم وضع الجزء الساخن في القالب السفلي الممتد.

2.     الوضعية الثانية:

o        يُنقل الجزء إلى مركز غرفة التبريد، حيث تُغلق الغرفة ويبدأ تعريض الجزء لضغط متقطع باستخدام زيت التبريد لمدة 20 ثانية.

3.     الوضعية الثالثة:

o        يُنقل الجزء إلى غرفة تبريد إضافية ويُغمر في الزيت لتوفير تبريد إضافي.

4.     الوضعية الرابعة:

o        يُخرج الجزء من الغرفة إلى خزان ناقل للتبريد النهائي.

النتيجة:

• تحقيق دقة أبعاد تصل إلى 0.025 إلى 0.050 مم في الاستدارة والتسطيح باستخدام المعدات المناسبة.

 التبريد بالضغط (Press Quenching):

تم تصميم مكابس التبريد التجارية لمعالجة تبريد أجزاء مثل تروس الحلقات (Ring Gears) والأجزاء الدائرية، المسطحة أو الأسطوانية، بهدف تقليل التشوهات الناتجة عن المعالجة الحرارية إلى الحد الأدنى.

التقنية الأكثر شيوعًا:

تُعد تقنية التبريد بالضغط واحدة من أكثر التقنيات الخاصة شيوعًا، حيث:

• يتم تصميم قوالب تبريد الضغط لتوفير التدفق المناسب لوسط التبريد والحفاظ على الأبعاد الحرجة للجزء المراد تبريده.
• تقوم القوالب بالتلامس مع الجزء الساخن، ويعمل ضغط المكبس على محاذاة الجزء ميكانيكيًا قبل بدء عملية التبريد.

العملية:

1. يتم وضع الجزء المسخن في القالب وهو في حالة ساخنة ومرنة.
2. يضغط المكبس على الجزء لضبط محاذاته ميكانيكيًا.
3. تقوم الآلة والقوالب بدفع وسيط التبريد إلى التلامس مع الجزء بشكل مُتحكم به، مما يحقق عملية تبريد دقيقة ومنتظمة.

الشكل :يوضح كيفية عمل المكبس والقوالب في التبريد بالضغط لضمان توزيع وسيط التبريد على الأجزاء الساخنة بطريقة منظمة.

التبريد للأجزاء المعالجة بالاشتعال أو بالحث

تستخدم العديد من تطبيقات المعالجة بالاشتعال أو  بالحث الماء كوسيط للتبريد. كما يتم أحيانًا استخدام وسائل أخرى مثل الزيت، الزيت القابل للذوبان، الهواء المضغوط، محاليل البوليمر المائية، أو المحاليل الملحية. 

نظرًا لأن الماء يوفر سهولة أكبر في التعامل وأعلى مستوى من الأمان، فإنه يُستخدم إلا إذا كانت الاعتبارات المعدنية تشير إلى ضرورة استخدام وسائل تبريد أقل قسوة.

على الرغم من أنه يمكن استخدام العديد من التصاميم للتحريك في تطبيقات التبريد بالحث، إلا أن التصميمين الأكثر شيوعًا هما الرش المفتوح والرش المغمور. فتحة الرش للتبريد بالماء تكون غالبًا صغيرة نسبيًا لتعظيم معدلات التبريد. ومع ذلك، يجب أن يكون قطر الفتحة أكبر عند استخدام البوليمرات المائية، حيث أن الضغط العالي والرش الدقيق يؤديان إلى تمزق مبكر لفيلم البوليمر مما يخفف من معدل التبريد عند سطح المعدن الساخن.

الأنواع المقترحة للرش وضغوطه وأحجام الفتحات لأنظمة الرش المفتوحة والمغمورة للتبريد موضحة في الجدول الاتي.

جدول :
حجم الفتحة والضغط الموصى به لأنظمة الرش بالحث المستخدمة لتبريد الفولاذ من درجة حرارة الأوستنيتي 845 °م (1550 °ف) باستخدام سائل التبريد PAG البوليمري

				الضغط (kPa) الضغط (psi) قطر الفتحة (مم( قطر الفتحة (بوصة( نوع الرش مفتوح <140 <20 3.2 1/8 رش مفتوح مغمور >275 >40 6.4 1/4 رش مغمور
				ملاحظة:  تم تحديد جميع منحنيات التبريد لارتباط عامل التبريد باستخدام مجسات من الفولاذ المقاوم للصدأ AISI النوع 304. بيانات لسائل التبريد UCON (شركة يونيون كاربايد للكيماويات والبلاستيك، Inc.) سائل التبريد B. لتقليل الرغوة، يجب أن يكون حجم خزان سائل التبريد على الأقل خمس مرات حجم معدل التدفق. على سبيل المثال، إذا كان معدل التدفق 25 لتر/دقيقة (6 جالون/دقيقة)، يجب أن يكون حجم الخزان على الأقل 110 لتر (30 جالون). التبريد للأجزاء المعالجة بالاشتعال أو الحث تستخدم بعض تطبيقات التبريد بالاشتعال أو التبريد الحثي الماء كوسيط رئيسي، وأحيانًا يتم استخدام وسائل أخرى مثل: الزيت. البوليمرات المائية. المحاليل الملحية. الهواء المضغوط. مزايا الماء كوسيط تبريد: أمان وسهولة في التعامل. فعالية عالية في التبريد السريع. أنظمة الرش: تطبيقات متنوعة يُستخدم نوعان رئيسيان من أنظمة الرش: 1.     الرش المفتوح: يتميز بفتحات صغيرة لتوفير معدل تبريد عالٍ. 2.     الرش المغمور: يعتمد على ضغط أعلى وفتحات أكبر لتحقيق التبريد المنتظم. مثال عملي: التبريد باستخدام سائل التبريد البوليمري PAG من درجة حرارة 845°C (1550°F) يتطلب: ضغطًا يتراوح بين <140 kPa (رش مفتوح) و >275 kPa (رش مغمور). فتحات بأقطار مختلفة حسب نوع النظام. الاعتبارات العملية لضمان كفاءة التبريد وتقليل الرغوة، يجب أن يكون حجم خزان سائل التبريد على الأقل خمس مرات معدل التدفق. يتم التحكم في معدل التبريد عبر ضبط تدفق السائل خلال القالب. خلاصة التبريد بالضغط هو حل مثالي لمعالجة الأجزاء المعدنية المعقدة مثل تروس الحلقات. يوفر هذا الأسلوب دقة في الأبعاد، وتقليل التشوهات، وتحسين الأداء العام للأجزاء. تبرز أهمية اختيار الوسط المناسب وتقنيات التبريد مثل الرش المفتوح أو المغمور لضمان تحقيق النتائج المرجوة. الأسئلة الشائعة (FAQs) 1.     ما هو الهدف الأساسي من التبريد بالضغط؟ o        تقليل التشوهات وتحسين دقة الأبعاد للأجزاء المعدنية. 2.     ما هي وسائط التبريد المستخدمة؟ o        الماء، الزيت، البوليمرات المائية، أو الهواء المضغوط. 3.     ما هي ميزة الرش المغمور مقارنةً بالرش المفتوح؟ o        يوفر تبريدًا أكثر انتظامًا للأجزاء الكبيرة أو المعقدة. الكلمات المفتاحية (SEO): التبريد بالضغط. معالجة حرارية للمعادن. تروس الحلقات. تقليل التشوهات. وسائط التبريد. أنظمة الرش. دقة الأبعاد. تقنيات التبريد الحثي. بتطبيق التبريد بالضغط، تحقق الصناعات المعدنية مستويات جديدة من الدقة والجودة، مما يعزز من كفاءة العمليات ويضمن أداءً متميزًا 1.