البراغي والمسامير هي المكونات الميكانيكية الأساسية، وتستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات مثل السيارات والآلات الصناعية والبناء. على عكس اللحام والتثبيت، فإن أهم ما يميز البراغي هو إمكانية إزالتها بسهولة حتى بعد ربطها ويمكن إعادة استخدامها عن طريق إعادة-ربطها.
عملية تصنيع مسامير التيتانيوم
عادة ما تكون مادة تصنيع البراغي عبارة عن سلك ملفوف. بعد المعالجة الثانوية مثل التخليل، والتشحيم، والتليين، وسحب الأسلاك، يتم تشكيل رأس المزلاج والخيوط، ومعالجتها بالحرارة-، ومعالجة السطح-باستخدام الطرق البارد. اعتمادًا على نوع المنتج، يحتاج البعض إلى معالجة حرارية قبل تشكيل الخيط، بينما لا يحتاج البعض الآخر إلى ذلك. تتم المعالجة الثانوية عمومًا بواسطة موظفين متخصصين، ولكن في بعض الأحيان يتم إجراؤها في مصنع تصنيع البراغي.
يشير تشكيل رأس الترباس بشكل عام إلى عملية تشكيل رأس الترباس على البارد باستخدام آلات الحدادة مثل آلة مزعجة أو آلة دبوس دافعة، تسمى "مزعجة". يشير التشكيل على البارد، المعروف أيضًا باسم الضغط البارد، إلى المعالجة في درجة حرارة الغرفة. إنه مصطلح يتناقض مع العمل الدافئ والساخن، حيث يتم تسخين المادة قبل معالجتها. تتضمن عملية الحدادة قطع الفولاذ الملفوف إلى أطوال مناسبة ومن ثم ضغط المادة باستخدام عدة قوالب حدادة. يتضمن التشكيل أربع خطوات: التزجيج، والرسم العميق، والبثق العكسي، والتشطيب. يتضمن التقلب ضغط المادة من أحد طرفيها لتوسيعها إلى ما هو أبعد من قطرها الأصلي؛ وعلى العكس من ذلك، فإن السحب العميق يضغط على المادة من أحد الأطراف لتقليصها إلى قطر أصغر؛ يتضمن البثق العكسي ضغط المادة من أحد الأطراف إلى قالب بقطر أصغر، مما يؤدي إلى بثقها للخارج مع إنشاء ثقب في نفس الوقت؛ يتضمن التشطيب إزالة السُمك الزائد باستخدام قالب تزوير. اعتمادا على شكل المنتج، يمكن استخدام هذه الطرق بشكل منفصل أو مجتمعة. تتطلب الأشكال الأكثر تعقيدًا المزيد من خطوات المعالجة لتشكيل المنتج تدريجيًا، ولكن يمكن تشكيل البراغي العادية في 2-5 خطوات فقط.
تتضمن عملية تشكيل الجزء الملولب استخدام آلة التشكيل المتداول لتشكيل وتشكيل الخيط على البارد في عملية تشكيل خيط الترباس. طريقة التشكيل هي نفس طريقة تشكيل رأس الترباس. يتم تشكيل شكل الخيط عن طريق تثبيت الفراغ بين مجموعتين من قوالب الحدادة، وتدوير أحد القوالب أثناء تدوير الفراغ في نفس الوقت، وتشكيله على شكل خيط من خلال تشكيل البلاستيك. تسمى قوالب الحدادة المستخدمة لتشكيل الخيوط "قوالب التشكيل المتداول". هناك ثلاثة أنواع من آلات التشكيل بالدرفلة: آلات تشكيل القوالب المسطحة، وآلات تشكيل القوالب الدائرية، وآلات التشكيل الكوكبية. تستخدم آلات تشكيل القوالب المسطحة بالتزوير اثنين من قوالب التشكيل العادية. يتم تثبيت أحدهما بينما يتحرك الآخر للخلف وللأمام للف وتشكيل الفراغ. تستخدم آلات تشكيل القوالب الدائرية بالتزوير قالبي تشكيل أسطوانيين متوازيين يدوران في نفس الاتجاه للف وتشكيل الفراغ المحصور بين القالبين. تعمل آلات التشكيل الكوكبي على تثبيت الفراغ بين قالب الحدادة الأسطواني وقالب الحدادة على شكل مروحة-، ولفه وتشكيله عن طريق تدوير قالب الحدادة الأسطواني.
عادةً ما يتم تصنيع البراغي التي يتم تشكيلها عن طريق الطرق البارد والمعالجة الحرارية من مواد ذات صلابة مناسبة لمعالجة البلاستيك. المواد التي تحتوي على نسبة عالية من الكربون أو عناصر السبائك المضافة تكون بطبيعتها صعبة ويصعب معالجتها، وبالتالي يتطلب بعضها التلدين لتليينها. لا تستطيع معظم المواد تلبية القوة المطلوبة في ظل ظروف الحدادة الباردة. المعالجة الحرارية، التي يتم إجراؤها بعد الحدادة على البارد، تضفي القوة المطلوبة والخصائص الميكانيكية على الترباس وهي الخطوة الأكثر أهمية في تصنيع الترباس. يتم تصنيف البراغي إلى درجات قوة مختلفة وفقًا لتطبيقها واستخدامها. المعالجة الحرارية ضرورية للتأكد من أن البراغي المشكلة تمتلك الخواص الميكانيكية المطلوبة.
غالبًا ما تلتصق البراغي المستخدمة في محركات السيارات بزيت التشحيم، لذا فهي لا تصدأ حتى بدون معالجة السطح. ومع ذلك، هذا ليس سوى جزء صغير من البراغي. يتم استخدام معظمها في البيئات المسببة للتآكل، وبالتالي سوف تصدأ بسرعة دون معالجة السطح. إذا تركت البراغي الصدئة دون علاج، فإن التآكل سيمنعها من الفك، وفي الحالات الشديدة، قد تنكسر، مما يؤدي إلى حوادث خطيرة. ولذلك، فإن البراغي المستخدمة في البيئات المسببة للتآكل تتطلب معالجات سطحية مثل الطلاء الكهربائي. يمكن تقسيم معالجات سطح الترباس على نطاق واسع إلى الطلاء الكهربائي والطلاء. الطريقة الأكثر استخدامًا هي الطلاء الكهربائي، والتي تتميز بمزايا التكلفة المنخفضة والمقاومة الجيدة للتآكل. عندما تكون هناك حاجة إلى مقاومة أعلى للتآكل مقارنة بالطلاء الكهربائي، يمكن استخدام الطلاء الكهربائي للسبائك مثل الحديد المجلفن والزنك -النيكل، أو يمكن تطبيق طلاء مركب من الألومنيوم والزنك -.
اتجاه تطوير مسامير السيارات
في السنوات الأخيرة، طالبت شركات صناعة السيارات بتخفيض تكاليف المكونات، ووزن أخف، وقوة أعلى. وفي الوقت نفسه، لمعالجة القضايا البيئية، يجب تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، ولتقليل استهلاك الوقود، يجب تقليل وزن السيارة إلى الحد الأدنى. في تكاليف تصنيع الترباس، تمثل تكلفة الفراغات جزءًا كبيرًا؛ ولذلك فإن الطريقة الأكثر فعالية هي تقليل تكلفة المادة نفسها. تبحث شركات صناعة السيارات اليابانية في استخدام المواد الأجنبية الرخيصة لتقليل تكاليف توريد المواد. لتلبية متطلبات العملاء، أجرى مصنعو البراغي أيضًا دراسات مختلفة حول تقليل وزن البراغي. كإجراءات لتقليل وزن الترباس، يستخدم البعض معادن خفيفة الوزن مثل الألومنيوم أو التيتانيوم، بينما يقلل البعض الآخر من حجم الترباس. على الرغم من أن تقليل حجم الترباس يمكن أن يقلل الوزن، إلا أنه إذا تم تقليل حجم الترباس لنفس درجة القوة، فإن قوة ربط الترباس ستنخفض نتيجة لانخفاض مساحة المقطع العرضي-.
ولذلك، لضمان نفس المستوى من القوة مع تقليل حجم الترباس، يجب زيادة قوة الترباس. تحدد المعايير العامة الحالية مثل معايير JIS ومعايير شركات صناعة السيارات فقط متطلبات البراغي ذات درجة قوة أقل من 12.9. بالنسبة للمسامير المقوية والمروية العادية، تتدهور خصائص الكسر المتأخر بشكل كبير عندما تتجاوز درجة القوة 12.9. في بعض التطبيقات التي يتم فيها استخدام -مسامير ذات قوة عالية تبلغ 10.9 أو 12.9، يتطلب تحقيق تقليل الوزن من خلال تقليل الحجم استخدام مسامير ذات درجة قوة تتجاوز 12.9 واستخدام طرق لتحسين خصائص الكسر المتأخر. لتحقيق قوة عالية، تعمل بعض البراغي المسقية والمقساة على تحسين خصائص الكسر المتأخر عن طريق إضافة عناصر صناعة السبائك. في حين أن إضافة عناصر صناعة السبائك يمكن أن يحسن خصائص الكسر المتأخر إلى حد ما، فإن ارتفاع سعر هذه العناصر يؤدي حتما إلى زيادة التكاليف.
هناك طريقة أخرى تتمثل في استخدام-مسامير مخففة وغير مسقية. لا تتطلب البراغي غير المسقية والمقساة معالجة حرارية بعد التشكيل؛ يتم ضمان قوتهم في المقام الأول من خلال تصلب العمل. إن البنية المجهرية للبراغي غير المسقاة والمقساة تختلف تمامًا عن تلك الخاصة بالمسامير المسقاة والمقساة، مما يظهر مقاومة قوية للكسر المتأخر. تستخدم البراغي غير المقسى-مواد ذات محتوى كربون أعلى من البراغي المقسى. من خلال التبريد المتحكم فيه والمعالجة الحرارية خلال مرحلة البليت، يمكن تحقيق تقليل كبير للمساحة. بعد تصلب العمل من خلال سحب الأسلاك، فإن المزيد من التصلب أثناء مرحلة تشكيل البرغي يضمن قوة البرغي. في حين أن البراغي العادية لا يتم تلطيفها بعد التشكيل، إلا أنها يجب أن تخضع للصبغ باللون الأزرق للتخلص من الإجهاد الداخلي من خلال الحدادة على البارد. العيب هو أن صلابة المادة أعلى من البراغي المقسى، مما يجعل تشكيلها صعبًا للغاية. في الوقت الحالي، تبلغ قوة-المسامير غير المقسى المستخدمة في المحركات 1600 ميجا باسكال، وقد وصلت قوة البراغي-غير المقسى المستخدمة في أجسام المركبات إلى 1400 ميجا باسكال. ومن المتوقع أن يزداد الطلب على هذه البراغي-عالية القوة في المستقبل.
