EN
يتم في عملية البثق الألمنيوم تحويل كتل السبائك الخام إلى مقاطع دقيقة من خلال تسخينها ما بين 800 إلى 900 درجة فهرنهايت قبل دفعها عبر قوالب فولاذية خاصة باستخدام القوة الهيدروليكية. يمكن لهذه العملية تحقيق دقة تصنيع تصل إلى 0.004 بوصة موجب أو سالب، وهي دقة بالغة الأهمية عند تصنيع أجزاء مثل مكونات الطائرات أو أذرع الروبوتات حيث تتطلب الأبعاد دقة كبيرة. بعد عملية البثق، تأتي خطوات إضافية تشمل معالجات التبريد والعمر المعروفة باسم معالجات T5 و T6. تحسن هذه العمليات الخواص الميكانيكية للمعدن بحيث تبقى القوة متسقة حتى في المقاطع المعقدة.
توجد أربع هندسات رئيسية لقنوات الألمنيوم المبثوقة ولكل منها دور هندسي مختلف:
يتم تحسين كل بروفايل أثناء تصميم القالب للحفاظ على سلامته الإنشائية في حين يدعم وظائف محددة حسب التطبيق مثل التثبيت، ونقل الأحمال، أو الختم البيئي.
تساهم القنوات الألومنيومية ذات الفتحة T في تطوير تصميم الصناعية والنموذج الأولي من خلال ثلاث مزايا أساسية:
تجعل هذه المرونة من الأخاديد على شكل حرف T خيارًا مثاليًا للبيئات التصنيعية المرنة حيث تؤثر القابلية للتكيف بشكل مباشر على الكفاءة التشغيلية
يعتمد اختيار القناة المثلى على متطلبات التشغيل:
ملاحظة رئيسية : يوفر سبيكة 6063 مقاومة ممتازة للتآكل ونهاية سطحية عالية الجودة للاستخدام المعماري الخارجي، في حين تقدم سبيكة 6061 نسبة أعلى من القوة إلى الوزن للاستخدام في التطبيقات الديناميكية أو التي تحمل الأحمال
يعتمد الاختيار بين 6061 و6063 على أولويات الأداء. حيث توفر درجة 6061 مقاومةً أعلى للشد (تصل إلى 35,000 رطلاً لكل بوصمة مربعة)، مما يجعلها مناسبة للإطارات الهيكلية في وسائل النقل والمعدات. أما درجة 6063، على الرغم من ضعفها الطفيف، إلا أنها تسمح بالتحكم الأدق بالأبعاد والتشطيبات الأملس، وهي مثالية للعناصر المعمارية المرئية مثل إطارات النوافذ وجدران الستارة.
توفر قناة الألومنيوم المبثوقة نسبةً في القوة إلى الوزن تبلغ نحو ثلاثة أضعاف ما يوفره الفولاذ اللين. وهذا يسمح بتصميمات أخف دون التفريط في المتانة، وهو عامل حيوي في أنظمة الطيران والفضاء والمعدات الآلية حيث يحسّن تقليل الكتلة من الكفاءة في استخدام الطاقة والتسارع والمناورة.
توفر الطبقة الأكسيدية الطبيعية للألمنيوم حماية inherent ضد الصدأ والتدهور. تشير بيانات الصناعة إلى أن معدل فقدان المادة السنوي أقل من 0.002٪ في البيئات الساحلية (الجمعية الأمريكية للألمنيوم، 2023). وعند خضوعها للتحميض، يمكن أن تدوم هذه الم profiles أكثر من 30 عامًا في التطبيقات البحرية ومعالجة المواد الكيميائية، متفوقة على الفولاذ المجلفن من حيث العمر الافتراضي وتكاليف الصيانة.
تؤكد الدراسات الميدانية أن القنوات المبثوقة من الألمنيوم تتحمل أكثر من 100,000 دورة تعب في تجميع أذرع الروبوتات دون فشل. وقد عملت أنظمة تركيب الألواح الشمسية التي تستخدم هذه المواد لمدة 15 عامًا في المناطق ذات الرطوبة العالية دون أي مشاكل تتعلق بالتأكل، مما يُظهر عمرًا افتراضيًا أطول بنسبة 40٪ مقارنةً بالحلول الفولاذية المماثلة.
أصبحت ملفات الألومنيوم على شكل حرف T التي تُصنع عن طريق البثق منتشرة بشكل كبير وقياسية تقريبًا في مجالات الروبوتات والتصنيع الآلي الحديثة في الوقت الحالي. لماذا؟ لأنها تُسهّل تركيب هياكل الآلات وأنظمة النقل، بالإضافة إلى نقاط التثبيت للأذرع الروبوتية. أظهرت بيانات صادرة عن الصناعة في عام 2023 أن حوالي 7 من كل 10 روبوتات صناعية تعمل على هياكل مصنوعة من قنوات الألومنيوم. ما يجعل هذه الملفات مفيدة هو تصميمها بفتحات على شكل حرف T، حيث تسمح هذه الفتحات للمهندسين بتثبيت مختلف المكونات مثل الحساسات والأجهزة المحركة والأدوات اللازمة لأداء الروبوت لمهامه. علاوة على ذلك، يمكن لفريق الصيانة الوصول بسهولة إلى هذه الأجزاء لإصلاحها أو ترقيتها دون الحاجة إلى تفكيك كل شيء أولًا. هذا النوع من الوصولية يوفّر الوقت والمال على المدى الطويل.
لقد اتجهت صناعات النقل بشكل متزايد إلى استخدام قنوات الألومنيوم المُشكَّلة بطريقة البثق كوسيلة لتقليل وزن المركبات مع الحفاظ على درجة كافية من الأمان لتتناسب مع ظروف الطرق. فعلى سبيل المثال، تستخدم السيارات الكهربائية في الوقت الحالي قنوات مُصممة خصيصًا على شكل حرف U حول مجموعات بطارياتها، ليس فقط لحمايتها، ولكن لأنها تساعد أيضًا في إدارة الحرارة بشكل أفضل أثناء التشغيل. كما نرى أيضًا اتجاهًا مشابهًا في مجال الطيران، حيث تستخدم شركات الطيران أقسامًا رفيعة على شكل حرف C في كبائن الطائرات بدلًا من الأجزاء الفولاذية التقليدية. وقد أظهرت بعض الدراسات التي أجريت السنة الماضية أن هذا التحول قد يوفّر حوالي 40 بالمئة من الوزن بالمقارنة مع ما كان يستخدم سابقًا. وعندما تقلّ حمولة الطائرات بالطبع، فإنها تستهلك وقودًا أقل وتحمل شحنات أكثر في نفس الوقت، مما يجعل عمليات النقل الجوي أكثر اخضرارًا وربحية للشركات المشغلة.
يتجه المزيد من المهندسين المعماريين في الوقت الحالي إلى استخدام القنوات المصنوعة من الألومنيوم المبثوق عند تصميم الجدران الستارية والهياكل التي تحتاج إلى مقاومة الزلازل. تخلق هذه المقاطع المتشابكة التي تشبه قليلاً الشكل الخارجي للقبعات واجهات من نوع ستارين راين (Rain Screen) يمكنها تحمل قوى الرياح الكبيرة، حوالي 150 ميل في الساعة، مع السماح في الوقت نفسه بالتمدد والانكماش مع تغير درجات الحرارة. خذ على سبيل المثال لا الحصر أعمال التجديد الأخيرة التي أُجريت على برج بورج العرب. قام فريق المشروع بتبديل القنوات الألومنيومية بدلاً من الدعامات الفولاذية التقليدية، وتمكّن من تقليل وزن نظام التغليف بنسبة تصل إلى 30%. مما جعل عملية التركيب برمتها أسهل بكثير، وأدى إلى تقليل الضغط الواقع على هيكل المبنى، وهو أمر بالطبع مفيد من الناحية الهندسية.
يحسّن المهندسون الأداء من خلال تقنيات الدمج الاستراتيجية:
تتيح هذه الأساليب لأنظمة الألومنيوم دعم الأحمال الديناميكية حتى 12000 رطلاً/قدم في مفاصل التمدد الجسرية ومنصات المصانع الثقيلة.
تُعدّ الالمنيوم المُفرغة ذات فوائد متعددة. أولاً، هي أخف بكثير من الخيارات الفولاذية - أحيانًا تكون أخف بنسبة تصل إلى 60٪. مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي يكون فيها الوزن عاملاً مهمًا. علاوة على ذلك، فإن هذه القنوات تمتلك مقاومة طبيعية للتآكل دون الحاجة إلى طلاءات خاصة. ولا ننسى سهولة تركيبها. يمكن تجميع معظم المقاطع القياسية بسرعة باستخدام مسامير وبراغي بسيطة بدلًا من اللجوء إلى معدات لحام باهظة الثمن. لقد شهد قطاع التصنيع مكاسب حقيقية من هذا النهج. أظهرت دراسة حديثة تناولت عمليات الأتمتة أن الشركات التي انتقلت إلى التركيبات المعيارية من الألومنيوم في أنظمتها الروبوتية شهدت تقلصًا في أوقات التركيب بنسبة تصل إلى 40٪. من هنا تأتي أهمية انتقال العديد من الصناعات إلى هذا الخيار في الوقت الحالي.
يُنتج عملية البثق مقاطع شبه نهائية الشكل، مما يقلل بشكل كبير من الحاجة إلى التشغيل الثانوي. ويؤدي هذا إلى تقليل جهود ما بعد المعالجة بنسبة 50-70٪، مما يُسرع جداول الإنتاج - وهو ما يُعد ميزة مهمة في الصناعات ذات الإنتاج الكثيف مثل صناعة السيارات، حيث توفّر الكفاءات في سير العمل ما بين 3 إلى 5 أسابيع سنويًا.
تتميز القنوات المصنوعة من الألومنيوم بسعر يزيد بنسبة تتراوح بين 15 إلى 20 بالمائة مقارنة بخيارات الصلب الكربوني. ولكن عند النظر إلى الأمور على المدى الطويل، فإن الألومنيوم يصبح أكثر جدوى مالية. فهذه المواد تتطلب صيانة ضئيلة للغاية وتتميز بقدرتها على التحمل لفترة تتجاوز الثلاثين عامًا في البيئات الخارجية دون ظهور أي علامات للتآكل. كما تؤكد الأرقام هذه الحقيقة أيضًا. فقد أظهرت دراسة حديثة نُشرت في عام 2024 أن استخدام إطارات من الألومنيوم بدلًا من الفولاذ المجلفن يمكن أن يقلل من المصروفات الإجمالية بنسبة تصل إلى الربع خلال فترة عشر سنوات. ولذلك، فإن العائد على الاستثمار بهذا الشكل يهم بالفعل الشركات التي تفكر في الاستثمارات طويلة المدى.
ما الذي يجعل الألومنيوم مستدامًا إلى هذه الدرجة؟ حسنًا، يمكن إعادة تدويره مرارًا وتكرارًا. وعندما نعيد معالجة الألومنيوم بدلًا من إنتاج مواد جديدة من الصفر، فإن ذلك يتطلب حوالي 5% فقط من الطاقة اللازمة لإنتاج الألومنيوم الجديد. هل هذا لا يثير الإعجاب؟ إليك حقيقة أخرى رائعة: أكثر من ثلاثة أرباع الألومنيوم الذي تم إنتاجه على الإطلاق ما زال قيد الاستخدام في مكان ما اليوم بفضل هذا النظام الدائري المغلق. كما أن الشركات الكبرى بدأت أيضًا بالانضمام إلى هذه المبادرة، حيث تقدم شركات عديدة منتجات البثق المصنوعة من مواد معاد تدويرها تصل نسبتها من 70% وحتى 100% معاد تدويرها. والفوائد البيئية أيضًا حقيقية ومُلموسة – حيث تؤدي هذه الجهود إلى تقليل كبير في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وتحفظ حوالي 8.7 طن من الانبعاثات لكل طن واحد من الألومنيوم يتم إعادة تدويره بدلًا من التخلص منه.
مزود حلول شاملة يجمع بين البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات وإدارة سلسلة التوريد.
