قالبيُعد اختيار المواد حلقة وصل مهمة للغاية في عملية صنع القوالب بأكملها.
يجب أن يراعي اختيار مادة القالب ثلاثة مبادئ. يجب أن يلبي القالب متطلبات العمل مثل مقاومة التآكل والمتانة، ويجب أن يلبي القالب متطلبات العملية، ويجب أن يلبي القالب الجدوى الاقتصادية.
(1) الـقالبيفي بمتطلبات ظروف العمل
1. مقاومة التآكل
عندما يتشوه الخام لدناً داخل تجويف القالب، فإنه ينساب وينزلق على سطح التجويف، مما يُسبب احتكاكاً شديداً بين سطح التجويف والخام، ويؤدي في النهاية إلى تلف القالب نتيجة التآكل. لذا، تُعد مقاومة التآكل للمادة من أهم خصائص القالب وأكثرها أساسية.
تُعدّ الصلابة العامل الرئيسي المؤثر على مقاومة التآكل. وبشكل عام، كلما زادت صلابة أجزاء القالب، قلّ التآكل وتحسّنت مقاومة التآكل. إضافةً إلى ذلك، ترتبط مقاومة التآكل بنوع وكمية وشكل وحجم وتوزيع الكربيدات في المادة.
2. صلابة عالية
معظم ظروف العمل فيقالبتُعدّ هذه القوالب سيئة للغاية، وكثيراً ما تتعرض لأحمال صدمية كبيرة، مما يؤدي إلى تكسرها الهش. ولمنع التكسر الهش المفاجئ لأجزاء القالب أثناء التشغيل، يجب أن يتمتع القالب بقوة ومتانة عاليتين.
تعتمد متانة القالب بشكل أساسي على محتوى الكربون وحجم الحبيبات والحالة التنظيمية للمادة.
3. أداء كسور الإجهاد
أثناء عملية تشكيل القالب، غالباً ما يحدث كسر الإجهاد نتيجةً للتأثير طويل الأمد للإجهاد الدوري. وتشمل أشكاله كسر الإجهاد الناتج عن الصدمات المتعددة ذات الطاقة المنخفضة، وكسر الإجهاد الناتج عن الشد، وكسر الإجهاد الناتج عن التلامس، وكسر الإجهاد الناتج عن الانحناء.
أداء كسر الإجهاد لـقالبيعتمد ذلك بشكل أساسي على قوته ومتانته وصلابته ومحتوى الشوائب في المادة.
4. أداء عالي في درجات الحرارة المرتفعة
عند ارتفاع درجة حرارة تشغيل القالب، تنخفض صلابته وقوته، مما يؤدي إلى تآكله المبكر أو تشوهه وانهياره. لذا، يجب أن تتمتع مادة القالب بثبات عالٍ ضد التصلب لضمان صلابته وقوته العالية عند درجة حرارة التشغيل.
5. مقاومة الإجهاد الناتج عن الحرارة والبرودة
تتعرض بعض القوالب لدورات متكررة من التسخين والتبريد أثناء عملية التصنيع، مما يُعرّض سطح التجويف للشد والضغط والإجهاد، مُسبباً تشققات وتقشراً سطحياً، وزيادة الاحتكاك، وإعاقة التشكيل اللدن، وتقليل دقة الأبعاد، ما يؤدي في النهاية إلى تلف القالب. يُعدّ الإجهاد الحراري والبارد أحد الأسباب الرئيسية لتلف قوالب التشكيل الساخن، ولذا يجب أن تتمتع هذه القوالب بمقاومة عالية للإجهاد الحراري والبارد.
6. مقاومة التآكل
عندما بعضقوالبمثل قوالب البلاستيك التي تعمل، بسبب وجود الكلور والفلور وعناصر أخرى في البلاستيك، تتحلل الغازات المسببة للتآكل القوية مثل HCI وHF بعد التسخين، مما يؤدي إلى تآكل سطح تجويف القالب، وزيادة خشونة سطحه، وتفاقم فشل التآكل.
(2) يفي القالب بمتطلبات أداء العملية
تتطلب صناعة القوالب عادةً المرور بعدة عمليات، كالتشكيل والقطع والمعالجة الحرارية. ولضمان جودة تصنيع القالب وخفض تكلفة الإنتاج، يجب أن تتمتع المادة بقابلية جيدة للتشكيل والتشغيل والتصليد والطحن، بالإضافة إلى مقاومة منخفضة للأكسدة وإزالة الكربون، وميل ضعيف للتشوه والتشقق عند التبريد السريع.
1. قابلية التشكيل
يتميز بمقاومة منخفضة للتشوه عند التشكيل الساخن، وليونة جيدة، ونطاق واسع لدرجة حرارة التشكيل، وميل منخفض للتشقق عند التشكيل والتشقق البارد وترسيب كربيدات الشبكة.
2. تقنية التلدين
نطاق درجة حرارة التلدين الكروي واسع، وصلابة التلدين منخفضة ونطاق التذبذب صغير، ومعدل التكوير مرتفع.
3. قابلية التشغيل الآلي
كمية القطع كبيرة، وفقدان الأداة منخفض، وخشونة السطح المشغول منخفضة.
4. حساسية الأكسدة وإزالة الكربون
عند تسخينه في درجة حرارة عالية، فإنه يتمتع بمقاومة جيدة للأكسدة، وبطء في إزالة الكربون، وعدم حساسية لوسيط التسخين، وميل ضئيل للتنقر.
5. قابلية التصلب
يتميز بصلابة سطحية عالية وموحدة بعد عملية التبريد السريع.
6. قابلية التصلب
بعد التبريد السريع، يمكن الحصول على طبقة صلبة عميقة، والتي يمكن تقويتها باستخدام وسيط تبريد خفيف.
7. ميل التصدع الناتج عن تشوه التبريد
يكون التغير في الحجم الناتج عن التبريد التقليدي ضئيلاً، ويكون الشكل مشوهاً، والتشوه طفيفاً، وميل التشوه غير الطبيعي منخفضاً. كما يتميز التبريد التقليدي بحساسية منخفضة للتشقق، ولا يتأثر بدرجة حرارة التبريد أو شكل قطعة العمل.
8. قابلية الطحن
إن الخسارة النسبية لعجلة التجليخ صغيرة، وكمية التجليخ القصوى بدون احتراق كبيرة، وهي ليست حساسة لجودة عجلة التجليخ وظروف التبريد، وليس من السهل أن تسبب التآكل وتشققات التجليخ.
(3) القالب يلبي المتطلبات الاقتصادية
في اختيارقالبعند اختيار المواد، يجب مراعاة مبدأ الاقتصاد لتقليل تكاليف التصنيع قدر الإمكان. لذا، مع ضمان الأداء المطلوب، يُفضّل اختيار الأقل سعراً، فإذا أمكن استخدام الفولاذ الكربوني، فلا حاجة للفولاذ السبائكي، وإذا أمكن استخدام مواد محلية، فلا حاجة للمواد المستوردة.
بالإضافة إلى ذلك، ينبغي مراعاة وضع الإنتاج والتوريد في السوق عند اختيار المواد. يجب أن تكون أنواع الفولاذ المختارة قليلة ومتوفرة بسهولة قدر الإمكان.