قالبُات السنّة والماتريكس هي من أكثر أنواع القوالب المستخدمة في تشكيل المعادن، وتُستخدم في عمليات مختلفة مثل التشكيل، والقطع، والانحناء، والسحب، والضرب. تتكون هذه القوالب من جزئين رئيسيين:
- السنّة (Punch): جزء الذكر من القالب الذي يؤدي دور الشكل أو الضغط.
- الماتريكس (Die): جزء الأنثى من القالب الذي يتحرك فيه السنّة وتكتمل عملية التشكيل.
عادةً ما تُصنع هذه القوالب من فولاذ أدوات مقاوم للتآكل مثل فولاذ SPK، ليتحمل الضغط والتوتر الناتج عن العمليات الصناعية.
لتركيب وتشغيل القالب، تُستخدم مجموعة تسمى مجموعة القالب (Die Set)، تتكون من صفحتين علوية وسفلى، مع مساعدة أعمدة ارشادية لتوفير حركة دقيقَة عموديّة للسنّة على طول الماتريكس. هذا التوازي الدقيق ضروري جداً لعمل القالب بشكل صحيح ومنع التلف.
تصنيع القوالب هو عملية صناعية تُصنع فيها القوالب من أجل إنتاج قطع مختلفة (عادةً من البلاستيك، المعدن، الألمنيوم، إلخ) بأشكال وأبعاد ودقة محددة. القوالب بمثابة قوالب أو نماذج تُشكّل المادة الخام في الشكل المطلوب.
أنواع قوالب السنّة والماتريكس
تصنّف قوالب السنّة والماتريكس إلى أربع مجموعات رئيسية بناءً على نوع عملية التشكيل: قوالب القطع (Shearing Dies): هذا النوع من القوالب مُصمّم لقطع صفائح المعادن بأشكال مُحددة. تُوضع صفيحة المعدن بين السنّة والماتريكس، ويتم تنفيذ عملية القطع بتطبيق قوة الضغط. 📝 مُلاحظة هامة: يجب حساب المسافة (أو "الفُراغ") بين السنّة والماتريكس بدقةٍ مُطلقة. الفُراغ الكبير يُؤدّي إلى قطع غير كامل وانسداد القوالب، بينما الفُراغ الصغير يُزيد من الضغط على الآلة ويزيد من احتمال حدوث الكسر. قوالب الضغط (Forging Dies): في قوالب الضغط، يتم نقل شكل القالب إلى سطح المعدن عن طريق ضربة أو ضغطٍ عالٍ من آلة الضغط. الضغط البارد: للقِطع عالية الدقة وبالعمق القليل، من دون الحاجة لتسخين المعدن. الضغط الساخن (الصبّ): لتغيير شكل القطعة بشكلٍ جذري، يتم تسخين المعدن حتى يُصبح قريبًا من درجة حرارة التشكيل. 🛠️ مُلاحظة هامة: يُجب مراعاة حدود تغيير الشكل منذ البداية في تصميم هذا النوع من القوالب لتجنب حدوث التشققات أو الكسر في القطعة. قوالب الانحناء (Bending Dies): تُستخدم هذه القوالب لإنشاء زوايا أو انحناءات في صفائح المعادن. توضع الصفيحة بين السنّة والماتريكس، ويتم انحناءها إلى الزاوية المطلوبة بفعل ضغط آلة الضغط. 📐 مُلاحظة هامة: يجب مراعاة التغيّر المرِنّ للمعدن عند تصميم عمليات الانحناء؛ أي أن المعدن سيعود إلى شكله السابق إلى حدٍ ما بعد إزالة الضغط، ويجب مراعاة هذا التأثير في تصميم الزاوية. قوالب السحب (Deep Drawing Dies): تُستخدم هذه القوالب لتشكيل صفائح المعادن ثلاثي الأبعاد وعميقة. أساس عمل قوالب السحب هو سحب الصفيحة وخفض سمكها بدون تمزيقها. مثال شائع لاستخدام هذه القوالب هو إنتاج الأواني المعدنية (مثل القدر). أولًا، توضع قرص معدني في القالب، ثمّ يتم تطبيق الشكل المطلوب عليه باستخدام ضغطٍ عالٍ.
النقطة الرئيسية
يجب أن يكون تصميم قوالب السحب دقيقًا ومهندسيًا للغاية لمنع حدوث طيّات، أو تمزّق، أو ترقق الصفيحة بشكلٍ مفرط.