نجحت شركة مينغ باي لأدوات الآلات في تطوير شفرة قصّ ذات "ركيزة مركبة متدرجة"، محققةً بذلك كلاً من المتانة ومقاومة التآكل.

أعلن مركز البحث والتطوير التابع لشركة مينغ باي لتكنولوجيا أدوات الآلات المحدودة مؤخرًا عن إنجاز تكنولوجي هام. فبعد ما يقرب من عام من التجارب المتكررة وتحسين العمليات، نجحت الشركة في تطوير شفرة قص القطع بفضل بنية "الركيزة المركبة المتدرجة"، التي دخلت الآن مرحلة الإنتاج بكميات صغيرة، تُحدث هذه التقنية تغييرًا متدرجًا في التركيب والبنية المجهرية من اللب إلى السطح داخل الشفرة نفسها، مما يُمكّن الشفرة من امتلاك لب عالي المتانة وطبقة عاملة عالية المقاومة للتآكل في آنٍ واحد. وهذا يحلّ تمامًا التناقض القائم منذ زمن طويل في شفرات المواد المتجانسة التقليدية، حيث "تؤدي الصلابة العالية إلى الهشاشة، بينما تؤدي المتانة الجيدة إلى ضعف مقاومة التآكل". ووفقًا للاختبارات الداخلية وتجارب العملاء، تُحقق شفرة القص ذات الركيزة المركبة المتدرجة زيادة بنسبة 120% في عمر الخدمة مقارنةً بالشفرات التقليدية عند قص الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة والفولاذ السيليكوني، مع تحسين مقاومة الصدمات بأكثر من ثلاثة أضعاف.

من "مادة واحدة" إلى "مركب متدرج"

تقليدي شفرات قص القطع تُصنع هذه الشفرات عادةً من نوع واحد من فولاذ الأدوات أو الفولاذ عالي السرعة. ولتحقيق مقاومة عالية للتآكل، غالبًا ما تُزاد صلابة المادة، لكن تقل متانتها، مما يؤدي إلى تشققها عند قطع الصفائح السميكة أو عند ملامستها لمناطق صلبة. وإذا أُعطيت الأولوية للمتانة على حساب الصلابة، فإن حافة القطع تتآكل بسرعة كبيرة. وانطلاقًا من مفهوم المادة الواحدة، اقترح فريق البحث والتطوير في مينغ باي تصميمًا يعتمد على "مركب متدرج". يستخدم قلب الشفرة مادة عالية المتانة لضمان مقاومة الصدمات. أما السطح وحافة القطع فيستخدمان مادة عالية المقاومة للتآكل لضمان عمر الخدمة. وبين هذين العنصرين، توجد طبقة انتقالية متدرجة ذات تركيب وبنية دقيقة متغيرة تدريجيًا، وذلك للتخلص من الإجهاد البيني الناتج عن التغيرات المفاجئة في الخصائص.

تعدين المساحيق + التلبيد الانتشارى لتحقيق بنية متدرجة

يكمن جوهر هذه التقنية في عملية تلبيد الانتشار الخاصة بمسحوق المعادن. يقوم فريق البحث والتطوير بملء قالب بنوعين مختلفين من مساحيق المعادن بنمط متدرج الطبقات: مسحوق سبيكة منخفض الكربون عالي المتانة للقلب، ومسحوق سبيكة عالي الكربون عالي المقاومة للتآكل للسطح. بعد عملية تلبيد الانتشار تحت درجات حرارة وضغوط عالية، تتشكل طبقة متدرجة ذات تركيب متغير باستمرار وانتقال سلس في البنية المجهرية بين الطبقتين، بدلاً من سطح فاصل حاد. ثم تُطرق المادة الناتجة وتُدرفل وتُعالج حرارياً وتُصقل بدقة لإنتاج الشفرة النهائية. تُظهر الاختبارات أن الشفرة المركبة المتدرجة تتمتع بصلابة قلب تتراوح بين 48 و52 HRC ومقاومة للصدمات تتجاوز 80 جول/سم². تصل صلابة السطح إلى 62-65 HRC، أي ما يعادل صلابة فولاذ الأدوات عالي السبائك. يبلغ سمك طبقة الانتقال المتدرجة حوالي 2-3 مم، بدون تشققات أو عيوب تقشر.

بيانات اختبار مثيرة للإعجاب: صلبة وقوية

في اختبارات معملية داخلية، قامت شفرة القص المركبة المتدرجة بتقطيع ألواح من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 بسماكة 6 مم بشكل متواصل لمدة 8 ساعات دون أي تشقق في الحواف، وكان معدل التآكل 60% فقط من معدل التآكل في الشفرات التقليدية عالية الصلابة. وفي اختبارات أحمال الصدم، استطاعت الشفرة تحمل ثلاثة أضعاف طاقة الصدم التي تتحملها الشفرة التقليدية دون أن تنكسر. وكانت نتائج تجارب العملاء أكثر تشجيعًا. فقد استخدمت إحدى شركات معالجة قلب المحولات شفرة القص المركبة المتدرجة من فولاذ السيليكون لتقطيع فولاذ السيليكون الموجه عالي الجودة. وظلت الشفرة خالية من التشقق لمدة أسبوعين متتاليين، بينما كانت الشفرة المستوردة المستخدمة سابقًا تتشقق بمعدل كل خمسة أيام. وقال مدير إنتاج العميل: "لقد حلت شفرة مينغ باي مشكلتنا بالفعل. فقد انخفضت وتيرة تغيير الشفرات بشكل ملحوظ، وزادت كفاءة الإنتاج بشكل كبير".

تكلفة مضبوطة وقابلة للتوسع للإنتاج الضخم

بالمقارنة مع شفرات الفولاذ عالي السرعة المتجانسة المصنعة بتقنية تعدين المساحيق التقليدية، تستخدم شفرة الركيزة المركبة المتدرجة مسحوق سبيكة مقاومة للتآكل باهظ الثمن في الطبقة السطحية فقط، بينما يستخدم اللب مسحوق سبيكة عالي المتانة ومنخفض التكلفة. وبذلك، تنخفض التكلفة الإجمالية للمواد بنسبة تتراوح بين 20 و30%. علاوة على ذلك، يمكن تطبيق هذه العملية على شفرات القص، والسكاكين الدائرية، والشفرات المصممة حسب الطلب بمواصفات متنوعة، مما يوفر قابلية جيدة للتوسع. وقد قدمت شركة مينغ باي طلب براءة اختراع وطنية لهذه التقنية، وتخطط لبدء الإنتاج بكميات كبيرة خلال هذا العام، بهدف الترويج لها في صناعات مثل معالجة المعادن، وتصنيع قلب المحولات، وتقطيع أقطاب بطاريات الطاقة الجديدة.

الابتكار المستمر، والتحسينات الرائدة في تكنولوجيا المواد

صرح مدير قسم البحث والتطوير في الشركة قائلاً: "يمثل الركيزة المركبة المتدرجة ابتكاراً رائداً من شركة مينغ باي في مجال تكنولوجيا مواد الشفرات. لم نعد مقيدين باختيار نوع واحد من الفولاذ، بل أصبح بإمكاننا الآن تصميم توزيع البنية المجهرية الداخلية للشفرة بما يتناسب مع ظروف عمل العميل. ستواصل مينغ باي في المستقبل تعميق أبحاثها في علم المواد، لتزويد عملائها بمزيد من منتجات الشفرات التي تجمع بين الأداء العالي والفعالية من حيث التكلفة." وأكد المدير العام للشركة أن مينغ باي ستلتزم بالتطوير القائم على التكنولوجيا، وستسعى للارتقاء بصناعة الشفرات الدقيقة في الصين إلى مستويات أعلى من خلال الابتكار الأصيل.

الموقع الإلكتروني: www.mingbaiblade.com