دليل المراجعة · GKU 3
دليل مراجعة خواص المواد وعمليات التصنيع (الهندسة الميكانيكية)
لا تكون القطعة الميكانيكية أفضل من المادة التي صُنعت منها والعملية التي شكّلتها، وتغطي هذه الوحدة الاثنين. يشرح نصفها الأول الخواص من الداخل إلى الخارج: كيف يحدد الترابط والبنية البلورية الجساءة والكثافة والموصلية؛ وكيف تحدد العيوب وحجم الحبيبات والتشغيل على البارد المقاومة؛ وكيف يقيسها اختبار الشد واختبارات الصلادة؛ وكيف تغير مخططات الأطوار والانتشار والمعالجة الحرارية الفولاذ من طري إلى صلد؛ وكيف تنهار القطع بالكسر والكلال والزحف والتآكل؛ وكيف تُختار مادة لمهمة بمؤشرات الأداء. ويتتبع نصفها الثاني المادة في المصنع: السباكة، والتشكيل الكتلي وتشكيل الصفائح، وقولبة البوليمرات وميتالورجيا المساحيق، واللحام والتثبيت، والتشغيل، مع القوى والقدرة والزمن والتكلفة التي تحتاجها كل عملية ومعاملات العملية التي تحدد جودة القطعة.
مبني على المعيار التخصصي الرسمي لهيئة تقويم التعليم والتدريب لهذا الموضوع: كل موضوع مُدرج وكل مخرج تعلّم، مع المعادلات والأشكال والأمثلة المحلولة. الأقسام الكاملة متاحة للأعضاء في التطبيق.
SKU 3.1 · خواص المواد واختيارها
أصناف المواد والترابط الذري والخواص الفيزيائية
لماذا تختلف المعادن والسيراميك والبوليمرات والمواد المركبة في سلوكها، بالرجوع إلى الرابطة بين الذرات، والخواص الكهربائية والحرارية الناتجة عنها.
البنى البلورية وعلم البلورات
كيف تتراص الذرات في المعادن (BCC وFCC وHCP)، وكيف نحسب عدد الذرات ومعامل التعبئة والكثافة من الخلية الوحدية، وكيف يقيس حيود الأشعة السينية الشبكة.
العيوب البلورية والانخلاعات وآليات التقوية
العيوب النقطية والخطية والسطحية والحجمية؛ ولماذا تجعل الانخلاعات المعادن مطيلة؛ والطرق الأربع لتقوية المعدن، ومنها تنعيم الحبيبات (هول–بيتش) والتشغيل على البارد.
مخططات الإجهاد–الانفعال والاختبارات الميكانيكية
قراءة اختبار الشد بعين مهندس المواد: القيم الهندسية والحقيقية، والتصلد الانفعالي والتخصّر، والرجوعية والمتانة، إضافة إلى اختبارات الصلادة والصدم.
المعادن الحديدية: الفولاذ وحديد الزهر
عائلات السبائك الحديدية، وكيف يغيّرها الكربون وعناصر السبائك، وكيف تُقرأ تسمية الفولاذ، وأين تُستخدم كل عائلة.
المواد الهندسية المطوّرة: البوليمرات والسيراميك والزجاج والمواد المركبة
ما الذي يجعل البوليمرات لينة والسيراميك هشاً، وكيف تختلف الأجسام الصلبة غير البلورية، وكيف تتنبأ قاعدة الخلط بجساءة المادة المركبة الليفية.
مخططات الأطوار المتزنة وقاعدة الرافعة
كيف يُقرأ مخطط الأطوار الثنائي: ما الأطوار الموجودة، وما تركيب كلٍّ منها، وما مقدار كلٍّ منها، وكيف تتكون البنية المجهرية عند التبريد.
مخطط الحديد–الكربون والبنى المجهرية للفولاذ
أطوار الحديد والفولاذ، والتفاعل اليوتكتويدي الذي يكوّن البرليت، وكيف تتنبأ قاعدة الرافعة بالبنية المجهرية والمقاومة لأي فولاذ كربوني عادي.
الانتشار ومعدلات التفاعل
كيف تتحرك الذرات داخل الجسم الصلب، ولماذا يرتفع المعدل بشدة مع الحرارة، وكيف تُحدَّد معالجة الكربنة من قانوني فيك.
التحولات الطورية والمعالجة الحرارية للفولاذ
مدى سرعة تحول الأوستنيت وإلى ماذا (مخططات TTT، وحركية أفرامي، والمارتنسيت)، ودور كل معالجة حرارية: التلدين، والتطبيع، والتقسية، والمراجعة، والتقسية السطحية، والتصلد بالتعتيق.
تصنيف المواد واختيارها
طريقة منهجية لاختيار المادة: ترجمة التصميم، واستبعاد ما يخالف قيداً، وترتيب الباقي بمؤشر أداء، وقراءة الجواب من مخطط آشبي.
الكسر والكلال
لماذا تنكسر القطع تحت مقاومتها للشد: الشقوق ومتانة الكسر، والتحول من المطيلية إلى الهشاشة، والانهيار تحت التحميل المتكرر.
الزحف والانهيار الحراري والتآكل
الانهيار الذي يحتاج زمناً أو حرارة: الزحف تحت حمل ثابت، والإجهاد الحراري والصدمة الحرارية، والكيمياء الكهربائية للتآكل وطرق منعه.
SKU 3.2 · عمليات التصنيع
عمليات التصنيع: التصنيف والاختيار
عائلات عمليات التصنيع، وخواص المادة التي تحدد ما يمكن منها، وكيف يحدد حجم الدفعة وتكلفة العُدد أرخصها.
السباكة والقولبة
كيف يُبنى القالب الرملي، وما سرعة امتلائه بالمعدن، وكم يستغرق التجمد (قاعدة تشفورينوف)، وكيف يُحدَّد مقاس الرافد، وأي عملية سباكة تناسب أي قطعة.
التشكيل الكتلي: الدرفلة والحدادة والبثق والسحب
كيف يُعصر المعدن الصلب إلى شكله، على الساخن أو البارد، وكيف تُقدَّر القوة والقدرة اللازمتان لكل عملية من منحنى السريان.
عمليات تشكيل الصفائح المعدنية
القص والتفريغ والثقب، والثني، والسحب العميق: القوى التي تحتاجها، وأبعاد القوالب والسماحات والحدود التي يجب أن يراعيها المصمم.
تشكيل اللدائن وميتالورجيا المساحيق
العمليات الرئيسة للدائن الحرارية والمتصلدة حرارياً والمواد المركبة، ومسار الكبس والتلبيد لمساحيق المعادن، مع حسابات قوة الإغلاق والكثافة والانكماش اللازمة لكلٍّ منها.
الوصل: اللحام واللحام بالمونة والمثبتات الميكانيكية
كيف يُدخل اللحام بالانصهار وبالمقاومة وفي الحالة الصلبة الحرارة إلى الوصلة، وكيف يختلف اللحام بالمونة واللحام بالقصدير عن اللحام، وكيف تُفحص وصلة مبرشمة أو مربوطة بمسامير ملولبة مقابل طرق انهيارها الثلاث.
إزالة المادة: تكوّن الرايش وقوى القطع والقدرة وعمر الأداة
ما يحدث عند حد القطع: نسبة الرايش وزاوية القص، والقوى المقيسة على الأداة ومعناها على مستوى القص ووجه الجرف، والقدرة التي يحتاجها القطع، وكيف تحدد سرعة القطع عمر الأداة.
العدد الآلية وزمن التشغيل وجودة السطح والقياس
الخراطة والثقب والتفريز على عُددها الآلية؛ وكيف تحدد سرعة القطع والتغذية والعمق سرعة الدوران ومعدل الإزالة وزمن التشغيل وخشونة السطح؛ والأجهزة التي تفحص النتيجة.
أساسيات التشغيل بالتحكم الرقمي الحاسوبي وبرمجة القطع
ما آلة التحكم الرقمي الحاسوبي، وكيف تُسمى محاورها، وبنية برنامج G-code وأشهر كلماته، وكيف تُشتق سرعة الدوران ومعدل التغذية المبرمجان من بيانات القطع.
أدلة أخرى في الهندسة الميكانيكية
- دليل مراجعة الميكانيكا والاهتزازاتGKU 1 · عدد الأقسام: 26
- دليل مراجعة ميكانيكا الموادGKU 2 · عدد الأقسام: 11
- دليل مراجعة ميكانيكا الموائعGKU 4 · عدد الأقسام: 24
- دليل مراجعة الديناميكا الحراريةGKU 5 · عدد الأقسام: 18
- دليل مراجعة انتقال الحرارةGKU 6 · عدد الأقسام: 22
- دليل مراجعة القياسات والأجهزة والتحكمGKU 7 · عدد الأقسام: 23
- دليل مراجعة التصميم والتحليل الميكانيكيGKU 8 · عدد الأقسام: 24