لقد استمتعت دائمًا بمشاهدة عمل الحداد. إنه شكل فني، وعملية رائعة أن تشاهدهم يسحبون المعدن الساخن من الفرن، ثم بعد بضع دقائق، وباستخدام بعض الطرق والتشكيل الماهر، ترى شيئًا من الأشياء اليومية يتخذ شكله. هناك شيء مثير للاهتمام في الأمر، من رائحة النار إلى المعدن الساخن إلى قرع المطرقة الإيقاعي.
في الأيام الخوالي، كان الحدادون معروفين بصناعة الأدوات، وأحذية الخيول، وأجزاء العربات، وأدوات المزارع، وأي شيء مصنوع من المعدن. ولكن بحلول الوقت الذي ظهرت فيه السيارات وأوجدت الحاجة إلى ميكانيكا السيارات وأدوات السيارات المحددة، كانت الثورة الصناعية قد غيرت العالم بالفعل مع تطوير الآلات والعمليات لتقليل العمالة اليدوية وزيادة إنتاج المنتجات. وهذا ليس الشيء الوحيد الذي تغير.
إن الأدوات المستخدمة اليوم مصممة لتحمل مستويات من الإجهاد أعلى كثيراً من المستويات التي كانت عليها قبل سنوات، وباعتبارنا فنيين في مجال السيارات، فإننا نعتمد عليها. وبعيداً كل البعد عن المطرقة والسندان، فإن عالم التصنيع اليوم يشكل موضوعاً رائعاً يجمع بين تطور العلم والتكنولوجيا في عملية ديناميكية.
تعد مفاتيح الربط من أكثر الأدوات التي نستخدمها، ويمكن أن تتحمل قدرًا كبيرًا من سوء الاستخدام، لذا فقد اعتقدت أن الوقت مناسب لإلقاء نظرة مباشرة على كيفية تصنيعها. وفيما يلي ملخص لهذه الطريقة.
تتبع كل شركة صيغها وإجراءاتها الخاصة، ولكن الخطوات الرئيسية للعملية متشابهة بشكل عام. ويبدأ الأمر كله بالمادة.
تُصنع أغلب مفاتيح الربط من سبائك الفولاذ، وتحديدًا فولاذ الكروم الفاناديوم 6140. والسبب في ذلك هو أن الكروم الفاناديوم 6140 مادة أثبتت كفاءتها في تصنيع المنتجات التي تتطلب القوة والمتانة. ورغم أن هذين الجانبين قد يبدوان في البداية وكأنهما شيء واحد، إلا أنهما شيئان مختلفان.
القوة هي سمة تعني أن المادة يمكنها أن تتحمل قوة كبيرة، والمتانة هي سمة تعني أنها يمكنها أن تتحمل تلك القوة مرارًا وتكرارًا.
"عندما تختار سبيكة لصنع أداة منها، عليك أن تفكر في الاستخدام النهائي. فنوع المادة التي ستصنع منها المطرقة يختلف عن المادة التي ستصنع منها مفتاح الربط."وقال بول دين، نائب الرئيس للعمليات في شركة Gray Tools:"يجب عليك اختيار مادة ستضفي الخصائص التي تتطلبها الأداة التي ستستخدمها في النهاية. فعندما تفكر في مفتاح ربط، يجب أن يكون قويًا حتى لا يتشوه، ويجب أن يكون متينًا حتى لا يتآكل. الكروم الفاناديوم مادة شائعة، لكننا جميعًا نستخدمها بسبب الخصائص المشتركة فيها."
نظرًا لأن مصنعي المفاتيح يتلقون المواد بكميات كبيرة، على سبيل المثال قضبان الفولاذ الطويلة، يتم قطع هذه القضبان بأحجام محددة في مرحلة ما قبل الإنتاج، ثم يتم صقلها بالرمل لإزالة أي شوائب قد تؤثر على عملية الإنتاج. ثم يتم تسخين السبيكة، التي لا تعدو كونها قطعة معدنية، إلى درجة حرارة قريبة من درجة انصهارها.
ثم يتم تشكيله بالطرق، وهي عملية تأخذ فيها السبيكة الساخنة وتشكلها في شكل صهر خشن. يعطيك الصهر الخشن الشكل الذي تريده، ولكن ليس بالضرورة كل الأبعاد التي تحتاجها. عند صنع مفاتيح الربط، يمكن صنع أكثر من حجم واحد من نفس الصهر. غالبًا ما تكون عملية الصهر خطوة واحدة فقط، ولكنها تتطلب أحيانًا أكثر من خطوة اعتمادًا على تكوين المفتاح، ويستخدم بعض المصنعين جوًا من النيتروجين أثناء أجزاء منه لحماية نقاء الفولاذ من الأكسجين المحيط، والذي قد يتسبب في الحروق والخبث.
تبرد المسبوكات بسرعة من تلقاء نفسها، ثم يتم نقلها إلى الخطوة التالية وهي التلدين. التلدين هو شكل من أشكال المعالجة الحرارية التي تغير الخصائص الفيزيائية للمعدن لتليينه استعدادًا لخطوات التشطيب.
يأتي بعد ذلك الثقب، وهي عملية تصنيع محددة تعد الطريقة الأكثر شيوعًا لتحديد حجم الأطراف المفتوحة والمغلقة للمفاتيح. الثقب هو أداة تشغيل معدنية بها سلسلة من الأسنان التي تزداد في الحجم بزيادات صغيرة، والثقب المسحوب هو العملية الأكثر شيوعًا للمفاتيح، حيث يتم سحب الثقب حتى تحصل على الحجم الذي تريده.
الآن حان وقت ختم المفتاح، والذي يتضمن الحجم ورقم القطعة واسم الشركة، ويتم ذلك عادةً على آلة ضغط. بعد التشكيل، يتم تسخين المفتاح بحيث يكون كافيًا لقبول إزالة المواد والختم، ولكن بعد الختم، لا يحتاج المعدن إلى المزيد من العمل من وجهة نظر جزيئية لتحريك المعدن أو تشكيله.
الآن ننتقل إلى المعالجة الحرارية. تتم معالجة جميع المفاتيح حرارياً لتلبية معايير الصلابة التي حددتها كل من الجمعيات الحاكمة الأمريكية والدولية. مستويات الصلابة الدنيا والقصوى محددة للغاية. لا يمكن أن يكون المفتاح لينًا جدًا بحيث يمكن أن ينحني أثناء الاستخدام، ولا يكون صلبًا جدًا، مما يجعله هشًا. غالبًا ما يتم اتباع عملية المعالجة الحرارية، وهي جزء مهم وعلمي للغاية من التصنيع، ودمجها مع التبريد والتخمير.
ومن الأمثلة على ذلك المعالجة الحرارية التي تسخن المفتاح وتسمح بامتصاص الكربون في الطبقة السطحية، تليها عملية تبريد تسمى الإخماد، والتي تغمسه في زيت ساخن للتحكم بدقة في وقت التبريد. ثم تكون عملية التسخين والتبريد التالية مباشرة بمعلمات مختلفة. تعمل المعالجة الحرارية على تقوية المفتاح، بينما تمنعه عملية التسخين من أن يصبح هشًا للغاية.
يعتبر الكثيرون المعالجة الحرارية الجزء الأكثر تعقيدًا في عملية التصنيع. يقول دين: "لكل مادة وصفة مختلفة للمعالجة الحرارية. تخبر المعالج بالحرارة بنوع المادة والصلابة المطلوبة، وسيقوم برسم منحنى. المشكلة الحقيقية هي أنه لا يمكنك تبريدها بسرعة كبيرة لأن المعدن قد يتقشر أو يتشقق. يتم ذلك عادةً في زيت ساخن لإبطاء التبريد".
قد تستغرق عملية المعالجة الحرارية ساعات، وهي عبارة عن تركيبة محددة للغاية قد يكون من الصعب الحصول عليها بشكل صحيح، لذا يوجد دائمًا تباين مقبول. بعد معالجة المفاتيح بالحرارة، يتم فحصها باستخدام جهاز اختبار الصلابة للتأكد من أنها ضمن التسامح المطلوب.
