المعادن تعتبر المعادن واحدة من أهمّ الثروات الطبيعيّة التي سعى الإنسان منذ أن خلقه الله تعالى إلى توظيفها واستعمالها من أجل صنع أدوات تساعده على القيام بمهامه اليوميّة التي يحتاج إلى القيام بها حتى يستطيع البقاء على قيد الحياة، وهناك العديد من أنواع المعادن لكل معدن استعمال واستخدام لغرض معين، فهناك الحديد، والفضة، والذهب، والنحاس... إلخ. من طرق تشكيل المعادن. تتوزّع المعادن في مختلف مناطق الكرة الأرضيّة، كما أنّ نسب هذه المعادن مختلفة من معدن إلى آخر، فبعض المعادن نادر كالذهب، والبعض الآخر واسع الانتشار كالحديد، وتمتاز المعادن بالعديد من الخصائص منها الصلابة، والانصهار، والتماسك، وتوصيل الحرارة والكهرباء، والقابليّة للسحب والطرق، والقدرة على مقاومة التفاعلات الكيميائيّة، ومقاومة عمليّة الثني، واكتسبت المعادن أهميّة كبيرة بعد تطوّر الصناعة حيث دخلت في صناعة الأجهزة الإلكترونيّة ووسائل المواصلات. طرق تشكيل المعادن تشكيل المعادن أو تطريقها، هي عمليّة يخضع خلالها المعدن إلى تأثير معيّن من أداة ما تكسبه شكلاً وأبعاداً حسب المطلوب حسب الاستعمال المطلوب، سوا كان وظيفيّاً أو جمالياً. ، وتحتاج عمليّة تشكيل المعادن إلى مهارة عالية ودقة كبيرة جدّاً للقيام بهذه العمليّة الهامّة، إذ لا بد من حرفيّة عالية في الشخص الذي سيتولى هذه المهمّة، كما تُعتبر عمليّة تشكيل المعادن حرفة متوارثة عبر الأجيال، وهي نوع من أنواع التراث في بعض مناطق ودول العالم، وفيما يلي طرق تشكيل المعادن: الطرق: تعتبر هذه الطريقة واحدة من أكثر طرق تشكيل المعادن استعمالاً وتوظيفاً، وتستعمل في صنع العديد من القطع لإجراء تقبيب لها.
الاختزال المباشر: (الإنجليزية: direct reduction)، والتي ينتج عنها الحديد الإسفنجي، ويتم فيها استخراج الحديد من خاماته عند درجة حرارة أقل من درجة الانصهار، لكن أقل من 5% من الحديد يتم تشكيله بهذه الطريقة. مصدر الحديد الموجود على الأرض بناءً على المعايير العلمية فإن تشكل الحديد يُعتبر من أكثر العمليات المدهشة؛ حيث إن نوعاً من النجوم يُعرف باسم العملاق الأحمر يقوم بتحويل ذرات الهيليوم إلى ذرات من الأكسجين والكربون، ثم تبدأ هذه الذرات بالتحول إلى ذرات الحديد، وهو أثقل نوع من الذرات يمكن أن ينتجه النجم، وعندما تصبح معظم الذرات التي يتكون منها النجم هي ذرات حديد يتحول هذا النجم إلى ما يعرف بالمستعر الأعظم (supernova) الذي ينفجر ويملأ الفضاء بذرات الحديد والأكسجين والكربون، وتستقر هذه الذرات في بعض الكواكب مثل الأرض بفعل الجاذبية. [٢] استخدامات الحديد للحديد استخدامات عدة، منها: [٣] الحديد مكوّن أساسي للسبائك التي تتكون من خليط من الكربون والنيكل والكروم والعديد من العناصر الأخرى. إنتاج المغناطيس. إنتاج المنتجات المعدنية المصنعة. صناعة الآلات الصناعية. من ماذا تصنع المعادن - علوم. صناعة معدات النقل. صناعة الألعاب والسلع الرياضية.
كيف تحدث عملية الدرفلة؟ إن سرعة القطعة تزداد من السرعة الابتدائية خلال حركتها في الجزء بين الدرفيلين، كما أن القطعة المشكلة تخرج بسرعة أكبر عند نقطة معينة على طول سطح التماس وبزاوية محددة، حيث تصبح سرعتها تعادل سرعة الدرفيل من غير انزلاق، يعتبر الاحتكاك مهم لدرفلة المادة لكن زيادته كثيراً يتسبب في زيادة القوى والطاقة المستهلكة. في حال كان الاحتكاك كبيراً جداً فإن الدرافيل تصبح غير قادرة على تكوين المادة، أما إذا كان الاحتكاك قليل جداً يصبح مقدار التشكيل قليل جداً لكل شوط ومن خلال ذلك ترتفع كلفة العملية، إن الخواص الميكانيكية للمعدن تتحسن نتيجة الدرفلة؛ وذلك بسبب تحطم البلورات الشجرية القصفة للمصبوبة وتحولها إلى بنية بلورية صغيرة ذات تركيب حبيبي. ومن عمليات الدرفلة هي درفلة ساخنة تتم لإنتاج الأشكال القياسية لأجزاء الهياكل وتستخدم لعمل مقاطع الهيكل (beam وسكك الحديد) وbars يكون إما مدور أو ذو شكل سداسي والصفائح، أما العملية الثانية هي الدرفلة الباردة تكون للصفائح (sheets) وتستخدم للحصول على دقة ومقاومة وإنهاء سطحي أفضل. كتب بحث عن تشكيل المعادن - مكتبة نور. ويوجد الكثير من الأنواع لمعامل الدرفلة منها معامل الدرفيل الثنائية العالية، حيث تستخدم للدرفلة الساخنة الابتدائية، أما معامل الدرفيل الثلاثية العالية (العكسية) يقوم بعكس اتجاه حركة المادة فيه بعد كل شوط (مع تقليل الفراغ بين الدرفيلين بشكل تدريجي بين الأشواط)، ويوجد ما يسمى بمعامل الدرفلة الرباعية العالية، حيث يستخدم درافيل صغيرة القطر من أجل تقليل قوى الدرفلة والطاقة المستهلكة (وبهذا يكون سطح التماس مع المواد المدرفلة أقصر).
عملية سحب المعدن: أما عملية السحب لتشكيل المعدن فهي عملية تحدث عن طريق قالب لتقليل مساحته عن المساحة الأولية وتصبح ذات مساحة نهائية مختلفة، ومن الأمثلة على منتجات هذه العملية هي أنابيب المشعات الحرارية والأنابيب النحاسية، وفيما لو كانت نسبة التقليل كبيرة فمن المحتمل أن يتم السحب على عدة مراحل، كما أنه من الممكن تشكيل شكل المقطع العرضي بشكل تدريجي. وتتم طرق سحب الأنابيب إما بدون عمود، حيث يُسحب الأنبوب في القالب بدون عمود وبهذا يكون القطر الداخلي والإنهاء السطحي غير مسيطر عليه، أما إذا كان السحب مع عمود موقعي، ففي هذه الحالة لا يتحرك العمود نسبة إلى القالب، ويتم تحديد سمك الأنبوب بكمية الفراغ بين العمود والقالب، وبهذا فإنه من المحتمل الحصول على إنهاء سطحي جيد وسمك دقيق. وفي حال تم استخدام عمود عائم فسيحدث سحب للعمود مع الأنبوب لكن من غير أن يعبر القالب، حيث يكون هنا سمك العمود غير دقيق؛ نظراً لكونه يعتمد على موقع العمود نسبة إلى القالب، حيث أن الموقع يتم تحديده بكمية الاحتكاك بين القالب والأنبوب من جهة وبين الأنبوب والعمود من الجهة الأخرى، وتستخدم هذه الطريقة لسحب الأنابيب الطويلة ذات الجدران الرقيقة (أي أن طول العمود لا يحدد طول الأنبوب).
وثاني العمليات في تشكيل المعادن هي عمليات التشكيل الساخن، حيث أن درجة الحرارة في هذه العمليات تكون أعلى بمقدار 0. 6 من درجة حرارة انصهار المعدن المتشكل، فإذا كانت درجة حرارة التشكيل مرتفعة جداً فإنها تؤدي إلى نمو حبيبات كبيرة وخشنة تتسبب في ضعف مقاومة الفولاذ، أما إذا كانت درجة الحرارة قليلة جداً سيحدث تشويه للحبيبات. كما تكون درجة الحرارة أكبر من درجة حرارة التبلور، لهذا السبب فإن التبلور يحدث بشكل مستمر خلال التشكيل، أي أن درجة الحرارة تقوم بالاعتماد على المادة المشكلة، كما يتم استبدال البلورة المشوهة بسبب التشكيل ببلورات وليدة أثناء طور التشكل ذات حجم أصغر، أي أن التشكيل الساخن لا يعني بالضرورة استخدام درجة حرارة عالية، فبعض المواد تكون ذات درجة حرارة مساوية لدرجة حرارة الغرفة مثل الرصاص و القصدير. نستنتج من ذلك بأن مفهوم التشكيل البارد الصحيح هو التشكيل في درجة حرارة أقل من درجة حرارة التبلور، كما أن التشوه اللدن فوق درجة حرارة التبلور لا يتسبب في زيادة مقاومة الخضوع، وبذلك يصبح مخطط الجهد الانفعالي الحقيقي أفقي متتابع فوق قيمة مقاومة الخضوع، وهكذا فإنه من الممكن تطبيق تغييرات كبيرة وجذرية في شكل المعدن من غير حدوث فشل أو توجيه قوى عالية جداً.
عمليات الطرق الأساسية: ولعملية الطرق عدة عمليات أساسية (طرق القالب المفتوح، طرق القالب المغلق)، يُعد طرق القالب المفتوح نوع من أنواع الطرق الساخن، حيث يتم العمل على تسخين المعدق قبل البدء بعملية الطرق لدرجة حرارة ملائمة، يتم الطرق بين قالبين مستقيمين، بحيث يكون الثابت العلوي مثبت إلى الذراع المتحرك للمطرقة (مطرقة هوائية أو بخارية) والجزء السفلي يكون مثبت للقاعدة. ثم يتم تشويه قطعة المنتج وتشكلها عن طريق صدمات من المطرقة بين كل طرقتين، كما يستمر بتدوير القطعة المشكلة بهدف الحصول على تشوية منتظم، فمن اللازم أن يكون التشويه صحيح وناجح؛ من أجل التأكد من أن التشوه اللدن قد وصل إلى مركز المعدن، وإلا فإن خواص المعدن ستكون مختلفة بين الخارج والداخل فينتج هناك تشوه لدن عند السطح، في حين أن قلب القطعة يكون محتفظاً بطبيعة المسبوكة (بلورات شجيرة خشنة)، ومن المحتمل أن يمتلك سطح القالب على تجاويف لإنتاج أشكال بسيطة. وهذه العملية (طرق القالب المفتوح) تعتبر من أسهل عمليات الطرق وتشبه طريقة الحدادين في تشكيل المعدن، حيث تتم من خلال المطرقة وفي العادة لا يتم استخدام المكابس هنا. إن عملية طرق القالب المفتوح لا تُظهر شكل المنتج (وذلك لأن القوالب مستقيمة) لذلك الحجم، كما أن شكل المنتج يعتمد على إمكانية المشغل في استخدام القوالب المستقيمة، وهذا يعني أن خبرة المشغل تملك دوراً مهماً خلال هذه العملية.