نظام التعليق بنابض صفائحي فولاذي للسيارات

نظام التعليق بنابض صفائحي فولاذي للسيارات هو نظام تعليق تقليدي يستخدم على نطاق واسع في المركبات التجارية والشاحنات الصغيرة والشاحنات وبعض سيارات الدفع الرباعي، وذلك لبساطة هيكله وقدرته العالية على التحمل وتكلفته المنخفضة ومتانته. تتضمن صناعة النوابض الصفائحية الفولاذية عمليات مثل اختيار المواد والتشكيل والمعالجة الحرارية والتجميع والاختبار.

1. مكونات ووظائف نظام التعليق بنابض صفائحي فولاذي

• المكونات:
  • نابض صفائحي فولاذي: يتكون من عدة صفائح (أو صفيحة واحدة) من الفولاذ الزنبركي مكدسة فوق بعضها البعض ومثبتة بمسامير على شكل حرف U.
  • وصلات: مثل العيون (shackle) والمسامير المركزية والمشابك.
  • ممتص الصدمات: يساعد في امتصاص الصدمات، ويعمل بالتنسيق مع النابض الصفائحي.
  • ملحقات نظام التعليق: البطانات والأقواس وقواعد التثبيت، إلخ.
• الوظائف:
  • تحمل وزن السيارة وامتصاص صدمات الطريق.
  • توفير دعم صلب، ومناسب للأحمال الثقيلة (مثل الشاحنات التي تحمل 10-20 طنًا).
  • توجيه حركة العجلات والحفاظ على تحديد موقع المحور.
• التطبيقات: شائع في الشاحنات (مثل Dongfeng و Foton) والشاحنات الصغيرة (مثل Ford F-150) وسيارات الدفع الرباعي (مثل Jeep Wrangler).

2. عملية تصنيع النابض الصفائحي الفولاذي

يعتمد توليد النابض الصفائحي الفولاذي بشكل أساسي على عمليات الختم والمعالجة الحرارية والتجميع، ونادرًا ما تستخدم عملية الصب في النوابض الصفائحية، لأنها تتطلب صلابة ومرونة عالية، بينما مواد الصب (مثل الحديد الزهر) لديها صلابة كافية ولكنها تفتقر إلى المرونة. فيما يلي العملية التفصيلية:

اختيار المواد

• فولاذ زنبركي:
  • المواد الشائعة: 60Si2Mn و 55CrMnA و SUP9 (المعيار الياباني) أو 5160 (المعيار الأمريكي).
  • الخصائص: قوة عالية (قوة شد 1200-1800 ميجا باسكال)، حد مرونة عالي، مقاومة للإجهاد.
  • محتوى الكربون: 0.5-0.6%، يحتوي على عناصر سبائك مثل السيليكون والمنغنيز والكروم، مما يزيد من المتانة والصلابة.
• السماكة والأبعاد:
  • سماكة الصفيحة الواحدة: 6-20 مم (حسب متطلبات الحمولة).
  • الطول: 800-2000 مم، العرض 50-100 مم.
  • عدد الطبقات: 3-10 صفائح (متعددة الصفائح) أو صفيحة واحدة (نابض صفيحة واحدة، مثل بعض الشاحنات الخفيفة).
• مواد أخرى: تستخدم بطانات مطاطية أو من البولي يوريثين للعيون لتقليل الاحتكاك والضوضاء.

التصميم والتخطيط

• متطلبات الوظيفة:
  • قدرة التحمل: مصممة وفقًا للوزن الإجمالي للمركبة (GVW)، مثل 1-3 أطنان للشاحنات الخفيفة و 10-20 طنًا للشاحنات الثقيلة.
  • الصلابة (قيمة k): عادةً ما تكون 200-1000 نيوتن/مم، مما يؤثر على صلابة وراحة نظام التعليق.
  • عمر الإجهاد: يجب أن يتحمل مليون دورة تحميل (حوالي 10 سنوات من العمر التشغيلي).
• تصميم CAD:
  • استخدام SolidWorks أو CATIA لتصميم انحناء وطول وعدد طبقات النابض.
  • تحليل العناصر المحدودة (FEA) لمحاكاة توزيع الإجهاد، والتأكد من عدم التشوه تحت أقصى حمولة.
• الشكل: مكافئ (parabolic) أو متعدد الطبقات، والنوع المكافئ أخف وزنًا وتوزيع الإجهاد فيه أكثر اتساقًا.

عملية التشكيل

• القطع:
  • استخدام آلة قص الصفائح أو آلة القطع بالليزر لقص صفائح الفولاذ الزنبركي إلى الأبعاد المحددة.
  • التحكم في الدقة عند ±0.5 مم، لضمان التراص المتسق.
• التشكيل الحراري:
  • التسخين: تسخين الصفيحة الفولاذية إلى 850-900 درجة مئوية (درجة حرارة الأوستنة)، لزيادة اللدونة.
  • الختم أو الدرفلة: تشكيل هيكل منحني باستخدام مكبس هيدروليكي (1000-3000 طن) أو آلة درفلة، يجب تشكيل النوابض المكافئة بدقة قطعة قطعة.
  • المزايا: يضمن التشكيل الحراري تكرير حبيبات الفولاذ داخل الصفيحة، مما يزيد من القوة والمرونة.
• معالجة الأطراف:
  • تشكيل العيون (eye forming): يتم لف طرفي الصفيحة الفولاذية لتشكيل عيون دائرية، تستخدم لتوصيل المحور أو الإطار.
  • الحفر: يستخدم الثقب المركزي لتركيب المسمار المركزي، لتوصيل عدة صفائح زنبركية.

المعالجة الحرارية

• التبريد السريع:
  • تسخين الصفيحة الفولاذية المشكلة إلى 850-900 درجة مئوية، ثم تبريدها بسرعة (تبريد بالزيت أو تبريد بالماء).
  • الهدف: تكوين هيكل مارتنسيتي، لزيادة الصلابة (HRC 40-50) والقوة.
• التخمير:
  • التخمير عند 400-600 درجة مئوية، لإزالة الإجهاد الداخلي وتعزيز المتانة ومقاومة الإجهاد.
  • الصلابة بعد التخمير: HRC 30-40، لتحقيق التوازن بين الصلابة والمرونة.
• السفع بالخردق (Shot Peening):
  • قصف السطح بكرات فولاذية عالية السرعة، لإدخال إجهاد انضغاطي، مما يزيد من عمر الإجهاد (يمكن أن يطيل بنسبة 50-100%).

المعالجة السطحية

• طلاء مقاوم للصدأ:
  • رش راتنجات الإيبوكسي أو طلاء مسحوق، بسماكة 50-100 ميكرومتر.
  • جلفنة بالغمس الساخن أو الطلاء الكهربائي، اختبار مقاومة الرذاذ الملحي > 500 ساعة.
• التشحيم: يتم وضع مادة تشحيم جرافيت أو إضافة فواصل بلاستيكية بين الصفائح المتعددة، لتقليل الاحتكاك والضوضاء.

التجميع

• التراص والتثبيت:
  • يتم تكديس الصفائح المتعددة وفقًا لحجم الانحناء، وتثبيتها بمسامير مركزية (M12-M20).
  • تقوم المشابك (مسامير على شكل حرف U) بتثبيت النابض بالمحور.
• تركيب الملحقات:
  • بطانات العيون (مطاط أو بولي يوريثين)، لتوصيل الإطار والنابض.
  • ممتص الصدمات متصل بالتوازي مع النابض، للتحكم في الاهتزازات.
• المحاذاة: التأكد من محاذاة انحناء النابض وموضع المحور، مع وجود انحراف < 1 مم.

الاختبار والتحكم في الجودة

• اختبار الصلابة:
  • استخدام آلة اختبار هيدروليكية لتطبيق حمولة (1-20 طن)، وقياس مقدار التشوه، والتحقق من الصلابة (قيمة k).
• اختبار الإجهاد:
  • محاكاة مليون دورة تحميل (تردد 1-3 هرتز)، والتأكد من عدم وجود كسور.
• فحص الأبعاد:
  • آلة قياس ثلاثية الأبعاد (CMM) لفحص الانحناء والطول وموضع الثقب، بدقة ±0.5 مم.
• اختبار مقاومة التآكل:
  • اختبار الرذاذ الملحي (500-1000 ساعة)، للتحقق من متانة الطلاء.
• اختبار الحمولة:
  • محاكاة أقصى حمولة (مثل 20 طنًا)، والتأكد من عدم وجود تشوه أو كسر.