كتب تصنيع الأعمدة المرفقية

يمكن للأعمدة المرفقية أن تكون مكونة من قطعة واحدة أو مجمع من عدة قطع. والأعمدة المرفقية المكونة من قطعة واحدة هي الشائعة، ولكن بعض المحركات، الصغيرة منها والكبيرة، تستخدم أعمدة مرفقية مجمعة.

الحدادة والسباكة

يمكن تصنع الأعمدة المرفقية بحدادة قضيب من الفولاذ باستخدام الحدادة بالدرفلة (بالإنجليزية: roll forging)‏ أو السباكة. في الوقت الحالي يلجأ المصنعون إلى الحدادة بسبب خفة الأعمدة المرفقية الناتجة، وأحجامها الأصغر، وتخميدها الأفضل. ويستخدم الفولاذ مع خلائط الفاناديوم غالبا حيث يمكن تبريده بالهواء بعد الوصول إلى متانة عالية بدون معالجة حرارية إضافية، باستثناء تقسية سطوح استناد المحامل. ويستخدم أيضا خلائط الفولاذ الكربوني، ولكنها تحتاج معالجة حرارية إضافية للوصول إلى الخصائص المطلوبة. وتوجد في الوقت الحالي أعمدة مرفقية حديدية في إنتاج المحركات الأرخص (مثل تلك الموجودة في محركات الديزل فورد فوكس) حيث تكون الأحمال أقل. وبعض المحركات تستخدم أيضا الأعمدة المرفقية المصنعة من حديد الزهر في الأحمال القليلة في حين تستخدم الأعمدة المرفقية الفولاذية المصنعة بالحدادة في المحركات ذات الأحمال الأكبر.

التشغيل

يمكن تصنيع الأعمدة المرفقية بتشغيل المُدلفنة (بالإنجليزية: billet)‏ (المدلفنة هي كتلة من الحديد الخام المعد للكبس أو للطرق أو للدلفنة)، ويستخدم قضيب من الفولاذ المذاب بالفراغ ذو النوعية العالية غالبا. ومع أن الجريان الليفي (وهو لا تجانسية في التركيب الكيميائي للمادة ينتج أثناء السباكة) لا يتبع شكل العمود المرفقي (وهو أمر غير مرغوب فيه)، ولكنه لا يشكل مشكلة لأننا نستخدم الفولاذ ذا النوعية العالية والذي يكون صعب الحدادة عادة. تكون هذه الأعمدة المرفقية غالية الثمن بسبب الكمية الكبيرة من المادة المزالة لإنجاز العمل باستخدام المخارط والفارزات، وبسبب ارتفاع سعر هذه المادة، والمعالجات الحرارية الإضافية الضرورية. ولكن طريقة الإنتاج هذه وبسبب استخدام أدوات غير غالية تسمح بإنتاج كميات صغيرة من الأعمدة المرفقية دون كلفة عالية.

مقاومة الكلال أو التعب

تزداد مقاومة الأعمدة المرفقية للكلال بتدوير الزوايا عند أطراف المحامل الأساسية ومسمار المرفق (بالإنجليزية: crankpin)‏. يقلل تدوير الزوايا تركز الإجهاد في هذه المناطق الحساسة، ولكنه في نفس الوقت يترك بعض الإجهاد الضاغط المتبقي في السطح والذي يمنع تشكل التشققات.

تقسية

تقسى سطوح المحامل في معظم الأعمدة المرفقية المنتجة بطريقة الحث لأن هذه الطريقة تعطي نتائج جيدة بكلفة منخفضة. وتسمح أيضا بصقل العمود المرفقي دون الحاجة لإعادة عملية التقسية. ولكن الأعمدة المرفقية عالية الكفاءة، والمصنعة خصوصا من المدلفنة (المدلفنة هي كتلة من الحديد الخام المعد للكبس أو للطرق أو للدلفنة)، تصلد بالنتردة بدلا من التقسية بالحث. النتردة أبطأ وأكثر كلفة، وتفرض بعض المتطلبات على السبيكة الفولاذية المعدنية المستخدمة لكي يتشكل نتريدًا مستقرًا. ميزة النتردة هو إمكانية إجرائها عند درجات حرارة منخفضة، وهي تعطي سطحًا قاسيًا جدًا، وتترك العملية بعض إجهادات الانضغاط المتبقية في السطح وهي مفيدة في خصائص الكلال. ودرجة الحرارة المنخفضة أثناء العملية هي ميزة لعدم وجود أي تأثيرات سلبية على الفولاذ، مثل التخمير. أما بالنسبة للأعمدة المرفقية التي تدور على محمل دحروجي، يفضل استخدام الكربنة بسبب إجهادات التلامس الهرتزية العالية في مثل هذه الاستخدامات. ومثل النتردة، فإن الكربنة أيضا تترك بعض إجهادات الانضغاط المتبقي في السطح.

الأثقال الموازنة

بعض الأعمدة المرفقية الغالية الثمن، والعالية الأداء تستخدم أثقالا موازنة ثقيلة لجعل العمود المرفقي أكثر تراصا. المعدن الثقيل المستخدم عادة هو سبائك التنغستن وقد يستخدم اليورانيوم المنضب أيضا لهذا الغرض. ويمكن استخدام الرصاص الأرخص ولكن التنغستن أكثر كثافة منه.