منوی اصلی
مجموعه مطالب مهندسی مواد و متالورژی
رشته مهندسی مواد، عاملی برای پیشرفت کشور عزیزمان ایران
  • سید صادق صولت یکشنبه 17 آذر 1392 06:47 ب.ظ نظرات ()


    امروزه شكل دهی فلزات به عنوان یكی از روش های مهم ساخت و تولید قطعات محسوب می شود. از این رو شناخت هر چه دقیق تر آن، صنعت گران را به سمت تولید قطعات با كیفیت بالاتر سوق می دهد. هر چند صنعت گران كشور در این زمینه، پیشرفت هایی داشته اند،‌ولی متاسفانه ضعف آگاهی نسبت به مباحث تئوری و عدم دسترسی منابع فارسی كافی و همچنین محدود بودن دایره ی كابرد این علم در دانشگاه، این صنعت پیشرفت قابل توجهی نداشته است. به این دلیل تالیف، تدوین و حتی ترجمه كتبی كه از نظر تئوری جامع بوده و یا مثال ها و مباحث عملی صنعت كشور را نیز مخاطب قرار بدهد، ‌بسیار ضروری به نظر می آید و علاوه بر این از آنجا كه اخیراً سر فصل دروس دوره های كارشناسی و تحصیلات تكمیلی به گونه ای بازنگری شده كه مباحث در راستای فهم عمیق مسائل مهندسی و ارائه راه حل های منطقی و صنعتی ارائه شود. این مقاله تلاشی برای بیان موضوع شكل دهی فلزات با حفظ تعادل مناسب بین كارهای تئوری و عملی است.

     

    این متن برای استفاده دانشجویان كارشناسی و كارشناسی ارشد مهندسی متالوژی مهندسی مكانیك و مهندسی ساخت و تولید همچنین برای مهندسانی كه در صنعت اشتغال دارند، توسط ماشین سازی هامون ‌نگاشته شده است. (منبع : شكل دهی فلزات: نوشته دكتر زبرجد)

     

     معرفی فرایند های شكل دهی

    توانایی تغییر شكل دائمی یكی از ارزشمندترین خصوصیات آنها به شمار می آید. بی شك تولید ورق، تسمه، میل گرد، لوله، مقاطع ساختمانی و به طور كلی شكل دهی فلزات مدیون این قابلیت است. با توجه به این كه شكل  دهی فلزات یكی از روش های مهم ساخت و تولید قطعات است. شناخت هرچه دقیقتر این صنعت ضروری می باشد. از مهمترین ابزارهای علمی نقد و بررسی فرایند های شكل دهی دانش مكانیك محیط های پیوسته می باشد.

    در حقیقت مكانیك محیط های پیوسته تنها برای موادی قابل استفاده است كه بتوان در حجم دلخواهی از آن، مقادیر متوسطی را برای ویژگی هایش مشخص كرد. به بیان دیگر، ‌هنگامی كه با دید كلان (ماكروسكوپی) به یك جسم بنگریم، می توانیم آن را یك محیط پیوسته در نظر بگیریم و از قواعد حاكم بر مكانیك محیط های پیوسته استفاده كنیم. مكانیك محیط های پیوسته همانند شاخه های دیگر علوم بر مبنای مجموعه ای از نظریه ها و قوانین اسكلت بندی شده است. به طوری كه اصول و قوانین حاكم بر این علم را می توان به اصول بقای جرم، بقای ممان خطی و دورانی،‌ بقای انرژی و اصل بی نظمی نسبت داد. اگر چه تمام این اصول بر مبنای اثرات مكانیكی اند، ولی در صورت وارد شدن اثرات غیر مكانیكی مانند میدان های الكتریكی مغناطیسی و ...،‌قوانین حاكم بر این اثرات نیز وارد می شوند كه بحث برروی این اثرات خارج از محدوده این متن می باشد.  

     

     

     

    معرفی فرآیند های شكل دهی

    كشش سیم

    عملیات كشیدن به فرایندی كه در طی آن فلز از درون قالب به وسیله نیروی كششی،‌ خارج  شود اطلاق می شود. بیشتر سیلان فلز درون قالب توسط نیروی فشاری كه از اثر متقابل فلز با قالب ناشی می شود، صورت می گیرد.

    معمولاً قطعات با تقارن محوری توسط فرایند كشش تغییر شكل می یابند. كاهش قطر یك سیم، ‌میله یا مفتول تو پر در اثر كشیدن به كشش سیم، میله یا مفتول مشهور است. معمولاً به سیم های تهیه شده از طریق روش نورد اصطلاحاً‌ مفتول گفته می شود و آن ماده ی اولیه برای تولید سیم كه قطر آن كمتر از یك سانتی متر است می باشد. عملیات كشیدن معمولاً‌ در حالت سرد انجام می شود، اگر چه در مواردی كه میزان تغییر شكل زیاد باشد به صورت گرم نیز صورت می گیرد. در فرایند های كشش سرد كه كاهش سطح مقطع زیادی مدنظر می باشد، ‌لازم است كه با انجام عملیات حرارتی افزایش تنش سیلان را جبران كرد.

     

    كشیدن میله، مفتول، یا سیم

     اصولی كه در كشیدن میله،‌ مفتول یا سیم به كار گرفته می شوند،‌ یكسان هستند. با این تفاوت كه مفتول­ها و میله­هایی كه نمی توانند كلاف شوند روی میزهای كشش تولید می شوند. در حقیقت گیره­های فك كشش مفتول را گرفته و به وسیله­ی یك مكانیزم هیدرولیكی حركت می كنند. سرعت میزهای كشش می تواند تا حدود 150 سانتی متر بر ثانیه و كشش میزها تا حدود 135 متغییر باشد.

     

     امروزه جهت انجام فرایند كشش سیم از تجهیزات مختلفی استفاده می شود. در بعضی از كارگاه­های شكل دهی این فرایند به ساده­ترین وجه صورت می پذیرد. واضح است كه با این روش توانایی نازك كردن مفتول و یا سیم های ضخیم وجود ندارد. اگر چه این روش در بسیاری از كارگاه­های شكل دهی مرسوم است ولی در صنعت كاربردی ندارد. 

     

    قالب های كشش

    برای تولید سیم طی فرایند كشش از قالب یا حدیده های كشش استفاده می شود. زاویه ی ورودی قالب آنقدر بزرگ است كه فضای مناسبی برای ورود سیم و روان ساز به وجود آورد. در حقیقت،‌ نقش اصلی در كشش را طول تماس سیم با قالب كه ارتباط مستقیم با زاویه ی قالب دارد، ‌بازی می كند. دهانه­ی ورودی و خروجی قالب به صورت استوانه است. نقش این دو قسمت ورود و خروج سیم است. از آنجا كه تمام تغییر شكل در قالب صورت می پذیرد،‌ نیروهای وارد شده به قالب زیاد است. به این دلیل امروزه بیشتر قالب های كشش با طول عمر بالا را از جنس كاربید تنگستن می سازند.

     

     كشش تسمه

    تسمه یكی از محصولات نورد تخت است كه پهنایی كمتر از 610 میلی متر و ضخامت بین 13/0 تا 76/4 میلی متر دارد. تسمه های پس از نورد داغ، ‌عملیات آنیل و سپس اسیدشویی،‌ نورد سرد می شوند. بسته به میزان ضخامت درخواستی نورد سرد در چند مرحله انجام می شود. هرگاه یك تسمه ی فلزی با پهنای  و ضخامت اولیه  از میان یك قالب گوه­ای شكل با شیب یكسان به سوی خط مركزی كشیده شود، ‌به این فرایند كشش تسمه گفته می­شود. با این كه كشش تمسه فرایند تولید متداولی نمی باشد،‌ ولی مسئله ای است كه در مكانیك نظری فلزكاری در باره آن مطالعات زیادی شده است. از آنجا كه  است لذا در حین كشش حالت كرنش صفحه ای به وجود می آید و پهنای تسمه تغییر نمی كند.

     

     كشش لوله

    لوله­ها یا استوانه های توخالی كه توسط فرایندهای شكل­دهی مانند اكستروژن و نورد تولید می شوند معمولا توسط فرایند كشیدن به شكل نهایی در آمده و پرداخت سطح می شوند. اگر چه هدف اصلی از این فرایند كاهش قطر و ضخامت لوله است،‌ ولی در موارد نادری افزایش ضخامت نیز ایجاد می شود. به طور كلی می توان فرایند كشش لوله را به چهار دسته كشش لوله بدون توپی،‌ كشش لوله توسط سمبه، كشش لوله توسط توپی شناور تقسیم بندی كرد. در كلیه ی این روشها یك انتهای لوله‌، با پرس كاری توسط دو فك نیم گرد باریك می شود و این انتهای باریك شده از قالب كشش عبور داده و توسط ابزاری كه روی كالسكه دستگاه بسته شده محكم گرفته می شود. سپس كالسكه­ی كشش لوله را از داخل قالب بیرون می كشد.

     

     

     

     كشش لوله بدون میله توپی

    در فرایند كشش لوله بدون توپی كه در مواردی به آن فروكش نیز اطلاق می شود، ‌لوله از داخل تكیه گاهی ندارد و با نیروی كششی از درون قالب كشیده می­شود.از نكات برجسته در­این روش افزایش ضخامت لوله،‌ كاهش قطر و سطح داخلی غیر یكنواخت لوله پس از عمل فروكشی است.

     

     كشش لوله توسط توپی ثابت

    توپی ها قطعات خیلی سختی هستند كه تحت تاثیر تنش تغییر شكل نمی دهند. این قطعات برای ثابت نگاه داشتن قطر داخلی لوله در هنگام كشیده شدن از قالب درون لوله گذاشته می شوند. توپی ها ممكن است استوانه ای و یا مخروطی باشند. توپی،‌ شكل و اندازه ی قطر داخلی را تحت كنترل دارد و لوله هایی كه از این طریق كشیده می شوند، ‌دقت ابعادی بالاتری نسبت به فرایند فروكشی دارند كه  در آن از توپی استفاده نمی شود.

     

    كشش لوله توسط توپی شناور

    همان گونه كه قبلاً گفته شد استفاده از توپی های ثابت محدودیت هایی را به وجود می آورند. برای رهایی از این محدودیت­ها از توپی شناور (غیر ثابت) استفاده می شود. در حقیقت در این فرایند توپی وارد لوله شده و به همراه لوله از درون قالب عبور می كند. توپی در اثر اصطكاك با لوله و عدم امكان خارج شدن از درون قالب، در جای خودش مستقر می شود. ولی از آنجا كه انتهای آن به جایی بسته نشده است، هنگامی كه اصطكاك در اثر سیلان ماده بشدت افزایش یابد، ‌حركت كوچكی در سر جای خود خواهد كرد این حركت جزیی مانع چسبیدن توپی به لوله می شود. اگر چه در این فرایند هنوز اصطكاك یكی از مشكلات عمده است،‌ ولی این توپی­ها می توانند تا 45 درصد كاهش سطح مقطع ایجاد كنند، در حالی كه این عدد برای توپی های ثابت به ندرت از 30 درصد تجاوز می كند. با توجه به پایین تر بودن نیروی مزاحم اصطكاك،‌ به نیروی كششی كمتری در مقایسه با كشیدن لوله با توپی ثابت نیاز است.از ویژگی­های مهم استفاده­از توپی های شناور برای كشیدن لوله، ‌كشیدن و كلاف كردن لوله های بلند می باشد.

     

    كشش لوله توسز سنبه ی متحرك

    هدف از انجام این فرایند كاهش ضخامت و افزایش طول لوله است و سعی می شود كه قطر لوله تغییر جدی پیدا نكند. بدین منظور قبل از وارد كردن لوله به قالب بك میله صلب (سنبه) در آن وارد می شود و لوله و میله ی صلب همزمان از درون قالب عبور می كند. در كشیدن لوله با سنبه متحرك، ‌قستی از نیروی كشش توسط نیروی اصطكاك تامین می شود. چون سنبه با سرعتی معادل سرعت خروج لوله از قالب حركت می كند و این سرعت از سرعت فلز محبوس در مجرای قالب بیشتر است؛‌ بنابراین یك نیروی اصطكاكی مقاوم به حركت سنبه جلو، در سطح مشترك بین سنبه و لوله وجود دارد. اگر چه نیروی اصطكاكی دیگری كه در سطح مشترك بین لوله و قالب ثابت ایجاد می شود و به سمت عقب است وجود دارد.

     

    اكستروژن (روزن­رانی)

    فرایند اكستروژن یكی از جوان­ترین فرایندهای شكل­دهی محسوب می­شود. به طوریكه اولین فرایند مربوط به اكستروژن لوله های سربی در اوایل قرن نوزدهم است. به طور كلی اكستروژن برای تولید اشكال باسطح مقطع نامنظم به كار گرفته می شود. اگر چه میله های استوانه ای و یا لوله های تو خالی از جنس فلزات نرم می توانند با استفاده از این فرایند تغییر شكل یابند. امروزه اكستروژن فلزات و آلیاژهایی مانند آلومینیم روی فولاد و آلیاژهای پایه­ی نیكل میسر می باشد. فرایند اكستروژن، بسته به تجهیزات مورد استفاده به دو دسته اصلی اكستروژن مستقیم و اكستروژن غیر مستقیم تقسیم بندی می شوند.

     

    اكستروژن سرد

    اولین كاربرد اسكتروژن سرد جهت تولید لوله های سربی در اوایل قرن نوزدهم می باشد. به تدریج و با پیشرفت صنعت استفاده از این فرایند در تولید قطعات فولادی نیز آغاز گردید. اسكتروژن سرد به نوعی از  فرایند های شكل دهی سرد اطلاق می شود كه ماده ای اولیه به شكل میله، مفتول برای تولید قطعات كوچكی مانند بدنه های شمع اتومبیل،‌ محورها، قوطی كنسرو و استوانه های تو خالی و ..... به كار گرفته شود. در حقیقت قطعاتی كه دارای تقارن محوری،‌ دقت ابعادی و پرداخت سطحی خوب هستند، مناسب ترین و ارزان ترین روش برای تولید آنها،‌ اكستروژن می باشد.

    در اكستروژن سرد به دلیل وجود مقاومت تغییر شكل بالا (كار سختی)، محدودیت استفاده از آلیاژهای سخت وجود دارد. گاهی اوقات جهت افزایش بازده­ی فرایند اكستروژن سرد، عملیات پیش پرس در دمایی زیر 400 درجه سانتیگراد و استفاده از روانسازهای مناسب پیشنهاد گردیده است. امروزه استفاده از این فرایند در تولید قطعات خودرو، تجهیزات نظامی، ماشین آلات صنعتی و تجهیزات الكترونیكی مرسوم می باشد.

     

     اكستروژن گرم

    ابن فرایند جهت تولید محصولات فلزی نیمه تمام با طول تقریباً زیاد و مقطع ثابت مانند انواع پروفیل های توپر و تو خالی، متقارن آلومینیومی، ‌مسی، فولادی و آلیاژهای آنها به كار گرفته می شود. از دلایل عمده بكار گیری فرایند اكستروژن گرم،‌ كاهش تنش سیلان ماده ناشی از كرنش سختی می باشد. در حقیقت از طریق گرم كردن شمش اولیه، مشكل دستیابی به فشارهای بسیار بالا رفع می گردد.

     

    نكته ی قابل توجه در اكستروژن گرم مشكلات ایجاد شده از گرم كردن فلز می باشد. از جمله این مسایل می توان به اكسید شمش و ابزار كار، نرم شدن ابزار كار و قالب و مشكل روغنكاری اشاره نمود. بدین منظور همواره سعی می گردد كه فلز تا حد اقل دمایی كه تغییر شكل پلاستیك مناسبی را داشته باشد حرارت داده شود. به علت تغییر شكل زیادی كه در اكستروژن به وجود می اید، ‌گرمای داخلی زیادی ناشی از آن در قطعه ایجاد می شود. بنابراین دمای كاری در اكستروژن گرم باید به گونه ای انتخاب شود كه قطعه در حین تغییر شكل به دامنه سرخ شكنندگی و یا حتی نقطه ذوب نرسد.

     

    در اكستروژن فولادها كه به صورت گرم صورت می گیرد شمش ها در محدوده حرارتی 1100 تا 1200 درجه سانتی گراد حرارت داده می شوند و جهت جلوگیری از شوك های حرارتی ابزار كار در محدوده حرارتی 350 درجه سانتیگراد نگه داشته می شود. محدوده فشار اكستروژن برای فولادها 870 تا 1260 مگا پاسكال قرار دارد.

     

    اكستروژن مستقیم

    در اكستروژن مستقیم كه به اكستروژن پیش رو نیز شهرت دارد جهت سیلان ماده و حركت سنبه ای ایجاده كننده فشار،‌ یكسان است. در حقیقت فلزی در محفظه ای قرار گرفته و سپس توسط سنبه به درون قالب رانده می شود.

     

    اكستروژن غیر مستقیم

    در این فرایند كه اكستروژن پس رو نیز مشهور است،‌سیلان ماده  بر خلاف جهت حركت پیستون می باشد. به دلیل پایین بودن اصطكاك ( و در مواردی نبودن اصطكاك) نیروی لازم در مقایسه با فرایند اكستروژن مستقیم كمتر است. به این دلیل در لایه ی خارجی تنش افزایش نمی یابد و بنابراین شمشی كه توسط این فرایند تغییر شكل داده می شود،‌ عیوب و ترك های كمی در لبه ها و سطوح محصول نهایی دارد. از مزایای دیگر این روش وارد نشدن ناخالصیهای سطحی شمش به داخل محصول است. یا به بیان دیگر، فرایند اكستروژن غیر مستقیم عاری از عیب حفره ی قیفی شكل از مشخصه های اكستروژن مستقیم است،‌می باشد.

     

     آهن گری

    آهن گری كاربر روی فلز به منظور تبدیل آن به یك شكل مفید توسط پتك كاری و یا پرس كاری می باشد. آهن گری از قدیمی ترین هنرهای فلزكاری محسوب می شود و منشاء آن به زمان های بسیار دور برمی گردد. در حقیقت در چندین هزار سال پیش فلزاتی مانند نقره و طلا بدون استفاده از قالب آهن گری (آهن گری باز) می شدند. اما از 2000 سال پیش استفاده از قالب جهت آهن گری قطعات مرسوم گردید. ایجاد ماشین آلات و جایگزینی آن با بازوهای آهنگر از دوران انقلاب صنعتی آغاز گردید. امروزه ماشین آلات و تجهیزات آهنگری متنوعی وجود دارند كه به كمك آنها می توان به ساخت قطعات كوچكی به اندازه یك مهره تا قطعات بزرگ مانند روتور توربین و قطعات كشتی و خودرو اشاره كرد.

     

    خم كاری

    شكل دهی ورق در صنعت قطعه سازی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. بسیاری از قطعات مصرفی از سینی های غذا خوری تا پنل های جداسازی دیوارهای صنعتی به كمك روش شكل دادن ورق تولید می شوند. در حقیقت شكل دادن ورق روشی برای تبدیل ورقهای تخت فلزی به شكل مورد نظر بدون شكست یا نازك شدن موضعی شدید ورق است. از جمله فرایند های شكل دهی ورق می توان به خم كاری اشاره كرد. خم كاری فرایندی است كه در اغلب روش های شكل دادن وجود دارد. از جمله كاربردهای این فرایند، ‌ایجاد انحنا در یك ورق و یا تبدیل آن به ناودانی های با مقطع U ، V و در مواردی شكل های حلقوی می باشد.

     

    خم كاری به عمل وارد كردن گشتاورهای خمشی به صفحه یا ورق اطلاق می شود كه  توسط آن قسمت مستقیمی از جسم به طول خمیده تبدیل می شود.در یك عمل خم كاری مشخص،‌ شعاع خم (r) نمی تواند از حد خاصی كمتر باشد زیرا كه فلز روی سطح خارجی خم كه تنش كششی به وجود می آید ترك خواهد خورد. معمولاً حداقل شعاع خم بر حسب ضخامت ورق تعریف می شود. آزمایش های تجربی نشان داده اند كه اگر شعاع خم سه برابر ضخامت ورق باشد،‌خطر ترك خوردگی وجود ندارد. در فرایند خم كاری به حداقل شعاع خم اصطلاحا حد شكل دادن می گویند. این شعاع برای فلزات مختلف بسیار متفاوت است و افزایش كار مكانیكی باعث افزایش آن می شود. در مورد فلزات بسیار نرم، ‌شعاع خم حداقل می تواند صفر باشد و این گونه فلزات را می توان روی خودشان تا كرد. اما به منظور جلوگیری از صدمه به تجهیزات خم كاری (سنبه و قالب) استفاده از شعاع خم كمتر از 8/0میلی متر توصیه نمی شود. شعاع خم ورق هایی از جنس آلیاژهای با استحكام بالا می تواند حداقل 5 برابر ضخامت ورق باشد.

     

     انواع خم كاری

    به طور كلی قطعاتی كه دچار فرایند خم كاری می شوند،‌ قابل تجزیه یكی از انوع خم كاری V شكل خم كاری گونیایی و خم كاری U شكل (ناودانی) خواهند بود.

     

    خم كاری V شكل

    جهت انجام این فرایند نیازمند استفاده از یك سنبه و ماتریس از جنس فولاد آب داده می باشیم. سر سنبه و فرورفتگی ماتریس به شكل V می باشد. ماتریس روی پایه ای با ارتفاع معین قرار می گیرد تا بتواند در مقابل نیروی خم كاری تحمل داشته باشد. اتصال ماتریس و پایه معمولاً توسط چهار پیچ و دو پین صورت می گیرد. از مزایای خم كاری V شكل می توان به ساده بودن قالب و انجام خم كاری هایی در محدوده ی زاویه صفر تا 90 درجه اشاره كرد. جهت رسیدن به شعاع معین لازم است كه شعاع سنبه و ماتریس درست انتخاب شوند. امروزه جهت رسیدن به شعاع معین وافزایش سرعت خم كاری از تجهیزات كمكی مانند غلتك نیز استفاده می كنند.

     

    خم كاری گونیایی

    هدف از انجام این فرایند ایجاد خم با زاویه 90 درجه است و در آن یك جفت سنبه-ماتریس استفاده می شود. ماتریس به مانند خم كاری V شكل می تواند روی یك پایه سوار شود. برای كنترل فرایند خم كاری از یك فشار انداز كه به عنوان حمایت كننده ورق نیز كار می كند استفاده می شود. قطعه ی مورد نظر به گونه ای درون ماتریس قرار می گیرد كه بازوی بلندتر آن روی فشارانداز باشد. پایین آمدن سنبه باعث می شود كه قطعه به فشار انداز بچسبد و به همراه آن درون ماتریس فرو برود و در نتیجه آن بازوی كوچكتر جسم عمود بر بازوی بزرگ تر خواهد شد.

     

    خم كاری U شكل

    قالب خم كاری U شكل مشابه خم كاری گونیایی ساخته می شود. با این تفاوت كه دو علم خم كاری گونیایی روی ورق انجام می شود و از هر دو طرف خم،‌ نیرویی برابر و در جهت مخالف سنبه وارد می شود. از مزایای این فرایند می توان به ایجاد هم زمان دو خم 90 درجه ای و دقت زیاد آن اشاره كرد. از محدودیت های آن باز شدن دهانه ی خم ناشی از برگشت فنری می باشد.

     

    كشش عمیق

    از جمله فرایندهای شكل دهی ورق می توان به كشش عمیق اشاره نمود. كشش عمیق یكی از انواع فرایندهای فلزكاری است كه برای شكل دادن ورق های مسطح وتبدیل آنها به محصولات فنجانی شكل مانند وان حمام، ‌سینك های ظرف شویی، ‌لیوان، محفظه های پوسته ای گل گیر خودرو به كار گرفته می شود.

     

    نورد

     نورد به فرایندی گفته می شود كه تغییر شكل پلاستیك فلز از طریق عبور آن از بین غلتك ها صورت پذیرد. امروزه استفاده از غلتك یكی از متداول ترین روش های شكل دادن محسوب می شود. از امتیازهای این روش ظرفیت تولید بالای آن است. به طوری كه می توان روزانه چند صدتن فلز را نورد كرد. محصول نورد ممكن است فراورده ی پایانی و یا مراحلی از شكل دادن فلز باشد از جمله محصولات نورد می توان به ورق، ‌میل گرد و انواع پروفیل با مقطع H،T،I و.... اشاره كرد. دسته بندی فرایند های نورد می تواند بر اساس دستگاه های نورد و یا دمای نورد باشد.

     

    دسته بندی فرایندهای نورد

    دستگاه نورد  

    اجزای دستگاه نورد قفسه ی نورد، غلتك ها، یاتاقان ها، ‌محفظه ای برای محافظت این قطعات و نیروی محركه ای برای به حركت در آوردن غلتك ها است. علاوه براین ها به تجهیزات مكانیكی و الكتریكی برای كنترل و تنظیم نیرو و سرعت دورانی غلتك ها نیز نیاز است.

    قفسه های نورد معمولاً‌ بر حسب تعدد قالب ها و آرایش آنها نسبت به یك دیگر تقسیم بندی می شوند. در قفسه های نورد دو غلتكی جهت چرخش غلتك ها دو طرفه است بطوری كه با تغییر جهت حركت آنها ضخامت قطعه در رفت و برگشت قابل كاهش می باشد. در این روش قطعه كار بین دو غلتك تغییر شكل داده می شود و بیشتر كاهش در سطح مقطع مورد نظر می باشد.

    مشخصه بارز این روش این است كه: اولاً محور غلتك ها با هم موازیند و ثانیا تغییر شكل در امتداد حركت عمومی قطعه و عمود غلتك ها صورت می پذیرد. در حقیقت چون تغییر شكل در امتداد طول صورت می گیرد و به آن نورد طولی می گویند. این نوع نورد در صنعت و حتی كارگاه های كوچك شكل دهی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

    علاوه بر قفسه های نورد دو غلتكی، قفسه های نورد سه غلتكی ،‌شش غلتكی و اقماری نیز وجود دارند. مزیت قفسه های نورد سه غلتكی نسبت به قفسه نورد دو غلتكی در این است كه می تواند فرایند نورد را بدون تغییر جهت حركت غلتك ها در هر دو جهت رفت و برگشت انجام دهد. علت این امر مخالف بودن جهت حركت غلتك میانی با جهت حركت دو غلتك بالایی و پایینی است . انتقال قطعه كار به سمت دهانه ی ورودی دو غلتك پایینی و (یا بالایی) میانی توسط میز بالا بر انجام می پذیرد.

    علت استفاده از قفسه نورد چهار غلتكی كاهش نیروی لازم برای نورد و جلوگیری از خم شدن غلتك های شكل دهنده ی كاری هنگام نورد تختال ها، تسمه های عریض و ورق است. از بین چهار غلتك دو غلتك به عنوان غلتك های شكل دهنده (دو غلتك كه در تماس مستقیم با قطعه كار هستند) و دو غلتك به عنوان پشتیبان عمل می كنند. در غلتك های چهار تایی،‌ فقط غلتك های كاری توسط نیروی محركه خارجی حركت می كنند و حركت دو غلتك پشتیبان بر اثر اصطكاك بین آنها و غلتك های كاری است.

    گاهی اوقات به منظور كاهش بیشتر احتمال خم شدن غلتك های كاری از قفسه های نورد شش غلتكی استفاده می شود. در این نوع قفسه ها، چهار غلتك پشتیبان در اثر اصطكاك با دو غلتك كاری به حركت در می آیند.

    قفسه های نورد اقماری شامل یك جفت غلتك پشت بند سنگین هستند كه توسط تعداد زیادی غلتك های  كوچك احاطه شده اند. از خصوصیات عمده ی این نوع قفسه این است كه تختال مستقیماً در یك مرحله از دستگاه نورد عبور كرده و تبدیل به تسمه می شود. در حقیقت هر غلتك كوچك (غلتك سیاره ای) علاوه بر طی مسیر دایره ای بین غلتك پشت بند (غلتك پشتیبان) و تختال كاهش نسبتاً ثابت در تختال به وجود می آورد. هنگامی كه یك جفت غلتك اقماری از تماس با قطعه خارج می شود،‌ یك جفت غلتك دیگر با قطعه تماس پیدا می كند و عمل كاهش ضخامت تكرار می شود. كاهش كل از مجموع كاهش های كوچكی است كه توسط جفت غلتك های سیاره ای كه بسرعت پشت سر هم می آیند،‌ ایجاد می شود. برای وارد كردن تختال به قفسه های نورد اقماری استفاده از غلتك های تغذیه ضروریست .

     

    دمای نورد

    نورد سرد

    نورد سرد معمولا برای تولید ورق و تسمه با پرداخت سطحی و دقت ابعادی به كار گرفته می شود. همچنین در مواردی برای استحكام بخشی به ورق از طریق كار  مكانیكی از این فرایند شكل دهی استفاده می شود. مهم ترین كاربردهای محصولات نورد سرد در اتومبیل تجهیزات خانگی مانند یخچال اجاق گاز، ماشینهای ظرفشویی و لباس شویی دستگاه های الكتریكی مخازن و تجهیزات ساختمانی هستند. ورق های تولید شده توسط نورد سرد ابتدا تا حداقل ضخامت ممكن (حدود 5/1 میلی متر) از طریق نورد گرم تولید شده، ‌سپس بعد از اسید شویی كاهش ضخامت و در مواردی تغییر شكل آنها توسط فرایند نورد سرد انجام می پذیرد.

    علاوه بر كاهش ضخامت و رساندن قطعه به دقت ابعادی مورد نظر، ‌حذف نقطه تسلیم از ورق های فولادی از دیگر كاربردهای نورد سرد است. در حقیقت چون وجود نقطه ی تسلیم باعث بوجود آمدن شرایط تغییر شكل نا همگن در فرآیندهای شكل دادن (به ویژه كشش عمیق) می شود بنابراین حذف آن از اهمیت به سزایی برخوردار است. انجام یك مقدار كار مكانیكی توسط نورد كه اصطلاحا به نورد بازپخت معروف است باعث حذف نقطه ی تسلیم می شود.

    صاف كردن ورق های نورد شده نیز از دیگر كاربردهای نورد سرد است به طوری كه با استفاده از فرایند نورد تراز كردن غلتكی (كه شامل دو دسته غلتك با قطر كم است) انحنای ناشی از فرایندهای قبلی برطرف می شود. در حقیقت در این فرایند دو دسته غلتك با قطر كم به نحوی قرار گرفته اند كه ردیف های بالایی و پایینی نسبت به هم انحراف دارند. وقتی ورق داخل ترازگر می شود ،‌ به طرف بالا و پایین تغییر شكل پیدا كرده و با بیرون آمدن از غلتك ها صاف می شود.

     

    نورد گرم

    اولین كار گرمی كه روی بیش تر قطعات فولادی صورت می پذیرد نورد گرم است. دستگاه هایی كه نورد گرم را انجام می دهند، ‌از دو غلتك دو جهته به قطر بیش از 60 تا 140 سانتی متر تشكیل شده اند. مهم ترین نكته ای كه فرایند نورد گرم را از نورد سرد متمایز می سازد، دمای آن است. در حقیقت نورد كردن قطعه ای در دمای بالاتر از دمای تبلور مجددش نورد گرم نام دارد. از آنجا كه در فرآیند نورد گرم فاصله ی زمانی بین كار مكانیكی و فرایند تبلور مجدد بسیار كوتاه است بنابراین قطعه هم زمان كه تحت تاثیر كار سرد قرار می گیرد، بلافاصله تبلور مجدد نیز می شود. از مهم ترین مزایای نورد گرم می توان به موارد زیر اشاره كرد:

     

    1- توانایی بسیار بالای ماده برای تغییر شكل به دلیل افت تنش سیلان ناشی از افزایش دما

     

    2- بازگشت ماده به ساختار میكروسكوپی اولیه ی خود بلافاصله پس از تغییر شكل در مقابل این مزیت ها، محدودیت هایی نیز وجود دارد از جمله:

    1- اكسید شدن ناشی از درجه حرارت بالا

    2- حساس بودن شكل پذیری  به درجه حرارت، ‌به ویژه فولادها كه در محدوده ی حرارتی 350250 دچار تردی آبی می شوند.

    3- افزایش نقش ضریب اصطكاك

     

    نورد میله و پروفیل

    میله های با سطح مقطع دایره با چند ضلعی و شكل های مورد استفاده در ساختمان سازی مانند تیرهای I و V شكل و ریل های راه آن توسط فرایند نورد گرم و با كمك غلتك های شیار دار تولید می شوند. نكته قابل توجه در مورد نورد میله و پروفیل تفاوت آنها با نورد تسمه و ورق است،‌زیرا مقطع فلز در این نورد در دو جهت كاهش می یابد. اگر چه بازهم در هر لحظه معمولا ماده فقط در یك جهت فشرده می شود. نكته ی دیگر در تبدیل مقاطع در فرایند نورد است به طوری كه جهت تبدیل یك شمش با سطح مقطع مربع به میل گردی به سطح مقطع دایره باید از مراحل تبدیلی مربع و بیضی سود جست. طراحی مراحل نورد برای پروفیل های ساختمانی به مراتب پیچیده تر است.

     

    مكانیزم نیش

    وقتی قطعه ای بین غلتك های نورد قرار می گیرد یكی از دو حالت زیر می تواند برای آن اتفاق افتد:

     1) به درون فضای خالی بین غلتك ها وارد شود كه شرط بروز عمل نیش است

    2) پشت غلتك ثابت بماند و اجازه ی وارد شدن به درون فضای خالی را پیدا نكند

    واضح است كه هدف اصلی در فرایند نورد واردشدن قطعه به فضای خالی بین غلتك هاست. بنابراین در این قسمت شرط نیش و یا گزش قطعه تش غلتك های نورد را بررسی می كنیم.

     

    اگر جهت حركت غلتك ها هنگامی كه قطعه در تماس با آن ها قرار می گیرد،‌ یك نیروی فشاری در جهت شعاع بر قطعه وارد می شود اگر در ناحیه ی تماس بین غلتك ها و قطعه كار اصطكاك وجود نداشته باشد قطعه روی غلتك سر می خورد و به هیچ وجه اجازه وارد شدن به درون فضای خالی غلتك ها را پیدا نمی كند. اما اگر بین قطعه كار و غلتك ها اصطكاك وجود داشته باشد مولفه ی افقی این نیرو باعث گزینش یا نیش قطعه می شود. قابل ذكر است كه این نیرو همواره مماس بر غلتك است و به نیروی اصطكاكی  دارد و نیروی شعاعی و نیروی اصطكاكی بر هم عمودند.

     

    هر دو نیروی اصطكاكی و شعاعی دارای مولفه هایی در امتداد افقی و قائم هستند. هر دو مولفه ی عمودی نیروهای اصطكاكی و شعاعی به طرف پایین هستند و تمایل دارند كه قطعه را فشرده كنند. اما مولفه ی افقی این دو نیرو رفتار مشابهی ندارند. در حقیقت مولفه ی افقی نیروی شعاعی تمایل دارد كه قطعه را پس بزند و هیچ تمایلی برای گزش قطعه ندارد، ‌در حالی كه مولفه افقی اصطكاكی تمایل به كشیدن قطعه به درون غلتك دارد. حال اگر مولفه ی افقی اصطكاكی بزرگ تر از مولفه ی نیروی شعاعی گردد،‌ قطعه گزیده می شود.

     

    نوع دیگر شكل دهی ورق به صورت قرقره های مرحله ای می باشد. در این سیستم كه به وسیله ی دستگاه رول فرمینگ انجام می پذیرد، ‌قرقره ها طی مراحل مختلف و به صورت سرد ورق را فرم می دهند تا ورق به شكل پروفیل دلخواه درآید.

    در شكل دهی ورق در مراحل مختلف زوایا و خمشهای اعمال شده باید به صورتی باشد تا كمترین تنش را به ورق و یا پروفیل تولیدی وارد آورده تا نتیجه كار یا همان سازه تولیدی، مطلوب و قابل تحسین باشد و امكان تغییر را در طولهای زیاد به حداقل برساند.

    تعداد مراحل یا ایستگاهها و یا استیجهای دستگاه رول فرمینگ بستگی به نوع شكل پروفیل ،‌ضخامت ورق، جنس ورق و پیچیدگی زوایای سازه دارد كه معمولاً شركتهای سازنده این مدل دستگاهها نكات مختلفی را باید رعایت كنند.

    جنس قالبها و یا همان قرقره های فرم بستگی به ضخامت ورق و تیراژ تولید دارد و معمولاً باید از فولادهایی استفاده گردد كه در عملیات حرارتی كه همان سخت كاری فولاد می باشد كمترین شوك و تنش به فولاد وارد گردد كه در اثر آن قرقره تغییر حالت پیدا نكند.

    سرعت پروفیل در مراحل مختلف باید یكسان باشد تا كشندگی ورق در تمام نقاط دستگاه به یك صورت باشد تا ورق كشیده نشود برای این كار باید طراحی این قالبها به صورتی باشد كه این مسئله مهم روی آن اعمال گردد.

     

    مقطع تولیدی هر چقدر هم از لحاظ اندازه استاندارد باشد مهم این است كه این مقطع وقتی تبدیل به پروفیل در طولهای مختلف می گردد، در طول خمش نداشته باشد، برای خنثی كردن شیبهای احتمالی پروفیل از دستگاهی بنام تركهد استفاده می گردد كه در انتهای دستگاه بعد از استیج آخر قرار می گیرد كه وظیفه خنثی كردن خمشهای پروفیل را دارد تا پروفیل به صورت صاف تولید گردد. تركهد در شش جهت حركت می كند و در نتیجه خمشهای بالا و پایین، ‌چپ و راست و پیچیدگی حول محور خود را خنثی می كند.

    آخرین ویرایش: - -
    ارسال دیدگاه
  • سید صادق صولت یکشنبه 3 آذر 1392 11:20 ق.ظ نظرات ()


    چدن نشکن آستمپرشده

     ADI (Austempered Ductile Iron)

    چدنهای نشكن آستمپرشده (ADI ( Astempered Ductile Iron خانواده جدیدی از چدنهای نشكن هستند كه در صنعت امروز از جایگاه ویژه‌ای برخوردارند نیاز روزافزون به قطعات با استحكام بالا همراه با انعطاف‌پذیری خوب باعث رشد سریع این چدنها در دهه 1980 میلادی گشت. بطوریكه این دهه در صنایع ریخته‌گری جهان به دهه آستمپر مشهور شده است. در گذشته برای قطعات با استحكام و انعطاف‌پذیری بالا، عموماً از فولادهای كم آلیاژی و یا فولاد‌های فورج و عملیات حرارتی شده استفاده می شد. اما از آنجا كه صنعت فولادریزی و آهنگری اصولاً مشكل‌تر از ریخته‌گری چدنها می‌باشد، سعی بر آن است كه چدنهای آستمپرشده جایگزین آنها شده و به این ترتیب از مشكلات تولید آنها كاسته و سرعت تولید را نیز افزایش دهند.

    برای خواندن باقی متن بر روی ادامه مطلب کلیک کنید.

    آخرین ویرایش: پنجشنبه 7 آذر 1392 11:17 ق.ظ
    ارسال دیدگاه
  • سید صادق صولت یکشنبه 3 آذر 1392 11:15 ق.ظ نظرات ()

    مقدمه:

    سوپر آلیاژها، آلیاژهای مقاوم به گرما در دمای بالا هستندو قادرند که استحکام خود را در دماهای بالا حفظ نمایند. سوپر آلیاژها همچنین مقاومت خوبی به خوردگی و اکسایش و مقاومت زیادی به خزش و شکست در دمای بالا دارند. بطور کلی سه دسته اساسی سوپر آلیاژ وجود دارد:1-پایه نیکل   2-پایه نیکل/ آهن    3-پایه کبالت

    اولین آلیاژ پایه نیکل قابل رسوب سختی Nimonic80 در سال 1941در بریتانیای کبیر توسعه یافت. این آلیاژ محلول جامد 20%Cr,2.25%Ti,1%Al,Ni که عمدتا دارای رسوبات با ترکیب Ni3(Ti,Al) میباشد.وسیعترین کاربرد سوپر آلیاژها مربوط به صنایع هواپیما و توربینهای گازی است،ماشینهای فضایی، موتورموشک ،هواپیمای آزمایشی رآکتورهای هسته ای، زیردریائیها،دیگهای بخار،تجهیزات پتروشیمی و....

    سوپر آلیاژها، آلیاژهای مقاوم به گرما در دمای بالا هستندو قادرند که استحکام خود را در دماهای بالا حفظ نمایند. سوپر آلیاژها همچنین مقاومت خوبی به خوردگی و اکسایش و مقاومت زیادی به خزش و شکست در دمای بالا دارند. بطور کلی سه دسته اساسی سوپر آلیاژ وجود دارد:1-پایه نیکل   2-پایه نیکل/ آهن    3-پایه کبالت

    اولین آلیاژ پایه نیکل قابل رسوب سختی Nimonic80 در سال 1941در بریتانیای کبیر توسعه یافت. این آلیاژ محلول جامد 20%Cr,2.25%Ti,1%Al,Ni که عمدتا دارای رسوبات با ترکیب Ni3(Ti,Al) میباشد.وسیعترین کاربرد سوپر آلیاژها مربوط به صنایع هواپیما و توربینهای گازی است،ماشینهای فضایی، موتورموشک ،هواپیمای آزمایشی رآکتورهای هسته ای، زیردریائیها،دیگهای بخار،تجهیزات پتروشیمی و....

    برای خواندن باقی متن بر روی ادامه مطلب کلیک کنید.


     



    آخرین ویرایش: پنجشنبه 7 آذر 1392 11:22 ق.ظ
    ارسال دیدگاه
  • سید صادق صولت یکشنبه 3 آذر 1392 11:07 ق.ظ نظرات ()

    سمانتیت (Cementite):


     حدس زدن این مورد شاید آسان باشد. این لغت برگرفته از کلمه Cement در زبان انگلیسی به معنای ماده ای است که مواد مختلف را به هم می چسباند، می باشد.
    در سال 1855 Osmond و Werth  تئوری سلولی را ارائه دادند که در آن نه تنها وجود گونه های آلوتروپیک آهن( که امروزه به نام آستنیت و فریت معروف هستند) را پیشنهاد دادند، بلکه در این تئوری نگاه تازه ای به تشکیل کاربید ها شده بود. تحقیقات آنها در خصوص فولادهای پرکربن نشان داد که مخلوطی شامل سلولهای و دانه های آهن وجود دارد که توسط لایه ای از کاربید آهن محصور شده است.در حین انجماد ابتدا گلبولها یا سلولهای آهن تشکیل شده و رشد می کنند و باقیمانده مذاب به صورت کاربید آهن منجمد می شود. بدین ترتیب کاربید تشکیل شده با قرار گرفتن در اطراف سلولهای قبلی شکل گرفته، آنها را به هم می چسباند. از این شرح می توان دریافت چرا Osmond کاربید تشکیل شده را از لغت فرانسوی Ciment نامگذاری کرد.
    این فاز در زبان آلمانی با Zementit و در انگلیسی با Cementite نشان داده می شود.

    96.gif
    آخرین ویرایش: پنجشنبه 7 آذر 1392 11:21 ق.ظ
    ارسال دیدگاه
تعداد صفحات : 3 1 2 3
شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic