تبلیغات
وبسایت تخصصی متالورژی - فرم دهی و شكل دهی
دوشنبه 10 اسفند 1388  09:26 ب.ظ

فرم دهی و شكل دهی

كلمات فرم دهی و شكل دهی با هم مورد استفاده قرار می گیرند. فرم دهی  فرآیندی است كه شكل خارجی بدنه ی یك جسم جامد را عوض می كند ؛ می توان آن را تبدیل به صفحه ، ورق ، میله ، شمش ، سیم یا لوله با مقاطع مختلف و می توان به شكل های مفید دیگری نیز تولید كرد .

برای مثال یك جالباسی معمولی سیمی از خم كردن و پیچیدن یك تكه سیم راست به شكل یك جالباسی ساخته می شود .

فرآیندهای فرم دهی و شكل دهی برای تهیه شكل و اندازه ی مطلوب از ماده ی مورد استفاده قرار می گیرند .

فرآیند

فرآیند های فرم دهی به وسیله ی تغییر فرم پلاستیك مواد انجام می شوند. تغییر فرم پلاستیك یك ماده اساساً قابلیت شكل پذیری آن ماده به عنوان یك جامد بدون از دست دادن خصوصیاتش است.

تغییر شكل به واسطه ی تغییر در ابعاد همانند ضخامت یا سطح مقطع اتفاق می افتد.

شكل فلزات می تواند هم در حالت گرم و هم در حالت سرد تغییر پیدا كند. فلزات می توانند به وسیله ی روش های متفاوتی همانند كشیدن ، خم كردن ، ضربه زدن و یا كشش تغییر شكل بدهند.

 

انواع فرآیندهای فرم دهی و شكل دهی

* فرجینگ ( آهنگری )

* اسپینینگ

* كشش

* خمش

* نورد

* اكستروژن

 

1-فرجینگ :

فرجینگ فرآیندی است كه یك قطعه ی كاری شكل مطلوب خود را توسط

اعمال یك نیروی فشاری به دست می آورد.

فرجینگ به وسیله ی دست یا ماشین قابل انجام است.

 

الف - فرجینگ دستی : این یك روش ساده و آسان و مورد استفاده در آهنگری است. در آهنگری دستی ، آهنگر به فلز گرما می دهد تا هنگامی كه سرخ شود و سپس با چكش به آن ضربه می زند تا شكل مطلوب حاصل شود. وقتی كه فلز در اثر گرما سرخ شود به حالت پلاستیك می رسد و شروع می كند به نرم شدن كه شكل گرفتن آن توسط ضربه به آسانی صورت می گیرد.

 

ب - فرجینگ ماشینی : این روش در مقایسه با آهنگری دستی یك روش پیشرفته است. آهنگری ماشینی از دستگاه های مختلفی كه با چكش و پتك كار می كنند استفاده می شود. در این روش اپراتور دستگاه قادر خواهد بود تا به فلز نیرو و گرما با شدت های مختلف اعمال كند. نیرو را می توان از میان فشردن ، *  یا تركیبی از هر دو اعمال كرد. آهنگری را با استفاده از قالب ها نیز می توان انجام داد كه هم به صورت دستی و هم ماشینی قابل انجام است.

آهنگری را می توان به دو صورت تقسیم بندی كرد :

 Open Die Forging , Close Die Forging

 

- Open Die Forging : در Open Die Forging یك قطعه كاری گرم شده بین دو صفحه ی قالب كوبیده می شود تا شكل مورد نظر تولید شود. یك قطعه فلز كاری داغ نرم تر است و بنابراین تغییر شكل ان راحت تر است. Open Die Forging یك فرآیند راحت است. اما معمولاً شكل ایجاد شده در این روش زبر است و نیاز به عملیات ماشین كاری دارد.

Open Die Forging برای تهیه ی مقدار زیادی از فلزات مناسب نیست زیرا قالب ها قوی ، بادوام و دارای عمر طولانی نیستند. این روش معمولاً برای تهیه شكل های پایه ای از یك فلز استفاده می شود تا آمادگی برای كاربردهای بیشتر پیدا كند.

- Close Die Forging : همچنین به عنوان ImpressionDF شناخته می شود.

Close Die Forging شبیه Open Die Forging نیست در Close Die Forging قالب شكل داده شده برای تهیه شكلی نزدیك فلز مورد استفاده اند. در این روش جریانی از فلز كنترل می شود.

Close Die Forging بهتر از Open Die Forging است ، زیرا در آن از pre-shape استفاده می شود. در Open Die Forging از قالب های صفحه ای استفاده می شود بنابراین تولید شكل نهایی بستگی به مهارت شخص اپراتور و تجهیزات آهنگری دارد.

 

 

2-اسپینیگ :

فرآیندی است كه برای شكل دهی یك صفحه فلزی به وسیله ی فشردن آن در برابر یك ابزار شناخته شده همانند فورمر ( كه در حال چرخش می باشد ) مورد استفاده است.

این فرآیند مشابه فرآیند كوزه گری بر روی چرخ كوزه گری می باشد.

صفحه ی فلزی به تیل استوك متصل می شود در حالی كه فورمر به هرزگرد اصلی ماشین تراش وصل است.

در حالی كه ابزار اسپینینگ به تدریج به فورمر در حال چرخش فشار می دهند ، صفحه ی فلزی شروع به گرفتن شكل مطلوب می كند.

ابزار اسپینینگ می توانند به صورت دستی و یا به صورت كنترل كامپیوتری با ماشین های هیدرولیكی به كار گرفته شوند.

این فرآیند معمولاً در دمای اتاق انجام می شود. اگر چه می توان آن را در دماهای بالا نیز انجام داد. در این فرآیند فورمر تحت فشار نیست چنان كه می تواند از چوب های سخت و حتی پلاستیك ساخته شود. برای كاهش اصطكاك بین ابزار اسپینینگ آن ها را روغن كاری می كنند كه برای این منظور می توان از آب صابون ، bees wax ، white lead و روغن كتان استفاده كرد .

 

3-كشش :

كشش یك فرآیند تغییر فرم پلاستیك است و از آن برای كاهش قطر میله ها ، سیم ها و یا لوله ها به وسیله ی كشیدن آنها از میان دو قالب صورت می گیرد.

این روش می تواند در هر دو حالت گرم و سرد انجام شود. برای كنترل قطر داخلی در هنگام كشش لوله معمولاً از یك مرغك استفاده می شود. كشش لوله همچنین بون وجود مرغك به وسیله ی یك قالب گرد نیز انجام می شود. این فرآیند sinking نامیده می شود. كشش روی یك drawbench انجام می شود.

 

 

4-خمش :

یك صفحه ی فلزی یا یك plate stock درون یك منحنی ویژه به وسیله ی روش های شناخته شده ای همانند roll bending یا roll forming خم می شود. فرآیند خمش شامل عبور صفحه ی فلزی از میان یك سری از سه غلتك با قطر برابر می باشد. دو غلتك در یك موقعیت خاص ثابت هستند و غلتك سوم قابل تنظیم می باشد كه مقصود آن كنترل تنظیم درجه منفی غلتك است.

این فرآیند برای خمش متوالی صفحات فلزی مورد استفاده است. مهمترین مزیت این فرآیند سریع بودن آن است و این كه می تواند برای حجم بالای تولید مفید باشد.

 

 

توضیح : غلتك مورد استفاده در فرآیند خمش معمولاً از فولاد ساده كربنی و یا چدن خاكستری ساخته می شود و می توان آن را پوشش گرم داد تا مقاومت پوششی آنها افزایش یابد.

 

5-نورد :

در فرآیند نورد یك فلز از بین دو غلتك گردان عبور می كند و نازك می شود. دانه ها در مسیر نورد كشیده و لاغر می شوند و سرعت خروج مواد از سرعت ورود آنها بیشتر است. هنگامی كه فلز بین دو غلتك فشرده می شود ، افزایش طول می یابد زیرا قابلیت فشردن ندارد. برای این منظور غلتك ها قادر به اعمال نیرو به دو صورت فشارش نرمال و فشار كشش اصطكاكی هستند.

فشار نرمال غلتك ها یك تا چند بار به اندازه تنش تسلیم فلز اعمال می شود. فشار ممكن است تا چند صد هزار پوند بر اینچ مربع به صورت شدیدی افزایش یابد.

در نورد گرم بعد از برداشتن تنش از منطقه دانه ها شروع به بازگشت به حالت اول می كنند اما در نورد سرد آنها شكلی را كه به وسیله ی عمل غلتك به آنها داده شده است را حفظ می كنند.

الف - نورد گرم فولاد :

بعد از ذوب و تصفیه ی یك فلز ریخته گری می شود به شكلی كه ingot نامیده می شود كه برای نورد آماده می شود. شمش های فولادی درون یك soaking pit در یك دمای یكسان نگهداری و گرم می شوند و سپس درون bloom یا slab نورد می شوند. این عمل سریع انجام می شود قبل از این كه دمای فلز به زیر دمای كاری برسد.

در هر چند وقت bloom بریده می شوند تا اندازه ی لازم را برای عملیات بعدی داشته باشند.

صفحات پهن ، ورقه ها و نوارهای باریك به طور پیوسته از slab و یا به صورت مستقیم از شمش ها نورد می شوند.

برای شمش ها ، میله ها یا سیم به صورت معمول از كاهیده شدن شمش ها bloom می شوند. اگر دما در طول فرآیند خیلی خیلی كاهش یابد ، bloom می تواند دوباره آن را گرم كند. 

bloom ، شمش ها و slab شكل های نیمه كاملی با سطح مقطع مستطیلی و گوشه های گرد هستند.

ب - نورد سرد :

ورق ها و نوارهایی كه توسط نورد سرد ساخته می شوند. بخش مهمی از مجموع تولیدات فولادها هستند و مهمترین طبقه از مواد دارای مصرف زیاد در تولید كالاهای صنعتی همانند لوازم خانگی هستند.

دو دلیل مهم برای نورد كردن به صورت سرد در فلزات ، كیفیت بالای سطح نهایی و بهبود خواص فیزیكی همانند فنر های صفحه ای است.

ورق های فولادی دارای ضخامت كمتر از 0/05 اینچ به صورت سرد نورد می شوند زیرا بسیار سریع تر از نورد در حالت گرم است. فواید نورد سرد، یكنواختی ضخامت، كارایی ورق ها و closetolerance است. قابلیت ماشین كاری فولاد به وسیله ی نورد سرد افزایش می یابد و بنابراین نورد سرد و یا drawnstock دارای استفاده ی بسیار در كاركرد سریع ماشین های اتوماتیكی می باشد.

6 ـ اكستروژن :

فرآیند اكستروژن شامل عبور ماده از قالب توسط فشار است. این فرآیند اغلب برای تولید ورق ها و لوله های پلاستیكی مورد استفاده است.

مواد مورد استفاده در فرآیند اكستروژن معمولاً مخلوطی از پودر مواد مختلف همانند ونیل ، مشتقات سلولز ، نایلون ، پلی اتیلن و پلی پروپیلن می باشد.

فرآیند اكستروژن شامل یك جریان قیف مانند است كه ذرات پودر یا گلوله ای شكل وارد یك سیلندر گرم می شوند كه دارای مكانیزم تغذیه چرخشی ، یك نازل و یك قالب جمع كننده می باشد.

پیچ گرم پلاستیك را به سمت جلو می راند و نیروی اعمالی باعث عبور آن از میان سوراخ داغ و ایجاد شكل مورد نیاز می شود.

همچنان كه پلاستیك از قالب خارج می شود به تدریج دمای آن به واسطه ی عبور از میان یك خنك كننده كاهش می یابد. سپس كلاف و یا به اندازه ی دلخواه بریده می شود.

مهمترین مزیت فرآیند اكستروژن توانایی در كنترل ضخامت مواد می باشد.

 

كاربردهای فرآیندهای فرم دهی و شكل دهی      

آهنگری :

فرجینگ در شمش های میله ای وقتی كه فلز چكش خورد تا شكل مطلوبش را پیدا كند همانند ریل ها ، مجراها و زاویه ها كاربرد پیدا می كند.

اسپینینگ:

اسپینینگ عموماً باید در ساخت شكل های متنوع كاسه مانند ، * ، بازتابنده ها و كانتینرها استفاده شود. ورق های فلزی می توانند برای تولید محصولات مفید با كمك فرایند اسپینینگ استفاده شوند.

كشش:

كشش برای ساخت محصولاتی همانند سیم ها ، لوله ها ، میله ها و نوارهای باریك با ضخامت ها و قطر های مختلف برای نیازها و كاربردهای متفاوت می تواند استفاده شود.

خمش:

خمش اغلب در كارخانه ها یا صنایع حمل و نقل كه صفحات فلزی با شكل های متنوع بسیار مورد نیاز است ، استفاده می شود.

نورد:

نورد در صنایع سازه ای كه قطعات فلزی نورد می شوند تا به شكل میله ، زاویه و یا شیار در آیند ، كاربرد پیدا می كند.

اكستروژن:

اكستروژن به طور ابتدایی برای ساخت سیم ها ، & و كابل كه در ساخت ساختمان ها و كارخانجات كاربرد پیدا می كنند ، استفاده می شود.

 

توضیحاتی برای انتخاب یك فرآیند شكل دهی

نكاتی كه برای انتخاب یك فرآیند فرم دهی یا شكل دهی خاص مورد توجه هستند :

- نوع فلز مورد استفاده

- خصوصیات فلز مورد استفاده همانند نرمی و چكش خواری

- فرآیند مورد نیاز برای استفاده از یك نوع از مواد كامپوزیتی و یا مواد نا آشنا

- هزینه ی مواد مورد استفاده و هزینه ی اعمال روش های متفاوت

 

فرآیند های نهایی

فرآیندهای ماشین كاری برای به دست آوردن سایز و شكل مطلوب محصول مورد استفاده است. اگر چه كیفیت نهایی سطح را نمی تواند افزایش دهد. فرآیندهای نهایی یك كنترل پایانی را انجام می دهند.

فرآیند

 عملیات نهایی روی قطعه ی كاری انجام می شود كه فرم و شكل گرفته است. برای این كه قطعه كار برای استفاده آماده شود ، در مرحله ی اول آن را تمیز می كنند كه به دو صورت مكانیكی و شیمیایی انجام می شود. بعد از تمیزكاری بعضی از قطعه كارها نیاز بیشتری به عملیات نهایی دارند ، بنابراین آنها در معرض یك پوشش بر روی سطحشان قرار می گیرند تا ظاهرشان بهتر شود و یك محافظ بر روی سطح آنها قرار می گیرد.

 

انواع عملیات نهایی

 عملیات نهایی را می توان به دو بخش تقسیم بندی كرد :

1- تمیز كاری

2- پوشش دهی

 

1 -تمیزكاری: تمیزكاری برای پاك كردن اكسیدها ، كثیفی ها و دیگر ناخالصی هایی كه بر روی كیفیت محصول تأثیرگذارند ، انجام می شود. فرآیند تمیزكاری همچنین سطح را برای عملیات پوشش دهی تمیز می كند. روش های متنوعی برای انجام تمیزكاری وجود دارد. انتخاب نوع روش تمیزكاری به تركیب و شرایط ماده ، نوع ، ضخامت آلودگی ، شكل ، اندازه ی قطعه كارها و قابلیت تجهیزات مورد استفاده بستگی دارد.

روش های تمیز كاری را به دو نوع زیر می توان تقسیم بندی كرد:

الف - تمیزكاری مكانیكی

ب - تمیزكاری شیمیایی

 

الف- تمیزكاری مكانیكی: تمیزكاری مكانیكی برای پاك كردن زنگ آهن و scale از قطعه كارها همانند محصولات فرجینگ و جوش كاری مورد استفاده است.

پنج نوع تمیزكاری مكانیكی :

- Abrasive Blast (ساچمه زنی) : این روش عموماً شات بلاست نامیده می شود. از ذرات ساینده ای مانند ذرات ساینده ی فولادی و شن برای از بین بردن آلودگی و بستن ترکهایی كه بر روی سطح مواد قرار گرفته اند ، استفاده می شود.

نكته : ساچمه زنی برای تمیزكاری جعبه موتور و چرخ های اتومبیل استفاده می شود.

- Tumbling : این فرآیند برای پاك كردن زنگ آهن و scale از بخش هایی از فلزات كه كوچك و ساده هستند ، مؤثر است. در Tumbling قطعه كارها درون یك محفظه ی استوانه ای قرار می گیرند و سپس آن محفظه شروع به چرخش می كند. به خاطر شكل دادن قطعه كارها ، به همدیگر مالیده می شوند و مواد سایش می یابند و اصطكاك تولید می شود كه منجر به از بین رفتن مواد ناخواسته از محصولات می شود. مواد ساینده ای همچون شن نیز در استوانه ها می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

- Barrel rolling : این فرآیند مشابه Tumbling است. در این روش قطعه كارها درون یك بشكه به همراه آب و یك محلول اسیدی رقیق قرار می گیرند. همچنین مقداری مواد ساینده مانند خاكستر ، تفاله و scale اضافه می شوند. همچنان كه بشكه در حال چرخش است ، اجسام بر روی هم غلت می خورند و در بشكه بالا و پایین می شوند. این حركت منجر به برش قسمت هایی از سطح از قبیل لبه های تیز یا پاك شدن سطح از مواد اضافه می شود.

- Power Brushing : این روش برای پاك كردن یا حذف كردن زنگ آهن با میزان كم استفاده می شود. این فرآیند برای قطعه كارهایی به شكل لوله مفید است. در بعضی مواقع مقدار زیادی Brusher نیاز است تا مواد ناخواسته را از بین ببرد.

- Maching Polishing and Buffing : این فرآیند فلز را صاف و یك دست می كند. در این فرآیند ماشین های نیمه اتوماتیك مورد استفاده اند كه می توانند برای بخش های مختلف تنظیم شوند ، آن چنان كه همه ی سطوح تا جایی كه مورد نیاز است را می توانند پولیش و buffed كنند.

 

ب - تمیزكاری شیمیایی: تمیزكاری شیمیایی آخرین مرحله در ساخت یك قطعه است. این عمل جهت پاك كردن چربی ها و روغن ها از سطح ماشین انجام می شود.

 

انواع تمیزكاری شیمیایی :

- Acid Picking : این عمل برای از بین بردن مواد نامطلوب همچون اكسیدها در فلزها مورد استفاده است. اسیدهای مورد استفاده معمولاً اسید هیدروكلریك ، اسید سولفوریك یا اسید فسفریك هستند. بعد از اسپری كردن باید اسید ، قطعه كار درون یك تانك پر شده از اسید قرار می گیرد كه به هم زده می شود و شسته می شود آنقدر كه به طور كامل اسید از قطعه كار پاك شود.

- Alkaline Cleaning ( تمیزكاری قلیایی ) : تمیزكاری قلیایی یك روش معمول و اقتصادی برای از بین بردن ناخالصی هایی همانند روغن و چربی است. در این روش یك حمام با یك عامل پاك كننده مشخص چون هیدروكسید سدیم یا سدیم متال سیلیكات كه به آنها آب صابون اضافه می شود ، آماده می شود. این تركیب اجازه می دهد تا محصولات یك باز همانند یك عامل تمیزكننده عمل كنند و فلز را پاك كنند.

- Emulsified solvent cleaning : در Emulsified solvent cleaning یك حلال با یك هیدروكربن مخلوط می شود و باعث پایدار شدن ذرات انحلال پذیر مانند صابون و تنها مخلوطی از نفت چراغ مخلوط شده با مقدار كمی sulfonated costor oil و آب یا فقط آب می شود.

قطعه كار با خیساندن در این محلول تمیز می شود. بعد از خیساندن برای چند لحظه آنها با آب داغ كه با فشار زیاد بر روی آنها پاشیده می شود ، شسته می شوند تا ناخالصی ها به طور كامل پاك شوند. بعد از كامل شدن این فرآیند قطعه كارها را تحت مقداری باز قرار می دهند تا هر ماده ی آلی از آنها پاك شود.

- Vapor degreasing : برای بخشی كه تمیز كننده است محلول شناخته شده ای همچون تری كلرواتیلن پیشنهاد می شود و به محلول گرما داده می شود تا به نقطه ی جوشش برسد. تمیز شدن قطعه كارها بستگی به بخارات تولید شده دارد. وقتی بخارات متمركز می شوند چربی و روغن را از قطعات پاك می كنند. استفاده این روش برای پاك كردن مواد حل شده مانند قسمت های نورد شده و یا درز جوش و از این قبیل جاها كه دیگر تمیزكننده ها نمی توانند به آن نقاط برسند مؤثر است.

- تمیزكاری فرا صوتی : در این فرآیند یك لرزش فراصوتی كه دارای نیروی زیادی است به یك مایع كه قطعه كارها در آن قرار گرفته اند فرستاده می شوند. این عمل منجر به cavitation می شود. به طوری كه به واسطه  آن ، تعداد زیادی از تركیبات آلی شكسته می شوند و كثیفی ها و چربی های چسبیده شده پاك می شوند. این فرآیند برای پاك كردن مواد سخت و شكننده همانند سنگ های گران بها یا سرامیك ها سودمند است.

 

 

 


  • آخرین ویرایش:-