صنعت فولاد و فرايندهاي شكل دهي فلزات

معرفي فرايند هاي شكل دهي

كشش سيم

كشيدن ميله، مفتول، يا سيم

 قالب هاي كشش

 كشش تسمه

 كشش لوله

 كشش لوله بدون ميله توپي

كشش لوله توسط توپي ثابت

كشش لوله توسط توپي شناور

كشش لوله توسز سنبه ي متحرك

اكستروژن (روزن­راني)

اكستروژن سرد

 اكستروژن گرم

اكستروژن مستقيم

اكستروژن غير مستقيم

 آهن گري

خم كاري

خم كاري V شكل

 خم كاري گونيايي

 خم كاري U شكل

كشش عميق

دستگاه نورد  

دماي نورد

نورد سرد

نورد گرم

امروزه شكل دهي فلزات به عنوان يكي از روش هاي مهم ساخت و توليد قطعات محسوب مي شود. از اين رو شناخت هر چه دقيق تر آن، صنعت گران را به سمت توليد قطعات با كيفيت بالاتر سوق مي دهد. هر چند صنعت گران كشور در اين زمينه، پيشرفت هايي داشته اند،‌ولي متاسفانه ضعف آگاهي نسبت به مباحث تئوري و عدم دسترسي منابع فارسي كافي و همچنين محدود بودن دايره ي كابرد اين علم در دانشگاه، اين صنعت پيشرفت قابل توجهي نداشته است. به اين دليل تاليف، تدوين و حتي ترجمه كتبي كه از نظر تئوري جامع بوده و يا مثال ها و مباحث عملي صنعت كشور را نيز مخاطب قرار بدهد، ‌بسيار ضروري به نظر مي آيد و علاوه بر اين از آنجا كه اخيراً سر فصل دروس دوره هاي كارشناسي و تحصيلات تكميلي به گونه اي بازنگري شده كه مباحث در راستاي فهم عميق مسائل مهندسي و ارائه راه حل هاي منطقي و صنعتي ارائه شود. اين مقاله تلاشي براي بيان موضوع شكل دهي فلزات با حفظ تعادل مناسب بين كارهاي تئوري و عملي است.

اين متن براي استفاده دانشجويان كارشناسي و كارشناسي ارشد مهندسي متالوژي مهندسي مكانيك و مهندسي ساخت و توليد همچنين براي مهندساني كه در صنعت اشتغال دارند، توسط ماشين سازي هامون ‌نگاشته شده است. (منبع : شكل دهي فلزات: نوشته دكتر زبرجد)

 معرفي فرايند هاي شكل دهي

توانايي تغيير شكل دائمي يكي از ارزشمندترين خصوصيات آنها به شمار مي آيد. بي شك توليد ورق، تسمه، ميل گرد، لوله، مقاطع ساختماني و به طور كلي شكل دهي فلزات مديون اين قابليت است. با توجه به اين كه شكل  دهي فلزات يكي از روش هاي مهم ساخت و توليد قطعات است. شناخت هرچه دقيقتر اين صنعت ضروري مي باشد. از مهمترين ابزارهاي علمي نقد و بررسي فرايند هاي شكل دهي دانش مكانيك محيط هاي پيوسته مي باشد.

در حقيقت مكانيك محيط هاي پيوسته تنها براي موادي قابل استفاده است كه بتوان در حجم دلخواهي از آن، مقادير متوسطي را براي ويژگي هايش مشخص كرد. به بيان ديگر، ‌هنگامي كه با ديد كلان (ماكروسكوپي) به يك جسم بنگريم، مي توانيم آن را يك محيط پيوسته در نظر بگيريم و از قواعد حاكم بر مكانيك محيط هاي پيوسته استفاده كنيم. مكانيك محيط هاي پيوسته همانند شاخه هاي ديگر علوم بر مبناي مجموعه اي از نظريه ها و قوانين اسكلت بندي شده است. به طوري كه اصول و قوانين حاكم بر اين علم را مي توان به اصول بقاي جرم، بقاي ممان خطي و دوراني،‌ بقاي انرژي و اصل بي نظمي نسبت داد. اگر چه تمام اين اصول بر مبناي اثرات مكانيكي اند، ولي در صورت وارد شدن اثرات غير مكانيكي مانند ميدان هاي الكتريكي مغناطيسي و ...،‌قوانين حاكم بر اين اثرات نيز وارد مي شوند كه بحث برروي اين اثرات خارج از محدوده اين متن مي باشد.  

كشيدن ميله، مفتول، يا سيم

 اصولي كه در كشيدن ميله،‌ مفتول يا سيم به كار گرفته مي شوند،‌ يكسان هستند. با اين تفاوت كه مفتول­ها و ميله­هايي كه نمي توانند كلاف شوند روي ميزهاي كشش توليد مي شوند. در حقيقت گيره­هاي فك كشش مفتول را گرفته و به وسيله­ي يك مكانيزم هيدروليكي حركت مي كنند. سرعت ميزهاي كشش مي تواند تا حدود 150 سانتي متر بر ثانيه و كشش ميزها تا حدود 135 متغيير باشد.

 امروزه جهت انجام فرايند كشش سيم از تجهيزات مختلفي استفاده مي شود. در بعضي از كارگاه­هاي شكل دهي اين فرايند به ساده­ترين وجه صورت مي پذيرد. واضح است كه با اين روش توانايي نازك كردن مفتول و يا سيم هاي ضخيم وجود ندارد. اگر چه اين روش در بسياري از كارگاه­هاي شكل دهي مرسوم است ولي در صنعت كاربردي ندارد. 

قالب هاي كشش

براي توليد سيم طي فرايند كشش از قالب يا حديده هاي كشش استفاده مي شود. زاويه ي ورودي قالب آنقدر بزرگ است كه فضاي مناسبي براي ورود سيم و روان ساز به وجود آورد. در حقيقت،‌ نقش اصلي در كشش را طول تماس سيم با قالب كه ارتباط مستقيم با زاويه ي قالب دارد، ‌بازي مي كند. دهانه­ي ورودي و خروجي قالب به صورت استوانه است. نقش اين دو قسمت ورود و خروج سيم است. از آنجا كه تمام تغيير شكل در قالب صورت مي پذيرد،‌ نيروهاي وارد شده به قالب زياد است. به اين دليل امروزه بيشتر قالب هاي كشش با طول عمر بالا را از جنس كاربيد تنگستن مي سازند.

 كشش تسمه

تسمه يكي از محصولات نورد تخت است كه پهنايي كمتر از 610 ميلي متر و ضخامت بين 13/0 تا 76/4 ميلي متر دارد. تسمه هاي پس از نورد داغ، ‌عمليات آنيل و سپس اسيدشويي،‌ نورد سرد مي شوند. بسته به ميزان ضخامت درخواستي نورد سرد در چند مرحله انجام مي شود. هرگاه يك تسمه ي فلزي با پهناي  و ضخامت اوليه  از ميان يك قالب گوه­اي شكل با شيب يكسان به سوي خط مركزي كشيده شود، ‌به اين فرايند كشش تسمه گفته مي­شود. با اين كه كشش تمسه فرايند توليد متداولي نمي باشد،‌ ولي مسئله اي است كه در مكانيك نظري فلزكاري در باره آن مطالعات زيادي شده است. از آنجا كه  است لذا در حين كشش حالت كرنش صفحه اي به وجود مي آيد و پهناي تسمه تغيير نمي كند.

 كشش لوله

لوله­ها يا استوانه هاي توخالي كه توسط فرايندهاي شكل­دهي مانند اكستروژن و نورد توليد مي شوند معمولا توسط فرايند كشيدن به شكل نهايي در آمده و پرداخت سطح مي شوند. اگر چه هدف اصلي از اين فرايند كاهش قطر و ضخامت لوله است،‌ ولي در موارد نادري افزايش ضخامت نيز ايجاد مي شود. به طور كلي مي توان فرايند كشش لوله را به چهار دسته كشش لوله بدون توپي،‌ كشش لوله توسط سمبه، كشش لوله توسط توپي شناور تقسيم بندي كرد. در كليه ي اين روشها يك انتهاي لوله‌، با پرس كاري توسط دو فك نيم گرد باريك مي شود و اين انتهاي باريك شده از قالب كشش عبور داده و توسط ابزاري كه روي كالسكه دستگاه بسته شده محكم گرفته مي شود. سپس كالسكه­ي كشش لوله را از داخل قالب بيرون مي كشد.

كشش لوله بدون ميله توپي

در فرايند كشش لوله بدون توپي كه در مواردي به آن فروكش نيز اطلاق مي شود، ‌لوله از داخل تكيه گاهي ندارد و با نيروي كششي از درون قالب كشيده مي­شود.از نكات برجسته در­اين روش افزايش ضخامت لوله،‌ كاهش قطر و سطح داخلي غير يكنواخت لوله پس از عمل فروكشي است.

 كشش لوله توسط توپي ثابت

توپي ها قطعات خيلي سختي هستند كه تحت تاثير تنش تغيير شكل نمي دهند. اين قطعات براي ثابت نگاه داشتن قطر داخلي لوله در هنگام كشيده شدن از قالب درون لوله گذاشته مي شوند. توپي ها ممكن است استوانه اي و يا مخروطي باشند. توپي،‌ شكل و اندازه ي قطر داخلي را تحت كنترل دارد و لوله هايي كه از اين طريق كشيده مي شوند، ‌دقت ابعادي بالاتري نسبت به فرايند فروكشي دارند كه  در آن از توپي استفاده نمي شود.

كشش لوله توسط توپي شناور

همان گونه كه قبلاً گفته شد استفاده از توپي هاي ثابت محدوديت هايي را به وجود مي آورند. براي رهايي از اين محدوديت­ها از توپي شناور (غير ثابت) استفاده مي شود. در حقيقت در اين فرايند توپي وارد لوله شده و به همراه لوله از درون قالب عبور مي كند. توپي در اثر اصطكاك با لوله و عدم امكان خارج شدن از درون قالب، در جاي خودش مستقر مي شود. ولي از آنجا كه انتهاي آن به جايي بسته نشده است، هنگامي كه اصطكاك در اثر سيلان ماده بشدت افزايش يابد، ‌حركت كوچكي در سر جاي خود خواهد كرد اين حركت جزيي مانع چسبيدن توپي به لوله مي شود. اگر چه در اين فرايند هنوز اصطكاك يكي از مشكلات عمده است،‌ ولي اين توپي­ها مي توانند تا 45 درصد كاهش سطح مقطع ايجاد كنند، در حالي كه اين عدد براي توپي هاي ثابت به ندرت از 30 درصد تجاوز مي كند. با توجه به پايين تر بودن نيروي مزاحم اصطكاك،‌ به نيروي كششي كمتري در مقايسه با كشيدن لوله با توپي ثابت نياز است.از ويژگي­هاي مهم استفاده­از توپي هاي شناور براي كشيدن لوله، ‌كشيدن و كلاف كردن لوله هاي بلند مي باشد.

كشش لوله توسز سنبه ي متحرك

هدف از انجام اين فرايند كاهش ضخامت و افزايش طول لوله است و سعي مي شود كه قطر لوله تغيير جدي پيدا نكند. بدين منظور قبل از وارد كردن لوله به قالب بك ميله صلب (سنبه) در آن وارد مي شود و لوله و ميله ي صلب همزمان از درون قالب عبور مي كند. در كشيدن لوله با سنبه متحرك، ‌قستي از نيروي كشش توسط نيروي اصطكاك تامين مي شود. چون سنبه با سرعتي معادل سرعت خروج لوله از قالب حركت مي كند و اين سرعت از سرعت فلز محبوس در مجراي قالب بيشتر است؛‌ بنابراين يك نيروي اصطكاكي مقاوم به حركت سنبه جلو، در سطح مشترك بين سنبه و لوله وجود دارد. اگر چه نيروي اصطكاكي ديگري كه در سطح مشترك بين لوله و قالب ثابت ايجاد مي شود و به سمت عقب است وجود دارد.

<span lang="AR-SA" style="font-family: "MRT_Ramolah Outline"; background: white; color: #990099; font-

معرفي فرآيند هاي شكل دهي

كشش سيم

عمليات كشيدن به فرايندي كه در طي آن فلز از درون قالب به وسيله نيروي كششي،‌ خارج  شود اطلاق مي شود. بيشتر سيلان فلز درون قالب توسط نيروي فشاري كه از اثر متقابل فلز با قالب ناشي مي شود، صورت مي گيرد.

معمولاً قطعات با تقارن محوري توسط فرايند كشش تغيير شكل مي يابند. كاهش قطر يك سيم، ‌ميله يا مفتول تو پر در اثر كشيدن به كشش سيم، ميله يا مفتول مشهور است. معمولاً به سيم هاي تهيه شده از طريق روش نورد اصطلاحاً‌ مفتول گفته مي شود و آن ماده ي اوليه براي توليد سيم كه قطر آن كمتر از يك سانتي متر است مي باشد. عمليات كشيدن معمولاً‌ در حالت سرد انجام مي شود، اگر چه در مواردي كه ميزان تغيير شكل زياد باشد به صورت گرم نيز صورت مي گيرد. در فرايند هاي كشش سرد كه كاهش سطح مقطع زيادي مدنظر مي باشد، ‌لازم است كه با انجام عمليات حرارتي افزايش تنش سيلان را جبران كرد.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: