تحقیق درباره شکل‌دهي فلزات

در فرآيند شکل دهي با استفاده از روشهاي مختلف مانند نوردکاري،آهنگري، اکستروژن، کشيدن، پرس کاري چرخشي، الکترومغناطيسي و الکتروهيدروليکي و غيرهمحصول به صورت نهايي شکل داده مي‌شود.

• شکل دادن فلزات
• در فرآيند شکل دادن ، روشهاي مختلفي براي تهيه محصول به‌صورت شکلنهايي بکار برده مي‌شوند. اين روشها شامل نورد ، آهنگري ، اکستروژن ، کشيدن ،پرس‌کاري ، چرخشي ، چرخشي برشي ، انفجاري ، الکترومغناطيسي ، الکتروهيدروليکي وغيره مي‌باشند که برخي از مهمترين اين روشها در زير بررسي مي‌گردند.

نورد کاري (غلتک کاري) فلزات

قسمت اعظم فولادي که در کارخانه‌هاي فولادسازيبه‌صورت شمش تهيه مي‌گردد، توسط دستگاههاي نورد به ورق ، تيرآهن ، تسمه‌هاي فولادي، ريل ، انواع پروفيل ، لوله و سيم تبديل مي‌شود. دستگاه نورد بطور ساده و ابتدايياز دو غلتک استوانه‌اي که روي هم قرار گرفته‌اند، تشکيل شده است. استوانه‌هاي مذکوربوسيله موتورها در جهت عکس يکديگر حرکت دوراني نموده ، بدين ترتيب اگر شمش بين آنهاهدايت گردد، استوانه‌ها آن را گرفته و از شکاف بين خود عبور مي‌دهند.

در اثراين عمل ، جسم پهن و طويل مي‌شود. با انجام اين عمل به دفعات و نزديکتر کردناستوانه‌ها به يکديگر ، سيم پهن تر ، نازکتر و طويل‌تر خواهد شد. محصولات نورد شاملميل گرد ، ميل چهار و گوش ، تسمه باريک ، تيرآهن ، ناوداني ، ريل ، ورق و صفحه‌هايفولادي با ضخامت‌هاي متفاوت ، لوله‌هاي بدون درز و با درز و با مقاطع دايره‌اي ،بيضي و چندضلعي مي‌باشند.

آهنگري (پتک‌کاري فلزات(

عمليات آهنگري توسط ضربه چکش يا دستگاه پرس انجاممي‌پذيرد. اين روش ، شامل کار بر روي فلز توسط چکش‌کاري يا پرس‌کاري تا حصول شکلنهايي با قالب يا بدون قالب است. چکش‌کاري به دو روش دستي و ماشيني قابل انجام استکه امروزه اکثرا چکش‌هاي ماشيني بکار گرفته مي‌شوند. اين چکش‌ها با بخار يا هوايفشرده کار مي‌کنند و با اعمال ضربه‌هاي سنگين ، چکش‌کاري قطعات را انجاممي‌دهند.

براي ساخت قطعاتي چون محور کشتي‌ها ، ميل‌لنگ‌ها ، لوله‌هاي توپ ،ديگ‌هاي بخار و غيره توسط پرس‌کاري تهيه مي‌گردند. امروزه براي خم کردن وشکل دادنورق در صنايع کشتي‌سازي و ماشين‌سازي نيز از پرس استفاده مي‌شود.

اکستروژن (حديده کاري( فلزات

اکستروژن ، فرآيندي است که بوسيله آن مي‌توان قطعاتو اشکالي را توليد نمود که تقريبا با هر روش ساخت ديگري غير ممکن مي‌باشد. در اينروش ، فلز را تحت تاثير نيروي زياد وارد قالبي نموده ، به شکل مورد نظر (نظير لوله، سيم و مقاطع مخصوص) بيرون مي‌آورند. آلومينيوم ،سرب ،روي ،قلع و برخي ازفولادها از جملهموادي هستند که تحت فرآيند اکستروژن قرار مي‌گيرند.

کشيدن فلزات

کشيدن ، عبارت است از امتداد دادن و کشيدن ورق براي توليد اشکال باسطوح مختلف. در اين روش ، ورق فلزي حداقل در يک جهت فشرده مي‌شود. اين فرآيندمي‌تواند به‌صورت کشيدن قطعه از درون قالب (بر خلاف روش اکستروژن) انجام پذيرد وقطعاتي نظير لوله‌هاي بدون درز ، قطعات سقف اتومبيل ، پوکه‌هاي فشنگ ، ظروف حلبي وماهي‌تابه‌ها به اين روش تهيه مي‌شوند.

ماشين کاری فلزات

فرآيند ماشين‌کاري عبارت از شکل دادن مواد توسط تراوش و برشمي‌باشد. اين عمل بوسيله ابزارها و ماشين‌هاي تراوش و برش انجام مي‌گيرد. مقدارقشري که از قطعه اوليه برداشته مي‌شود تا قطعه صيقلي و نهايي ايجاد گردد، اصطلاحاتراوش خورمي‌نامند. به‌منظور رعايت مسائل اقتصادي ، مقدار تراوش خور بايدحداقل باشد تا مصرف فلز و هزينه‌هاي تراشکاري کاهش يابد.

در برش‌کاري)قيچي‌کاري) نيز براي برش و جدا کردن فلز از دو نيروي متقابل استفاده مي‌شود. ايننيروها ، توسط دو تيغه (با فاصله از يکديگر) اعمال مي‌شوند که با نيروي کافي موجباز هم‌گسيختگي و شکسته شدن فلز مي‌گردند. در ماشين‌کاري قطعات ، بر حسب نوع کار ازماشين‌هاي تراوش ، فرز ، مته صفحه تراش ، کله‌زني ، سنگ زني ، تيز کاري و سوراخ‌کناستفاده مي‌شود که معمولا اين قطعات ، خود محصول فرآيندهاي ريخته‌گري ، آهنگري ،نورد و غيره مي‌باشند.

ماشين‌کاري فلز با وسايل تخليه الکتريکي پر فرکانسنيز فرآِيند نسبتا جديد است که به ميزان وسيعي بکار گرفته مي‌شود. اين روش ، برايماشين‌کاري اشکال پيچيده و بريدن مقاطع نازک از نيمه‌هادي‌ها و آلياژهاي وسايلفضايي بکار مي‌رود.

پرسکاري فلزات

اجزاي فرز CNC: ابزار کار( تيغه فرزها ومته ها و يا ساعتهاي اندازه گيري جهت کالبيره کردن قطعه کار نسبت به دستگاه و...) شلنگي براي هدايت مايع سرد کننده ( آب وصابون محلول Z1 ويا آب وگازوييل و...) به سمت قطع کار وابزار . فيکسچري جهت نگهداري قطعه (روبند فنري و...)سيستمي براي نوشتن برنامه هاي که ابزار را به سمت قطعه کار مي کند. ريلهاي که در آنقطعه ساپورت شده و حرکات طولي وعرضي وجانبي انجام ميدهد .مورس ودرن که براي نگهداري ابزار کار استفاده مي شود .

جهت کالبيره کردن قطعه کار نسبت به دستگاه و...) شلنگي براي هدايت مايع سرد کننده ( آب وصابون محلول Z1 ويا آب وگازوييل و...) به سمت قطع کار وابزار . فيکسچري جهت نگهداري قطعه (روبند فنري و...)سيستمي براي نوشتن برنامه هاي که ابزار را به سمت قطعه کار مي کند. ريلهاي که در آنقطعه ساپورت شده و حرکات طولي وعرضي وجانبي انجام ميدهد .

لوله هايي که براي تنظيم دما مورد نياز دستگاه نصب مي شوند زيرا که اين دستگاهها به سرما يا گرما حساس مي باشند.

روش کار با دستگاه CNC :

 ابتدا قطعه کار را نسبت به دستگاه fix کرده و وارد برنامه ء اصلي مي شويم در محيط برنامهء اصلي زير شاخه هاي موجود مي باشد که هر زير شاخهء برنامه عملياتي مانند سوراخکاري و... انجام مي دهد .برنامه نويس اجزاي قطعه را به زبان برنامه ترجمه مکند . دراين ماشين دو روش براي تنضيم قطعه کار نسبت به ابزار داريم يکي صفر مطلق مباشد يکي ديگر صفر نسبي ، در صفر مطلق ماشين به وسيله ء برنامه نوشه شده نقطه ايي را به عنوان نقطهء مرجع؛ که برنامه نويس فاصله هاي موجود در عمليات را نسبت به آن مي سنجد

مزاياي دستگاه فرز CNC نسبت به ديگر ماشينها:

در اين دستگاه به خاطر اينکه وظيفه ء اصلي را برنامه نويس انجام مي دهد به کارگر ماهري نياز نمي باشد . سرعت کار و دقت بالا تري نسبت به ديگر ماشينها دارد . قطعاتي که نياز به تلرانس بالا تري نياز دارند مي توان با دستگاه CNC عمل نمود . منحني ها ويا قوسها را ميتوان به وسيله ءاين دستگاه به وجود آورد .

در حين عمليات ميتوان به برنامه اصلي رفته و عملکرد زير مجموعه هاي ديگر را تغيير داد . انتخاب زير مجموعه ها به دست کارگر ميباشد . در اين دستگاه که عمل نگهداري ابزارکار مورس و دورن به عهده دارند ،تعويض ابزار کار را راحتر کرده اند.

تفاوت اصلي فرز CNC با ديگر ماشين اين است که قطعه ثابت و ابزار کار دوران دارد ، بنابر اين در جايي که لازم باشد از اين دستگاه استفاده مي کنيم .

اجزاي دستگاه پرس :

بدنه که وظيفهء نگهداري اسکلت کلي پرس را دارد ، که عمدتاً از ريخته گيري حاصل مي شود زيرا که قطعات ريخته گري دارند لرزش کمتر دارند ، فلايول ؛ که به ميل لنگ متصل مي باشد که فلايول هميشه بايد در گردش باشد زيرا که به عنوان يک منبع زخيزهء انرژي عمل نموده و وقتي که ضربه زننده عمل مي کند انرژي را به ما پس مي دهد .ميل لنگ که براي تبديل حرکت دوراني به حرکت خطي به کار برده مي شود .نگهدارندها که عنوان نقاطي که سنبه (ضربه زننده ) به آنها بسته مي شود .

کلاچ که از حرکت دايمي ضربه زننده جلوگيري ميکند . سنبه ؛ که به وسيلهء آن قطعه کار برش يا خمش يا کشش ويا... انجام مي دهد . توپي که به انتها ي سنبه متصل مکنند . روبنده که به ماتريس متصل مي شود . مانع (STOP )؛که باعث گام دادن به نوار ورق در هر ضربه پرس مي شود . ماتريس که باعث انتقال قطعه هاي بريده شده به سمت بيرون ميشود . کفشک که قالب روي آن سوار مي شود .که هر کفشک از چند گايد تشکيل شده است . پدالي که کارگر با فشار دادن آن مي تواند ضربه زننده را با قطعه کار درگير نمايد .

روش کار با دستگاه پرس :

کارگرقطعه کار را با گيره به سمت داخل هدايت مي کند زماني که قطعه با مانع استوپ اوليه تماس مي کند وقطعه ورق جايگيري شده است. چرخ طيار(فلايويل ) که در حال دوران مي باشد وقتي که کارگر پدال را فشار مي دهد مانعي که بين چرخ طيار وميل لنگ مي باشد آزاد شده و حرکت دوراني چرخ طيار را به ميل لنگ مي دهد ، ميل لنگ حرکت دوراني را به حرکت خطي تبديل مي کند ، ميل لنگ به دليل داشتن لنگي کورسهاي به سمت بالا و سمت پايين را تامين مي کند. فاصله لقي ميل لنگ حداکثر کورس را به ما مي دهد

به دليل نيروي زيادي که به سنبه وارد مي شود ورقي به نام توپي پشت سنبه نصب مي کنند . يک قالب را مي توان طوري طراحي کرد که در سه مرحله، سه کار متفاوت انجام داد .مانند : 1- سوراخ کاري 2- خم کاري 3- برش گسترده که بستگي به طراح قالب دارد .

بايد طراح قالب لقي(تلرانس) را بين سنبه و ماتريس در نظر بگيرد زيرا که خطر شکستگي شاتون پرس را کمتر کرده و نيرو برش را نيز کمتر ميکند اگر لقي سنبه و ماتريس در نظر گرفته نشود پارگي دو طرف ورق در يک امتداد قرار نمي گيرد و قطعه حاصل پليسه هاي اضافي دارد.

ايجاد لقي نبود لقي

هنگامي که سنبه پايين مي آيد سنبه به شکل جسم مورد بوش مي باشد و ماتريس سوراخي دارد که جسم برش خورده در آن افتاده واز آن بيرون مي افتد. قطعه اصلي تغيير شکل پلاستيکي داده و شکل دهي داده شده است ، در قالبهاي خم ماتريس قطعه را شکل دهي مي کند

مراحل کار:

ابتدا قطعه کار را براي تميز شدن اسيد کاري مي کنند سپس بعد از اسيد کاري قطعه را به خاطر اين که اسيدها را در خود حل کند درون محلول آب و روغن مي گذاريم . سپس بعد از اين مرحله قطعه را در آب جوش گذاشته تا هيچ گونه مادهء زائدي نداشته باشد بعد از اين مراحل قطعه را درون محلول فسفات مي گذايم در اين مرحله فسفات در حال جوش بوده و قطعه کار را با اين محلول فسفات پوشش مي دهيم .

مزاياي اين کار :

 به خاطر اين که فسفات در جدول الکترونگاتيوتيه ( پتانسيل ) پتانسيل بالا تري نسبت به قطعه کار دارد بنابر اين ابتدا فسفات خورده مي شود سپس قطعه کار ، بنابر اين قطعه کار نقش آند و فسفات نقش کاتد را انجام ميدهد

بنابر اين از خوردگي ويا از زنگ زدگي جلوگيري به عمل مي آ يد و قطعه کار
سالم باقي مي ماند .

معايب کار :

 به خاطر بخارات فسفات و مراحل اسيد کاري براي محيط زيست زيان آور وبراي مسوئل اين کار خطرناک مي باشد .

ريخته‌گري فلزات

ريخته‌گري عبارت از شکل دادن فلزات و آلياژها از طريق ذوب، ريختن مذاب در محفظه‌اي بنام قالب و آنگاه سرد کردن و انجماد آن مطابق شکل محفظه قالب مي‌باشد. اين روش قديمي‌ترين فرآيند شناخته شده براي بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است. اولين کوره‌هاي ريخته‌گري از خاک رس ساخته شده که لايه‌هايي از مس و چوب به تناوب در آن چيده شده است و براي هوا دادن از فوتک بزرگي استفاده مي‌کردند.

ريخته‌گري هم علم است و هم فن و هم هنر است و هم صنعت. به هر ميزان که ريخته‌گري از حيث علمي ‌پيشرفت مي‌کند، ولي در عمل هنوز تجربه، سليقه و هنر قالب ساز و ريخته‌گر است که تضمين کننده تهيه قطعه‌اي سالم و بدون عيب است. اين فن از اساسي‌ترين روشهاي توليد مي‌باشد. به دليل اينکه بيشتر از ۵۰ درصد از قطعات انواع ماشين آلات به اين طريق تهيه مي‌شوند. فلزاتي که خاصيت پلاستيکي کمي ‌دارند با قطعاتي که داراي اشکال پيچيده هستند، به روش ريخته‌گري شکل داده مي‌شوند.

ريخته‌گري عبارت از شکل دادنفلزات و آلياژها از طريق ذوب، ريختن مذاب در محفظه‌اي بنام قالب و آنگاه سرد کردن وانجماد آن مطابق شکل محفظه قالب مي‌باشد. اين روش قديمي‌ترين فرآيند شناخته شدهبراي بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است. اولين کوره‌هاي ريخته‌گري از خاک رس ساختهشده که لايه‌هايي از مس و چوب به تناوب در آن چيده شده است و براي هوا دادن از فوتکبزرگي استفاده مي‌کردند.

ريخته‌گري هم علم است و هم فن و هم هنر است و هم صنعت. به هر ميزان که ريخته‌گري از حيث علمي ‌پيشرفت مي‌کند، ولي در عمل هنوز تجربه،سليقه و هنر قالب ساز و ريخته‌گر است که تضمين کننده تهيه قطعه‌اي سالم و بدون عيباست. اين فن از اساسي‌ترين روشهاي توليد مي‌باشد. به دليل اينکه بيشتر از ۵۰ درصداز قطعات انواع ماشين آلات به اين طريق تهيه مي‌شوند. فلزاتي که خاصيت پلاستيکي کمي‌دارند با قطعاتي که داراي اشکال پيچيده هستند، به روش ريخته‌گري شکل دادهمي‌شوند.

ريخته‌گري عبارت از شکل دادن فلزات و آلياژها از طريق ذوب ،ريختن مذاب در محفظه اي به نامقالبو آنگاه سرد کردن و انجماد آن مطابق شکلمحفظه قالب مي‌باشد. اين روش ، قديمي‌ترين فرآيند شناخته شده براي بدست آوردن شکلمطلوب فلزات است. اولين کوره‌هاي ريخته‌گري خاک رس ساخته شده است که لايه‌هايي ازمس و چوب به تناوب در آن چيده مي‌شد و براي هوادادن ازدم(فوتک) بزرگياستفاده مي‌کردند. بسياري از قالبهاي اوليه نيز از خاک رس ، خاک نسوز ، ماسه و سنگتهيه مي‌شد.

شواهدي در دست است که چيني‌ها در حدود 700 سال قبل از ميلاد بهريخته‌گري آهن مبادرت ورزيدند. ولي يافتن قطعات ريخته شده از خرابه‌هاي شهرحسن‌لودرآذربايجان شرقينشان دهنده توسعه اين فن در سال 900 قبل ازميلاد در ايران بوده است.

ريخته‌گري هم علم است و هم فن ، هم هنر است و همصنعت. به ميزاني که ريخته‌گري از حيث علمي پيشرفت مي‌کند، ولي در عمل هنوز تجربه ،سليقه و هنر قالب‌ساز و ريخته‌گر است که تضمين‌کننده تهيه قطعه اي سالم و بدون عيبمي‌باشد. اين فن از اساسي‌ترين روشهاي توليد است، زيرا حدود 50 درصد وزني کل قطعاتماشين‌آلات به اين طريقه ساخته مي‌شوند.

براي ريخته‌گري ، از فولاد و چدن‌ها(فلزات آهني) ، برنزها ، برنج‌ها ، آلياژهاي آلومينيم و منيزيم و آلياژهاي منيزيم وروي (فلزات غير آهني) به‌عنوان مهمترين فلزات ريخته‌گري استفاده مي‌شود. معمولاروشهاي ريخته‌گري را به نام ماده سازنده قالب اسم‌گذاري مي‌کنند، مانند ريخته‌گريدر ماسه که جنس قالب آن ، ماسه است. مهمترين روشهاي

ريخته‌گري عبارتنداز:

• ريخته‌گري در قالب‌هاي موقت شامل ريخته‌گري در ماسه و در قالبهاي پوسته‌اي
• ريخته گري در قالبهاي دائمي شامل ريخته‌گري در قالبهاي فلزي به روش گريز ازمرکز