X انجام پروژه های نرم افزار های مهندسی مکانیک
نورد کاری - وبلاگ مهندسی مکانیک
// ۱۱:٠۱ ‎ق.ظ - چهارشنبه ۱۱ خرداد ۱۳٩٠

نورد کاری

آشنایی


فرآیندهای تغییر شکل در حالت سرد، دارای چندین ویژگی مطلوب است. از آنجا که سخت شدن کرنشی موجب استحکام مواد می شود، می توان مواد اولیه ی ضعیف تر و ارزان تر انتخاب کرده و یا عملیات حرارتی پرهزینه ی محصول تمام شده را ذف نمود. با تنظیم آخرین عملیات تاب کاری می توان خواص ویژه ی مورد نیاز محصول را در آن ایجاد کرد. پرداخت سطح و دقت ابعاد در این فرآیندها کاملا خوب است. اگر چه نیروهای بیش تری برای تغییر شکل مورد نیاز است، ولی از آنجا که هیچ حرارتی برای رساندن قطعه به دمای تغییر شکل صرف نمی شود، لذا صرفه جویی در مصرف انرژی امکان پذیر است.

با توجه به این ویژگی ها، فرآیندهای متعدد کار سرد برای انواع شکل دهی به وجود آمده اند. این فرآیند ها را می توان به چهار دسته ی اصلی تقسیم بندی کرد.فشردن، خم کردن، بریدن، و کشیدن .


آشنایی

فرآیندهای تغییر شکل در حالت سرد، دارای چندین ویژگی مطلوب است. از آنجا که سخت شدن کرنشی موجب استحکام مواد می شود، می توان مواد اولیه ی ضعیف تر و ارزان تر انتخاب کرده و یا عملیات حرارتی پرهزینه ی محصول تمام شده را ذف نمود. با تنظیم آخرین عملیات تاب کاری می توان خواص ویژه ی مورد نیاز محصول را در آن ایجاد کرد. پرداخت سطح و دقت ابعاد در این فرآیندها کاملا خوب است. اگر چه نیروهای بیش تری برای تغییر شکل مورد نیاز است، ولی از آنجا که هیچ حرارتی برای رساندن قطعه به دمای تغییر شکل صرف نمی شود، لذا صرفه جویی در مصرف انرژی امکان پذیر است.

با توجه به این ویژگی ها، فرآیندهای متعدد کار سرد برای انواع شکل دهی به وجود آمده اند. این فرآیند ها را می توان به چهار دسته ی اصلی تقسیم بندی کرد.فشردن، خم کردن، بریدن، و کشیدن .

19-2- فرآیندهای فشردن


اغلب فرآیندهای فشردن فلزات به صورت سرد دارای فرآیندهای مشابه خود به صورت کار گرم هستند و یا در ادامه ی آن ها می باشند. دلیل عمده ی این عملیات ها به صورت سرد، دقت ابعاد و پرداخت بهتر قطعه است. در بسیاری از موارد وسایل کار گرم هستند و تنها دارای قدرت بیش تر می باشند تا بتوانند بر استحکام بیش تر ماده ی اولیه و هم چنین استحکامی که در اثر سخت شدن کرنشی حاصل می شود غلبه کننداگر قدرت دستگاه محدود باشد باید بین اندازه ی قطعه یا مقدار تغییر شکل مصالحه شود.

نورد سرد

بیش ترین حجم فرآوردهای کار سرد به روش نورد سرد تهیه می شوند. برای تهیه ی محصولاتی با پرداخت سطح خوب و ابعاد دقیق، مانند ورق، تسمه، میله، و لوله های فلزی، آن ها را درحالت سرد نورد می کنند. به علت اندازه ی کوچک تر و استحکام بیش تر ماده (در مقایسه با نورد گرم) قسمت عمده ی فرآورده های نورد سرد با غلتک های چهار طبقه بندی خوشه ای و یا اقماری تهیه می شوند.

تسمه و صفحه ی فلزی را می توان به چهار حالت نورد کرد: نورد پوسته ای ، ربع سخت، نیم سخت و تمام سخت.در نورد پوسته ای که به منظور صاف کردن سطح و یک نواخت نمودن صفحه فلز صورت می گیرد ، فقط نیم تا یک درصد از ضخامت فلز کاسته می شود تا پدیده ی نقطه تسلیم ماده از بین برود. (به دین معنا که از تشکیل نوارهای لودرز در ادامه ی شکل دهی جلوگیری شود) این مواد برای عملیات کار سرد بیش تر ، در شرایطی که به شکل پذیری خوبی نیاز باشد ، مناسب هستند ورقه ها و تسمه های ربع سخت ، نیم سخت و تمام سخت به ترتیب بیش تر و بیش تر به صورت سرد کاهش ضخامت یافته اند (تا50 در صد) . در نتیجه تنش تسلیم آن ها بالا رفته و از شکل پذیر یشان کاسته کرده و روی خود برگرداند، ولی فولاد نیم سخت و تمام سخت را فقط می توان به ترتیب تا زاویه ی 90 درجه و 45 درجه با شعاع انحنایی برابر ضخامت خود خم کرد.

شکل های نورد سرد

اگر فرآورده های با مقاطع یک نواخت (یا تقریبا یک نواخت) و با ابعاد عرضی نسبتا کوچک (کم تر از حدود 5 سانتی متر یا(2 اینچ) مورد نظر باشد، فرآیند نورد سرد مطلوب تر از فرآیندهای نورد سرد مطلوب تر از فرآیندهای حدیده کاری یا ماشین کاری است. در این روش سخت شدن کرنشی موجب افزایش استحکام ماده تا 20 درصد می گردد و هم چنین پرداخت سطح و دقت ابعاد خوبی حاصل می شود. همان طور که در مورد مقاطع ساختمانی ایجاد شده از طریق کار گرم در فصل 18 بحث شد ، شکل های تولید شده توسط نورد سرد نیز محتاج مجوعه ای از عملیات شکل دهی هستند. تولید یک محصول خاص ممکن است مستلزم گذراندن ماده از دستگاه های مجزا(با نورد ها و شیارهای متفاوت) جهت تصحیح اندازه، تغییر شکل اولیه، خشن کاری ، نیمه خشن کاری، نیمه پرداخت و پرداخت باشد. حداقل تولید لازم برای جبران هزینه ی ابزار بندی و تنظیم مورد نیاز در یک تولید اقتصادی ، در حدود چند تن است.

 

نورد پیچ

یک فرآیند تخصصی تر کار سرد به عنوان روش جایگزین رزوه تراشی نورد پچ است. این موضوع که به تفضیل در فصل 30 بررسی خواهد شد.

آهن گری قرار

اگر قبل از چکش کاری ، سمبه ای شکل دار داخل لوله قرار گیرد ، می توان هم زمان داخل و خارج لوله را شکل داد.

آهن گری سرد

امروزه مقادیر انبوهی از فرآورده های کار سرد به روش آهن گری سرد(شکل دهی سرد) تهیه می شوند. در این خانواده فرآیندها فلز را با فشردن به درون محفظه ی قالب می فرستند تا به شکل و اندازه ی دقیق در آید.

با بهره گیری از قالب های متفاوت و ترکیب اعمال سر پخ کردن ، پرچ کاری ، حدیده کاری ، خم کاری، سکه زنی، نورد پیچ، و آج زنی می توان قطعات با شکل های پیچیده را با دقت و ظرافت و سرعت زیاد به صورت سرد تهیه کرد.آهن گری سرد از روش های تولیدی بدون تراشه است و به کمک آن می توان محصولاتی را تولید کرد که در غیر این صورت باید با ماشین کاری میله یا قطعات خام حاصل از آهن گری گرم ایجاد شوند. در نتیجه ، اتلاف ماده به میزان بسیار زیادی کاهش می یابد.

در این روش نیز آهنگ تولید بالا و خورند ابعاد و پرداخت سطح عالی است و میزان ماشین کاری را می توان کاهش داد. (صرفه جویی در مواد اولیه). سخت شدن کرنشی موجب افزایش استحکام می شود و می تواند جریان دانه ای مطلوب به وجود آورد. البته ترکیب عواملی چون سرعت بالا و هزینه ی ابزار بندی این روش مستلزم تولید زیاد است.

حدیده کاری سرد(حدیده کاری ضربه ای)

ساقه ی پیچ با عمل حدیده کاری مستقیم باریک تر و سر آن با پرچ کاری کلفت تر می شود.

 حدیده کاری هیدرواستاتیک

یکی از قابلیت های انحصاری این روش فرآیند از فشار به فشار است که طی آن محصول از یک طرف تحت فشار به طرف دیگر وارد می شود. در نتیجه تغییر شکل ماده در شرایط فشارزیاد صورت می گیرد. تشکیل ترک متوقف می شود. و پدیده ای به نام شکل پذیری در اثر فشار بروز می کند.مواد نسبتا ترد مثل بریلم، مولیبدن و تنگستن و انواع ترکیب های بین فلزی را می توان بدون ترک برداشتن شکل داد و مواد با شکل پذیری محدود، کاملا موم سان می شوند.

بنابراین می توان فرآورده هایی تولید کرد که به روش های دیگر قابل تولید نیستند و موادی را مطرح ساخت که به دلیل شکل پذیری محدودشان در دمای اتاق  و فشار اتمسفر از فهرست گزینه ها حذف شده اند.

 

حدیده کاری پیوسته

در روش های معمولی حدیده کاری از شمش هایی با طول محدود استفاده می شود و در نتیجه محصول نیز دارای طولی محدود است. لیکن ، اگر نیروی فشار به جای انتها به پیرامون شمش ورودی (تغذیه) اعمال شود، می توان از تغذیه ی پیوسته ، محصول مداوم به دست آورد. این فرآیند به حدیده کاری پیوسته موسوم است. اولین بار حدیده کاری پیوسته ی فلزات در سال1970 انجام شد و ازآن زمان تا کنون فنون زیادی برای برآورده ساختن این هدف به بازار آمده اند که هر کدام تا حدی موفق بوده اند .

حدیده کاری پیوسته مکمل و جایگزین کشیدن سیم و نورد مقاطع برای شکل دهی محصولات غیر اهنی کوچک با مقاطع یکنواخت است. این روش به ویژه برای مقاطع پیچیده که یک یا چندسوراخ دارند مناسب است. از آن جا که در عمل حدیده کاری تغییر شکل های بسیار زیاد یک عبور از حدیده صورت می گیرد ، با فرایند تطبیق می توان تغییر شکلی برابر تغییر شکل حاصل از 10 عبور در روش کشیدن معمولی یا نورد سرد ایجاد کرد. علاوه بر این اگر سرعت زیاد باشد آن قدر حرارت ایجاد می شود که در اثر آن محصول در حالت تاب کاری شده از حدیده خارج می شود و برای عملیات شکل دادن بعدی نیازی به هیچ گونه عملیات حرارتی واسطه نیست.

حدیده کاری غلتکی

تهیه ی استوانه ای جدار نازک از لوله های با جدار کلفت تر طی فرآیند حدیده کاری غلتکی امکان پذیر است.

اندازه کردن(تصحیح اندازه)

اندازه کردن به عمل فشردن قطعات ریختگی یا محصولات آهن گری فلزات شکل پذیر به منظور تغییر ضخامت شان به حد مورد نظر ، گفته می شود. به این وسیله طراح می تواند با استفاده از خورند اولیه ی بیش ترابعاد قطعه از طریق فرآیند های ساده تر ، مخارج تولید را به میزان قابل توجهی کاهش داده و سپس طی یک یا چند عمل اندازه کردن ساده ضخامت قسمت های حساس را تصحیح نماید. معمولا اندازه کردن در قالب های ساده و به وسیله ی پرس های مکانیکی صورت می گیرد.

پرچ کاری

به منظور ایجاد اتصال دایمی بین دو ورق یا صفحه ی فلزی ، انتهای ساقه ی میخ پرچ را سر پخ می کنند. نام این عمل پرچ کاری است. اگر چه پرچ کاری اسکلت فلزی معمولا در حالت گرم صورت می گیرد ، ولی در کارهای تولیدی تقریبا همیشه به صورت سرد است.

 

استیکینگ

عمل اتصال دو قطعه که یکی از آنها زایده دار است ودر سوراخ قطعه ای دیگر قرار می گیرد، استیکینگ نام دارد.

سکه زنی

سکه زنی به عمل فشردن فلز حبس شده بین سمبه و قالب در اثر جابه جایی مثبت سمبه ، گفته می شود.

قالب سازی

قالب سازی فرآیند کار سردی است که برای ایجاد مورد استفاده قرار می گیرد.

 بهبود کیفیت سطح به کمک کار سرد

برای ایجاد تغییرات یا بهبود کیفیت سطح فلزات از فرآیندهای کار سرد به مقیاس وسیعی استفاده می شود.

کوبیدن نام فرآیندی است که طی آن با پرتاب ساچمه های سخت یا سمبه ی نوک گرد، ضربات متوالی بر سطح فلز مورد نظر وارد می کنند. ضربات کاملا نقطه ای ، موجب تغییر شکل وکش آمدن سطح می شوند . چون فلز لایه های زیرین در مقابل تغییر شکل سطح مقاوت می کند، سطح فلز تحت تنش فشاری قرار می گیرد .این وضعیت برای مقابله با ترک خوردگی در بیش تر حالت های بارگذاری از جمله خستگی مطلوب است، زیرا قسمتی از تنش کششی ایجاد شده با تنش فشاری جامانده خنثی می شود. به این دلیل ، معمولا قطعاتی از قبیل محور، میل لنگ، دسته شاتون ، دندانه های چرخ دنده و دیگر قطعات مشابه را که تحت بارهای متناوب قرار می گیرند ، می کوبند.

به علت انقباض در اثر انجماد و انقباض حرارتی جوش ، سطح بیش تر قطعات جوش کاری شده در معرض تنش های جامانده کششی است . برای رفع این عیب و کاهش اعوجاج و ترک خوردگی همراه با آن ، از عمل کوبیدن استفاده می شود. برای این نوع کوبیدن از چکش های دست یا هوایی استفاده می کنند.

19-3- خم کردن

پیش از آغاز بحث در مورد خم کردن ، توجه به چند تعریف ضروری است . خم کردن تغییر شکل موم سان فلز فلز حول محور مستقیم با تغییر ناچیز یا بدون تغییر مساحت است.ایجاد چند خم به طور هم زمان امکان پذیر است ، ولی اگر بخواهیم آن را خم کردن واقعی بدانیم و با نظریه های ساده ی خم کردن بررسی کنیم ، هر کدام از محورها باید مستقیم و مستقل از بقیه باشند. هنگامی که چند خم با یک قالب ایجاد شوند، فرآیند شکل دادن خوانده می شود. اگر محورهای خمش مستقیم و یا مستقل از یک دیگر نباشند، نام فرآیند کشیدن یا منبسط  کردن است . این فرآیندها در بخش ها ی بعدی همین فصل مورد بحث قرار می گیرد.

در سمت داخلی خم به علت نیروهای فشاری ، فلز در این ناحیه تغییر مقطع می دهد و قدری کلفت تر می شود. این مقطع لبه های آزاد را به طرف  بیرون گسترش می دهد. این انقباض قسمت کششی واپیچش چشم گیری در لبه هی انتهای خم به وجود می آورد . در مورد قطعات باریک و ضخیم این نقص کاملا مشهود است.

از دیگر پیامدهای ترکیب شرایط کشش و فشار ، برگشت مختصر فلز از حالت خم شده ی نهایی طی پدیده ای به نام فنریت است. در نتیجه برای به دست آوردن زاویه ی خم مطلوب باید فلز را کمی بیش تر از اندازه خم کرد تا پس از خم کردن با توجه به برگشت کش سان، فلز شکل مطلوب رابه دست آورد.

خم کردن ورق(خم کن اهرمی)

برای خم کردن ورق های فلزی با ضخامت کم تر از 5/1 میلی متر (6250/0 ) اینچ تا زاویه های کم تر از 150 درجه،از دستگاه خم کن اهرمی استفاده می شود.

طراحی خم کردن

هنگام طراحی قطعات خم کردن رعایت چندین نکته ضروری است. مهم ترین مساله، حداقل شعاعی است که می توان فلز را بدون ترک برداشتن، خم نمود. اندازه ی این شعاع به شکل پذیری فلز وابسته است، که از روی مقدار کاهش مساحت قبل از پارگی در آزمایش کشش استاندارد قابل محاسبه است.

 

خم کردن هوایی و قالب های کفی و سکه زنی

برای خم کردن می توان می توان از قالب های هوایی، سکه زنی، یا کفی نیز استفاده کرد.

در مقابل، در قالب های خم کاری هوایی، شکل خم در اثر خمش سه نقطه ای حاصل می شود. از آنجا که زاویه ی نهایی با موقعیت انتهایی قالب بالایی تعیین می شود، گستره ای از هندسه های خم از 180 تا زاویه ی داخلی قالب را می توان با یک دست ابزار تولید کرد و فشار مورد نیاز برای ایجاد خم کم ترین مقدار در میان سه روش خم کاری است. قابلیت تکرار از طریق کنترل مسافت حرکت سمبه انجام می شود. کنترل تطبیقی و تصحیح در حین حرکت سمبه با روش خم کاری هوایی میسر است.

اگر حرکت قالب های کفی ورای حد پایینی ادامه یابد، ماده ی بین قالب های بالایی و پایینی تغییر شکل موم سان می دهد و فرآیند به سکه زنی تبدیل می شود . فنریت به میزان چشم گیری تقلیل می یابد و نتایج یک نواخت تر با موادی با موادی که ضخامت و ساختار غیر یک نواخت دارند کفی و سکه زنی از پرس های مکانیکی ، و برای هوایی از پرس های هیدرولیکی استفاده می شود.

خم کردن غلتکی

یک روش خم کاری سه نقطه ای پیوسته، خم کردن غلتکی است.برای خم کردن مواد پهن، یجاد تکیه گاه در هر دو انتها برای غلتک های بزرگ تر ضروری است . یکی از تکیه گاه ها را می توان حول لولایی که آن را به قاب متصل کرده است چرخانید تا امکان بیرون آوردن شکل های بستهیا نیمه شکل  از بین غلتک ها فراهم شود. به دلیل تنوع کاربرد کاربرد، خم کن های غلتکی در انواع اندازه ها ساخته می شوند. و برخی از این دستگاه ها صفحات تا ضخامت 25 سانتی متر (10 اینچ) را خم می کنند.

 

خم کردن کشیدنی و خم کردن فشاری

ماشین های خم کن می توانند با استفاده از گیره و ابزار فشار دهنده ورق را حول یک قالب شکل دار خم کنند.

شکل دادن غلتکی(شکل دادن سرد با نورد غلتکی)

ایجاد مقاطع پیچیده ای پیوسته از باریکه های فلزی با نورد غلتکی سرد روشی بسیار پیشرفته است که به خوبی با فرآیندهای شکل دهی پرسی، حدیده کاری و مهرش رقابت می کند.

هر ماده ای را که بتوان خم کرد می توان با نورد غلتکی شکل داد. از جمله ی این مواد ورقه های فلزی نورد گرم و نورد سرد شده، پرداخت شده، رنگ شده، و آب کاری شده با ضخامت بین 125/. تا20میلی متر(005/.تا4/3 اینچ)هستند انواع پروفیل، سپری، آب رو ناودان، سپراتومبیل و دیگر قطعات با مقطع یک نواخت را می توان را می توان با این ماشین ها شکل داد .

با تعویض غلتک ها می توان یک دستگاه را برای تهیه ی مختلف به کار برد. از آنجا که تعویض ابزار و تنظیم مجدد ممکن است چندین ساعت ساعت طول بکشد، از نظر کم تر از 3000 متر(10000فوت) محصول مقرون به صرفه نیست. معمولا برای تهیه ی لوله یا مقاطع بسته، دستگاه جوش مقاومتی یا واحد درز بندی به دستگاه نورد غلتکی اضافه می شود.

درزبندی و فلانژ سازی

درزبندی نوعی عمل خم کاری است که می تواند برای اتصال دادن دو انتهای ورق فلزی با نوعی درگیری مکانیکی به کار رود.

صاف کاری

هدف از صاف کاری یا مسطح کردن عکس عمل خم کردن است. غالبا عمل صاف کاری را قبل از یک فرآیند کار سرد دیگر به منظور اطمینان و مسطح بودن قطعه ی خام انجام می دهند. صاف کردن به دو روش صورت می گیرد:صاف کردن غلتکی یا تسطیح غلتکی.

برای صاف کردن ورق های فلزی می توان از روش تسطیح کشیدنی استفاده کرد. در این روش ورق را بین دو دهانه دستگاه گرفته و با کشیدن آن ورای حد تسلیم  شطح به اندازه ی دل خواه صاف می شود.


موضوعات

صفحات