شکل دادن فلز

شکل دادن فلز

اسلاید 1: شکل دادنعمل شکل دادن فلز نظير کشش عميق عبارتست از امتداد وکشيدن ورقه هاي مسطح براي توليد اشکال با سطح مرکب . عمليات شکل دادن ساده ، از قبيل شکل دادن نوردي يا شکل دادن با ترمز پرسي تنها شامل عمل خمکاري مي شوند، در صورتيکه ساير عمليات شکل دادن نظير شکل دادن چرخشي برشي به جريان فلزي و تغيير ضخامت فلزي قابل ملاحظه اي نياز دارند.

اسلاید 2:

اسلاید 3:

اسلاید 4: شکل دادن نوردي پيوستهشکل دادن نوردي پيوسته به روش شکل دادن تسمه نوارها گفته مي شود.اين فرايند عملا ً اتوماتيک است.عمل ساخت ابزار و آماده سازي مناسب ماشين آلات تنها يک بار انجام مي شود. در شکل دادن نوردي پيوسته هزينه هاي حمل،قدرت وآزمايشگاهي به نحو قابل توجهي کمتر از هزينه هاي شکل دادن با اهرم پرسي است.

اسلاید 5:

اسلاید 6:

اسلاید 7: کشيدنکشيدن فرايندي است که براي توليد مفتولهاي فلز ورقی و قطعات فلز ورقی انحناء دار مرکب به کار می رود.به عنوان مثال می توان قطعات زیر را نام برد:لوله های بدون درز،ماهی تابه ها ،طشت ها،ظروف حلبی،قطعات سقف اتومبیل،پوکه های فشنگورق فلزی حداقل در یک جهت کشیده شده ودر جهات دیگر فشرده می شود .

اسلاید 8: شکل دادن با بستر لاستیکیدر شکل دادن با تشک لاستیکی، قطعه کار را بین ماتریس پایینی و یک تشک لاستیک لایه ای در یک ظرف متصل به کوبه بالایی نگهداری می شود. تحت فشار 1000تا 2000 psi،لاستیک باسانی جریان پیدا می کند ،و با اعمال نیروی هیدرو دینامیکی صفحه خام در اطراف ماتریس شکل می گیرد .

اسلاید 9: مارفرمینگمارفرمینگ، برای کشش های عمیق تر از فرایند تشک لاستیکی و دارای چین خوردگی کمتر به کار می رود.فشار نگه دارنه قطعه خام بطور اتوماتیک بوسیله سیال هیدرولیکی تنظیم می شود.

اسلاید 10: هیدرو فرمفرایند هیدروفرم برای کشیدن عمیق قطعات دارای اجزاءتیز مناسب است.در این فرایند از یک دیافراگم پلاستیکی خم شویی استفاده می شود که بوسیله فشار روغن تقویت می شود.سر پوش گنبدی شکل پایین آورده می شود تادیا فراگم بتواند قطعه کار نشده را بپوشاند و سپس فشار اولیه روغن اعمال می شود. وقتی سنبه بال آورده می شود فشار روغن فلز را شکل می دهد.

اسلاید 11: شکل دادن هیدرو دینامیکیشکل دادن هیدرو دینامیکی ،همراه با مارفرمینگ و هیدرو فرمینگ فرایند های انحصاری هستند.شکل دادن هیدرو دینامیکی ،از فشار روغن یا آب استفاده کرده بر قطعه کار نشده نیرو اعمال می کند و آن را به شکل محفظه قالب در می آورد.این فرایند تنها برای شکل دادن قطعات تو خالی بکار می رود ولی آنچه را که در سایر روشها ممکن است به چندین مرحله نیاز داشته باشد ، این فرایند در یک عمل تمام می کند.

اسلاید 12: شکل دادن کششیبوسیله شکل دادن کششی ،می توان اشکال تو خالی دارای سطوح بزرگی را تولید کرد.کشیدن به تنهایی فلز را به اندازه کافی تغییر شکل نمی دهد که تنش آن را از حد الاستیک تجاوز کند وشکل دائم مورد نظر را به قطعه بدهد.این مشکل به وسیله شکل دادن کششی فلز حل شده، بدین صورت که بمنظور تجاوز فلز از حد الاستیک آن،در همان موقع که سنبه برای شکل دادن فلز نیرو وارد می کند،یک نیروی دیگراز قسمت جلو بوسیله گیره های هیدرولیکی برآن وارد می شود.در شکل دادن کششی مقدار بازگشت فنری حاصل مینیمم است.حدیده ممکن است از جنس چوب،روی،مازونیت،چدنیا سایر مواد آسان کار باشد.

اسلاید 13: شکل دادن خیلی سریعشکل دادن خیلی سریع در سالهای اخیر بنحو بسیار موفقیت آمیزی برای فلزاتی که شکل دادنشان دشوار است،اشکال بزرگ متجاوز از توانائی پرس های بزرگ،و برای بهبود تلورانس ها و خواص مکانیکی قطعه بکار رفته است .سه فرایند شکل دادن سریع فلزات عبارتند از:شکل دادن انفجاری،شکل دادن الکترو مغناطیسی و شکل دادن الکترو هیدرولیکیشکل دادن انفجاریشکل دادن انفجاری از انرزی ذخیره شده در مواد منفجره شیمیایی استفاده می کند.در فرایند مذکور یک بار منفجره در تانک آبی که محتوی قطعه کار وا ماتریس است منفجر می شود.موجهای ضربه ای حاصل از انفجار در سراسر مایع منتشر می شوند و با نیروی کافی به قطعه کار ضربه وارد کرده آن را درون ماتریس داخلی یا مادگی می رانند .

اسلاید 14: شکل دادن الکترو مغناطیسیشکل دادن الکترو مغناطیسی از نیروئی که بر روی قطعه کار به وسیله یک میدان مغناطیسی مضمحل کننده سریع ایجاد شده استفاده می کند.نیروی الکتریکی ذخیره شده در یک بانک خازن به درون یک کویل الکترومغناطیسی تخلیه شده و اطراف کویل کار یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود . این میدان مغناطیسی متغیر جریانهای گردابی را در قطعه کار واقع در میدان القاء می کند . جریانهای گردابی ،میدان مغناطیسی ثانویه ایجاد می کنند که در برابر میدان اولیه مقاومت نموده ودر نتیجه نیرویی بر روی قطعه کار ایجاد می کند .به ازای میدان مغناطیسی 000ر500 گوس،فشاری در حدود 0000ر90 psi برروی قطعه کار اعملا می شود .

اسلاید 15: شکل دادن الکترو هیدرولیکیشکل دادن الکتروهیدرولیکی از خیلی جهات شبیه به شکل دادن انفجاری است با این تفاوت که نیرو از تخلیه یک گرو خازن دارای ولتاز زیاد واقع در زیر آب به دست می آید.این تخلیه بین دو الکترودی صورت میگیرد که ممکن است در بعضی موارد به وسیله یک سیم تحت کشش قرار داشته باشند. هنگام تخلیه سیم یا آب یونیزه می شود.انبساط بخار فلز یا مایع یونیزه شده یک ضربه فشاری قوی ایجاد می کندکه بطور شعاعی به طرف خارج حرکت کرده ،قطعه کار را تغییر شکل می دهد .

اسلاید 16: کشیدن با قالب(حدیده)کشیدن با ماتریس شبیه فرایند اکستروزن است با این تفاوت که ماده به جای آنکه به درون ماتریس فشار داده شود از درون آن کشیده می شود. برای کاهش معینی در قطر یک زاویه ماتریسی وجود دارد که نیروی کشیدن تحت آن زاویه مینیمم است . بسته به نوع جنس ماتریس و قطعه کار، زوایای ماتریسی معمولاً تا حدود 15 در صد قرار دارند. همچنین یک حداکثر کاهشی وجود دارد که بعد از آن،میله تحت نیروی کشش خواهد شکست .توزیع تنش باقیمانده در یک میله کشیده شده نیرو های کششی را در سطح و نیرو های فشاری را در مرکز نشان می دهد.مقدار تنشهای باقیمانده تابع کاهش، شکل هندسی ماتریس ، و درجه حرارت است.

اسلاید 17:

اسلاید 18: شکل دادن چرخشی (منگنه کاری چرخشی )شکل دادن چرخشی عبارت است از شکل دادن قطعاتی که روی یک سنبه یا شاه میله همراه با یک ابزار یا غلتک دارای تقارن چرخشی هستند.

اسلاید 19: شکل دادن چرخشی مرسومشکل دادن چرخشی مرسوم ضخامت دیواره ماده را تغییر نمی دهد. این ماده در معرض تنشهای کمپرس سختکاری قرار می گیرد .بسیاری از قطعاتی که باش کل دادن چرخشی مرسوم تولید می شوند ممکن است با کشیدن نیز ساخته شوند ، انتخاب بین این دو فرایند به خواص ماده،کمیت تولید ، هزینه های ابزار،و پرداخت سطحی نیاز دارد.

اسلاید 20: شکل دادن چرخشی برشیشکل دادن چرخشی برشی از تکنیک شکل دادن چرخشی استفاده می کند ولی متضمن فشردن و اکسترود کردن شدید فلز نیز می شود . کاهش ضخامت صفحه خام در فولاد کم کربن تا 90 درصد گزارش شده است . کاهش ضخامت با سرد کاری و تغییرات بعضی از خواص فلز همراه است.مزیت اصلی این فراین آن است که قطعات بزرگ وسنگین دارای متقارن چرخشی میتوانند در یک زمان کوتاه با اتلاف فلز کم وبا خواص مکانیکی بهتر تولید شوند

اسلاید 21: اوسفرمنیک(شکل دادن اوستنتی )نوعی عمل گرم کاری جدید که نوید بیشتری برای تولید قطعات فولادی پر استقامت می دهد،فرایند اوسفرمینک باشکل دادن اوستنیتی است . به طور کلی دمای اوسفرمینک اولیه حول F1000 دور می زند.چون فلز در حال عمل تغییر شکل سرد می شود لذا قبل از اینکه عمل تبدیل مارتنزیتی شروع شود بایستی همه عملیات کار کردن کامل شده باشند. فرایند فلزهای فلزکاری که در عملیات اوسفرمینک بکار می روند عبارتند از :نورد ،اکستروزن ،شکل دادن چرخشی برشی،شکل دادن انفجاری،و غیره

اسلاید 22: اکستروژن Extrusionاکستروژن فرایندی است که بوسیله آن می توان قطعات واشکالی را تولید کرد که تقریباً با هر روش ساخت دیگر غیر ممکن است . در اکستروژن، بیلتی (شمشال) با سطح مقطع مدور را وارد استوانه ای جدار ضخیم کرده و به وسیله یک پتک یا سنبه پرس می کنند .سپس این فلز را تحت تاثیر نیروی زیاد وارد سوراخ حدیده ماشین کاری شده نموده و به شکل دلخواه بیرون می آورند.

اسلاید 23:

اسلاید 24:

اسلاید 25:

اسلاید 26:

اسلاید 27:

اسلاید 28:

اسلاید 29: منابع: [1]- Tiesler, N., and U. Engel, ‘‘Microforming—Effects of Minaturization,’’Metal Forming 2000, Balkema, Rotterdam, pp. 355–360, 2000. [2]- Geiger, M., M. Kleiner, R. Eckstein, N. Tiesler, and U. Engel, ‘‘Microforming,’’CIRP Ann., 50(2), pp. 445–462, 2001. [3]- Cao, Jian et al, “Microforming: Experimental Investigation of the Extrusion Process for Micropinsand its Numerical Simulation Using RKEM” Transactions of the ASME, Journal of Manufacturing Science and Engineering, p642-652, Vol. 126, NOVEMBER 2004. [4]- McLaughlin, James, Metallurgy and Materials, pp,2000.

اسلاید 30: [5]- Hosford, William F. and Robert, M.,Caddell, Metal Forming, Second Edition , Prentice Hall,1993. [6]- Kannangaro, K., M. Simmons, B. Raguse, M. Wilson, and G. Smith, Nanotechnology: Basic Science and Emerging Technologies, 2002.

اسلاید 31: 7شکل‌دهى‌ فلزات‌ در مقياس‌ نانو (با نگاهى‌ بر فناورى‌ نانو)، پايان‌نامه‌ کارشناسى، دانشکده‌ فنى‌ ـ دانشگاه تهران، فاضل‌ انصارى‌، تهران‌ ـ سال ۱۳۸۴. 8- شکل دهی در مقياس مادون ريز (نانوفرمينگ)، مقاله، دکتر کارن ابری نيا، مهندس فاضل انصاری،دانشکده مهندسی مکانيک، پرديس دانشکده های فني دانشگاه تهران، سومین کنفرانس شکلدهی مواد و فلزات ایران، سال ۱۳۸۵ .