کشش مفتول، سیم و لوله

کشش مفتول، سیم و لوله

اسلاید 1: کشش مفتول , سیم ولوله

اسلاید 2: عملیات کشش شامل :کشیدن فلز از درون قالب , به وسیله ی نیروی کششی وارد شده به سمت خروجی قالب است . مقدمه:

اسلاید 3: بيشتر سيلان فلز درون قالب توسط نيروي فشاري كه از اثر متقابل فلز با قالب ناشيمي شود، صورت مي گيرد.

اسلاید 4: معمولا فلز تقارن محوری دارد, ولی این شرط همیشه به طور مطلق بر قرار نیست. کشش لوله , سیم و میله معمولا در دمای اتاق انجام می شود , در حین عملیات کشش دما به مقدار زیادی بالا می رود .

اسلاید 5: كاهش قطر يك سيم، ‌ميله يا مفتول تو پر در اثر كشيدن به كشش سيم، ميله يا مفتول مشهور است.

اسلاید 6: اصولی که در کشش میله , مفتول و سیم به کار می روند عمدتا مشابه اند, ضمن اینکه دستگاه مورد استفاده برای محصولات با اندازه های مختلف فرق می کند . کشش سیم و مفتول:

اسلاید 7: مفتول ها و لوله هایی که کلاف نمی شوند , روی میزهای کشش تولید می شوند (شکل). سر مفتول باریک شده , درون قالب قرار می گیرد و به فک های گیره کشش بسته می شود. گیره ی کشش توسط حرکت زنجیر یا به وسیله ی مکانیسمی هیدرولیکی حرکت می کند .

اسلاید 8: مشخصات میز های کشش مفتول:سرعت کشیدن در گستره ی mm/s 150 تاmm/s 1500 متغیر است . میز های کشش با MN 1 کشش و m 30 طول موجود است.

اسلاید 9: میز کشش مفتول:

اسلاید 10: مقطع داخلی یک نوع قالب کشش مخروطی :

اسلاید 11: شکل ورودی قالب (شیپوری) طوری است که سیم وارد شده به قالب , به همراه خود روانکار را به داخل قالب می کشد. شکل شیپوری سبب می شود فشار هیدرواستاتیکی زیاد شود و جریان روانکار را به درون قالب برقرار کند . مقطع داخلی یک نوع قالب کشش مخروطی :

اسلاید 12: زاویه معبر قسمتی از قالب است که کاهش واقعی قطر در آن جا رخ می دهد .

اسلاید 13: ناحیه تکیه گاهی موجب کاهش نمی شود ولی روی سیم , کشش اصطحکاکی به وجود می آورد . کارکرد اصلی این ناحیه پرداختمجدد سطح مخروطی (برای برطرف کردن آسیب سطحی ناشی از سایش قالب ) است بدون اینکه ابعاد خروجی قالب تغییر کند.مقطع داخلی یک نوع قالب کشش مخروطی :

اسلاید 14: نیم زاویه قالب پارامتر مهمی درفرآینداست.

اسلاید 15: قسمت پس رهایش سبب می شود که باخروج سیم از قالب , فلز به آرامی منبسط شود .این قسمت احتمال وقوع سایش رانیز , چنانکه کشش متوقف شود یا تنظیم قالب به هم بخورد , به حداقل می رساند.مقطع داخلی یک نوع قالب کشش مخروطی :

اسلاید 16: بیشتر قالب های کشش از جنس کاربید سمانته یا الماس صنعتی (در مورد سیم های خیلی نازک) هستند . نوک قالب به منظور محافظت در یک محفظه ی فولادی ضخیم قرار داده می شود.

اسلاید 17: تمایز بین سیم و مفتول تا حدودی اختیاری است . به طور کلی , سیم به محصولات باقطر کمتر از mm 5 اطلاق می شود که ممکن است با کشش سریع در دستگاه های چند قالبه به دست آید . کشش سیم و مفتول:

اسلاید 18: معمولا کشش سیم با مفتول سیمی نورد گرم شده آغاز می شود. ابتدا مفتول با اسید شویی تمیز می شود تا هر گونه جرمی که باعث ایجاد عیوب سطحی و سایش بیش از حد قالب می شود بر طرف شود . کشش سیم:

اسلاید 19: مرحله بعد عبارت است از آماده کردن مفتول طوری که روانکاری موثر باشد .

اسلاید 20: برای مواد مستحکم پوشش سطحی شکلپذیری مثل مس یا قلع به عنوان روانکار به کار می رود .در مورد مفتول , از پوشش های تبدیلی مثل سولفاتها یا اکسالاتها استفاده می شود .کشش سیم:

اسلاید 21: معمولا در کشش خشک , این پوششها همراه با روانکارهایی مثل صابون به کار برده می شوند.

اسلاید 22: در کشش تر قالب ها و مفتولها در روانکاری روغنی شامل یک افزودنی EP (نوعي مواد افزودني كه از مشتقات بورات هستند. اين مواد از ساييدگي جلوگيري كرده و كاهنده اصطكاك بين سطوح هستند. مكانيزم عمل اين مواد كاملاً متفاوت است. کشش سیم:

اسلاید 23: اين مواد، فيلمي كه با از بين رفتن خود مانع ساييدگي شوند تشكيل نمي دهند. آنها به مرور مصرف و درروغن كاهش مي يابند. در دماي بالا يا تحت بار زياد از اين نوع مواد استفاده مي شود.

اسلاید 24:  اين مواد با سطح فلز واكنش مي دهند و يك لايه غير قابل حل درروغن به وجود مي آورند. مشتقات بورات قابل حل در آب هستند كه به طور معلق در روغن مي مانند تماس با آب مي تواند آن را از حالت تعليق خارج كرده و سبب كاهش اين تركيبات درروغن شود.),کاملا غوطه ور می شوند .

اسلاید 25: اگر قطر مفتول به اندازه ای کم باشد که بتوان آن را به صورت کلاف پیچید , معمولا از روش کشش با چرخک استفاده می شود زیرا تولید طول زیادی از مفتول را درفضاهایی خیلی کمتر از فضای لازم برای استقرار میز کشش مقدور می سازد .دستگاه کشش سیم:

اسلاید 26: دستگاه کشش سیم

اسلاید 27: چون برای هر مرحله از کشیدن مقدار کاهش سطح به ندرت از30 الی 35% بیشتر می شود , لذا برای رسیدن به کاهش کلی باید به دفعات قطر مفتول را کاهش داد . دستگاه کشش سیم:

اسلاید 28: برای این منظور دستگاه هایی شامل چند چرخک با یک قالب و یک چرخک کشش برای اعمال هر بار کشش , متداول است.

اسلاید 29: چون پس از هر مرحله قطر سیم کم می شود , سرعت و طول سیم متناسب با آن افزایش می یابد .بنابر این , اگر قرار باشد بین سیم وچرخک لغزش وجود نداشته باشد , سرعت محیطی چرخک کشش نیز باید زیاد شود .

اسلاید 30: یک راه حصول به این مقصود تجهیز هر چرخک کشش به یک الکتروموتور دور متغیر مختص آن چرخک , است. با این حال استفاده از یک الکتروموتور برای به حرکت در آوردن مخروط پله دار (مطابق شکل) اقتصادیتر است .

اسلاید 31: کشش سیم به روش چند مرحله ای با استفاده از مخروط پله دار

اسلاید 32:

اسلاید 33: قطر هر مخروط طوری طراحی شده که سرعت محیطی متناسب با مقدار کاهش خاصی ایجاد می کند . اگر سرعت سطحی سیم با سرعت محیطی چرخک مطابقت نداشته باشد , با چرخیدن آن ها سیم روی چرخک می لغزد و موجب اصطحکاک و ایجاد گرما می شود .

اسلاید 34: سرعت کشش سیم های آهنی در دستگاه های چند قالبه ممکن است به m/s 10 برسد , ولی در مورد سیم های غیر آهنی سرعت های کشش تا m/s 30 متداول است.

اسلاید 35: ایجاد گرما در عملیات کشش پارامتر مهمی است . گرچه عملیات کشش سیم و مفتول عمدتا به حالت سرد انجام می شود ولی تغییر شکل مومسان و اصطکاک می تواند موجب شود که دمای سیم تا چند صد درجه ی سلسیوس بالا رود . این گرما تا حدودی با سرد کردن بین مرحله ای دفع می شود و چون از قالب ها گرمای کمی به خارج منتقل می شود , آن ها کاملا داغ می شوند .

اسلاید 36: سیم غیر آهنی و سیم از جنس فولاد کم کربن با حالت های مختلفی که دامنه ی آن ها از نرم کامل تا سخت کامل متغیر است, تولید می شود . سیم فولادی با بیش از 0/25%کربن تحت عملیات گرمایی چقرمه کردن (Patenting) ویژه ای قرار می گیرد.

اسلاید 37: عیوب موجود در مفتول و سیم از عیوب موجود در مفتول اولیه (درز, زخمک و لوله) ویا از خود فرآیند تغییر شکل ناشی می شود . عیوب موجود:

اسلاید 38: متداول ترین عیب کشش , ترکیدگی مرکزی یا ترک جناقی (شکل) است. این عیب فنجانی شدن نیز نامیده می شود .با تحلیل حد بالایی می توان ترکیب نیم زاویه قالب و کاهشی را که به انرژی تغییر شکل کمتری نیاز دارد , البته اگر سوراخی در خط مرکزی تشکیل شود , تعیین کرد .

اسلاید 39: طبق پیش بینی این تحلیل , شکست ناشی از ترکیدگی مرکزی در زوایای قالب کوچک و کاهش های کم رخ می دهد , و با زیاد شدن نیم زاویه قالب مقدار کاهش بحرانی برای اجتناب از ترکیدگی مرکزی زیاد می شود . به ازای مقدار مفروضی کاهش و زاویه مفروض قالب, کاهش بحرانی برای جلوگیری از شکست , با اصطکاک زیاد می شود .

اسلاید 40: استوانه های توخالی یا لوله هایی که با فرآیند های شکل دادن گرم مانند فشار کاری یا سنبه کاری و نورد تولید می شوند ,غالبا از طریق کشش پرداخت سرد میشوند . فرآیندهای کشش لوله:

اسلاید 41: مزایا:به دست آوردن حدود مجاز ابعادی دقیق تر تولید پرداخت های سطحی بهتر بهبود خواص مکانیکی لوله به وسیله ی کرنش-سختی تولید لوله های با جدار نازکتر یا قطرهایی کوچکتر از آنچه با روش های گرم کاری به دست می آید و تولید لوله هایی با اشکال نا منظم , به کار می رود .

اسلاید 42: فروکشیکشش توپیکشش میله ای سنبه ای فرآیندهای کشش لوله:

اسلاید 43: چون در فروکشی لوله درون لوله بر چیزی متکی نیست ,جداره کمی ضخیم و سطح داخلی غیر یکنواخت می شود و چون برش در ورودی و خروجی قالب زیاد است , کرنش زاید در فروکشی بیشتر است و تغییر شکل حدی از سایر فر آیندهای تولید لوله کمتر است .روش فروکشی لوله:

اسلاید 44: در کشش توپی هر دو قطر داخلی و خارجی لوله کنترل می شوند .توپی ممکن است استوانه ای یا مخروطی باشد . روش کشش توپی:

اسلاید 45: توپی, شکل و اندازه ی قطر داخلی راکنترل می کند و لوله ای با دقت ابعادی بیشتر از فروکشی به دست می دهد .

اسلاید 46: به علت زیاد شدن اصطکاک از جانب توپی , کاهش مساحت به ندرت از 30% تجاوز می کند . وضعیتی که در آن یک توپی به دقت جفت شده در دهانه ی قالب شناور است .

اسلاید 47: توپی های شناور به دقت طراحی شده می توانند تا 45% کاهش سطح ایجاد کنند و به ازای همین مقدار کشش , بار کشش کمتر از بار کشش با توپی ثابت است.

اسلاید 48: کشیدن و کلاف کردن طولهای بلند لوله امکانپذیر است.مشکلات مربوط به اصطکاک در کشش لوله , از طریق کشش با میله بلند (شکل)به حداقل می رسد .ویژگی های این فرآیند:

اسلاید 49: در کشش لوله با میله متحرک , نیروی کشش بخشی از طریق کشیدن مقطع خروجی , و بخشی به وسیله ی نیروهای اصطکاکی وارد در امتداد سطح مشترک لوله با میله, به فلز منتقل می شود . روش کشش میله ای

اسلاید 50: چون میله با سرعتی برابر با سرعت خروج لوله از قالب حرکت می کند و چون این سرعت از سرعت فلز محبوس در مجرای قالب بیشتر است , نیروی اصطکاکی مقاوم در برابر حرکت به سمت جلو , در سطح مشترک بین میله با لوله ای که می خواهد نیروی اصطکاک مقاوم در برابر حرکت به سمت عقب , بین قالب ثابت و لئله را حذف کند , وجود دارد .

اسلاید 51: اما بعد از کشش , باید میله را به وسیله نورد (قرقره) از لوله خارج کرد , که این عمل قطر لوله را کمی زیاد می کند و حدود مجاز ابعادی را به هم می زند.

اسلاید 52: عملیات حرارتی(Heat treatment)آنیل کردن(Annealing)چقرمه کردن(Patenting)آمادگی سطح(Surface Preparation)Preparation for Drawing

اسلاید 53: معمولا شامل آنیل کردن یا softening می شود . این عملیات مخصوصا برای فلزات سخت و شکننده نیاز است وباعث نرمی فلز می شود.عملیات حرارتی(Heat treatment)

اسلاید 54: در صنعت سیم , به عملیات متنوع آنیل کردن نیازمندیم. در یک سیم آسیاب بزرگ از 42 مرحله ی متنوع آنیل کردن استفاده می شود , که در آن خواص مطلوب لحاظ می گردد. برای مثال درجه حرارت زیر درجه حرارت مطلوب در آنیل کردن به ما نرمی مطلوب را نمی دهد.آنیل کردن(Annealing)

اسلاید 55: یک شکل ویژه از آنیل کردن است که در صنعت سیم و لوله استفاده می شود .در این فر آیند مقدار کربن زیاد برای فولاد فراهم می شود .چقرمه کردن(Patenting)

اسلاید 56: این عملیات شامل گرما دادن در بالای دمای بحرانی بالایی وسپس سرد کردن با سرعت کنترل شده به منظور تبدیل فاز درحمام سرب با دمای حدود 315 درجه ی سانتیگراد ,برای تشکیل پرلیت ظریف است . چقرمه کردن بهترین ترکیب استحکام و شکلپذیری را برای کشش موفقیت آمیز سیم فنر و سیم پیانو با کربن زیاد ایجاد می کند .

اسلاید 57: برای محافظت از صدمه سطح کار در طول فر آیند این عملیات انجام می شود , که از روش های مختلفی برای تمیز کردن استفاده می شود .آمادگی سطح(Surface Preparation)

اسلاید 58: در خیلی موارد, به ویژه هنگامی که لوله کشیده می شود ,سطح لوله باید به وسیله ی آب کاری پوشش داده شود .همچنین قالبهای کشش باید روغن کاری شود .

اسلاید 59: انتخاب مواد ابزار برای کشش سرد فلزات به شکلهای معمول همچون سیم, مفتول و لوله در درجه اول به اندازه , ترکیب , شکل و مقدار فلز برای شروع کشش وابسته است .قیمت مواد ابزار نیز مهم است .قالبها و مواد قالبها

اسلاید 60: قالبهای به کار برده شده برای کشش سرد در معرض سایش شدید هستند . بنابر این بیشتر سیم , مفتول ولوله که از کشش تولید می شونددر میان قالبهای آن ها کاربید تنگستن وارد می کنند .

اسلاید 61: جدول زیر لیست مواد پیشنهادی را برای قالب های کشش سیم نشان می دهد , که قالب ها معمولا از جنس کاربید تنگستن یا الماس ساخته می شوند.قالبهای کشش سیم

اسلاید 62:

اسلاید 63: سرعت کششدرجه حرارت سیمسختی مواد قالبعوامل موثر در عمر قالبها

اسلاید 64: Dieter, G.E., Mechanical metallurgyASM Metals HandBook www.hamoonrollform.comمنابع: