انواع فرآیندهای شکل دهی فلزات صنعتی
شکل دادن به فلزات با روش نورد کردن و انواع فرآیندهای شکل دهی فلزات نورد
قسمت اعظم فولادی که در کارخانه های صنعتی فولاد سازی بصورت بلوک تهیه میشود 97 درصد به وسیله دستگاه های نورد به ورق – ریل های آهنی – تیر آهن لوله – تسمه های فولادی – سیم و انواع مختلف پروفیل ها تبدیل میشود.
کارگاه نورد (دستگاه نورد) بفرم ساده خود از دو استوانه نورد که بالای همدیگر قرار میگیرند تشکیل میشود.
دو سر دنده دار استوانه ها روی پایه های ثابتی تکیه میکنند.«استوانه های نورد» به وسیله موتورها حرکت دورانی پیدا کرده و در جهت عکس همدیگر حرکت میکنند.
اگر جسمی بین این استوانه ها هل داده شود استوانه ها آنرا گرفته و از شکاف بین خود رد می کنند.
در اثر این عمل جسم پهن تر و درازتر میشود. هر چه «جسم مورد نورد» بیشتر بین استوانه ها فرستاده شود و هر چه استوانه ها بیشتر بهم نزدیک شوند بهمان نسبت جسم بیشتر پهن تر و نازکتر میشود.
کمتر کردن فاصله شکاف بین دو استوانه نورد را متخصصین دستگاه های نورد «میزان کردن» مینامند. اگر گودال و شیارهائی که آنها را «کالیبر» مینامند
روی استوانه های نورد کنده شوند جسم مورد نورد اجباراً شکل کالیبر را بخود گرفته و از پشت نوردها خارج میشود. این استوانه ها را «غلطک های کالیبردار» مینامند.
انواع شکل دهی فلزات به روش نورد
کارگاه های نورد ممکن است از دو و یا نوردهای متعددی تشکیل شده باشند، تعداد نوردها در دستگاه های مختلف متفاوت بوده و انواع معروف آنها عبارتند از:
- نوردهای دوتائی
- نوردهای سه تائی
- نوردهای چهارتائی
در نوردهای دوتائی بعد از اینکه جسم مورد نورد، از میان استوانه ها عبور کرد، جهت گردش استوانه ها عوض میشود تا جسم مورد نورد بتواند در جهت عکس وارد استوانه ها شود.
بدین علت نوردهای دوتائی را نوردهای «قابل برگشت» نیز مینامند.
یک نوع بخصوص، از نوردهای دوتائی دارای دو جفت غلطک بوده و«نوردهای دوتائی دوبل» نامیده میشوند. جهت حرکت میکنند.
این طریقه برای نورد اجسام سنگین مناسب نبوده و اکثراً برای نورد اجسام سبک از قبیل میله و فولادهای گرد و غیره مورد استفاده قرار میگیرد.
در روش نوردهای سه تائی سه استوانه بالای همدیگر قرار میگیرند جسم مورد نورد در موقع رفتن در بین استوانه تحتانی و میانی و هنگام برگشت
بین استوانه میانی و بالائی فشرده شده و دراز میشود جهت حرکت نوردها در اینجا نیز بدون تغییر باقی می ماند. پروژه شکل دهی فلزات به روش نورد
کارگاه نورد بلوک
فولاد را باید درحال گرم نورد کرد.چون در این حالت قابلیت انعطاف آن بیشتر بوده و بآسانی نورد میشود. برای این منظور بلوک ها را بهمان حالت گداخته که از کارخانه های فولاد سازی می آیند، داخل «کوره های زمینی» قرار میدهند. کوره های زمینی بلا فاصله در کنار نوردها ساخته شده با گاز و یا امروزه اکثراً با جریان برق گرم میشوند.
جریان برق از تشکیل قشر اکسید روی بلوک، جلوگیری بعمل می آورد این امر بطوریکه قبلاً متذکر شدیم در مورد فولادهای مخصوص بسیار اهمیت دارد.
کوره های زمینی بلوک گداخته را در «درجه حرارت نورد»، نگه داشته و یا در صورت سرد بودن تا این درجه گرم میکنند.
مدت توقف بلوک در کوره بستگی به سطح مقطع فولاد،بزرگی بلوک ها و درجه گرمای کوره ها داشته و نسبت به جنس فولاد فرق میکند،
بلوک هائیکه در انبار بوده و یا از پاک کن ها می آیند سرد بوده و باید مدت زمان بیشتری از بلوک های گرم، داخل کوره ها گرفته از داخل کوره بیرون کشیده و روی «واگن بلوک» قرار میدهند.
واگن بلوک روی ریل حرکت کرده بلوک گداخته را به کنار میله های ترانسپورت برده و روی آن ها پیاده میکند.
«تسمه های ترانسپورت» از یک سری میله های استوانه ای که پشت سر هم قرار گرفته اند. ساخته میشوند. روی این میله ها، اجسام مختلف و در این مورد بلوک گرم حمل و نقل میشود.
بلوک گرم در اثر حرکت میله ها بطرف جلورانده شده و به استوانه های نورد میرسد.
استوانه های نورد بلوک گرم را گرفته و از کالیبر میانی خود میگذرانند
بدینوسیله سطح مقطع بلوک بطور قابل ملاحظه ای کمتر شده و بر طول آن اضافه میشود.
دسته بندی فرآیند شکل دادن فلز
فرآیند شکل دهی را می‌توان از دیدگاه‌های مختلف دسته بندی نمود.
کار داغ، کارگرم، کار سرد
فرآیندهای شکل دهی حجمی و صفحه ای
فرآیندهای شکل دهی اولیه و ثانویه
فرآیندهای شکل دهی یکنواخت و غیر یکنواخت
فرآیندهای شکل دهی تدریجی و پیوسته
فرآیندهای شکل دهی یک بعدی و دو بعدی
کار سرد
در درجه حرارت دهی کمتر از ۰٫۳ نقطه ذوب فلز مورد نظر انجام میشود. در این فرآیند کار سختی حاکم است.
کارگرم
با دمای بین ۰٫۳ تا ۰٫۵ نقطه ذوب فلز حرارت داده میشود. تنش سیلان در این فرآیند کمتر از کار سرد است.
کار داغ
در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد انجام میگیرد و دمای آن بیشتر از ۰٫۵ یا ۰٫۶ نقطه ذوب فلز میباشد.
روش های شکل دهی فلزات
تمام اجسام فلزی اطراف ما توسط یکی از روش های شکل دهی فلزات ساخته شده اند.
امروزه شکل دهی فلزات به عنوان یکی از روش های مهم ساخت و تولید قطعات محسوب می شود.
از این رو شناخت هر چه دقیق تر آن، صنعت گران را به سمت تولید قطعات با کیفیت بالاتر سوق می دهد.
توانایی تغیر شکل دائمی فلزات یکی از اصلی ترین ویژگی های آنها به حساب می آید.
تولید ورق ، سیم ، مفتول ، تیر آهن ، میل گرد، لوله ، و به طور کلی شکل دهی فلزات مدیون این قابلیت است . با توجه به اینکه شکل دادن فلزات مهمترین روش ساخت و تولید فلزات است ، آشنایی کامل با این روش بسیار ضروری است.
شکل دادن با بستر لاستیکی
در 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 ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ psi، لاستیک باسانی جریان پیدا می کند ،و با اعمال نیروی هیدرو دینامیکی صفحه خام در اطراف ماتریس شکل می گیرد.
شکل دادن هیدرو دینامیکی
شکل 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.
شکل دادن انفجاری
شکل دادن انفجاری از انرژی 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 .
فرآیندهای شکل دهی فلزات صنعتی
شکل دادن الکترو هیدرولیکی
شکل دادن الکتروهیدرولیکی از خیلی جهات شبیه به شکل دادن انفجاری است با این تفاوت که نیرو از تخلیه یک گرو خازن دارای ولتاژ 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 کند
که بطور شعاعی به طرف خارج حرکت کرده ،قطعه کار را تغییر شکل می دهد .
شکل دادن چرخشی مرسوم
شکل 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
نکاتی درباره اصول شکل دهی فولاد
فولاد در رندگی امروزی بشر نقش بسزایی دارد که دلیل آن تطبیق پذیری این ماده ، قابلیت شکل پذیری آن در شکل ها و اندازه های مختلف با استفاده از روش های مختلف می باشد.
فرآیند های شکل دهی به فولاد جامد را به محصولی که برای صنایع ساختاری مفید است ، تبدیل می کند.
هدف از این کار بدست آوردن شکل دلخواه، بهبود خصوصیات فیزیکی فولاد و تولید سطحی مناسب برای استفاده خاص است. معمولاً ریخته گری های شکننده را به یک فولاد منعطف و سخت تبدیل می کنند.
برای تحقق این امر ، اغلب لازم است که سطح مقطع ساختار فولاد چدنی به یک هشتم یا حتی کمتر از اصل آن کاهش یابد.
فلز و انواع روش های شکل دادن به آن
امروزه شکل دادن فلزات و آشنایی کامل با انواع آن برای ساخت و تولید قطعات فلزی مختلف در صنعت بسیار ضروری است. از این رو شناخت هر چه دقیق تر آن، صنعت و صنعت گران را به سمت تولید قطعات با کیفیت بهتر هدایت خواهد کرد.
توانایی تغیر شکل دائمی فلزات یکی از اصلی ترین ویژگیهای آنها محسوب میشود.تولید ورق ، سیم ، مفتول ، تیر آهن ، میل گرد، لوله ، و به طور کلی شکل دادن فلزات از کاربردهای این علم است.
با توجه به اینکه شکل دادن فلزات مهمترین روش ساخت و تولید فلزات است ، آشنایی کامل با این روش از ضروریات است.
شکل دادن فلز یک اصطلاح عمومی برای یک گروه بزرگ است که شامل طیف گسترده ای از فرایندهای تولید می شود.
در فرایندهای شکل دادن فلزات، فلز مورد پردازش، به صورت پلاستیکی تغییر شکل داده می شود تا شکل آن به یک هندسه مطلوب تبدیل شود.
به منظور تغییر شکل پلاستیکی فلز، نیرویی لازم است که از مقاومت در برابر مواد تجاوز کند.
در شکل دادن فلزات دمای کارکردن که هم از دیدگاه مکانیکی و هم متالورژی مطرح است و همچنین آشنایی کامل با خواص مکانیکی مواد از جمله تنش، کشش، کرنش از مباحث مهم است.
فرآیندهای شکل دهی فلزات صنعتی
کارگاه نورد ورق های ضخیم و متوسط
در صنعت برای نورد ورق های ضخیم از شمش های چهار گوش، استفاده نمیکنند و ماده اولیه ورق های ضخیم، بلوک های تخت می باشند که آنها را «برامن» مینامند.
وزن این برامن ها اکثراً در حدود ۵ تا ۲۰ تن بوده و برخی اوقات وزن آنها به ۳۰ تا ۴۰ تن نیز میرسد.
در موارد بخصوص برای نورد ورق تانک ها که ضخامت آنها به ۳۰۰ میلی متر میرسد از شمش هائی بوزن ۱۶۵ تن نیز استفاده میکنند.
در کارخانه دماگ آلمان دستگاه بزرگی برای این کار ساخته شده است که طول غلطک های آن به ۲/۵ متر و قطر آنها به ۱/۱ تا ۶/۱ متر میرسد.
ولی اکثراً در کارگاه ورق های ضخیم ورق هائی به ضخامت ۴ تا ۵۰ میلی متر و عرض ۲ تا ۴ متر و طول ۴۰ متر نورد میشوند.
دستگاه نورد ورق های ضخیم دارای چهار استوانه میباشد. دو غلطک کارگر این دستگاه، روی دو استوانه کلفت دیگر تکه میکنند.
امروزه علاوه بر غلطک های افقی، دو غلطک دیگر بطور عمودی در این دستگاه ها کار میگذارند تا کناره ورق ها صاف و مستقیم از دستگاه بیرون آید.
یک همچو دستگاهی با غلطک های افقی و عمودی را دستگاه نورد کامل و یا «اونیورسال» مینامند.
فرآیندهای شکل دهی فلزات صنعتی
کارگاه نورد ورق های ظریف (نازک)
سالهای متمادی برای ساختن ورق نازک از روش نوردهای دوتائی و یا سه تائی استفاده میکردند.
اینکار یعنی ساختن ورق بطریق همیشگی ، مستلزم وقت زیاد و کار بدنی سنگین بوده و علاوه بر آن بسیار گران تمام میشد.
چون این دستگاه ها اتوماتیک نبوده و اتمام کارها به وسیله کارگران بادست انجام میگرفت.
احتیاج بشر به مقدار زیاد ورق نازک، برای ساختن کار و سری کاری ماشین او را مجبور کرد که تا راه های ساده و ارزان و سریعتری برای تهیه ورق پیدا کند
و بالاخره بعد از آزمایشات و تحقیقات زیاد، خیابانهای تسمه های عریض (که بطور مداوم کار کرده و بازده آنها نیز بسیار زیاد بودند) پیدا شدند.
گذشته از این طریقه برای تهیه ورق با خواص یکسان و کار کمتر به توسعه و تکامل نوردهای دوتائی و سه تائی نیز پرداخته شد،
بطوریکه اکثر قسمت های این دستگاه ها ماشینیزه شدند.
در دستگاه نورد سه تائی تمام کارها از دخول «پلاتین ها» گرفته تا ترانسپورت ورق کامل، ماشینیزه شده و بطور اتوماتیک کار میکند.
کنترلچی فقط با حرکت اهرم ها کارها رااز محل نشست خود هدایت کرده و تحت نظر قرار میدهدو از آنجائیکه تمام کارها اتوماتیزه شده
از کارهای بدنی جلوگیری بعمل آمده و اطمینان دستگاهها نیز با لا رفته است. پروژه فرآیندهای شکل دهی فلزات صنعتی به روش نورد
کارگاه نورد تسمه های عریض
بطوری که دیدیم در اثر توسعه و تکامل نورد های ورق های ظریف، دستگاه هائی ساخته شدند که بطور مداوم کار میکردند بدین معنی که عمل و روش نورد در یک سری از غلطک ها، که پشت سر هم قرار داشتند،
بدون وقفه انجام میگرفت، یک همچون دستگاه‌های نورد با ماشینهای مربوطه خود، خیابان طویلی راتشکیل میدهند که طول آن بچند کیلومتر رسیده و دیدن ان برای هر بیننده بسیار جالب و تماشائی است.
فهرست مطالب
شکل دادن به وسیله نوردکردن
نورد بلوک
نورد ورق های ضخیم و متوسط
نورد ورق های ظریف و نازک
نورد تسمه های عریض
نورد تسمه‌های کم عرض و متوسط
نورد پرفیل و میله وسیم های فولادی
نورد چرخ های گرد
لوله سازی
نورد لوله های کامل بمنظور دراز کردن آنها
دراز کردن لوله بوسیله‌کشیدن
مرتبط بر درس : روش های تولید
روش نورد در شکل دهی فولاد