تحقیق مقاله فرآیند های شکل گیری فلز

در فولاد، شرایط اکستروژن، حتی بدتر تلقی شده است.به منظور انجام اکستروژن به دمای 1000 تا 1200 درجهء سانتی گرادی نیاز می باشد. در فولاد نیز مثل دیگر فلزات همچون آلومینیوم،مس و برنج، فرآیند اکستروژن باید به طور مداوم انجام شود.شرایط انجام آن آنقدر مشکل است که نمیتوان به راحتی مواد قالبی که دوام طولانی مدت داشته باشد را پیدا و تهیه نمود.به هرحال در مواد فولادی از تکنیک اکستروژن داغ(هات اکستروژن) روغن کاری شده استفاده میشود. این تکنیک بر مبنای روغن کاری شیشه بوده که در بالای قالب ذوب میشود. با کمک این تکنولوژی میتوان تمام بخش های کوچک اشکالی که پیچیدگی زیادی ندارند را قالب ریزی نمود. قابل ذکر است که انجام اکستروژن داغ کاری شدیدا تخصصی بوده و اصولا زیاد استفاده نمیشود. از آنجایی که آلومینیوم شرایط خوبی برای فرآیند اکستروژن هات دارد لذا میتوان از آن برای تولید پروفایل های پیچیده استفاده نمود. مثلا فرآیند اکستروژن لوله شبیه فرآیند اکستروژن پلاستیک ها می باشد. بهترین راه برای پی بردن به چگونگی انجام این فرآیند نگاه کردن به جریان فلز در فرآیند اکستروژن لوله میباشد.جربان فلز در این فرآیند، که در آن لوله بوسیلهء قالبی که یک محور داخلی و سه پل دارد، قالب ریزی شده. در شکل 7/2 به صورت سه بعدی نشان داده شده است. البته در این شکل تنها جریان فلز در قالب و پروفایلی که در نتیجهء آن ایجاد شده است، نشان داده شده و حرفی از قالب های فولادی کامل یا ابزاری که فلز را احاطه میکند،د رمیان نیامده است. همانطور که در شکل می بینید، ورقه به سه قسمت تقسیم شده. این کار بر اثر کشیده شدن آن به سمت پل های قالب انجام شده و سه دریچه را پر میکند. وقتی فلز به ته پُرت ها(دریچه ها) میرسد، با محفظهء جوش برخورد میکند؛ یعنی جایی که توسط فشار جوش به هم متصل شده اند. در این مرحله فلز به صورت لوله در می آید. داخل لوله نیز برخلاف جهت  محور درون قالب شکل داده میشود. بخش بیرونی قالب نیز،بخش بیرونی لوله را شکل میدهد. این کار وقتی انجام میشود که فلز در میان شکاف بین محور مرکزی و بخش بیرونی قالب، جریان می یابد.از آنجائیکه از ویژگی های جریان فلز تقسیم شدن فلز به قطعات جداگانه میباشد که بعداً به هم متصل میشوند.

شکل8-2(a) مفتول سازی و b)) کشیدن عمقی صفحه فلزی

لذا این فرآیند بر مبنای جوشکاری فشاری یا جوشکاری اکستروژن میباشد.در بخش عقب هر پل،دو بخش فلزی طی فرآیتد جوشکاری به هم متصل شده اند و یک جوش اکستروژنی پدیدار خواهد شد. پروفایل های گود و تو خالی جوش های طولی یکسانی (که بر روی بخش مقطع پخش شده است) با پل های استفاده شده در قالب دارند.

مفتول سازی

همانطور که در شکل8/2 می بینید، یک سیم را میتوان با کشیدن آن در میان یک قالب که یک کانال مخروطی درونی تولید نموده برای اینکه قطر فلز در خارج از قالب ثابت باقی بماند، کانال ادغام کننده باید با یک بخش دنبال شده باشد. به علت ثبات حجم در حین شکل گیری طول سیم موقعی که از بخش مقطع آن کاسته شود، افزایش خواهد یافت. بمنظور شکل گیری سیم در میان قالب، باید یک نیروی کششی قوی پشت قالب اعمال شود. سیم ها که هریک طول زیادی دارند، از یک کلاف سیمی ضخیم تر بصورت مفتول در می آیند. بمنظور جلوگیری از توقف این فرآیند، سیم یک کلاف به کمک فشار یا فیوژن به کلاف بعدی متصل میشود. اگر سیم ها دچار پارگی شوند این فرآیند مدت زمان طولانی ادامه خواهد یافت.برای کشیدن سیم در میان قالب باید از یک چرخ که قرقره نامیده شده در ته قالب استفاده نمود تا نیروی مورد نیاز برای کشیدن سیم فراهم گردد. این قالب قطر کمتری نسبت به  قالب اول دارد. برای کشیدن سیم به یک قرقرهء دیگر نیز نیاز میباشد. با قرار دادن 20سلول تشکیل دهندهء قالب و یک قرقره، سیمی که قطر کمتری دارد، از یک سیم ضخیم تر تشکیل خواهد شد. در این فرآیند(مفتول سازی) در هر مرحله باید میزان کشیدن سیم کاهش یاسد یعنی کمتر از 25درصد.پس از آخرین مرحله یک اسپولد سیم را به دور ماسوله می پیچد. میتوان با کشیدن فلز در میان قالب میله و پروفایل نیز تولید نمود. اگر میله و پروفایل بخش مقطع زیادی داشته باشند، آنها را قبل و بعد از کشیدن به صورت شکلی راست و صاف در آورند.بعلت سفتی قالب، فرآیند کشیدگی و مفتول سازی به ثبات بُعدی و شکلی محصول کمک میکند. در نتیجه تفاوت ابعادی کمی در طول محصول تولید شده مشاهده خواهد شد. بنابراین، از این فرآیند بعنوان فرآیند درجه بندی نامیده شده که در آن ابعاد پایانی محصول تلرانس کمی خواهند داشت.همانطور که در شکل 7/1 دیدیم، فرآیند تغییر شکل سرد باعث افزایش قدرت و سختی فلز میشود. به همین علت از این فرآیند برای ساختن مدل های سخت تری از آلیاژهای نرم استفاده میشود در نتیجه فلز مقاوم تر شده و محصول تولید شده ویژگی های مکانیکی بهتری خواهد داشت. اگر یک فلز یا آلیاژ در میان قالب های متعدد کشیده شود باید آن را در یک مرحله گرم و سرد نمود؛ چون این کار باعث افزایش سختی مواد و کاهش انعطاف پذیری آن میشود. در فرآیند گرم و سرد کردن، انعطاف پذیری اولیهء فلز حفظ خواهد شد. پس از این مرحله، عملیات کشیدن و مفتول سازی بدون در نظرگیری ریسک پارگی و شکستگی یا فرسودگی قالب ادامه پیدا خواهد کرد. با تکرار و توالی مفتول سازی که به دنبال آن فرآیند سرد شدن روی می دهد، سیم هایی باریک تر از موی انسان با قیمت معقولانه ای، تولید میشود.

فرآیند شکل گیری و ساخت ورقه فلز

در این فرآیند محصولاتی که اشکال گودی دارند، از جمله سینک های آشپزخانه یا ظروف(قابلمه و....)تشکیل میشود.همانطور که در شکل 8/2 دیدیم، این کار با فشردن یک قالب مدور یا مستطیل شکل درون ورق فلزی انجام میشود.در همین حین، بخش خلاء تحت یک فشار کنترل شده بین ورق نگهدار و قالب، قرار میگیرد. قالب ته به گونه ای ساخته میشود که مرکز آن گود بوده و کمی بزرگتر از شکلی است که قرار است شاخته شود. همچنین لبه های گردی دارد. بدین ترتیب بخش اطراف نمونه را میتوان به تدریج به پایین کشید تا دیواره های محصول به کمک قالب بالایی از ناحیهء بین ورق نگه دارنده و قالب پایینی تشگیل شود.دیواره های بخش گود محصول نیز با کشیدن فلز برا روی گوشه های گرد قالب پایینی تشکیل میشود. بهمنظور داشتن فضای کافی بین قالب بالایی و پایینی باید شکاف بین دو قالب بیشتر از ضخامت بخش اولیه باشد. در این فرآنید آنچه که حائز اهمیت می باشد، حفظ فشار تماس بین ورق نگه دارنده و قالب پایینی است.

(تصاویر در فایل اصلی موجود است)

شکل9-2 خم کردن aحالت اولیه و bحالت پایانی

 اگر فشار زیاد باشد، دیواره یا بخش ته محصول دچار شکستگی خواهد شد. اگر فشار کم باشد، چروک ها و ترک هایی در دیوارهء محصول ایجاد خواهد شد. بنابراین کیفیت محصول تولید شده، پایین خواهد آمد. در فرآیند مفتول سازی، مواد داخل شکاف بین قالب محیط پایینی و قالب بالایی فرستاده میشود. به همین علت محصولاتی که اشکال مکعبی یا مدوری دارند، تهیه و تولید خواهد شد.

خم کردن

ورقه های فلزی یا حتی پروفایل ها را میتوان به طرق مختلف ساخت به گونه ای که با قالب گرد سازگاری داشته باشند.اگر نمونه به کمک قالب هدایت شوند، همانطور که در شکل209 می بینید اطراف یک چرخ انحنا دار، خم شود، به این فرآیند، خم شدگی می گویند.اگر در چنین فرآیندی خاصیت کشانی را نادیده بگیریم پس میتوان گفت که میشود شکل انحنا داری از چرخ را در ورقه ای فلزی تولید نمود.

شکل گیری فلز با روش استرچ و کشیدگی

دقیقاً مثل فرآیند خم شدگی میتوان ورقهء فلزی را به روش کشیدگی نیز تولید نمود. شکل آن در تصویر 10/2 نشان داده شده است. با کمک این فرآیند میتوان محصولاتی که شکل های مدور و نیم کره ای دارند تولید نمود. قبل از انجام این فرآیند. ضروری است ورقه را به اطراف آن متصل کنیم. بمنظور تشکیل بخشی که دو برابر انحنا دارد از قالبی با دو برابر انحنا نیز استفاده میشود. در این فرآیند پانچ به درون قطعه با فشار رانده میشود تا ورقهء فلزی بر روی پانچ کشیده شود و شکل قالب بر روی نمونه تشکیل شود. در این فرآیند محصولاتی همچون محصولاتی که در فرآیند خم شدن تولید میگردد، تولید میشود اما در این فرآیند فشار بیشتری در حین شکل گیری ورقه اعمال میشود. به همین علت، در فرآیند شکل گیری و ساخت ورقه به روش کشیدگی، ورقهء نازک تری نسیت به فرآیند خم شدگی تولید خواهد شد. بعلت وجود فشارهای کششی در این فرآیند، بخش، به طرز چشم گیری در مقایسه با فرآیند خم شدگی کاهش خواهد یافت.بنابراین این فرآیند در مواردی که تلورانس ژئومتریکی حائز اهمیت است، بسیار توجه شده است.

شکل 10-2 شکل گیری ورقه فلز به وسیله شکل گیری با روش استرچ

چرخش

محصولاتی که گود بوده و دیوارهء نازکی دارند، به کمک فرآیند چرخشی تولید میشوند. این قضیه در شکل11/2 نیز داده شده است.در این محصولات ورقه باید به بخش جلویی قالب اتصال یاقته باشد.سپس ابزارهای فشار که شکل چرخ های کوچک چرخش به خود گرفته انداز بخش مخالف قالب به درون ورقه هل داده میشود و قطعه نیز در اطراف محور چرخش میکند. به همین ترتیب ورقه توسط ابزارهای فشار بصورت پلات، یکی در آمده و شکل قطعه کم کم با شکل قالب سازگاری پیدا خواهد کرد.