دانلود مقاله انواع روش های تغیر شککل فلزات

بخشی از مقاله

انواع روش های تغیر شککل فلزات

ريخته گري Casting
ريخته گري اساساً به فرايندي گفته مي شود كه طي آن ماده مذاب ( معمولاً يك فلز مذاب ) در فضاي خالي قالبي كه قبلاً تهيه شده است ريخته مي شود . تا پس از انجماد شكل نهايي قالب را به خود بگيرد . امتياز مهم ريخته گري در امكان تهيه اشكال پيچيده ، قطعات با سطوح منحني نامنظم ، قطعات خيلي بزرگ و قطعاتي كه امكان ماشينكاري آن ها دشوار است مي باشد .
صنعت ريخته گري قطعه ( شكل ريزي ) عبارتند از :
ريختگري شمش ( شمش ريزي ) : مواد اوليه بصورت شمش گرد و با مقاطع چند ضلعي و پروفيلهاي مختلف ريخته شده كه به عنوان ماده اوليه روش براده برداري استفاده مي شود .
ريختگري قطعات ( شكل ريزي ) : مواد اوليه به صورت ريخته شده كه خود به دو گونه كلي انجام مي گردد :

- ريختگري در قالب هاي موقت : پس از ريختن فلز مذاب درون قالب و انجماد آن ، قالب را خراب مي كنند و قطعه را از آن بيرون مي كشند و بنابراين براي توليد مشابه به مدل نياز دارد .
- ريختگري در قالب هاي دائمي : جنس قالب در اين دسته از فلزات و آلياژهاي مقاوم انتخاب مي شود و يك قالب به دفعات متوالي قابل بهره گيري است .
خواص مواد قالب
1. شكل پذيري
2. ديرگدازي و نسوز بودن
3. استحكام مكانيكي
4. مقاومت حرارتي
5. انتقال حرارت فلز مذاب كه درون قالب ريخته مي شود
6. ارزش اقتصادي

مزايا امتيازهاي ريخته گري :
هزينه ساخت به علت استفاده از ضايعات مواد اوليه و صرفه جوئي از لحاظ مصرف مواد كم است .
زمان عمليات نسبتاً كوتاه است .
قالب هاي موقت ( مواد معدني ـ ماسه )

روشهاي ريخته گري در ماسه و ساير مواد معدني متنوع و متعدد مي باشند . برخي از اين روشها قدمت بسيار دارند و برخي ديگر مانند قالب هاي فلزي و قالب هاي گرافيتي و روشهاي ريخته گري در قالب هاي دائمي محصول تكنولوژي جديدتري هستند .
روشهاي ريخته گري كه براساس استفاده از مواد قالب موقت قرار دارند متعدد بوده و در زير به انواع متداول آنها اشاره مي گردد :
1. ريخته گري در قالب ماسه اي

2. ريخته گري در قالب گچي ( Plasler Molding )
3. ريخته گري پوسته اي
4. ريخته گري در قالب دائمي فلزي ( كوكيل = kokill ) ( ريژه )

5. ريخته گري گريز از مركز
6. ريخته گري در قالب دائمي تحت فشار ( دايكاست )

ريخته گري در قالب ماسه اي :
بيشترين سهم در سالانه قطعات ريختگري را قطعات ريخته شده در قالب ماسه اي به خود اختصاص داده اند .
از ريخته گري در قالب ماسه اي مي توان براي توليد محصولات نيمه تمام يا محصولات نهايي استفاده كرد .
طبق تعريف ماسه عبارت است از ذرات ريز مواد معدني كه قطر آنها از 05/0 تا 2 ميليمتر تغيير مي كند .
مخلوط ماسه قالب گيري مجموعهاي است از ماسه ، چسب ، مواد افزودني و آب .
مدلي كه از گچ ، چوب يا فلز ساخته مي شود درون يك قالب يا چهارچوب ( درجه ) قرار گرفته و مخلوط ماسه روي آن ريخته و كوبيده مي شود . كوبش باعث شكل گيري ماسه شده كه پس از خارج كردن مدل ، محفظه قالب مطابق با شكل مدل و با ماهيچه گذاري هاي لازم ايجاد مي گردد .
درجه : محفظه يا چارچوبي براي قالب است . درجه معمولاً از يك لنگه زير و يك لنگه رو تشكيل مي شود . ممكن است از لنگه مياني كه ميان لنگه زيري و رويي قرار مي گيرد نيز استفاده شود .
ماهيچه : ماهيچه ، ماسه شكل داده شده پخته يا توده ماسه تر است كه به منظور شكل داخلي يك قطعه ريختگي ـ كه نمي توان آنرا با مدل ايجاد كرد ـ داخل قالب قرار داده مي شود .

مراحل كار قالب گيري : مدل روي صفحه گذاشته مي شود و لنگه زير به طور معكوس روي آن قرار مي گيرد . ماسه تر را درون درجه مي ريزند و مي كوبند . سطح ماسه را صاف مي كنند و با صفحه زير درجه مي پوشانند . سپس مجموعه درجه و صفحه ها را برمي گردانند و مدل را برمي دارند . اكنون سطح بالايي مدل در صفحه جدايش درجه قرار دارد . حال لنگه رويي درجه را به دقت روي اين مجموعه قرار مي دهند سپس با استفاده از پودر جداكننده پوشش نازكي روي سطح ماسه لنگه روي ايجاد مي كنند تا از چسبيدن دو نيمه قالب به

يكديگر جلوگيري كنند . يك ميله راهگاه در لنگه رويي درجه در محل مناسب قرار مي دهند و اطراف آنرا ماسه مي ريزند . ماسه را مي كوبند تا به اندازه كافي فشرده شود . سپس اطراف ماسه را صاف و ميله راهگاه را خارج مي كنند . لنگه رو را برمي دارند و مدل نيز از لنگه زيري خارج مي شود و براي انتقال فلز مذاب به داخل قالب ، يك راهگاه فرعي از محل

راهگاه بارريز تا حفره تراشيده مي شود . قالب را با دميدن هوا تميز مي كنند . پس لنگه رويي را در جاي خود مي گذارند . اكنون قالب آماده ذوب ريزي است . به منظور جلوگيري از جا به جاشدن لنگه رويي درجه هنگام ذوب ريزي ( و بيرون زدن مذاب ) . روي آن وزنه قرار مي دهند . بعد از ذوب ريزي به مذاب فرصت انجماد مي دهند ، قالب را تخريب مي كنند و قطعه و راهگاه را از آن بيرون مي آورند .

ريخته گري در قالب گچي
ريخته گري در قالب گچي كاربردهاي زيادي دارد كه معمولاً براي قطعات دقيق و زينتي به كار مي رود كه از آلياژهايي كه نقطه ذوب پائيني ( كمتر از 1000 درجه سانتيگراد ) دارند ، ساخته مي شوند . در اين روش به جاي ماسه از مخلوط 80 درصد گچ و 20 درصد پودر تالك استفاده مي شود در اين روش از دوغاب گچ براي شكل دادن به قالب استفاده مي شود . مخلوط بر روي صفحه مدل در درون جعبه قالب ( درجه ) و پس از مدت زمان معيني سخت مي گردد . سپس آن را در درون اجاق حرارت با دماي 1800 درجه قرار مي دهند تا رطوبت آزاد و رطوبت تركيبي زدوده شده و گچ خشك شود با استفاده از اين روش مي توان قالب ها و ماهيچه هايي با سطوح بسيار صاف و دقت ابعادي بسيار عالي تهيه نمود . اين خصوصيات مستقيماً كيفيت قطعه ريخته گري تأثير مي گذارد .

قالب هاي گچي داراي ظرفيت حرارتي پائيني هستند و بنابراين سرعت سرد شدن آن ها پائين است .
در ريخته گري مي توان از يك مدل فومي استفاده كرد وقتي مذاب وارد قالب شود ، حرارت سبب تبخير فوم مي شود .
اين روش به دليل سادگي براي توليد قطعات ريختگي بزرگ و قطور ايده آل است ولي حجم زياد دود سمي در اين روش توليد مي شود ، اين روش را در مقياس كوچك نيز مي توان به كار گرفت . براي ساخت هر قطعه ريختگي . يك مدل لازم است .

مزايا :
بدليل نوع قالبگيري مي توان مدلهاي پيچيده با ديواره نازك را توسط آن بدست آورد .
براي بدست آوردن قالبهاي ريژه كه براي توليد انبوه است به عنوان قالب كمكي كاربرد دارد .
آماده سازي آن آسان است .
صافي سطوح مناسب تر .
عدم نياز به ماشين كاري در همه موارد .
براي توليد تكي نيز مقرون به صرفه است .
معايب :
استفاده از قالب گچي بدليل بالا بودن قيمت گچ از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيست بجز در موارد خاص ( صنعت طلاسازي ) يا پيچيده بودن مدل و غيره .
قالب گچي تقريباً يكبار مصرف است و پس از يكبار قالبگيري از بين مي رود .
مدت زمان لازم براي هر بار قالبگيري ( گچ خشك شود ) زياد است .
استحكام ـ ضربه محدوديت دارد .
ريخته گري فلزات آهني به علت واكنش شيميايي آهن با گچ امكان ندارد .
ريخته گري پوسته اي

در اين روش قالب از مخلوط ماسه و يك چسب رزيني ( گرما سخت ) به روي مدل فلزي گرم شده شكل مي گيرد .
ريخته گري در قالبهاي فلزي ( كوكيل = Kokill )(ريژه )

در اين روش مذاب غيرآهني به كمك نيروي وزن يا با فشار كم در قالبهاي دائم چند پارچه ريخته مي شود .
قالبهاي فلزي ريخته گري از فولاد يا چدن ريختگي ويژه هستند . متناسب با اندازه قطعه ريختگي ، تعداد قطعه كار مي توان ريخته گري در قالب تمام فلز و يا نيمه فلزي با ماهيچه ماسهاي باشد .

قطعات توليدي با قالبهاي فلزي ريخته گري دقت ابعادي ، كيفيت سطحي خوب و ساختار دانه ريز دارند .
با قالبهاي فلزي ريخته گري نيز مي توان قطعات پيچيده صنايع موتورسازي ، خودرو سازي و ماشين سازي مانند پوسته هاي جعبه دنده و سر سيلندر را در تيراژ بالا به طور اقتصادي تهيه كرد .

ريخته گري گريز از مركز :
در اين روش قالب كوكيل ( فلزي ) به چرخش در مي آيد و در اثر نيروي گريز از مركز ، فلز مذاب را پيرامون خود پخش مي كند قطعاتي كه بدين روش ريخته گري مي شوند سطحي صاف و ظريف دارند . از اين روش براي ريخته گري لوله ها ، بوش ها ، حلقه ها و ساير قطعاتي كه داراي مركز تقارن هستند استفاده مي شود در اين روش ضخامت و سوراخ داخلي قطعه بدون ماهيچه شكل مي گيرد . يعني فرم داخلي قطعه و ضخامت آن در اثر چر خانيدن قالب و با استفاده از نيروي گريز از مركزبدستمي ايد .
ريخته گري گريز از مركز به 2 روش صورت مي گيرد :

ريخته گري گريز از مركز به روش افقي جنش قالب كوكيل آن آلياژ فولاد است ( ريخته گري لوله هاي بلند ).
ريخته گري گريز از مركز به روش عمودي جنس قالب فولادي ، سراميكي ، ماسه اي و نظائر آن است فلز مذاب به صورت عمودي وارد قالب مي شود .
ريخته گري تحت فشار ( دايكاست ) :

عبارت است از يك روش ريخته گري كه در آن فلز مايع تحت تأثير يك فشار نسبتاً بالايي به داخل قالب هاي دائمي فلزي چند تكه پرس مي شود . در اين روش فلز مذاب با سرعت حدود 300-50 متر بر ثانيه و فشار زياد به داخل قالب رانده مي شوند .

قالب از يك نيمه ثابت ( طرف تزريق ) و يك نيمه متحرك ( طرف بيرون انداز ) تشكيل شده است نيمه ثابت قالب به كفشك ثابت ماشين ريخته گري تحت فشار مونتاژ مي شود ، در حالي كه نيمه متحرك قالب ( نيمه بيرون انداز قالب ) به كفشك متحرك محكم مي شود فلز مذاب در محدودة قالب دايكاست از طريق كانالهاي جريان به درون حفره قالب هدايت مي شود سيستم هدايت به سه بخش اهگاه ، كانال تغذيه و گلويي تزريق تقسيم مي شود اتصال به تجهيزات تزريق از طريق راهگاه صورت مي گيرد كه فلز مذاب به حركت درامده توسط پيستون مذاب را دريافت كرده و به كانال تغذيه انتقال مي دهد دماي كار قالب بسته به فلز ريخته گري بين 350-200 درجه سانتيگراد است . بعد از عمل ريختگي براي آنكه بتوان قطعه را از قالب بيرون آورد بايد ان را خنك كرد يعني دماي ان را تا 200c پايين آورد . كه اين كار معمولاً توسط آب انجام مي گيرد .

الياژهاي مورد استفاده : از الياژهاي غيرآهني و سبك مثل آلياژهاي آلومينيوم ، منيزيم و روي در اين روش استفاده مي شود كه اكثراً براي ساخت قطعات خودرو بكار مي روند .
مزايا:
قابليت توليد قطعات نازك و با ضخامت كم وطويل ، حاشيه هاي ظريف ، سوراخ ها و بريدگي كوچك
سرعت عمل بالا در توليد انبوه
كوتاه ترين راه توليد يك محصول از فلز
دقت ابعادي بالاتر نسبت به روش هاي ديگر
بالا بودن راندمان توليد
قابليت تكرار توليد قطعات يكنواخت
كاهش قيمت تمام شده قطعه
بهبود خواص مكانيكي قطعه هاي ريختگي نسبت به روش هاي ديگر
محدوديت ها :
وابستگي شديد به طراحي قطعات ريخته گري
گران بودن تجهيزات ( ماشين ، قالب ها و … ) بنابراين فقط در تعداد زياد مقرون به صرفه مي باشد .
با چند استثناء استفاده ي تجاري از اين روش در فلزات با نقطه ذوب بالاتر اين عملي نمي باشد .
محدوديت ابعاد و وزن قطعات ريختگي .
تزريق پلاستيك ( Injection Molding )
اساس كار اين دستگاه توسط ريخته گري و فشار مي باشد .
جنس مواد اوليه از پلي اتلين ، PVC ، ABS مي باشد .

شيوه ي تزريق پلاستيك يكي از مهمترين و پر كاربردترين روشهاي شكل دهي پلاستيك و توليد محصولات پلاستيكي در صنايع محسوب مي شود . در اين روش ماده اوليه كه يكي از انواع ترموپلاستها مي باشد ، طي عمليات خاصي به داخل حفره هاي ( Cavity ) قالب رانده شده و پس از خنك كاري از قالب بيرون مي آيند . اين روش بيشتر در پروسه هاي توليد انبوه ( Mass-Production ) و مدل سازي ( Prototyping ) مورد استفاده قرار مي گيرد .

Clamping : قسمتي از دستگاه را شامل مي شود كه در حين پروسه تزريق قالب را بسته نگه مي دارد .

Injection ( تزريق ) : در فاز تزريق مواد پلاستيك كه معمولاً به فرم گرانول ( دانه دانه 9 مي باشند ، وارد قيفي در قسمت بالايي دستگاه مي شوند و از آنجا وارد سيلندري مي شوند كه توسط هيترهايي احاطه شده است . گرانولها پس از حرارت ديدن به حالت مذاب يا رزين درمي آيند . در داخل سيلندر مواد به وسيله مارپيچي زير و رو مي شوند . با چرخش مارپيچ مواد نيز به سمت جلو رانده مي شوند ، عمليات تزريق توسط نازل صورت مي گيرد . و مواد مذاب به داخل راهگاه قالب رانده مي شوند .
Cooling ( خنك كاري ) : در اين مرحله مذاب خنك مي شود تا به حالت جامد درآمده و قابليت خروج از قالب را پيدا كند .
امتيازات شيوه تزريق پلاستيك :

1ـ سرعت بالاي توليد
2ـ تنوع وسيع مواد مورد استفاده در اين روش
3ـ صرفه جويي در نيروي انساني
4ـ كمترين ميزان اتلاف مواد

5ـ كاهش عمليات بعد از تزريق در توليد محصول
محدوديت هاي شيوه تزريق پلاستيك :
1- هزينه هاي بالاي تجهيزات و دستگاهها

2- بالا بودن هزينه هاي توليد و انجام پروسه
3- طراحي بعضي قسمتهاي دستگاه بر حسب قالب مورد استفاده
قالبهاي بادي براي قطعات توخالي
قطعات توخالي از مواد مصنوعي ترموپلاست با قالبهاي بادي توليد مي شوند قطعات اوليه مورد نياز بيشتر مستقيماً پس از ساخت در حالت گرم وارد قالب بادي شده و به وسيله هواي فشرده دميده مي شوند در انجا مواد مصنوعي روي جداره داخلي قالب نشسته و به اين ترتيب به شكل مورد نظر درمي آيد . پس از انجماد ترموپلاست در قالب سرد شده ، قالب مي تواند باز و قطعه كار از آن خارج شود .
سردكاري Metal Forming
اين عمليات نوعي كار با عمال فشار و شكل دادن در حالت جامد است

فرايند نورد
فرآيند تغيير شكل مومسان فلز از طريق عبور آن از بين غلتك ها كه در دو جهت مخالف ، ميچرخند به نورد موسوم است . نورد از متداولترين فرآيندهاي فلزكاري است زيرا توليد آن زياد و كنترل محصول نهايي دقيق است . محصولاتي چون ورق ،تسمه و ميلگرد ، مفتول ، لوله را با سطح نهايي خوب را استحكام مكانيكي زياد توليد مي كند .
در نوردها ، هدف عمده كاهش ضخامت فلز است . معمولاً عرض كمي زياد مي شود ، در اين فرايند ضخامت فلز زيلد تغيير نمي كند و براي توليد بلند قالبي مثل قاب و ناودانيهاي با اشكال نامنظم مناسب است .

دستگاه نورد :
دستگاه نورد عمدتاً شامل غلتك ها ، ياتاقانها . محفظه اي براي پوشانيدن اين قطعات و محركي براي اعمال قدرت به غلتك ها كنترل سرعت آنهاست .
پايه هاي دو غلطكي ، غلتك هاي با اندازه مساوي در يك جهت مي چرخند مي تواند ورق را تا حد مجاز نازك كرد .
پايه هاي سه غلطكي ، براي استوانه اي كردن ورقها و پروفيلها به شعاع دلخواه استفاده مي شود در توليد مخازن و لوله ها كاربرد دارد .
كشش سيم :

كشش سيم فرآيندي است كه به سيلان فلز در داخل قالبهاي مخروطي همگرا مي پردازد در اين فرآيند شكل دهي ، يك جسم استوانه اي ( ميله يا سيم ) به يك جسم استوانه اي ديگر با قطر كوچكتر تبديل مي شود . كه فلز در دهانه خروجي يا در جلوي قالب تحت يك نيروي كشش قرار مي گيرد . نيروي لازم براي كشش تابعي از كاهش سطح مقطع ، زاويه مخروط و اصطحكاك است .

بنابراين كشش سيم فرآيند شكل دادن سردي است كه طي آن سيمي با كشيدن يك ميله از درون روزنه ي قالب ساخته مي شود . مي توان شكل دهي هندسي گوناگون از قبيل مربع ، مستطيل ، دايره ، شش ضلعي و غيره ، همچنين لوله و سيم را در طي فرآيند كشش سيم علاوه بر كاهش سطح مقطع طول سيم نيز افزايش مي يابد . يك حداكثر كاهش سطح مقطع براي سيم وجود دارد كه در بيشتر از آن مقدار ، سيم تحت نيروي كشش پاره خواهد شد در حالت ايده آل ( بدون اصطحكاك ) حداكثر تنش كشش كه مي تواند به كار برده شود نبايد بيشتر از تنش سيلان ماده تحت كشش باشد .

ويژگي اصلي براي جنس قالب ، استحكام و مقاومت سايشي آن است جنس قالبهاي عموماً فولادهاي آلياژي ، كاربيدها و الماس است .
شكل دادن به قطعات با ضربه
اين روش عبارت است از شكل دادن قطعات بطريقي كه سطوح و قسمتهاي نظير هم از هر قطعه به سطوح و قسمتهاي نظير آن از قطعه ديگر كاملاً جفت شده و بهم بخورند .
انواع پرس
Press در لغت به معني فشار دادن مي باشد .از اين دستگاه براي انجام عمليات كار سرد استفاده مي شود پرس ها انواع مختلفي دارند كه طبقه بندي آنها براساس ظرفيت و مقدار نيرويي كه مي توانند اعمال كنند و نوع نيرو دادن آنها مي باشد كه انواع مختلفي دارند كه عبارتند از :
1ـ پرس دستي : اين پرس ها براي كارهاي سبك به كار مي روند ، مثل بريدن ورق هاي كوچك .
2ـ پرس مكانيكي : در اين پرس ها مقدار نيرو بوسيله موقعيت فك ها كنترل مي شود و اين نيروها در هنگام طراحي پرس منظور مي شوند لذا داراي انعطاف پذيري پاييني ميباشند . معمولاً از اين پرس ها در مواردي استفاده مي شود كه نزديك انتهاي حركت آن به حداكثر نيرو نياز داشته باشيم . مثال : بريدن ، شكل دادن و كشيدن كم عمق ( تا حدود cm 10 )
3ـ پرس هاي ميل لنگي : به دليل سادگي پرس هاي ميل لنگي كاربرد فراواني دارند بيش تر از پرسهاي ديگر ديگر كاربرد دارند كابرد عمومي اين نوع پرس هاي ديگر كاربرد دارند كاربرد عمومي اين نوع پرس ها در بريدن با قالب نر و ماده ، سوراخ كردن و كشيدن است .
4ـ پرس خارج از مركز ( eccentric ) : پرس خارج از مركز را فقط براي عملياتي كه فقط مستلزم حركت مختصري در قسمت محرك باشد بكار مي برند .
مكانيزم اتصال زانويي
مكانيزم اتصال زانويي داراي مزيت مكانيكي بالا و سرعت زياد است غالباً در عمليات سكه زني تصحيح اندازه و شكل دادن به روش گورين استفاده مي شود .
پرس پيچي
پرس پيچي براي مواردي استفاده مي شوند كه قطعه بايد مدت زيادي زير پرس باشد . مثل كفش .
پرس هاي هيدروليكي جابجايي را با حركت پيستون ايجاد مي كنند و مزيت اين پرسها اين است كه مي توان در مكانهاي متفاوت نيروهاي متفاوتي را برنامه ريزي كرد از اين حيث اين پرس ها داراي انعطاف پذيري بالايي هستند و مي توان با دقت بالايي فشار را در آنها طرح ريزي كرد كورس حركت اين پرس ها بستگي به طول سيلندر انها دارد يكي از معايب اين پرسها نياز به تعمير و نگهداري بيش از حد و همچنين نشت روغن از آن دانست .
علاوه بر اين قابليت تنظيم سرعت را هم دارا مي باشند وليكن داراي تكرارپذيري خوبي نيستند از اين حيث پرس هاي مكانيكي مزيت بهتري دارند . بطور كلي اين پرس ها كندتر از پرس هاي مكانيكي هستند .
پرس ها را برحسب شكلشان نيز طبقه بندي مي كنند .
پرس هاي تاب شكافدار
پرس هاي تاب شكافدار امروزه از پرس هاي قاب قوسي ديگر به ندرت استفاده مي شود تنها كاربرد عمده آنها عمليات سكه زني است كه عمدتاً بصورت پيچي است . از اين پرسها در صنعت كفاشي استفاده هاي فراواني مي شود .
پرس هاي شكافدار
اين پرس ها داراي قابي به شكل c هستند كه پر كاربردترين و انعطاف پذيرترين پرس هاست . اين پرس ها از 1 تا 300 تن ساخته مي شوند .
قالب هاي برش :
واژه برش :
قيچي و برداشت قطعه اي از يك نوار فلز به صورت مسطح با محيط غير مشخص را برش گويند .
قالب :
قالب از يك سنبه و يك ماتريس تشكيل شده كه مقطع سنبه به شكل جسم مورد برش مي باشد . ماتريس سوراخي دارد كه سنبه در آن حركت مي كند و قطعه بريده شده از آن به بيرون مي افتد .