بخشی از مقاله
چکیده
یکی از کاربردهای مهم تکسچر کردن ورق های فولادی در ساخت بدنه خودرو می باشد. قابلیت شکل پذیری و ظاهر بدنه خودرو از اهمیت بالایی در صنایع خودروسازی برخوردار است. در این مقاله انواع روش های تکسچر کردن ورق های رول شده فولادی مورد استفاده در بدنه اتومبیل مورد بحث و بررسی قرار می گیرد که شامل روش تکسچر کردن انواع ورق های رول شده فولادی به روش های شات بلاست، پرتوهای لیزر، پرتوهای الکترونی و تکسچر کردن ورق های فولادی به روش تخلیه الکتریکی می باشد
هریک از روش های فوق الذکر به اختصار توضیح داده می شود. در این مقاله همچنین یک سیستم خبره برای تکسچر کردن ورقهای فولادی به روش تخلیه الکتریکی با استفاده از نرم افزار NEXPERT طراحی و توسعه داده شده است. سیستم خبره قادر است قابلیت تکسچرکردن ورقهای رول شده را بررسی و زمان و هزینه و نرخ تولید و بهره وری و اثر پذیری آنها را برآورد نماید. سیستم خبره با اطلاعاتی که در اختیار طراح قرار می دهد می تواند موجب بهبود طراحی شده و زمان و هزینه ها ی تکسچر کردن را کاهش دهد. همچنین اطلاعات مناسبی در اختیار مهندس ساخت قرار می دهد تا بتواند پارامتر های ماشین تکسچر کردن ورقها را بطور بهینه انتخاب نماید\
۱- مقدمه
یکی از کاربردهای مهم تکسچر کردن ورق های فولادی در ساخت بدنه خودرو می باشد. قابلیت شکل پذیری و ظاهر بدنه خودرو از اهمیت بالایی در صنایع خودروسازی برخوردار است. امروزه تلاش می شود تا وزن خودرو ها سبکتر، اقتصادی تر، محکم تر و هزینه ساخت آنها ارزانتر و کم آلاینده تر باشد
از طرف دیگر صنایع فولاد و تولید کننده های ماشین ابزار تکنولوﮊیهای خود را توسعه داده اند تا بتوانند نیاز های بازار و صنعت را تامین نمایند. به همین دلیل انواع روش های تکسچر کردن ورق های فولادی توسعه داده شده است . از ورق های فولادی تکسچر شده بطور تصاعدی در صنایع خودرو سازی استفاده می شود. تکسچر کردن ورق های فولادی موجب می شود تا مانند ماسکی روی ورق های فولادی، آنها را از خط و خش هایی که هنگام حمل و نقل و جابجایی در قطعه ایجاد می شود محافظت نماید
تکسچر کردن ورق ها نقش اساسی در فرم پذیری، قابلیت رنگ پذیری، ظاهر مناسب و عملیات فرایند کاری دارد. همچنین تکسچر کردن ورق ها موجب می شود تا در عملیات روغن کاری ورقها برای عملیات پرسکاری، خوردگی قالب کاهش یابد
فرایند تکسچر کردن بر روی صفحات فلزی فولادی در مراحل نهایی نورد سرد انجام می شود. در روش های سنتی تکسچر کردن، بر روی صفحات فلزی توسط تکنیک شات بلاست انجام می شود. هزینه این فرایند کم می باشد. ساچمه سخت با سرعت بالا بر سطح ورق رول شده برخورد می کند و سطح ورق را زبر می کند]۴.[ در این فرایند ضروریست تا از قطعات حساس ماشین محافظت شود. همچنین سختی ساچمه ها بایستی سخت تر از سختی ورق رول شده باشد .
محدودیت تکنیک شات بلاست عبارت است از مشکل بودن کنترل و دقت پرتاب ساچمه به سطح مورد نظر می باشد. همچنین متغییر هایی مانند شکل و اندازه و سرعت و زاویه پرتاب ساچمه، سختی ساچمه و ورق رول شده از جمله عوامل موثر در شات بلاست می باشد. محدودیت متغیر بودن سطوح زبر شده و تعداد نقاط تکسچر شده در واحد سطح، آلودگی و غیر قابل قبول بودن محیط اطراف شات بلاست و امکان پذیر نبودن ورق هایی که سختی آن بیشتر از سختی ساچمه می باشد، از جمله محدودیت های تکنیک شات بلاست می باشد
برای فایق آمدن بر محدودیت های شات بلاست، سه تکنیک جدید زیر معرفی شده است: الف- تکسچر کردن ورقهای فولادی از طریق پرتوهای لیزری ، ب- تکسچر کردن ورقهای فولادی از طریق پرتوهای الکترونی، ج - تکسچر کردن ورقهای فولادی از طریق تخلیه الکتریکی. کلیه فرایند های فوق الذکر، فرایند های حرارتی هستند که نسبت به تکنیک شات بلاست دارای محاسن زیر می باشند: الف: طراح می تواند دقت تکسچر کردن ورق ها را در ابتداء طراحی مشخص نماید. ب: سختی سطح ورق تاثیری در تکسچر کردن ورق ندارد.
۲- انواع روشهای جدید تکسچر کردن ورقهای فولادی
بطور کلی برای تکسچر کردن و خشن کردن سطوح ورق رولهای فلزی پنج روش ویژه وجود دارد. که در زیر هر کدام از این پنج روش بطور خلاصه توضیح داده می شود.
۲-۱- تکسچر کردن سنتی شات بلاست توسط پرتاب ساچمه
بطور سنتی عملیات تکسچر روی ورقها توسط روش پرتاب ساچمه انجام می شود. این روش یک روش ارزان می باشد و در آن مواد دارای لبه تیز توسط یک چرخ سانتریفیوﮊ به سمت رول پرتاب می گردند. دانه های ساچمه به هنگام برخورد با سطح ورق رول باعث تغییر فرم پلاستیکی می شوند و ذراتی را در نتیجه برخورد با سطح رول ، از سطح جدا می کنند پس در حالت شات بلاست ساچمه سخت به سطح رول با چگالی بالا برخورد کرده که این برخورد منجر به ناصافی و زبری و خشن شدن سطح می گردد.
صافی سطح رول می تواند بر اثر سرعت چرخ سانتریفیوﮊ، جنس ساچمه، مقدار سختی ورق رول، سرعت پرتاب ساچمه ها و زمان ساچمه پاشی تغییر کند. روش شات بلاست یک روش ارزان است اما قابلیت تکرار کمی دارد. همچنین کنترل دقت سطوح به دلیل تغییرات زیاد حاصل از این عملیات مانند تغییرات اندازه شکل، چگالی و سختی ساچمه مشکل است بنابراین کنترل پارامترهای تکسچر در این روش مشکل است، سر و صدای آن نیز زیاد است علاوه بر آن نواحی حساس به عنوان مثال رول برینگ ها بایستی از سایش محافظت شوند که در روش شات بلاست این امر امکان پذیر نیست.
محدودیت دیگر که برای شات بلاست وجود دارد به علت سختی رول است زیرا بیشتر تمایل به استفاده از رولهای با سختی بیشتر به منظور کاهش میزان سایش حاصله در عملیات نورد است تا بتواند منجر به تغییر شکل پلاستیکی در سطح رول گردد . در نتیجه محدودیتی برای سختی که براحتی در ساچمه ایجاد می شود بوجود می آید. همچنین مشکلات محیطی از قبیل گرد و غبار و صدا موقع استفاده از روش شات بلاست وجود دارد و سطوح صفحات نیاز به حفاظت از سایش دارند .
۲-۲- تکسچرکردن ورقها توسط اشعه لیزری
در این روش که به روش پرتو لیزری معروف می باشد یک پرتوی لیزری - به عنوان مثال لیزر - CO2 روی رول متمرکز می گردد ، سطح کوچکی از رول ذوب می شود. یک چرخ قطاع باعث قطع شدن پرتو می شود و ماده مذاب بر اثر فشار پلاسما و یک گاز نجیب به سمت بیرون پرتاب می گردد. در این روش فلز مذاب باعث ایجاد تحدب هایی در اطراف حفره می گردد یا در یک طرف حفره تجمع می کند و در آنجا منجمد می گردد . رول دوران می کند و در جهت محوری به صورت آرام حرکت می کند زبری سطح می تواند بر اثر قدرت اشعه لیزری ، حرکت محوری، سرعت رول، سرعت چرخ قطاع و گاز نجیب تغییر کند .
در روش پرتو لیزری یک شعاع نور از گاز لیزر با انرﮊی بالا به طور مکانیکی به یک سری پالسهایی قبل از متمرکز شدن بر روی سطح رول قطعه کار شکسته می شود - ریز می شود - . چگالی با انرﮊی بالا منجر به ذوب موضعی رول می شود که این عمل همراه با یک جت گاز منجر به تشکیل یک حفره مجزا می گردد . در ابتدای پروسه تولید ، رول دوران می کند و اشعه لیزری در طول رول به صورت محوری با یک روش مشابه دوران ، برای تولید نمونه مارپیچی از حفره ها حرکت می کند .
عمق و اندازه حفره ها را از طریق انرﮊی و زمان dwell اشعه می توان کنترل کرد و همچنین فضای مابین حفره ها به وسیله سرعت پیشروی و تعداد پالسها کنترل می گردد . روش پرتو لیزری یک الگوی منظمی که ناشی از طبیعت پریود یک پروسه است را تولید می نماید. دو نوع سطح رول ممکن است مورد نیاز باشد یکی که در آن رول توسط حفره های عمیق به منظور تولید سطحی با قابلیت نگهداری خوب روانکار برای عملیاتهای پرسکاری سخت ، پوشش داده شده است و دیگری سطحی با پرداخت آینه ای لیزری که در آن چگالی حفره ها پایین است . که این سطح برای عملیات رنگکاری و پرداخت رنگ می باشد.
در سیستم - CRM ماده مرجع تائید شده - یک ستون نور غیر متمرکز ۳ کیلو وات بوسیله دیسکهای سوراخ سوراخ دوار در پالسهای ۰۴ کیلو هرتز بطور سریع تکه تکه می شود سپس در قطر ۱./ میلیمتر متمرکز می شود که منجر به ارائه قدرتی بتوان ۱۱۰۱ وات بر میلیمتر مربع می شود . که استفاده از یک جت اکسیژن این قدرت را بیشتر می کند . رول دوران می کند و پرتو نور دقیقا با یک پیشروی مساوی با قطر پرتو نور برای تولید یک حوضچه جوش مارپیچی حرکت می کند و سرعت دورانی از طریق تغییر دادن فضای بین حوضچه ها زبری سطح را کنترل می کند
زمانیکه LT بعلت سختی نورد نفوذناپذیر است تنظیم تکسچر ساخته با اسکن مارپیچ می تواند ورقه نورد را با مسائل بحث شده در بالا تولید نماید سیستم پیشرفته CRM می تواند یک رول را به قطر ۰۰۵میلی متر با طول یک متر در دو ساعت تکسچر بکند قبل از اینکه نیاز به تکسچر ینگ مجدد باشد.
۲-۳-تکسچرکردن توسط پرتوی الکترونی
این روش با بکار بردن پرتو الکترونی قسمتی از فلز مذاب تبخیر می شود به طوری که فشار بخار باعث انباشته شدن فلز مذاب به صورت حلقه ای در اطراف حفره می گردد .ورق رول در یک اتاقک خلاء می چرخد و بصورت محوری حرکت داده ی شود . ممکن است گردش ورق رول با برقراری فرکانس طوری همزمان گردد که حفره ها بصورت همگن در تمام جهات پخش گردند همانند تکسجر کردن به روش پرتو لیزری، حفره ها می توانند طوری ایجاد گردند و تقاطع آنها طوری باشد که ساختار معمولی آنها قابل توجه نباشد .
بنابراین روش تخلیه الکتریکی نیز یک پروسه مشابهی است که بجای لیزر از پرتو الکترونی استفاده می شود. در این روش سیستم نیاز به شرایط خلاء دارد. مزیت مهمی که این پروسه دارد این است که کنترل اشعه می تواند بصورت الکترو مغناطیسی انجام گیرد . از این رو نمونه های توپوگرافی پیچیده ای با استفاده از این روش میتوان تولیدنمود . روش پرتو الکترونی یک روش نسبتا تازه ای است که در صنایع از آن استفاده می شود.
۲-۴ تکسچر کردن به روش تخلیه الکتریکی
در تکنیک تکسچر کردن ورق های رول شده به روش تخلیه الکتریکی، تکسچر کردن ورق از طریق تخلیه الکتریکی انجام می شود. در این فرایند قطعه کار سطح ورق رول شده است که بوسیله مایع دی الکتریکی مانند پارافین از الکترود ابزار جدا می باشد
