نوشته‌ها

فرایند کشش عمیق

معرفی فرایند کشش عمیق

 

قصد داریم تا در این مقاله آموزشی بطور تخصصی به برسی فرایند کشش عمیق فلزات بپردازیم ،پس با ما همراه باشید.

عملیات کشش عمیق کاربرد فراوانی در صنعت دارند.بطور مثال برای شکل دادن قطعات فنجانی شکل از فرایند کشش عمیق (Deep drawing) استفاده میشود. از جمله مواردی که با این روش ساخته میشود میتوان به گلگیر ماشین ، وان حمام ،محفظه های پوسته ای و … نام برد. این عمل با قرار دادن لقمه ای به اندازه مناسب روی قالب شکل دار و فشار دادن فلز به داخل قالب با یک سنبه انجام می شود.

کشش عمیق

این نوع فرآیندها با اغلب فرآیندهای شکل دادن حجمی تفاوت دارد. در ورق کاری کشش حاکم است درحالی که فرآیندهای شکل دادن حجمی به طور عمده فشاری هستند.

به علاوه غالباً یک سطح یا هر دو سطح نواحی تغییر شکل آزاد است یعنی آنکه ابزار آنها را نمی گیرد. اختلاف عمده در این است که شکست در ورق کاری غالباً از ناپایداری پلاستیک در هنگام کشش ناشی می شود و نه از گسیختگی، هر چند ممکن است سرانجام ورق گسیخته شود.

حد شکل دادن بهینه

حد شکل دادن بهینه هنگامی است که باریک شوندگی موضعی رخ دهد نه موقعی که ورق گسیخته می شود. در شکل زیر تصویر شماتیک فرآیند کشش عمیق ( کاسگری) نشان داده شده است. از این روش برای تولید صنعتی قطعاتی نظیر مخازن فولادی، فشنگ برنجی و قوطی های کنسرو آلومینیومی و فولادی استفاده می کنند.

کشش عمیق

در شکل بالا، دو ناحیه مهم دیده می شود، لبه که بخش عمده تغییر شکل در آن رخ می دهد و دیواره که باید نیروی لازم برای تغییر شکل لبه را تحمل کند. اگر قطر قطعه خام خیلی زیاد باشد، نیرویی که باید از طریق دیواره انتقال یابد بیش از اندازه افزایش می یابد و سبب تسلیم و شکست دیواره می شود.

شکل پزیری

شکل پذیری را می توان به صورت نسبت کشش حدی(LDR)  که عبارت است از بزرگترین نسبت قطر قطعه خام (گرده) به قطرکاسه یا پانچ که بتوان با موفقیت کشید. در صنعت مقدارLDR  حدود ۲ تا ۲٫۲ است و این مقدار در آزمایشگاه تا ۲٫۶ هم رسیده است. در بسیاری از قطعات تولیدی Sheet Metal جلوه ظاهری از اهمیت خاصی برخوردار می باشد،

از جمله قطعات رویه در یک خودرو و بسیاری از محصولات مصرفی همچون سینک ظرفشویی اشپزخانه، وان حمام. این فاکتور مهم جز در سایه اجرای دقیق تولید میسر نمی گردد. بدیهی است که بررسی عملی و استفاده از تجربیات شرکت های پیشرو کمک شایانی در انجام این فاکتور مهم می نماید.

در این مقاله عوامل مؤثر در عملیات کشش عمیق مورد مطالعه قرار می گیرد و روش ها و فن آوری های نو، که از آن جمله می توان به روش های اجزاء محدودFEA  و شبیه سازیElectronic Shimming  اشاره نمود.

کشش عمیق

کنترل نمودن جریان ورق

کنترل نمودن جریان (جاری شدن ورق) پیچیدگی و شکل قطعه کارهای کششی بستگی به الاستیسیته ورق دارد. حذف وضعیت هایی که سبب کندی جریان فلز می گردد لازم است تا تنش های قطعه کار به مقدار مینیمم انتخاب شود. اگر جریان فلز خوب کنترل نشود ایجاد چروک یا موج می نماید. به طور عمومی تعیین مقدار نیروی ورقگیر برای اینکه از چروک خوردنو موج دار شدن جلوگیری به عمل آورد به وسیله آزمایش صورت می گیرد.

قالب های پرس

قالب های پرس

قصد داریم تا در این مقاله آموزشی به برسی قالب های پرس بپردازیم ، با ما همراه باشید.

در صنعت برای تولید بعضی از قطعات،که تعداد آنها زیاد میباشد از قالب های پرس ستفاده میکنیم. قالب های پرس در انواع

مختلفی موجود میباشند که هرکدام در زمینه خاصی مورد استفاده قرار میگیرند. ما در این مقاله به برسی کلی قالب

های پرس و اجزا آن میپردازیم.

سنبه و ماتریس ها شکل نهای قطعاتی که میخواهیم تولید کنیم را که به صورت نری(سنبه) و مادگی(ماتریس) است برایمان ایجاد میکنند.

در واقع زمانی که بخواهیم ورق های فولادی را به قطعاتی تبدیل کنیم که قرار است تولید انبوه داشته باشند از قالب های

سنبه ماتریس استفاده میکنیم که با کمترین هزینه ساخت و بیشترین راندمان تولید قطعه نهای را برایمان تولید میکند.

اگر در چنین مواقعی یعنی ساخت قطعاتی که تولید انبوه دارند بخواهیم از دیگر روش ها مانند ماشینکاری یا ریخته گری یا

جوشکاری استفاده کنیم هم هزینه خیلی زیادی در بر میگیرد هم راندمان تولیدمان پاین میاید.

البته به یاد داشته باشید که قطعاتی که خاصیت تغیر شکل دادن را ندارند مانند چدن ها و قطعاتی که ضخامت زیادی دارند را نمیتوان از این روش تولید کرد.

در زیر یک نمونه قالب سنبه ماتریس را مشاهده میکنید.

قالب سنبه ماتریس

اجزا تشکیل دهنده قالب پرس

 قالب های سنبه ماتریس از قطعات مختلفی تشکیل شده است که اصلی ترین ان ها سنبه،ماتریس،کفشک ها،میل راهنما و بوش ها هستند.

اجزا خصوصی

سنبه ها

سنبه ها نقش نری را در قالب بازی میکنند و بیشتر اوقات در کفشک بالا نصب میشوند.

 سنبه ها بعد از ساخت توسط عملیات حرارتی آبکاری می شود. بعد از سختکاری (عمیلیات حرارتی) استحکام آنها از لحاظ سایشی

بالا رفته اما در اثر زمان کار زیاد تیزی خود را از دست خواهد داد که بعد از کند شدن به توسط ماشینهای صنعتی مانند

سنگ مغناطیس لبه ی آنها به حالت اول بر میگردد. قابل ذکر است که تمامی مراحل ماشینکاری اعم از

سوراخها ، رزوه ها ، سوهانکاری و زدن برقوها قبل از مرحله ی سختکاری باید انجام شود

زیرا بعد از عملیات هیچگونه ماشینکاری بر روی سمبه و ماتریس انجام نخواهد گرفت.

ماتریس ها

ماتریس ها در قالب نقش مادگی را بازی میکنند و بیشتر وقت ها بر روی کفشک پاین نصب میشوند.

ماتریس نیز اکثرا از جنس فولادهای سنبه ساخته می شود و تلروانس بین سنبه و ماتریس باید به مقدار معینی باشد در غیر

اینصورت یا قطعه کار مطابق ابعاد خواسته شده تولید نمی شود.

و یا اگر تلروانس زیاد باشد قطعه بجای بریده شدن داخل ماتریس شده و به حالت کشش پاره می شود.

برای اینکه قطعات بتوانند به راحتی از داخل ماتریس بیرون ریخته شوند فقط قسمتی از سر ماتریس مطابق قطعه کار بوده و بقیه آن تا انتها گشاد تر می باشد.

بعضی ماتریس ها که ساخت آنها بصورت یک تیکه مشکل بوده و یا خیلی بزرگ باشند بصورت چند تیکه می شوند و به روشهای مختلف تولید می شوند.

در بعضی اوقات میبینیم که ماتریس یا سنبه خرده میشوند یا لبه ان ها میپرد.برای انکه کل ماتریس یا سنبه را عوض نکنیم

فقط نوک انها که درگیر هستند را از جنس مستحکم میسازیم و به هم متصل میکنیم.البته برای انکه هزینه ها را کاهش دهیم

هم کل سنبه ماتریس را از جنس مقاوم نمیسازیم.

سنبه گیر

هنگامی که امکان نصب سنبه بر روی کفشک ممکن نباشد از قطعه ای به نام سنبه گیر استفاده میکنیم که بر روی کفشک

بالا نصب میشود و سنبه درون ان قرار میگیرد.

اجزا عمومی

کفشک ها

کفشک ها عامل استقرار قطعات قالب هستند که در یک قالب از دو کفشک(کفشک پاین و کفشک بالا) استفاده میشود که معمولا از جنس چدن ساخته میشوند.

در کفشک بالا قطعاتی مانند سنبه ، بوش ها، ورقگیر و توپی نصب میشود و در کفشک پاین قطعاتی مانند ماتریس،میل راهنما ،بیرون انداز نصب میشود.

البته یادتان باشد که بنا بر نیاز جای هر کدام از قطعات و همینطور تعدادشان میتواند تغیر کند.

میل راهنما

میل راهنما ها نقش هدایت کننده مسیر را بر عهده دارند و بر روی کفشک پاین پرس میشوند به طوری که کفشک بالا را به

کفشک پاین متصل میکنند و قطر انها نصبت به نیروی پرس تغیر میکند.

بوش راهنما

بوش راهنما ها مانند میل راهنما وظیفه هدایت مسیر را بر عهده دارند به طوری که میل راهنما ها به جای کفشک بالا از

بوش راهنما عبور میکنند و در کفشک بالا نصب میشوند و اندازه انها نثبت به کورس قالب تغیر میکند.

بیرون انداز

در فرایند پرس کاری هنگامی که ورق درون ماتریس میرود به دلیل خاصیت بازگشت فنری ورق قطعه به دیواره ماتریس میچسبد

و بیرون اوردن ان دشوار میشود.

در چنین مواقعی از قطعه ای به نام بیرون انداز استفاده میکنیم که معمولا درون ماتریس جاساز میشود و نیروی بیرون انداز

قطعه توسط فنر تامین میشود.

ورقگیر

در هنگام پاین امدن پرس و تولید قطعه ورق از جای خود بلند میشود و یا چروک پیدا میکند و در اخر منجربه پارگی ورق میشود.

برای جلوگیری از چنین مشکلاتی از قطعه ای به نام ورقگیر استفاده میکنیم که بر روی کفشک بالا نصب میشود.

پین انگشتی

در مراحل اولیه کار ممکن است چند قطعه به صورت ناقص تولید گردد که اگر قرار باشد از نوارهای کوتاه استفاده شود

تولید مقرون به صرفه نخواهد بود،لذا به منظور جلوگیری از ضایعات در مراحل اولیه بسته به طراحی قالب و تعداد

ایستگاه های موجود از یک یا چند پین انگشتی استفاده میکنیم. پین انگشتی که روی روبنده جاسازی می شود

طوری است که آنرا به داخل فشار دهیم در داخل وارد کانال شده و به صورت زبانه ای سر راهه ورق می گردد و به این طریق

ورق را در یک موقعیت مناسب موقتا نگه می دارد تا عمل برش روی آن انجام شود.

توپی

به منظور متصل کردن قالب به پرس از قطعه ای به نام توپی استفاده میکنیم به طوری که یک سمت ان به کفشک بالای و طرف

دیگر ان به دهانه پرس وصل میشود و با هر بار بالا پاین رفتن پرس قطعه مد نطر تولید میشود.

  • فقط یادتان باشد قطعاتی که توضیح دادیم تعداد و اندازه انها نسبت به کارای قالب و نیروی اعمالی تغیر میکند.