شکل‌ دهی فلزات

در فرآيند شکل دهي با استفاده از روشهاي مختلف مانند نوردکاري، آهنگري، اکستروژن، کشيدن، پرس کاري چرخشي، الکترومغناطيسي و الکتروهيدروليکي و غيره محصول به صورت نهايي شکل داده مي‌شود.
شکل دادن
در فرآيند شکل دادن ، روشهاي مختلفي براي تهيه محصول به‌صورت شکل نهايي بکار برده مي‌شوند. اين روشها شامل نورد ، آهنگري ، اکستروژن ، کشيدن ، پرس‌کاري ، چرخشي ، چرخشي برشي ، انفجاري ، الکترومغناطيسي ، الکتروهيدروليکي و غيره مي‌باشند که برخي از مهمترين اين روشها در زير بررسي مي‌گردند.

نورد کاري (غلتک کاري)
قسمت اعظم فولادي که در کارخانه‌هاي فولادسازي به‌صورت شمش تهيه مي‌گردد، توسط دستگاههاي نورد به ورق ، تيرآهن ، تسمه‌هاي فولادي ، ريل ، انواع پروفيل ، لوله و سيم تبديل مي‌شود. دستگاه نورد بطور ساده و ابتدايي از دو غلتک استوانه‌اي که روي هم قرار گرفته‌اند، تشکيل شده است. استوانه‌هاي مذکور بوسيله موتورها در جهت عکس يکديگر حرکت دوراني نموده ، بدين ترتيب اگر شمش بين آنها هدايت گردد، استوانه‌ها آن را گرفته و از شکاف بين خود عبور مي‌دهند.

در اثر اين عمل ، جسم پهن و طويل مي‌شود. با انجام اين عمل به دفعات و نزديکتر کردن استوانه‌ها به يکديگر ، سيم پهن تر ، نازکتر و طويل‌تر خواهد شد. محصولات نورد شامل ميل گرد ، ميل چهار و گوش ، تسمه باريک ، تيرآهن ، ناوداني ، ريل ، ورق و صفحه‌هاي فولادي با ضخامت‌هاي متفاوت ، لوله‌هاي بدون درز و با درز و با مقاطع دايره‌اي ، بيضي و چندضلعي مي‌باشند.
آهنگری (پتک‌کاري)
عمليات آهنگري توسط ضربه چکش يا دستگاه پرس انجام مي‌پذيرد. اين روش ، شامل کار بر روي فلز توسط چکش‌کاري يا پرس‌کاري تا حصول شکل نهايي با قالب يا بدون قالب است. چکش‌کاري به دو روش دستي و ماشيني قابل انجام است که امروزه اکثرا چکش‌هاي ماشيني بکار گرفته مي‌شوند. اين چکش‌ها با بخار يا هواي فشرده کار مي‌کنند و با اعمال ضربه‌هاي سنگين ، چکش‌کاري قطعات را انجام مي‌دهند.
براي ساخت قطعاتي چون محور کشتي‌ها ، ميل‌لنگ‌ها ، لوله‌هاي توپ ، ديگ‌هاي بخار و غيره توسط پرس‌کاري تهيه مي‌گردند. امروزه براي خم کردن وشکل دادن ورق در صنايع کشتي‌سازي و ماشين‌سازي نيز از پرس استفاده مي‌شود.
اکستروژن (حديده کاري)
اکستروژن ، فرآيندي است که بوسيله آن مي‌توان قطعات و اشکالي را توليد نمود که تقريبا با هر روش ساخت ديگري غير ممکن مي‌باشد. در اين روش ، فلز را تحت تاثير نيروي زياد وارد قالبي نموده ، به شکل مورد نظر (نظير لوله ، سيم و مقاطع مخصوص) بيرون مي‌آورند. آلومينيوم ، سرب ، روي ، قلع و برخي از فولادها از جمله موادي هستند که تحت فرآيند اکستروژن قرار مي‌گيرند.
کشيدن
کشيدن ، عبارت است از امتداد دادن و کشيدن ورق براي توليد اشکال با سطوح مختلف. در اين روش ، ورق فلزي حداقل در يک جهت فشرده مي‌شود. اين فرآيند مي‌تواند به‌صورت کشيدن قطعه از درون قالب (بر خلاف روش اکستروژن) انجام پذيرد و قطعاتي نظير لوله‌هاي بدون درز ، قطعات سقف اتومبيل ، پوکه‌هاي فشنگ ، ظروف حلبي و ماهي‌تابه‌ها به اين روش تهيه مي‌شوند.
ماشين کاری
فرآيند ماشين‌کاري عبارت از شکل دادن مواد توسط تراوش و برش مي‌باشد. اين عمل بوسيله ابزارها و ماشين‌هاي تراوش و برش انجام مي‌گيرد. مقدار قشري که از قطعه اوليه برداشته مي‌شود تا قطعه صيقلي و نهايي ايجاد گردد، اصطلاحا تراوش خور مي‌نامند. به‌منظور رعايت مسائل اقتصادي ، مقدار تراوش خور بايد حداقل باشد تا مصرف فلز و هزينه‌هاي تراشکاري کاهش يابد.
در برش‌کاري )قيچي‌کاري) نيز براي برش و جدا کردن فلز از دو نيروي متقابل استفاده مي‌شود. اين نيروها ، توسط دو تيغه (با فاصله از يکديگر) اعمال مي‌شوند که با نيروي کافي موجب از هم‌گسيختگي و شکسته شدن فلز مي‌گردند. در ماشين‌کاري قطعات ، بر حسب نوع کار از ماشين‌هاي تراوش ، فرز ، مته صفحه تراش ، کله‌زني ، سنگ زني ، تيز کاري و سوراخ‌کن استفاده مي‌شود که معمولا اين قطعات ، خود محصول فرآيندهاي ريخته‌گري ، آهنگري ، نورد و غيره مي‌باشند.
ماشين‌کاري فلز با وسايل تخليه الکتريکي پر فرکانس نيز فرآِيند نسبتا جديد است که به ميزان وسيعي بکار گرفته مي‌شود. اين روش ، براي ماشين‌کاري اشکال پيچيده و بريدن مقاطع نازک از نيمه‌هادي‌ها و آلياژهاي وسايل فضايي بکار مي‌رود.
پرسکاري
اجزاي فرز CNC: ابزار کار( تيغه فرزها ومته ها و يا ساعتهاي اندازه گيري جهت کالبيره کردن قطعه کار نسبت به دستگاه و…) شلنگي براي هدايت مايع سرد کننده ( آب وصابون محلول Z1 ويا آب وگازوييل و…) به سمت قطع کار وابزار . فيکسچري جهت نگهداري قطعه (روبند فنري و…) سيستمي براي نوشتن برنامه هاي که ابزار را به سمت قطعه کار مي کند. ريلهاي که در آنقطعه ساپورت شده و حرکات طولي وعرضي وجانبي انجام ميدهد .مورس ودرن که براي نگهداري ابزار کار استفاده مي شود .
جهت کالبيره کردن قطعه کار نسبت به دستگاه و…) شلنگي براي هدايت مايع سرد کننده ( آب وصابون محلول Z1 و يا آب و گازوييل و…) به سمت قطع کار وابزار . فيکسچري جهت نگهداري قطعه (روبند فنري و…)سيستمي براي نوشتن برنامه هاي که ابزار را به سمت قطعه کار مي کند. ريلهاي که در آنقطعه ساپورت شده و حرکات طولي وعرضي وجانبي انجام ميدهد .
لوله هايي که براي تنظيم دما مورد نياز دستگاه نصب مي شوند زيرا که اين دستگاهها به سرما يا گرما حساس مي باشند.
روش کار با دستگاه CNC :
ابتدا قطعه کار را نسبت به دستگاه fix کرده و وارد برنامه ء اصلي مي شويم در محيط برنامهء اصلي زير شاخه هاي موجود مي باشد که هر زير شاخهء برنامه عملياتي مانند سوراخکاري و… انجام مي دهد .برنامه نويس اجزاي قطعه را به زبان برنامه ترجمه مکند . دراين ماشين دو روش براي تنضيم قطعه کار نسبت به ابزار داريم يکي صفر مطلق مباشد يکي ديگر صفر نسبي ، در صفر مطلق ماشين به وسيله ء برنامه نوشه شده نقطه ايي را به عنوان نقطهء مرجع؛ که برنامه نويس فاصله هاي موجود در عمليات را نسبت به آن مي سنجد
مزاياي دستگاه فرز CNC نسبت به ديگر ماشينها:
در اين دستگاه به خاطر اينکه وظيفه ء اصلي را برنامه نويس انجام مي دهد به کارگر ماهري نياز نمي باشد . سرعت کار و دقت بالا تري نسبت به ديگر ماشينها دارد . قطعاتي که نياز به تلرانس بالا تري نياز دارند مي توان با دستگاه CNC عمل نمود . منحني ها ويا قوسها را ميتوان به وسيله ءاين دستگاه به وجود آورد .
در حين عمليات ميتوان به برنامه اصلي رفته و عملکرد زير مجموعه هاي ديگر را تغيير داد . انتخاب زير مجموعه ها به دست کارگر ميباشد . در اين دستگاه که عمل نگهداري ابزارکار مورس و دورن به عهده دارند ،تعويض ابزار کار را راحتر کرده اند.
تفاوت اصلي فرز CNC با ديگر ماشين اين است که قطعه ثابت و ابزار کار دوران دارد ، بنابر اين در جايي که لازم باشد از اين دستگاه استفاده مي کنيم .
اجزاي دستگاه پرس :
بدنه که وظيفهء نگهداري اسکلت کلي پرس را دارد ، که عمدتاً از ريخته گيري حاصل مي شود زيرا که قطعات ريخته گري دارند لرزش کمتر دارند ، فلايول ؛ که به ميل لنگ متصل مي باشد که فلايول هميشه بايد در گردش باشد زيرا که به عنوان يک منبع زخيزهء انرژي عمل نموده و وقتي که ضربه زننده عمل مي کند انرژي را به ما پس مي دهد .ميل لنگ که براي تبديل حرکت دوراني به حرکت خطي به کار برده مي شود .نگهدارندها که عنوان نقاطي که سنبه (ضربه زننده ) به آنها بسته مي شود .
کلاچ که از حرکت دايمي ضربه زننده جلوگيري ميکند . سنبه ؛ که به وسيلهء آن قطعه کار برش يا خمش يا کشش ويا… انجام مي دهد . توپي که به انتها ي سنبه متصل مکنند . روبنده که به ماتريس متصل مي شود . مانع (STOP )؛که باعث گام دادن به نوار ورق در هر ضربه پرس مي شود . ماتريس که باعث انتقال قطعه هاي بريده شده به سمت بيرون ميشود . کفشک که قالب روي آن سوار مي شود .که هر کفشک از چند گايد تشکيل شده است . پدالي که کارگر با فشار دادن آن مي تواند ضربه زننده را با قطعه کار درگير نمايد .
روش کار با دستگاه پرس :
کارگرقطعه کار را با گيره به سمت داخل هدايت مي کند زماني که قطعه با مانع استوپ اوليه تماس مي کند وقطعه ورق جايگيري شده است. چرخ طيار(فلايويل ) که در حال دوران مي باشد وقتي که کارگر پدال را فشار مي دهد مانعي که بين چرخ طيار وميل لنگ مي باشد آزاد شده و حرکت دوراني چرخ طيار را به ميل لنگ مي دهد ، ميل لنگ حرکت دوراني را به حرکت خطي تبديل مي کند ، ميل لنگ به دليل داشتن لنگي کورسهاي به سمت بالا و سمت پايين را تامين مي کند. فاصله لقي ميل لنگ حداکثر کورس را به ما مي دهد
به دليل نيروي زيادي که به سنبه وارد مي شود ورقي به نام توپي پشت سنبه نصب مي کنند . يک قالب را مي توان طوري طراحي کرد که در سه مرحله، سه کار متفاوت انجام داد .مانند : ۱- سوراخ کاري ۲- خم کاري ۳- برش گسترده که بستگي به طراح قالب دارد .
بايد طراح قالب لقي(تلرانس) را بين سنبه و ماتريس در نظر بگيرد زيرا که خطر شکستگي شاتون پرس را کمتر کرده و نيرو برش را نيز کمتر ميکند اگر لقي سنبه و ماتريس در نظر گرفته نشود پارگي دو طرف ورق در يک امتداد قرار نمي گيرد و قطعه حاصل پليسه هاي اضافي دارد.
ايجاد لقی نبود لقی
هنگامي که سنبه پايين مي آيد سنبه به شکل جسم مورد بوش مي باشد و ماتريس سوراخي دارد که جسم برش خورده در آن افتاده واز آن بيرون مي افتد. قطعه اصلي تغيير شکل پلاستيکي داده و شکل دهي داده شده است ، در قالبهاي خم ماتريس قطعه را شکل دهي