شکل دهی - غلطک نورد

انواع فرآیندهای شکل دهی فلزات صنعتی

شکل دهی فلزات از روش های مهم در تولید قطعات فولادی است. به طور کلی محصولات میانی فولاد که برای تولید قطعات مختلف، مورد استفاده قرار می‌گیرند با فرآیندهای شکل دهی مثل نورد، کشش، فورج، پرس و … ساخته می‌شوند، محصولات میانی در سطح مقطع‌های مختلفی تولید می‌شوند، ورق،لوله، تیرآهن، میلگرد، نبشی، ناودانی و پروفیل از اصلی‌ترین این محصولات می‌باشد که کاربرد بسیار گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند.

لزوم انجام فرایندهای شکل دهی فلزات

به طور کلی پس از استخراج آهن و فولادسازی در کوره‌های کنورتور، مذاب فولاد آماده تبدیل به محصولات متنوع فولادی می‌باشد، ریخته‌گری فولاد به دو صورت شکل ریزی و شمش ریزی انجام می‌شود، در ریخته‌گری شکل ریزی، محصول معمولا هندسه پیچیده‌ای دارد به همین دلیل در قالب های مخصوص به صورت شکل نهایی ریخته گری می‌شود، فرایند شکل دهی فلزات به کمک ماشینکاری نهایی می شود و قطعه به دقت ابعادی مورد نظر می رسد. جهت رسیدن به خواص مکانیکی ایده‌آل یک مرحله عملیات حرارتی روی قطعه انجام می‌شود.

با استفاده از روش شمش ریزی، مذاب فولاد به شکل یکی از مقاطع بیلت، بلوم یا اسلب (تختخال) ریخته می‌شود، مقطع این محصولات به صورت مربع یا مستطیل می‌باشد و در ابعاد با یکدیگر تفاوت دارند. از بیلت برای تولید میلگرد و مقاطعی مثل نبشی، ناودانی، سپری و … استفاده می‌شود، همچنین از مقطع بلوم که ابعاد بزرگتری نسبت به بیلت دارد برای ساخت لوله‌های بدون درز استفاده می‌شود. بیشترین استفاده تختال در تولید ورق می‌باشد، برای تولید این مقاطع از انواع فرآیندهای شکل دهی فلزات استفاده می شود، مهمترین این فرآیندها نورد می‌باشد که بیشترین کاربرد را در ساخت این مقاطع دارد. از دیگر فرآیندهای شکل دهی فلزات می‌توان به فورج، کشش، پرس اشاره کرد.

فرآیندهای شکل دهی فلزات

کشش سیم

عملیات کشیدن به فرآیندی اطلاق می شود که طی آن فلز از درون قالب به وسیله‌ی نیروی کششی، خارج شود. بیشتر سیلان فلز درون قالب توسط نیروی فشاری ناشی از اثر متقابل قالب و قطعه کار حاصل می‌شود. معمولا قطعات با تقارن محوری توسط فرآیند کشش تغییر شکل می‌یابند. به فرایند کاهش قطر سیم، میله یا مفتول توپر در اثر کشیدن، کشش سیم، میله و یا مفتول گفته می شود. به سیم‌های تهیه شده از طریق روش نورد اصطلاحا مفتول گفته می‌شود. مفتول ماده‌ی اولیه برای تولید سیمی است که قطر آن کمتر از یک سانتی متر باشد. عملیات کشیدن معمولا در حالت سرد انجام می‌شود، اگرچه در مواردی که میزان تغییر شکل زیاد باشد به صورت گرم نیز صورت می‌گیرد.

در ادامه به تشریح مثال هایی از فرایندهای شکل‌دهی فلزات که در صنایع مختلف کاربرد دارند می پردازیم.

قیمت لوله

کشش تسمه

تسمه یکی از محصولات نورد تخت است که پهنایی کمتر از ۶۱۰ میلی متر و ضخامت بین 0/13  تا 4/76 میلی متر دارد. تسمه ها پس از نورد داغ، عملیات آنیل و سپس اسیدشویی، نورد سرد می‌شوند. بسته به میزان ضخامت درخواستی نورد سرد در چند مرحله انجام می‌شود. هرگاه یک تسمه‌ی فلزی با پهنای w0 و ضخامت اولیه‌ی h0 از میان یک قالب گوه‌ای شکل با شیب یکسان به سوی خط مرکزی کشیده شود، به این فرآیند کشش تسمه گفته می‌شود. با این که کشش تسمه فرآیند تولید متداولی نمی‌باشد، ولی مسئله‌ای است که در مکانیک نظری فلز کاری درباره آن مطالعات زیادی شده است. از آنجا که w0 خیلی بزرگتر از t0 ست، لذا در حین کشش حالت کرنش صفحه‌ای به وجود می‌آید و پهنای تسمه تغییر نمی‌کند.

کشش لوله

لوله ها و یا استوانه‌های توخالی که توسط فرآیندهای شکل دهی مانند اکستروژن و نورد تولید می‌شوند، معمولا توسط فرآیند کشیدن به شکل نهایی در آمده و پرداخت سطح می‌شوند. اگرچه هدف اصلی از این فرآیند کاهش قطر و ضخامت لوله است، ولی در موارد نادری افزایش ضخامت نیز ایجاد می‌شود. به طور کلی می‌توان فرآیند کشش لوله را به چهار دسته کشش لوله بدون توپی، کشش لوله توسط سمبه، کشش لوله توسط توپی ثابت و کشش لوله توسط توپی شناور تقسیم بندی کرد.

در کلیه‌ی این روش‌ها یک انتهای لوله، با پرس کاری توسط دو فک نیم گرد باریک می‌شود و این انتهای باریک شده از قالب کشش عبور داده و توسط ابزاری که روی کالسکه دستگاه بسته شده محکم گرفته می‌شود. سپس کالسکه‌ی کشش، لوله را از داخل قالب بیرون می‌کشد. انواع فرآیندهای کشش لوله به صورت شماتیک در تصویر زیر نمایش داده شده است:

فرآیندهای کشش لوله - شکل دهی لوله
انواع فرآیندهای کشش لوله

خم کاری

شکل دهی فلزات از نوع ورق در صنعت قطعه سازی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. بسیاری از قطعات مصرفی از سینی‌های غذاخوری تا پنل‌های جداسازی دیوارهای صنعتی به کمک روش شکل دهی فلزات تولید می‌شوند. در حقیقت، شکل دادن ورق روشی برای تبدیل ورق‌های تخت فلزی به شکل مورد نظر بدون شکست و یا نازک شدن موضعی شدید ورق است. از جمله فرآیندهای شکل دهی ورق می‌توان به خم کاری اشاره کرد. خم کاری فرآیندی است که در اغلب روش‌های شکل دهی فلزات وجود دارد. از جمله کاربردهای این فرآیند، تولید ناودانی و نبشی پرسی می‌باشد.

قیمت ورق

آهنگری

آهنگری یا فورجینگ یکی از روش های شکل دهی فلزات است. این فرایند کار بر روی فلز به منظور تبدیل آن به یک شکل مفید توسط پتک کاری و یا پرس کاری می‌باشد. آهنگری از قدیمی‌ترین هنرهای فلزکاری محسوب می‌شود و منشا آن به زمان‌های بسیار دور بر می‌گردد.

در حقیقت در چندین هزار سال پیش فلزاتی مانند نقره و طلا بدون استفاده از قالب، آهنگری (آهنگری باز) می‌شدند. اما از ۲۰۰۰ سال پیش استفاده از قالب جهت آهنگری قطعات مرسوم گردید. ایجاد ماشین آلات و جایگزینی آن با بازوی آهنگر از دوران انقلاب صنعتی آغاز گردید. امروزه ماشین آلات و تجهیزات آهنگری متنوعی وجود دارند که به کمک آن‌ها می‌توان به ساخت قطعات کوچکی به اندازه یک مهره تا قطعات بزرگی مانند روتور توربین و قطعات کشتی و خودرو اشاره کرد.

کلیک کنید و فرآیند فورج را بیشتر بشناسید.

کشش عمیق

از جمله فرآیندهای شکل دهی فلزات می‌توان به کشش عمیق اشاره نمود. کشش عمیق یکی از انواع فرآیندهای فلزکاری است که برای شکل دهی ورق های مسطح و تبدیل آن‌ها به محصولات فنجانی شکل مانند وان حمام، سینک ظرفشویی، لیوان، محفظه‌های پوسته‌ای و گل گیر خودرو به کار گرفته می شود.

اکستروژن (روزن رانی)

فرآیند اکستروژن یکی از جوان‌ترین فرآیندهای شکل دهی فلزات محسوب می‌شود. به طوری که اولین فرآیند، مربوط به اکستروژن لوله‌های سربی در اوایل قرن نوزدهم است. به طور کلی اکستروژن برای تولید اشکال با سطح مقطع نامنظم به کار گرفته می‌شود، اگرچه میله‌های استوانه‌ای و یا لوله‌های توخالی از جنس فلزات نرم می‌توانند با استفاده از این فرآیند تغییر شکل یابند. امروزه اکستروژن فلزات و آلیاژهایی مانند آلومینیوم، روی، فولاد و آلیاژهای پایه‌ی نیکل میسر می‌باشد. فرآیند اکستروژن، بسته به تجهیزات مورد استفاده به دو دسته‌ی اصلی اکستروژن مستقیم و اکستروژن غیر مستقیم تقسیم بندی می‌شوند. شکل زیر شماتیک این دو فرآیند را نشان می‌دهد، در حال حاضر بیشترین کاربرد این فرآیند در صنعت آلومینیوم می‌باشد.

Extrusion - اکستروژن

انواع فرآیند اکستروژن

نورد

نورد به فرآیندی گفته می‌شود که تغییر شکل پلاستیک فلز از طریق عبور آن از بین غلتک‌ها صورت پذیرد. امروزه استفاده از غلتک یکی از متداول‌ترین روش‌های شکل دهی فلزات محسوب می‌شود. از امتیازهای این روش ظرفیت تولید بالای آن است. به طوری که می‌توان روزانه چند صد تن فلز را نورد کرد. محصول نورد ممکن است فرآورده‌ی پایانی و یا مراحلی از شکل دهی فلزات باشد.

از جمله‌ی محصولات نورد می‌توان به ورق، میلگرد، تیرآهن، هاش، سپری، نبشی فابریک و ناودانی فابریک اشاره کرد. دسته بندی فرآیندهای نورد می‌تواند براساس دستگاه‌های نورد و یا دمای نورد باشد. از لحاظ دمای کاری نورد به دو دسته‌ی نورد سرد و نورد گرم تقسیم می‌شود.

قیمت تیرآهن

نورد سرد

نورد سرد معمولا برای تولید ورق و تسمه با پرداخت سطحی و دقت ابعادی بالا به کار گرفته می‌شود. همچنین نورد سرد یکی از فرایندهای شکل دهی فلزات است که به منظور استحکام بخشی انجام می شود. مهم‌ترین کاربردهای محصولات نورد سرد در اتومبیل، تجهیزات خانگی مانند یخچال، اجاق گاز، ماشین‌های ظرفشویی و لباس شویی، دستگاه‌های الکتریکی، مخازن، و تجهیزات ساختمانی هستند.

ورق‌های تولید شده توسط نورد سرد ابتدا تا حداقل ضخامت ممکن (حدود 1/5 میلی متر) از طریق نورد گرم تولید شده، سپس بعد از اسیدشویی، کاهش ضخامت و در مواردی تغییر شکل آن‌ها توسط فرآیند نورد سرد انجام می‌پذیرد. علاوه بر کاهش ضخامت و رساندن قطعه به دقت ابعادی مورد نظر، حذف نقطه‌ی تسلیم از ورق‌های فولادی از دیگر کاربردهای نورد سرد است.

در حقیقت چون وجود نقطه‌ی تسلیم باعث به وجود آمدن شرایط تغییر شکل ناهمگن در فرآیندهای شکل دهی فلزات (به ویژه کشش عمیق) می‌شود، بنابراین حذف آن از اهمیت به سزایی برخوردار است. انجام یک مقدار کار مکانیکی نورد که اصطلاحا به نورد باز پخت (آنیل) معروف است، باعث حذف نقطه‌ی تسلیم می‌شود. صاف کردن ورق‌های نورد شده نیز از دیگر کاربردهای نورد سرد است، به طوری که با استفاده از فرآیند نورد، تراز کردن غلتکی (که شامل دو دسته غلتک با قطر کم است) انحنای ناشی از فرآیندهای قبلی برطرف می‌شود. در حقیقت در این فرآیند دو دسته غلتک با قطر کم به نحوی قرار گرفته‌اند که ردیف‌های بالایی و پایینی نسبت به هم انحراف دارند.  وقتی ورق داخل ترازگر می‌شود، به طرف بالا و پایین تغییر شکل پیدا کرده و با بیرون آمدن از غلتک‌ها صاف می‌شود.

ورق روغنی یکی از محصولات اصلی این فرآیند است کلیک کنید و قیمت ورق روغنی را چک کنید.

نورد گرم

نورد گرم به عنوان اولین عمل کار گرمی که برای شکل دهی فلزات استفاده می شود از اهمیت بالایی برخوردار است. دستگاه‌هایی که نورد گرم را انجام می‌دهند، از دو غلتک دو جهته به قطر بیش از ۶۰ تا ۱۴۰ سانتی متر تشکیل شده‌اند. مهم‌ترین نکته‌ای که فرآیند نورد گرم را از نورد سرد متمایز می‌سازد، دمای آن است. در حقیقت نورد کردن قطعه در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجددش نورد گرم نام دارد. از آنجا که در فرآیند نورد گرم فاصله‌ی زمانی بین کار مکانیکی و فرآیند تبلور مجدد بسیار کوتاه است، بنابراین قطعه همزمان تحت تاثیر کار سرد قرار می‌گیرد، بلافاصله تبلور مجدد نیز می‌شود.

از مهم‌ترین مزایای نورد گرم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  1. توانایی بسیار بالای ماده برای تغییر شکل به دلیل افت تنش سیلان ناشی از افزایش دما
  2. بازگشت ماده به ساختار میکروسکوپی اولیه‌ی خود بلافاصله پس از تغییر شکل

در مقابل این مزیت‌ها، محدودیت‌هایی نیز وجود دارد، از جمله:

  1. اکسید شدن ناشی از درجه حرارت بالا
  2. حساس بودن شکل پذیری به درجه حرارت، به ویژه فولادها که در محدوده‌ی حرارتی 250 تا 350 درجه سانتیگراد دچار تردی آبی می‌شوند.
  3. افزایش نقش ضریب اصطکاک

همچنین برای استعلام قیمت ورق سیاه روی لینک مشخص شده کلیک کنید.

از لحاظ چینش غلتک های نورد، فرآیند به چند دسته تقسیم می‌شود که در شماتیک زیر نشان داده شده است، دلیل استفاده از چند غلتک پشتیبان، کاهش قطر غلتک کاری میباشد، با کاهش قطر غلتک کاری سطح تماس آن با ماده کاهش پیدا میکند به همین دلیل اصطکاک فرآیند کاهش می یابد. همچنین وجود غلتکهای پشتیبان مانع از خمیدگی غلتک کاری می‌گردد، این موضوع به بهبود دقت ابعادی محصول خروجی کمک می‌کند، تولید مقاطع نازک با فرآیندهای چند غلتکه میسر می‌باشد، همچنین در نوع سه غلتکه نورد به صورت رفت و برگشتی انجام می‌گردد، ورق از پایین وارد، خم می‌شود و در مسیر بر عکس از بین دو غلتک بالایی خارج می‌گردد.

Rolling - غلطک نورد - انواع چینش غلطک فرآیند نورد
انواع چینش غلطک فرآیند نورد

شما می‌توانید با با یک کلیک، تجربه سبد خریدی با کم‌ترین هزینه باربری را در سایت آیرومارت داشته باشید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *