بررسی كشش عميق

بررسی كشش عميق
بررسی كشش عميق
50,000 ریال 
تخفیف 15 تا 30 درصدی برای همکاران، کافی نت ها و مشتریان ویژه _____________________________  
وضعيت موجودي: موجود است
تعداد:  
افزودن به ليست مقايسه | افزودن به محصولات مورد علاقه

تعداد صفحات : 55 صفحه _ فرمت word _ با تصاویر و پاورقی _ دانلود مطالب بلافاصله پس از پرداخت آنلاین

فصل اول
كشش عميق
1-1-    پيشگفتار
به دليل  اينكه توضيح در مورد فرايندهاي كشش عميق به كمك هيدروفرمينگ و مزايا و معايب نسبي آن نياز به آشنايي با فرايند كشش عميق متداول دارد، در اين بخش لازم ديده شده كه به مقدار كافي، اين روش توليد، معرفي گردد. ابتدا تعريف و ويژگيهاي اين روش به طور خلاصه ارايه شده و پس از آن درباره ناپايداري پلاستيك و انواع آن در اين فرايند بحث شده است. در فصلهاي بعدي از نتايج بدست آمده در اين فصل استفاده مي‌شود و در نتيجه، موثر بودن روشهاي كشش عميق به كمك هيدروفرمينگ بر اساس اين نتايج مورد بررسي قرار مي‌گيرد.
1-2-    فرايند كشش عميق
كشش عميق فرايندي است كه، در آن يك ورق بين عمل فرو رفتن يك سمبه در يك ماتريس قرار مي‌گيرد. در نتيجه شكلي با سطح مقطع شبيه به سمبه و ماتريس به خود مي‌گيرد. اصول اين فرايند در شكل (1-1) نشان داده شده است..
مشاهده مي شود كه ورق به سه منطقه X و Y و Z  تقسيم شده. منطقه حلقوي X تماما با سطح قالب در تماس است. منطقه حلقوي Y، نه با قالب و نه با سمبه در تماس است.
بالاخره منطقه حلقوي Z كاملا با سطح سر سمبه در تماس است. در حالي كه سمبه ميليمترهاي اوليه مسير را به سمت پايين طي مي‌كند، تمركز اولين كرنش در منطقه y ظاهر مي‌شود. اين تمركز تنش به سوي منطقه X پيشروي مي‌كند. همچنانكه فرايند كشش عميق انجام مي‌شود، المان‌ها تحت تاثير تنش شعاعي به داخل قالب كشيده مي‌شوند. لذا شعاع منطقه X هر لحظه كم مي گردد كه سبب تنش فشاري محيطي مي شود و در نهايت ضخامت به ميزان قابل توجهي افزايش مي يابد. از طرف ديگر در فلانج موج ايجاد مي شود در حالي كه المانها از روي سطح انحنايي قالب عبور مي‌كنند، تحت تاثير خمش پلاستيك قرار مي گيرند كه در اين صورت، ضخامت آنها كاهش مي يابد. پس از جدايي قسمت داخلي X از سطح انحنائي قالب، به علت وجود كشش بين سمبه و قالب، اين قسمت ورق كمي نازك خواهد شد. تاثير نهايي فرايند كشش عميق بر منطقه X اين است كه، ضخامت اين منطقه زياد مي‌شود. منطقه Y به سه قسمت تقسيم مي‌شود. قسمتي از آن ضمن اينكه روي انحناي قالب سر مي‌خورد، در عين حال تحت تاثير خمش است و قسمت ديگر در كشش بين قالب و سمبه كشيده مي‌شود.
قسمت سوم تحت تاثير خمش و لغزش روي انحناي لبه سمبه مي باشد. منطقه Z در سطح سمبه از همه طرف كشيده مي‌شود و نيز روي سطح مي‌لغزد. پس پنج فرايند به طور همزمان اتفاق مي افتد:
1-كشش شعاعي خالص بين قالب و ورق‌گير.
2- خمش و لغزيدن بر سطح انحناي قالب.
3-كشش بين قالب و سمبه .
4-خمش و لغزيدن در لبه انحناي سمبه .
5- كشش و لغزش روي سطح سمبه.
بر روي قسمتهاي مختلف X تمام يا بعضي از فرايندهاي شماره 1 ، 2 و 3 عمل مي‌گردد.
بر روي قسمتهاي مختلف Y تمام يا بعضي از فرايندهاي شماره 2، 3 و 4 عمل مي‌گردد.
بر روي قسمتهاي مختلف Z تمام يا بعضي از فرايندهاي شماره 3، 4 و 5 عمل مي‌گردد.
در فرايند اول، ورق ضخيم و در ساير فرايندها نازك مي‌شود. بين قسمتهاي مرتبط با كشش بالاي قالب و كشش لبه سمبه، يك قسمت باريك وجود دارد. در لبه سمبه كشش و خمش تواما ايجاد مي‌شود. در لبه سمبه ضخامت ورق نسبت به ضخامت دو طرف لبه كمي بيشتر مي‌شود در حالي كه دو طرف لبه سمبه، فلز تحت تاثير كشش تنها يا تواما با لغزيدن قرار دارد و سبب نازك‌تر شدن فلز مي شود.
در شكل (1-2) تغييرات ضخامت فلز به صورت اغراق آميز براي دو نوع سطح سمبه يعني سطح صاف و سطح كروي نشان داده شده است. شكست يا پارگي فلز در يك يا چند نقطه در اين گردنه‌هاي نازك اتفاق مي‌افتد و معمولا از نزديكترين نقطه به سر سمبه رخ مي‌دهد ]12[.
1-3 ناپايداري پلاستيك در كشش عميق
در سال 1972، السبايي  وملور  ]1[ ، در موقعيتهاي ناپايداري پلاستيك در كشش عميق را بررسي كردند. خلاصه اين تحقيقات در اين بخش آورده مي شود. هدف از توضيح در مورد ناپايداري در كشش عميق، شناخت بيشتر مسايل و مشكلات اين روش توليد است. در فصلهاي بعد نشان داده خواهد شد كه، چگونه با تغيير در موقعيت ناپايداري به كمك هيدروفرمينگ مي‌توان، كشش موفق‌تري را موجب شد.

در آزمايشاتي كه در مرجع ]1[ انجا شده، نشان داده شده كه، شكست در قطعه در دو موقعيت واقع مي‌شود.
1-    در منطقه‌اي از فلانج كه به سمبه مي‌رسد كه در شكل (1-3) با شماره (1) نشان داده شده است.
2- منطقه‌اي از ديواره كه در محل اتصال ديواره به ساق سمبه است، كه در شكل (1-3) با شماره (2) نشان داده شده است.
شكست در موقعيت اول در اثر ناپايداري شكست تحت تنش تك محوري  مي‌باشد. در منطقه (2) ترجيح داده شده كه ناپايداري آن تحت فرايند كرنش صفحه‌اي در نظر گرفته شود. به دليل اينكه كرنش هوپ بيشتر هنگامي كه ماده به بدنه سمبه مي‌رسد، متوقف مي‌شود.
در اين آزمايش‌ها نشان داده شده كه در آلومينيوم سخت، شكست در موقعيت (1) بروز مي‌كند و در آلومينيوم نرم و برنج، ناپايداري در محل اتصال پروفيل سمبه با ساق سمبه (منطقه (2) ) تحت موقعيت كرنش صفحه اي انجام مي‌شود. نتايج آزمايش با تحليل تئوري كه در آن از روش «اختلاف محدود»  استفاده شده، مقايسه شده است. براي شناخت بيشتر شرايط ناپايداري در مورد آنها توضيح داده مي‌شود.

1-3-1- ناپايداري تحت كشش تك محوري در فلانج
در لبه ورق   بيشترين مقدار فشاري خود را دارد. وقتي در طول قالب حركت كنيم، تنش شعاعي افزايش پيدا مي‌كند و تنش محيطي كم مي‌شود (از نظر فشار). ممكن است حالتي را در نظر بگيريم كه حالت كشش تك محوري را در دهانه قالب داشته باشيم. تحت شرايط مشخص، اين مساله، ناپايداري را افزايش مي‌دهد.
شرط ناپايداري در كشش تك محوري عبارتست از:
(1-1-)    
بنابراين براي ماده اي كه رفتار آنرا از معادله   حدس مي‌زنند. كرنش ناپايداري   است و تنش مربوطه عبارتست از؛   وقتي كه يك المان به قالب مي رسد، تحت تاثير كشش شعاعي و فشار هوپ و كار سختي حالت قبلي قرار دارد. اگر وقتي به دهانه قالب مي رسد، المان تحت حالت كشش تك محوري باشد، بلافاصله ناپايدار مي‌شود. اگر تنش شعاعي   مساوي يا بزرگتر از   باشد، براي تعيين حد نسبت كشش لازم است كه نتايج بدست آمده براي تنش و كرنش امتحان شود و مشخص شود كه، نسبت كشش در كدام مقدار كشش تك محوري امكان دارد. نتايج براي nها و Rهاي مختلف در شكل 1-4 رسم شده است.

                       شكل 1-4 تعيين حد نسبت كشش در كشش شعاعي 
حد نسبت كشش نقطه مينيمم هر منحني است. ملاحظه مي‌شود كه در اين حالت حد نسبت كشش به R بستگي دارد، اما به N بستگي بيشتري دارد.
1-3-2- ناپايداري تحت كشش كرنش صفحه‌اي
در تحليل تئوريك زير فرض شده است كه يك المان در محل اتصال ساق سمبه و پروفيل سمبه تحت تاثير كشش كرنش صفحه‌اي است. در حالت ايده‌ال كرنشي را روي سر سمبه نداريم و همچنين روانكاري ايده‌ال روي ساق سمبه باعث مي‌شود كه به تمامي بار سمبه روي همين المان رينگي ماده تحمل شود. با اين محدوديت حد نسبت كشش اينگونه بدست مي آيد كه نيروي لازم براي ادامه كشش شعاعي نمي‌تواند از نيرويي كه باعث ناپايداري تحت كشش كرنش صفحه‌اي در المان ديواره ظرف مي‌شود، فراتر رود. مور  و والاس ، تئوري سوئيفت  را براي پيشگوئي ناپايداري مواد غير ايزوتروپ تحت تنش دو محوري بسط داده‌اند. عبارت بحراني Z كه با            تعريف مي شود از رابطه زير بدست مي‌آيد:
(1-2)
كه y نسبت تنش هوپ به تنش محوري، در يك المان ناپايدار تحت شرايط كرنش صفحه‌اي مي‌باشد.
(1-3)
با جايگزيني رابطه (1-3) در رابطه (1-2) داريم؛
(1-4)
براي يك ماده با رفتار                       ، كرنش موثر در ناپايداري در كشش كرنش صفحه‌اي عبارتست از:
(1-5)
و بار بحراني در ديواره ظرف با اين عبارت بدست مي‌آيد:
(1-6)
كه   تنش محوري است كه در حالت كرنش بدست آمده از معادله (1-5) ايجاد شده و d قطر ميانگين ظرف، t ضخامت جاري در مقطع بحراني است كه از رابطه زير بدست مي‌آيد:
(1-7)
و همچنين:
(1-8)
با در نظر گرفتن معادلات 1-6 تا 1-8 نيروي بحراني سمبه در حالت ناپايداري از رابطه زير بدست مي‌آيد:
(1-9)

اين معادله در شكل 1-5، رسم شده و ديده مي‌شود كه   تقريبا با R به صورت خطي افزايش مي يابد. (براي يك n مشخص)

                       شكل 1-5- تغيير نيروي بحراني سمبه با نسبت كرنش R
اكنون مي‌توان حد نسبت كشش را با بار بحراني سمبه مقايسه كرد، كه ، با بار كششي شعاعي جدول بندي شده است. نتايج در شكل 1-6، نشان داده شده است. قابل توجه است كه حدهاي نسبت كششي كه با اين معيار پيش‌بيني شده اند، كمتر متاثر از N هستند و بيشتر به r بستگي دارند.
                         شكل1-6 تغييرات حد نسبت كششي با مقدار n
1-3-3- بحث در مورد نتايج شكل 1-6
تغييرات حد نسبت كشش بر اساس هر كدام از معيارها در شكل 1-6، نشان داده شده است. بسياري از فرايندهاي كشش عميق واقعي با استفاده از مواد آنيل شده كه nهاي بين 0.2 تا 0.5 دارند، انجام مي‌شود. ديده مي‌شود كه ناپايداري تحت كرنش صفحه‌اي در ديواره ظرف بوجود مي آيد. در اين ناحيه، n، كمتر روي حد نسبت كشش اثر مي‌گذارد تا R در nهاي كم، موارد ناپايداري تحت كشش تك محوري در فلانج روي مي‌دهد . براي موادي كه R كمتر از يك، دارند؛ حد نسبت كشش (بر اساس اين تحليل تئوري) براي تمام nها، تقريبا ثابت است. اما براي R=2 ، حد نسبت كشش براي يك ماده‌اي كه قبلا به مقدار زياد: كار سخت شده، به طور محسوسي كمتر از يك ماده‌اي است كه n معادل 0.3 دارد.
نتايج آزمايش بدست آمده براي حدهاي نسبت كشش، براي آلومينيوم نرم، آلومينيوم نيمه سخت و برنج نيز در شكل 1-6، آمده است. تمام مواد، R كمتر از واحد دارند.
تغييرات حد نسبت كشش كم است. همانطور كه انتظار مي‌رود؛ نتايج آزمايشگاهي زير نتايج تئوري افتاده. زيرا اين مقدار بستگي به روانكاري ايده‌آل در سطح فلانج دارد.
نتايج تئوري نشان مي‌دهدكه، نسبت‌هاي كشش بيشتري مي‌توان بدست آورد؛ موقعيت ناپايداري از ديواره ظرف به فلانج منتقل شود ( از منطقه (2) به منطقه (1) در شكل 1-3) البته اين روش براي nهاي زياد به صرفه است. راه عملي رسيدن به اين منظور، گيردادن ورق به طور محكم به ساق سمبه است. يكي از راههاي آن استفاده از فشار سيال است كه در اين پروژه در مورد آن در فصلهاي بعد به طور مفصل بحث شده است.
1-4-ناپايداري در اثر كمانش صفحه‌اي
در قسمتهايي كه ورق با قالب در تماس نيست و يا زير نيروي جانبي ورق گير قرار ندارد، به دليل وجود تنش محيطي امكان ايجاد كمانش صفحه اي يا در اصطلاح، «موج دارشدن»  ، در اين مكانها وجود دارد. تحليل اين نوع ناپايداري در فصل سوم آمده است.

فصل دوم
روشهاي استفاده از هيدروفرمينگ در كشش عميق


2-1- پيشگفتار
در اين فصل ابتدا دليل استفاده از هيدروفرمينگ در كشش عميق و ويژگيهاي آن، از نظر تئوري و عملي، مورد بحث و بررسي قرار مي‌گيرد. معايب و مزاياي اين روش در اين فصل شرح داده مي‌شود و سپس روشهاي مختلف استفاده از آن به طور خلاصه تشريح مي‌شود. پس از آن مختصري در مورد ماشينهاي هيدروفرم بحث مي‌شود.
2-2- ويژگيهاي روشهاي كشش عميق به كمك هيدروفرمينگ
در فصل گذشته نشان داده شد كه اگر، ناپايداري شكست را در نسبتهاي كشش بالاتر، بتوان از انتهاي ظرف به ابتداي فلانج منتقل كرد، مي‌توان نسبت كشش را بالا برد.
اولين راه حل براي رسيدن به اين مطلوب، فشردن قطعه به سمبه با فشار زياد است. زيرا به كمك اين كار، نيروي سمبه، ديگر به انتهاي ظرف وارد نمي‌شود؛ بلكه، تمام آن صرف تغير شكل ناحيه از فلانج (ناحيه (1) شكل 1-3) مي‌گردد. اين فشردن مطلوب، با قرار گرفتن انتهاي سمبه در فشار سيال بدست مي‌آيد.
در سال 1972، السبايي و ملور در ادامه تحقيقات در مورد كشش عميق، بررسيهايي نيز در مورد كشش عميق، هنگامي كه عمليات تحت يك فشار سيال بالا قرار مي‌گيرد نيز انجام دادند كه در مرجع ]2[ آمده است. شكل 1-6 از فصل قبل را در نظر بگيريد. همانطور كه گفته شد، به كمك فشار سيال مي‌توان موقعيت ناپايداري را به ناپايداري تحت كشش تك محوري در انتهاي فلانج منتقل كرد. يعني نمودارهاي حد نسبت كشش شكل 1-6، تبديل به شكل 2-1، مي‌شود.

      شكل2-1 حد نسبت كشش نسبت به n در اين شكل نتايج آزمايشگاهي با نتايج تئوري مقايسه شده‌اند.
با روشهاي عددي كه در مراجع ]2[ و ]1[ آمده، اين منحني‌ها بدست مي‌آيد. مشاهده مي‌شود كه به خصوص براي موادي كه ضريب كار سختي بالاتر از 0.3 دارند، استفاده از اين روش، چقدر مي‌تواند، در افزايش حد نسبت كشش كمك كننده باشد. در شكل 2-1، مشاهده مي‌شود كه نتايج تئوري با آزمايشهاي انجام شده و نتايج تجربي همخواني خوبي دارند. در شكلهاي 2-2- الف، تا 2-2- ت، روش استفاده از فشار سيال، با روش متداول مقايسه شده كه نشان مي‌دهد، چگونه در يك مرحله مي‌توان، ظرفي با نسبت كشش 447/3 از جنس برنج نرم 70/30 بدست آورد.

                       شكل 2-2- حدود نسبت كشش موفق و منجر به شكست شده
الف- عمليات متداول، برنج نرم 70/30 ، سمبه با سطح خشن، روانكار Droyt-Sol4M
ب- عمليات به كمك فشار سيال ، برنج نرم 70/30 ، سمبه با سطح خشن، فشار اوليه صفر و فشار ماكزيمم 30MN/m2 ، روانكار Droyt-Sol4M

پ- عمليات به كمك فشار سيال، برنج نرم 70/30 ، سمبه خشن، فشار اوليه 6MN/m2  و فشار نهايي 30MN/m2، روانكار Droyt-Sol4M
ت- عمليات به كمك فشار سيال، برنج نرم 70/30، سمبه با سطح خشن، فشار اوليه 6MN/m2 و فشار نهايي 30MN/m2، ، روانكار Droyt-Sol4M به همراه PTFE


شكل 2-3، تجهيزات استفاده شده در اين آزمايشها را نشان مي‌دهد. و شكل 2-4 نيز فشار سيال استفاده شده در آزمايشهاي گفته شده را نمايش مي‌دهد.

 شكل 2-3- تجهيزات استفاده شده از آزمايش‌هاي كشش عميق به كمك فشار سيال            

شكل 4-2- تغييرات فشار سيال برحسب حركت پانچ در آزمايشهاي كشش عميق به كمك فشار سيال
علاوه بر آن، اين فشار، خود مي‌تواند عمليات شكل دهي قطعه را نيز انجام دهد، كه اين مساله خود از مزاياي عمده اين روشهاست؛ زيرا، نيمي از قالب - در مقايسه با روش متداول -حذف شده و نيازي به آن نيست.
در اين روشها، حد نسبت كشش بالاتر است. قطعات مخروطي ، كروي ، سهمي، در يك مرحله كشش توليد مي‌شوند، كه در روشهاي سنتي ساخت آنها نياز به مراحل كشش زياد و آنيل قطعه بين عمليات كشش است.
در اين روشها ورقهاي نازك را مي‌توان شكل داد.بر روي قطعه توليدي، هيچگونه شيار و خطي ايجاد نمي شود. اين بدان معناست كه پوليش و سنگ زني روي قطعه توليدي، كاهش داده مي‌شود يا حذف مي‌شود. اين ويژگيها باعث كاهش عمليات و زمان توليد قطعه مي شود. تغيير ضخامت ورق در طول فرايند ناچيز است. به كمك اين روشها، با ساده‌ترين ابزارها انعطاف بالا در توليد قطعات به دست مي‌آيد؛ زيرا، محفظه سيال مي‌تواند در توليد انواع قطعات مورد استفاده قرار گيرد. يك سري ابزار در توليد قطعات مختلف استفاده مي شود. براي توليد يك قطعه جديد نياز به طراحي فقط يك سمبه جديد است و بقيه اجزاي قالب تغيري نمي‌كند. قطعاتي كه با روش متداول كشش نمي‌توان آنها را توليد كرد، به كمك اين روش به راحتي قابل توليدند. و از نظر تئوري، هر شكلي كه اين قابليت را داشته باشد كه بعد از عمليات شكل دهي از سمبه جدا شود؛ مثلا زاويه منفي نداشته باشد، به كمك اين روشها مي‌تواند توليد شود. ابزار آزمايشي در اين روشها مي‌تواند از مواد ارزان قيمت و بدون عمليات حرارتي، ساخته شود. با تغييرات در جنس بلانك، نيازي به ساخت ابزار جديد نيست و تغييرات در قطعات به راحتي با تنظيم و كنترل فشار سيال انجام مي‌شود.
در ماشينهاي هيدروفرم اجزاي ماشين ساده‌تر و تعداد آنها كمتر است،وتنظيم قالب هميشه لازم نيست. خرابي اتفاقي ابزار به خاطر اشتباه در ضخامت مواد، اشتباه در تغذيه و … ديگر اتفاق نمي‌افتد. تعمير و نگهداري ابزار ساده‌تر است.
اين فرايندا در عين حال، عوامل محدود كننده‌اي نيز دارند. به علت بالا بودن فشار سيال، قالب يا محفظه سيال بايد بزرگ ساخته شود كه همين محفظه بزرگ نيز براي قطعات ضخيم كه نياز به فشار بالاتري دارند، مناسب نيست. به دليل همين فشار زياد نيروي شكل دهي كه توسط سمبه اعمال مي‌شود نيز بايد به مقدار زيادي افزايش يابد. اين مسايل در نهايت منجر به بزرگ شدن دستگاهها و پرسهاي شكل دهي توسط سيال مي‌شود. اين عامل محدود كننده از نظر اقتصادي است.
از ديگر ويژگيهاي اين روشها اين است كه در اين فرايندها سطح سمبه را، عمدا، به كمك شن پاشي ، ساچمه زني  يا ديگر روشها كمي خشن مي‌سازند. زيرا با افزايش ضريب اصطكاك بين ورق و سمبه، عمل گرفتن ورق روي سمبه توسط سيال بهتر انجام مي‌شود و در نتيجه عمل كشش با توفيق بيشتري پايان مي‌پذيرد. اين گرفتن ورق روي سمبه كاربردهايي دارد به عنوان مثال توليد لوله از روش كشش عميق به كمك فشار سيال، با توجه به شكل 2-7، ابتدا ورقي كه وسط آن سوراخي با قطر كوچكتر از قطر سمبه تعبيه

        شكل2-7 ترتيب عمليات براي ساخت لوله به كمك كشش عميق با هيدروفرمينگ
شده روي قالب قرار مي‌گيرد. با پايين آمدن سمبه و عمل كشش عميق به دليل وجود فشار سيال، تغييري در قطر سوراخ بوجود نمي‌آيد. بعد از اينكه مرحله كشش به مقدار لازم انجام شد، فشار پشت ظرف حذف مي‌شود و با ادامه اعمال نيروي سمبه، سوراخ ته ظرف بزرگ شده و لوله ايجاد مي شود. شكل 2-8، نمونه واقعي آن را نشان مي‌دهد.

           شكل2-8 نمونه‌ي واقعي لوله‌ي ساخته شده به كمك كشش عميق و هيدروفرمينگ
با در نظر گرفتن ويژگيهاي ذكر شده در بالا، به نظر مي‌رسد، كه نمي‌توان به سادگي در مورد اقتصادي بودن يا نبودن روشهاي مذكور نظر داد. بايد در توليد يك محصول نرخ توليد، سرعت توليد، قابل انعطاف بودن توليد و … در نظر گرفته شود. همچنين روشهاي ديگر شكل دهي نيز بررسي شود و با اين روشها مقايسه شود. در نهايت مي‌توان تصميم گرفت كه آيا استفاده از روشهاي شكل دهي به كمك سيال به صرفه هست يا خير. آنچه كه مسلم است، اين است كه در بعضي موارد اين روشها اقتصادي است و هم اكنون در كشورهاي پيشرفته صنعتي از جمله ژاپن، المان و سوئد از آنها استفاده مي‌شود.
عمده‌ترين موارد استفاده از اين روشها، صنايع هوايي و صنايع اتومبيل سازي هستند. به عنوان مثال؛ كاسه چراغ اتومبيل در ژاپن به كمك اين روشها ساخته شده است.
شكل‌هاي 2-9 و 2-10، چند نمونه از قطعات مختلف كه به كمك روش كشش با فشار سيال، شكل داده شده‌اند را نشان مي‌دهد. ساخت اين قطعات به روشهاي متداول بسيار وقت‌گير و پرهزينه و در بعضي موارد غير ممكن است. در سال 1987 بيش از 300 نوع از قطعات اتومبيل و 100 نوع از قطعات هواپيما در ژاپن و در شركت Amino Press Trchnical center Co توليد شده و يا مورد آزمايش قرار گرفته است.رنج ابعادي اين قطعات از mm 30*30*30 (براي قطعات كوچك) و mm 250*1000*1200
(براي قطعات بزرگ)، ذكر شده است و ضخامت مواد استفاده شده از mm2/0 تا mm 2/3 عنوان شده و فشار هيدروليك سيال از 30 تا 50 مگاپاسكال براي ورقهاي آلومينيوم، 30 تا 60 مگاپاسكال براي فولاد نرم و 70 تا 100 مگاپاسكال براي ورقهاي فولاد زنگ نزن عنوان شده است.

       شكل2-9 كاسه چراغهاي اتومبيل ساخته شده به روش كشش عميق با هيدروفرمينگ

شكل2-10 قطعات هواپيما ساخته شده به روش كشش عميق با هيدروفرمينگ
     

2-3- انواع روشهاي استفاده از فشار سيال در كشش عميق
روشهاي مختلف استفاده از سيال در كشش عميق در اصل تفاوتي با هم ندارند، اختلاف آنها در روش استفاده از سيال و مسايل تكنيكي و عملي است. چند روش مهم در اين بخش معرفي مي‌شوند.

2-3-1 هيدروفرم
در اين روش در مقايسه با روش متداول قسمت ماتريس قالب حذف شده است. به جاي آن از يك محفظه فشار سيال استفاده شده است. اين محفظه توسط يك ديافراگم لاستيكي قابل انعطاف پوشيده شده است. يك قالب نمونه در شكل 2-11، نشان داده شده است. همانطور كه مشاهده مي‌شود روي سطح بالايي ديافراگم، توسط يك صفحه سايش  پوشيده شده تا از سايش ديافراگم جلوگيري كند، و بعد از سائيده شدن فقط اين قسمت تعويض شود. در سمبه يك راه هوا در نظر گرفته شده تا كنده شدن قطعه از آن آسانتر انجام شود. مراحل مختلف توليد يك قطعه در اين روش در شكل 2-12، نشان داده شده است.
با توجه به شكل ابتدا محفظه بالا آمده و ورق در مكان خود روي ورق‌گير قرار مي‌گيرد. در مرحله بعد محفظه پايين آورده مي شود و فشار اوليه اعمال مي شود. سپيس سمبه به طرف بالا حركت مي‌كند و ورق حول سمبه شكل داده مي‌شود. در مرحله آخر فشار قطع شده و محفظه به طرف بالا حركت مي‌كند. سمبه نير به طرف پايين حركت مي‌كند. قطعه از آن جدا مي‌شود.
ويژگي خاص اين روش جدا بودن سيال از سمبه و ورق توسط ديافراگم است. در اينجا لازم مي‌شود روانكاري توسط مايع ديگري انجام شود. در ضمن ديافراگم از نشتي سيال به طرف بيرون جلوگيري مي‌كند. همين وجود ديافراگم موجب شده است كه بتوان محفظه سيال را وارونه ساخت كه در بعضي موارد موجب ساده تر شدن ماشين هيدروفرم مي‌شود.


ويژگي ديگر اين روش اين است كه نيروي ورق‌گير نيز توسط همان فشار سيال ايجاد مي‌شود. در حقيقت نيروي ورق‌گير روي ورق، مساوي حاصلضرب فشار سيال در سطح فلانج مي باشد. اين نيرو به دليل فشار و سطح فلانج در طول فرايند، معتبر است. همين مساله موجب مي‌گردد كه كنترلي روي نيروي ورق گير نتوان اعمال كرد و در نتيجه اين يك عامل محدود كننده است؛ زيرا، در بعضي موارد لازم است كه بوسيله نيروي ورق‌گير از بوجود آمدن چروك جلوگيري كرد. در فصل بعدي اين روش مورد تحليل دقيق قرار گرفته است.
ابزار قابل انعطاف: 1- ديافراگم، 2- صفحه سايش     ابزار سخت: 3- حلقه ورق گير، 4-دگمه‌هاي قراردهي، 5- گيره حلقه ورق‌گير،     6- پشتيبان حلقه ورق گير،     7- پين‌هاي فشار، 8- ساق، 9- سمبه، 10- ورق، 11- سوراخ براي جابجايي 12- راه خروج هوا شكل
شماتيك يك پرس در شكل 2-13، نشان داده شده است. مشاهده مي‌شود كه اين پرس داراي سه رم مستقل است بيانگر آن است كه پرس مورد استفاده پيچيده و طبيعتا گران قيمت است. اين هم مي‌تواند از عوامل محدود كننده باشد.
شكل2-12 مراحل مختلف فرايند هيدروفرمينگ

                             شكل 2-13 شكل شماتيك پرس هيدروفرمينگ

2-3-2- كشش عميق هيدرومكانيك
شكل شماتيك قالب و اجزاي ديگر يك سيستم هيدرومكانيك در شكل 2-14 نشان داده شده است. ترتيب عمليات در اين روش به اين صورت است:
1-قالب پاييني (محفظه سيال f و رينگ كشش e) پر از سيال مي‌شود.
2-ورق قطعه كار روي رينگ e قرار مي‌گيرد.
3-هنگامي كه فرمان شروع داده شد، پرس بسته مي‌شود و ورق‌گير روي ورق قرار مي‌گيرد.
ورق‌گير را به مقدار فشار تنظيم شده بر روي لايه آب بندي d، فشار مي‌دهد. در اين حالت محفظه سيال كه در پايين قرار دارد، توسط خود ورق قطعه، كاملا بسته و آب بندي مي‌شود.
4-سمبه (a) ورق قطعه كار (c) را با داخل محفظه سيال (e) كشيده و فشاري كه قبلا روي رگلاتور (g) تنظيم شده درون، محفظه سيال (e) ايجاد مي‌شود.
5- فشار سيال ورق را بر روي سمبه شكل داده و به صورت يك كشش معكوس محدود در كنار سنبه ادامه پيدا مي‌كند. در اين حالت ورق روي لبه رينگ كشش (e) هيچگونه تماسي نداشته و بر روي بستري از سيال حركت مي‌كند. مقدار ارتفاع كشش معكوس روي سمبه، بستگي به مقدار تنظيم شده فشار سيال دارد. در اين صورت در قطعات مخروطي، فشار سيال بايد نسبت به عمق نفوذ سمبه تنظيم شود از رگلاتور (g) جهت تنظيم اين فشار استفاده مي‌شود.
6-كشويي‌هاي پرس و ورق گير قالب به محل اول خود برگشته و قسمت پايين قالب به صورت خودكار، توسط يك شير برقي پر از سيال مي‌شود و قطعه كار را به خارج از محفظه (f) پرتاب مي‌كند. يك رله تايمر، مقدار حجم سيال داخل محفظه f را در مدت پر شدن، كنترل مي‌نمايد.

                                                شكل2-14 اجزاي سيستم هيدرومكانيك
اين روش ويژگيهاي خاصي دارد. از جمله اينكه؛ قطعات با شعاع انتهايي بسيار كوچك نيز در اين روش كشيده مي‌شود. توليد صافي سطح خوب قطعات به دليل از بين بردن لبه‌هاي تيز در رينگ كشش. همه كاره بودن اين روش بدين معنا كه، پرس مخصوص روش هيدرومكانيك جهت توليد قطعات به روش معمولي نيز به كار گرفته مي‌شود. مجموعه ظرف سيال در تمامي پرسهاي يك مرحله يا دو مرحله اي نصب مي‌شود. قطعات آب بندي (O رينگ ها)، به سادگي قابل تعويض بوده و ضمن ايمن كردن، تعمير و نگهداري آن نيز كاملا راحت است. ساده بودن اين سيستم اجازه خودكار كردن اين روش را مهيا مي‌كند.
در شكل 2-15- كشش معكوس ورق توسط فشار سيال محدود شده با اين كار بهبود زيادي در نسبت كشش ايجاد مي‌نمايد ]14[. عمل پايين امدن سمبه باعث ايجاد فشار سيال بر روي ورق گرديده كه اين فشار، ورق را بر روي سمبه خوابانيده و ورق را به فرم سمبه در مي‌آورد.
در شكل 2-16- از روش هيدرومكانيك با پيش برآمده كردن ، براي توليد يك قطعه،استفاده شده است.بدين ترتيب كه ابتدا توسط فشار سيال ورق، برآمده مي‌شود. سپس سمبه با فرو رفتن در ورق به كمك فشار سيال ورق را شكل مي‌دهد. احتمالا علت استفاده از اين كار استفاده از خاصيت كشش مجدد در يك مرحله مي‌باشد كه خود باعث افزايش حد نسبت كشش مي شود.

2-3-3- كشش عميق هيدروديناميك
در اين روش بر خلاف روشهاي قبل فشار سيال نقشي در شكل دادن ورق ندارد، بلكه، فقط باعث روانكاري بين ورق و قالب مي‌شود. در اصل اين روش به مانند روش كشش عميق معمولي است و وجود قالب لازم و ضروري است. شكل 2-17، شكل شماتيك اين فرايند را نشان مي‌دهد.


                                        شكل2-17 كشش عميق هيدروديناميك
جريان سيال بين قالب و ورق باعث روانكاري هيدرو استاتيك مي‌شود و ضريب اصطكاك را به مقدار قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌دهد. در نتيجه نسبت كشش را مقدار قابل ملاحظه‌اي بالا مي‌برد در عين حال نيروي عمليات كششي را نيز كاهش مي‌دهد. اين روش در اصل جزو روشهاي مكشش عميق به كمك فشار سيال نمي‌شود؛ زيرا، فشار سيال موجب شكل دادن ورق نمي‌شود، اما، به دليل اهميت اين روش و مشابهت آن با روشهاي ديگر، در اينجا لازم ديده شد كه توضيح مختصري در مورد آن، آورده شود.
2-3-4- كشش عميق به كمك فشار سيال و اثر شعاعي آن
در اين روش از فشار سيال كه به صورت شعاعي به لبه‌هاي ورق وارد مي‌شود علاوه بر فشار معمول، استفاده مي‌شود و باعث افزايش كارايي شكل دهي مي‌شود. در شكل 2-18، شكل شماتيك اين روش ديده مي‌شود.

 اين روش به دو صورت امكان پذير است؛ روش مستقيم و روش غير مستقيم در روش مستقيم يك راه انحرافي براي سيال تعبيه شده كه فشار سيال را به لبه ورق وارد مي‌كند. در روش غير مستقيم فشار سيال از طريق فاصله بين ورق و ديواره قالب به پشت ورق منتهي مي‌شود.
اين روش را مي‌توان تلفيقي از روش هيدرومكانيك و هيدروديناميك دانست كه علاوه بر داشتن امتيازات هر دو، فشار شعاعي هم به افزايش حد نسبت كشش كمك مي‌كند. سيال در پشت ورق علاوه بر شكل دهي ورق كار روانكاري بين ورق و قالب و ورق‌گير را انجام مي‌دهد.نتيجه اين كار افزايش بسيار خوب حد نسبت كشش است. شكل 2-19 ، روشهاي متداول، هيدروديناميك معمولي و فشار شعاعي را با هم مقايسه كرده و نشان مي‌دهد كه حد نسبت كشش به مقدار قابل ملاحظه‌اي افزايش يافته است. در بعضي موارد در صورت نياز، فشار شعاعي سيال مي‌تواند توسط يك پيچ تنظيم كنترل شود.
2-3-5- روشهاي تركيبي
با تلفيق روشهاي مختلف كه بعضي از آتها تشريح شد، مي‌توان قالبهايي ساخت كه با يك مرحله، قطعاتي ساخته شود كه نسبت كشش بسيار بالايي دارند. به عنوان نمونه، ناكامورا  و ناكاگاوا  در سال 10986، روشي را ارايه كردند

                        شكل2-19 مقايسه‌ي روشهاي مختلف كشش عميق
كه طرح آن در شكل هاي 2-10، 2-21 و 2-22 ديده مي‌شود (]10[) اين روش تركيبي از كشش معمولي، كشش با فشار سيال در پشت ورق و فشار شعاعي است. بدين صورت كه با توجه به شكل 2-22، بعد از قرار گرفتن ورق روي ورق‌گير (3)، قالب بالايي (2) پايين آمده و ورق بين قالب و ورق‌گير محكم مي‌شود. با پايين آمدن قالب (2) و ورق‌گير (3) كه روي كوشن هوا قرار دارد، عضو (1) كار سمبه و عضو (2) كار قالب را انجام داده و عمليات كشش عميق معمول را انجام مي‌دهد. تا اينگه در شكل C)) عمليات كشش عمليات كشش معمولي پايان مي‌يابد. سپس عضو شماره (4) داخل قالب شماره (1) مي‌گردد كه پشت آن مايع تحت فشار قرار دارد. با پايين آمدن عضو (4) (سمبه)، عمليات كشش مجدد معكوس به كمك فشار سيال انجام مي‌شود. در حالي كه اين فشار به لبه‌هاي ورق نيز وارد مي‌گردد. در حقيقت عمليات كشش به كمك فشار شعاعي سيال نيز همزمان انجام مي‌شود. (شكل 2-23) در اين حالت است كه عضو شماره (2) كار ورق‌گير را در اين مرحله انجام مي‌دهد. نشتي سيال در ميان قالب و قطعه كار باعث كاهش اصطكاك مي شود و اثر منفي اصطكاك را ناچيز مي‌كند. نتيجه اين تركيب نسبتا پيچيده محصولاتي است كه در شكل 2-23، نشان داده شده است. كاملا واضح است كه حد نسبت كشش در اين مرحله با روش معمولي متفاوت است. در حالي كه اين محصول در يك مرحله كورس پريس انجام شده. از ديگر ويژگيهاي اين سيستم اين است كه، نياز به سيستم اضافي توليد فشار نيست. با آمدن سمبه (4) درون محفظه سيال، خود به خود فشار محفظه افزايش مي يابد و فشار لازم را براي شكل دادن ايجاد مي‌كند...

نظري براي اين محصول ثبت نشده است.


نوشتن نظر خودتان

براي نوشتن نظر وارد شويد.

محصولات
نظر سنجي
نظرتون در مورد ویکی پروژه چیه؟
  •   مراحل ثبت نام خیلی زیاده!
  •   مطلب درخواستیم رو نداشت!
  •   ایمیل نداشتم که ثبت نام کنم!
  •   مطلبی که میخواستم گرون بود!
نظرنتيجه