بررسی كشش عمیق دارای 60 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد بررسی كشش عمیق کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
فصل اول
كشش عمیق
1-1- پیشگفتار
به دلیل اینكه توضیح در مورد فرایندهای كشش عمیق به كمك هیدروفرمینگ و مزایا و معایب نسبی آن نیاز به آشنایی با فرایند كشش عمیق متداول دارد، در این بخش لازم دیده شده كه به مقدار كافی، این روش تولید، معرفی گردد. ابتدا تعریف و ویژگیهای این روش به طور خلاصه ارایه شده و پس از آن درباره ناپایداری پلاستیك و انواع آن در این فرایند بحث شده است. در فصلهای بعدی از نتایج بدست آمده در این فصل استفاده میشود و در نتیجه، موثر بودن روشهای كشش عمیق به كمك هیدروفرمینگ بر اساس این نتایج مورد بررسی قرار میگیرد.
1-2- فرایند كشش عمیق
كشش عمیق فرایندی است كه، در آن یك ورق بین عمل فرو رفتن یك سمبه در یك ماتریس قرار میگیرد. در نتیجه شكلی با سطح مقطع شبیه به سمبه و ماتریس به خود میگیرد. اصول این فرایند در شكل (1-1) نشان داده شده است..
مشاهده می شود كه ورق به سه منطقه X و Y و Z تقسیم شده. منطقه حلقوی X تماما با سطح قالب در تماس است. منطقه حلقوی Y، نه با قالب و نه با سمبه در تماس است.
بالاخره منطقه حلقوی Z كاملا با سطح سر سمبه در تماس است. در حالی كه سمبه میلیمترهای اولیه مسیر را به سمت پایین طی میكند، تمركز اولین كرنش در منطقه y ظاهر میشود. این تمركز تنش به سوی منطقه X پیشروی میكند. همچنانكه فرایند كشش عمیق انجام میشود، المانها تحت تاثیر تنش شعاعی به داخل قالب كشیده میشوند. لذا شعاع منطقه X هر لحظه كم می گردد كه سبب تنش فشاری محیطی می شود و در نهایت ضخامت به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. از طرف دیگر در فلانج موج ایجاد می شود در حالی كه المانها از روی سطح انحنایی قالب عبور میكنند، تحت تاثیر خمش پلاستیك قرار می گیرند كه در این صورت، ضخامت آنها كاهش می یابد. پس از جدایی قسمت داخلی X از سطح انحنائی قالب، به علت وجود كشش بین سمبه و قالب، این قسمت ورق كمی نازك خواهد شد. تاثیر نهایی فرایند كشش عمیق بر منطقه X این است كه، ضخامت این منطقه زیاد میشود. منطقه Y به سه قسمت تقسیم میشود. قسمتی از آن ضمن اینكه روی انحنای قالب سر میخورد، در عین حال تحت تاثیر خمش است و قسمت دیگر در كشش بین قالب و سمبه كشیده میشود.
قسمت سوم تحت تاثیر خمش و لغزش روی انحنای لبه سمبه می باشد. منطقه Z در سطح سمبه از همه طرف كشیده میشود و نیز روی سطح میلغزد. پس پنج فرایند به طور همزمان اتفاق می افتد:
1-كشش شعاعی خالص بین قالب و ورقگیر.
2- خمش و لغزیدن بر سطح انحنای قالب.
3-كشش بین قالب و سمبه .
4-خمش و لغزیدن در لبه انحنای سمبه .
5- كشش و لغزش روی سطح سمبه.
بر روی قسمتهای مختلف X تمام یا بعضی از فرایندهای شماره 1 ، 2 و 3 عمل میگردد.
بر روی قسمتهای مختلف Y تمام یا بعضی از فرایندهای شماره 2، 3 و 4 عمل میگردد.
بر روی قسمتهای مختلف Z تمام یا بعضی از فرایندهای شماره 3، 4 و 5 عمل میگردد.
در فرایند اول، ورق ضخیم و در سایر فرایندها نازك میشود. بین قسمتهای مرتبط با كشش بالای قالب و كشش لبه سمبه، یك قسمت باریك وجود دارد. در لبه سمبه كشش و خمش تواما ایجاد میشود. در لبه سمبه ضخامت ورق نسبت به ضخامت دو طرف لبه كمی بیشتر میشود در حالی كه دو طرف لبه سمبه، فلز تحت تاثیر كشش تنها یا تواما با لغزیدن قرار دارد و سبب نازكتر شدن فلز می شود.
در شكل (1-2) تغییرات ضخامت فلز به صورت اغراق آمیز برای دو نوع سطح سمبه یعنی سطح صاف و سطح كروی نشان داده شده است. شكست یا پارگی فلز در یك یا چند نقطه در این گردنههای نازك اتفاق میافتد و معمولا از نزدیكترین نقطه به سر سمبه رخ میدهد ]12[.
1-3 ناپایداری پلاستیك در كشش عمیق
در سال 1972، السبایی وملور ]1[ ، در موقعیتهای ناپایداری پلاستیك در كشش عمیق را بررسی كردند. خلاصه این تحقیقات در این بخش آورده می شود. هدف از توضیح در مورد ناپایداری در كشش عمیق، شناخت بیشتر مسایل و مشكلات این روش تولید است. در فصلهای بعد نشان داده خواهد شد كه، چگونه با تغییر در موقعیت ناپایداری به كمك هیدروفرمینگ میتوان، كشش موفقتری را موجب شد.
در آزمایشاتی كه در مرجع ]1[ انجا شده، نشان داده شده كه، شكست در قطعه در دو موقعیت واقع میشود.
1- در منطقهای از فلانج كه به سمبه میرسد كه در شكل (1-3) با شماره (1) نشان داده شده است.
2- منطقهای از دیواره كه در محل اتصال دیواره به ساق سمبه است، كه در شكل (1-3) با شماره (2) نشان داده شده است.
شكست در موقعیت اول در اثر ناپایداری شكست تحت تنش تك محوری میباشد. در منطقه (2) ترجیح داده شده كه ناپایداری آن تحت فرایند كرنش صفحهای در نظر گرفته شود. به دلیل اینكه كرنش هوپ بیشتر هنگامی كه ماده به بدنه سمبه میرسد، متوقف میشود.
در این آزمایشها نشان داده شده كه در آلومینیوم سخت، شكست در موقعیت (1) بروز میكند و در آلومینیوم نرم و برنج، ناپایداری در محل اتصال پروفیل سمبه با ساق سمبه (منطقه (2) ) تحت موقعیت كرنش صفحه ای انجام میشود. نتایج آزمایش با تحلیل تئوری كه در آن از روش «اختلاف محدود» استفاده شده، مقایسه شده است. برای شناخت بیشتر شرایط ناپایداری در مورد آنها توضیح داده میشود.
1-3-1- ناپایداری تحت كشش تك محوری در فلانج
در لبه ورق بیشترین مقدار فشاری خود را دارد. وقتی در طول قالب حركت كنیم، تنش شعاعی افزایش پیدا میكند و تنش محیطی كم میشود (از نظر فشار). ممكن است حالتی را در نظر بگیریم كه حالت كشش تك محوری را در دهانه قالب داشته باشیم. تحت شرایط مشخص، این مساله، ناپایداری را افزایش میدهد.
شرط ناپایداری در كشش تك محوری عبارتست از:
(1-1-)
بنابراین برای ماده ای كه رفتار آنرا از معادله حدس میزنند. كرنش ناپایداری است و تنش مربوطه عبارتست از؛ وقتی كه یك المان به قالب می رسد، تحت تاثیر كشش شعاعی و فشار هوپ و كار سختی حالت قبلی قرار دارد. اگر وقتی به دهانه قالب می رسد، المان تحت حالت كشش تك محوری باشد، بلافاصله ناپایدار میشود. اگر تنش شعاعی مساوی یا بزرگتر از باشد، برای تعیین حد نسبت كشش لازم است كه نتایج بدست آمده برای تنش و كرنش امتحان شود و مشخص شود كه، نسبت كشش در كدام مقدار كشش تك محوری امكان دارد. نتایج برای nها و Rهای مختلف در شكل 1-4 رسم شده است.
شكل 1-4 تعیین حد نسبت كشش در كشش شعاعی
حد نسبت كشش نقطه مینیمم هر منحنی است. ملاحظه میشود كه در این حالت حد نسبت كشش به R بستگی دارد، اما به N بستگی بیشتری دارد.
1-3-2- ناپایداری تحت كشش كرنش صفحهای
در تحلیل تئوریك زیر فرض شده است كه یك المان در محل اتصال ساق سمبه و پروفیل سمبه تحت تاثیر كشش كرنش صفحهای است. در حالت ایدهال كرنشی را روی سر سمبه نداریم و همچنین روانكاری ایدهال روی ساق سمبه باعث میشود كه به تمامی بار سمبه روی همین المان رینگی ماده تحمل شود. با این محدودیت حد نسبت كشش اینگونه بدست می آید كه نیروی لازم برای ادامه كشش شعاعی نمیتواند از نیرویی كه باعث ناپایداری تحت كشش كرنش صفحهای در المان دیواره ظرف میشود، فراتر رود. مور و والاس ، تئوری سوئیفت را برای پیشگوئی ناپایداری مواد غیر ایزوتروپ تحت تنش دو محوری بسط دادهاند. عبارت بحرانی Z كه با تعریف می شود از رابطه زیر بدست میآید:
(1-2)
كه y نسبت تنش هوپ به تنش محوری، در یك المان ناپایدار تحت شرایط كرنش صفحهای میباشد.
(1-3)
با جایگزینی رابطه (1-3) در رابطه (1-2) داریم؛
(1-4)
برای یك ماده با رفتار ، كرنش موثر در ناپایداری در كشش كرنش صفحهای عبارتست از:
(1-5)
و بار بحرانی در دیواره ظرف با این عبارت بدست میآید:
(1-6)
كه تنش محوری است كه در حالت كرنش بدست آمده از معادله (1-5) ایجاد شده و d قطر میانگین ظرف، t ضخامت جاری در مقطع بحرانی است كه از رابطه زیر بدست میآید:
(1-7)
و همچنین:
(1-8)
با در نظر گرفتن معادلات 1-6 تا 1-8 نیروی بحرانی سمبه در حالت ناپایداری از رابطه زیر بدست میآید:
(1-9)
این معادله در شكل 1-5، رسم شده و دیده میشود كه تقریبا با R به صورت خطی افزایش می یابد. (برای یك n مشخص)
شكل 1-5- تغییر نیروی بحرانی سمبه با نسبت كرنش R
اكنون میتوان حد نسبت كشش را با بار بحرانی سمبه مقایسه كرد، كه ، با بار كششی شعاعی جدول بندی شده است. نتایج در شكل 1-6، نشان داده شده است. قابل توجه است كه حدهای نسبت كششی كه با این معیار پیشبینی شده اند، كمتر متاثر از N هستند و بیشتر به r بستگی دارند.
شكل1-6 تغییرات حد نسبت كششی با مقدار n
1-3-3- بحث در مورد نتایج شكل 1-6
تغییرات حد نسبت كشش بر اساس هر كدام از معیارها در شكل 1-6، نشان داده شده است. بسیاری از فرایندهای كشش عمیق واقعی با استفاده از مواد آنیل شده كه nهای بین 0.2 تا 0.5 دارند، انجام میشود. دیده میشود كه ناپایداری تحت كرنش صفحهای در دیواره ظرف بوجود می آید. در این ناحیه، n، كمتر روی حد نسبت كشش اثر میگذارد تا R در nهای كم، موارد ناپایداری تحت كشش تك محوری در فلانج روی میدهد . برای موادی كه R كمتر از یك، دارند؛ حد نسبت كشش (بر اساس این تحلیل تئوری) برای تمام nها، تقریبا ثابت است. اما برای R=2 ، حد نسبت كشش برای یك مادهای كه قبلا به مقدار زیاد: كار سخت شده، به طور محسوسی كمتر از یك مادهای است كه n معادل 0.3 دارد.
نتایج آزمایش بدست آمده برای حدهای نسبت كشش، برای آلومینیوم نرم، آلومینیوم نیمه سخت و برنج نیز در شكل 1-6، آمده است. تمام مواد، R كمتر از واحد دارند.
تغییرات حد نسبت كشش كم است. همانطور كه انتظار میرود؛ نتایج آزمایشگاهی زیر نتایج تئوری افتاده. زیرا این مقدار بستگی به روانكاری ایدهآل در سطح فلانج دارد.
نتایج تئوری نشان میدهدكه، نسبتهای كشش بیشتری میتوان بدست آورد؛ موقعیت ناپایداری از دیواره ظرف به فلانج منتقل شود ( از منطقه (2) به منطقه (1) در شكل 1-3) البته این روش برای nهای زیاد به صرفه است. راه عملی رسیدن به این منظور، گیردادن ورق به طور محكم به ساق سمبه است. یكی از راههای آن استفاده از فشار سیال است كه در این پروژه در مورد آن در فصلهای بعد به طور مفصل بحث شده است.
1-4-ناپایداری در اثر كمانش صفحهای
در قسمتهایی كه ورق با قالب در تماس نیست و یا زیر نیروی جانبی ورق گیر قرار ندارد، به دلیل وجود تنش محیطی امكان ایجاد كمانش صفحه ای یا در اصطلاح، «موج دارشدن» ، در این مكانها وجود دارد. تحلیل این نوع ناپایداری در فصل سوم آمده است.
فصل دوم
روشهای استفاده از هیدروفرمینگ در كشش عمیق
2-1- پیشگفتار
در این فصل ابتدا دلیل استفاده از هیدروفرمینگ در كشش عمیق و ویژگیهای آن، از نظر تئوری و عملی، مورد بحث و بررسی قرار میگیرد. معایب و مزایای این روش در این فصل شرح داده میشود و سپس روشهای مختلف استفاده از آن به طور خلاصه تشریح میشود. پس از آن مختصری در مورد ماشینهای هیدروفرم بحث میشود.
2-2- ویژگیهای روشهای كشش عمیق به كمك هیدروفرمینگ
در فصل گذشته نشان داده شد كه اگر، ناپایداری شكست را در نسبتهای كشش بالاتر، بتوان از انتهای ظرف به ابتدای فلانج منتقل كرد، میتوان نسبت كشش را بالا برد.
اولین راه حل برای رسیدن به این مطلوب، فشردن قطعه به سمبه با فشار زیاد است. زیرا به كمك این كار، نیروی سمبه، دیگر به انتهای ظرف وارد نمیشود؛ بلكه، تمام آن صرف تغیر شكل ناحیه از فلانج (ناحیه (1) شكل 1-3) میگردد. این فشردن مطلوب، با قرار گرفتن انتهای سمبه در فشار سیال بدست میآید.
در سال 1972، السبایی و ملور در ادامه تحقیقات در مورد كشش عمیق، بررسیهایی نیز در مورد كشش عمیق، هنگامی كه عملیات تحت یك فشار سیال بالا قرار میگیرد نیز انجام دادند كه در مرجع ]2[ آمده است. شكل 1-6 از فصل قبل را در نظر بگیرید. همانطور كه گفته شد، به كمك فشار سیال میتوان موقعیت ناپایداری را به ناپایداری تحت كشش تك محوری در انتهای فلانج منتقل كرد. یعنی نمودارهای حد نسبت كشش شكل 1-6، تبدیل به شكل 2-1، میشود.
شكل2-1 حد نسبت كشش نسبت به n در این شكل نتایج آزمایشگاهی با نتایج تئوری مقایسه شدهاند.
با روشهای عددی كه در مراجع ]2[ و ]1[ آمده، این منحنیها بدست میآید. مشاهده میشود كه به خصوص برای موادی كه ضریب كار سختی بالاتر از 0.3 دارند، استفاده از این روش، چقدر میتواند، در افزایش حد نسبت كشش كمك كننده باشد. در شكل 2-1، مشاهده میشود كه نتایج تئوری با آزمایشهای انجام شده و نتایج تجربی همخوانی خوبی دارند. در شكلهای 2-2- الف، تا 2-2- ت، روش استفاده از فشار سیال، با روش متداول مقایسه شده كه نشان میدهد، چگونه در یك مرحله میتوان، ظرفی 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- عملیات متداول، برنج نرم 70/30 ، سمبه با سطح خشن، روانكار Droyt-Sol4M
ب- عملیات به كمك فشار سیال ، برنج نرم 70/30 ، سمبه با سطح خشن، فشار اولیه صفر و فشار ماكزیمم 30MN/m2 ، روانكار Droyt-Sol4M
پ- عملیات به كمك فشار سیال، برنج نرم 70/30 ، سمبه خشن، فشار اولیه 6MN/m2 و فشار نهایی 30MN/m2، روانكار Droyt-Sol4M
ت- عملیات به كمك فشار سیال، برنج نرم 70/30، سمبه با سطح خشن، فشار اولیه 6MN/m2 و فشار نهایی 30MN/m2، ، روانكار Droyt-Sol4M به همراه PTFE
شكل 2-3، تجهیزات استفاده شده در این آزمایشها را نشان میدهد. و شكل 2-4 نیز فشار سیال استفاده شده در آزمایشهای گفته شده را نمایش میدهد.
شكل 2-3- تجهیزات استفاده شده از آزمایشهای كشش عمیق به كمك فشار سیال
شكل 4-2- تغییرات فشار سیال برحسب حركت پانچ در آزمایشهای كشش عمیق به كمك فشار سیال
علاوه بر آن، این فشار، خود میتواند عملیات شكل دهی قطعه را نیز انجام دهد، كه این مساله خود از مزایای عمده این روشهاست؛ زیرا، نیمی از قالب - در مقایسه با روش متداول -حذف شده و نیازی به آن نیست.
در این روشها، حد نسبت كشش بالاتر است. قطعات مخروطی ، كروی ، سهمی، در یك مرحله كشش تولید میشوند، كه در روشهای سنتی ساخت آنها نیاز به مراحل كشش زیاد و آنیل قطعه بین عملیات كشش است.
در این روشها ورقهای نازك را میتوان شكل داد.بر روی قطعه تولیدی، هیچگونه شیار و خطی ایجاد نمی شود. این بدان معناست كه پولیش و سنگ زنی روی قطعه تولیدی، كاهش داده میشود یا حذف میشود. این ویژگیها باعث كاهش عملیات و زمان تولید قطعه می شود. تغییر ضخامت ورق در طول فرایند ناچیز است. به كمك این روشها، با سادهترین ابزارها انعطاف بالا در تولید قطعات به دست میآید؛ زیرا، محفظه سیال میتواند در تولید انواع قطعات مورد استفاده قرار گیرد. یك سری ابزار در تولید قطعات مختلف استفاده می شود. برای تولید یك قطعه جدید نیاز به طراحی فقط یك سمبه جدید است و بقیه اجزای قالب تغیری نمیكند. قطعاتی كه با روش متداول كشش نمیتوان آنها را تولید كرد، به كمك این روش به راحتی قابل تولیدند. و از نظر تئوری، هر شكلی كه این قابلیت را داشته باشد كه بعد از عملیات شكل دهی از سمبه جدا شود؛ مثلا زاویه منفی نداشته باشد، به كمك این روشها میتواند تولید شود. ابزار آزمایشی در این روشها میتواند از مواد ارزان قیمت و بدون عملیات حرارتی، ساخته شود. با تغییرات در جنس بلانك، نیازی به ساخت ابزار جدید نیست و تغییرات در قطعات به راحتی با تنظیم و كنترل فشار سیال انجام میشود.
در ماشینهای هیدروفرم اجزای ماشین سادهتر و تعداد آنها كمتر است،وتنظیم قالب همیشه لازم نیست. خرابی اتفاقی ابزار به خاطر اشتباه در ضخامت مواد، اشتباه در تغذیه و … دیگر اتفاق نمیافتد. تعمیر و نگهداری ابزار سادهتر است.
این فرایندا در عین حال، عوامل محدود كنندهای نیز دارند. به علت بالا بودن فشار سیال، قالب یا محفظه سیال باید بزرگ ساخته شود كه همین محفظه بزرگ نیز برای قطعات ضخیم كه نیاز به فشار بالاتری دارند، مناسب نیست. به دلیل همین فشار زیاد نیروی شكل دهی كه توسط سمبه اعمال میشود نیز باید به مقدار زیادی افزایش یابد. این مسایل در نهایت منجر به بزرگ شدن دستگاهها و پرسهای شكل دهی توسط سیال میشود. این عامل محدود كننده از نظر اقتصادی است.
از دیگر ویژگیهای این روشها این است كه در این فرایندها سطح سمبه را، عمدا، به كمك شن پاشی ، ساچمه زنی یا دیگر روشها كمی خشن میسازند. زیرا با افزایش ضریب اصطكاك بین ورق و سمبه، عمل گرفتن ورق روی سمبه توسط سیال بهتر انجام میشود و در نتیجه عمل كشش با توفیق بیشتری پایان میپذیرد. این گرفتن ورق روی سمبه كاربردهایی دارد به عنوان مثال تولید لوله از روش كشش عمیق به كمك فشار سیال، با توجه به شكل 2-7، ابتدا ورقی كه وسط آن سوراخی با قطر كوچكتر از قطر سمبه تعبیه
شكل2-7 ترتیب عملیات برای ساخت لوله به كمك كشش عمیق با هیدروفرمینگ
شده روی قالب قرار میگیرد. با پایین آمدن سمبه و عمل كشش عمیق به دلیل وجود فشار سیال، تغییری در قطر سوراخ بوجود نمیآید. بعد از اینكه مرحله كشش به مقدار لازم انجام شد، فشار پشت ظرف حذف میشود و با ادامه اعمال نیروی سمبه، سوراخ ته ظرف بزرگ شده و لوله ایجاد می شود. شكل 2-8، نمونه واقعی آن را نشان میدهد.
شكل2-8 نمونهی واقعی لولهی ساخته شده به كمك كشش عمیق و هیدروفرمینگ
با در نظر گرفتن ویژگیهای ذكر شده در بالا، به نظر میرسد، كه نمیتوان به سادگی در مورد اقتصادی بودن یا نبودن روشهای مذكور نظر داد. باید در تولید یك محصول نرخ تولید، سرعت تولید، قابل انعطاف بودن تولید و … در نظر گرفته شود. همچنین روشهای دیگر شكل دهی نیز بررسی شود و با این روشها مقایسه شود. در نهایت میتوان تصمیم گرفت كه آیا استفاده از روشهای شكل دهی به كمك سیال به صرفه هست یا خیر. آنچه كه مسلم است، این است كه در بعضی موارد این روشها اقتصادی است و هم اكنون در كشورهای پیشرفته صنعتی از جمله ژاپن، المان و سوئد از آنها استفاده میشود.
عمدهترین موارد استفاده از این روشها، صنایع هوایی و صنایع اتومبیل سازی هستند. به عنوان مثال؛ كاسه چراغ اتومبیل در ژاپن به كمك این روشها ساخته شده است.
شكلهای 2-9 و 2-10، چند نمونه از قطعات مختلف كه به كمك روش كشش با فشار سیال، شكل داده شدهاند را نشان میدهد. ساخت این قطعات به روشهای متداول بسیار وقتگیر و پرهزینه و در بعضی موارد غیر ممكن است. در سال 1987 بیش از 300 نوع از قطعات اتومبیل و 100 نوع از قطعات هواپیما در ژاپن و در شركت Amino Press Trchnical center Co تولید شده و یا مورد آزمایش قرار گرفته است.رنج ابعادی این قطعات از mm 30*30*30 (برای قطعات كوچك) و mm 250*1000*1200
(برای قطعات بزرگ)، ذكر شده است و ضخامت مواد استفاده شده از mm2/0 تا mm 2/3 عنوان شده و فشار هیدرولیك سیال از 30 تا 50 مگاپاسكال برای ورقهای آلومینیوم، 30 تا 60 مگاپاسكال برای فولاد نرم و 70 تا 100 مگاپاسكال برای ورقهای فولاد زنگ نزن عنوان شده است.
شكل2-9 كاسه چراغهای اتومبیل ساخته شده به روش كشش عمیق با هیدروفرمینگ
شكل2-10 قطعات هواپیما ساخته شده به روش كشش عمیق با هیدروفرمینگ
2-3- انواع روشهای استفاده از فشار سیال در كشش عمیق
روشهای مختلف استفاده از سیال در كشش عمیق در اصل تفاوتی با هم ندارند، اختلاف آنها در روش استفاده از سیال و مسایل تكنیكی و عملی است. چند روش مهم در این بخش معرفی میشوند.
2-3-1 هیدروفرم
در این روش در مقایسه با روش متداول قسمت ماتریس قالب حذف شده است. به جای آن از یك محفظه فشار سیال استفاده شده است. این محفظه توسط یك دیافراگم لاستیكی قابل انعطاف پوشیده شده است. یك قالب نمونه در شكل 2-11، نشان داده شده است. همانطور كه مشاهده میشود روی سطح بالایی دیافراگم، توسط یك صفحه سایش پوشیده شده تا از سایش دیافراگم جلوگیری كند، و بعد از سائیده شدن فقط این قسمت تعویض شود. در سمبه یك راه هوا در نظر گرفته شده تا كنده شدن قطعه از آن آسانتر انجام شود. مراحل مختلف تولید یك قطعه در این روش در شكل 2-12، نشان داده شده است.
با توجه به شكل ابتدا محفظه بالا آمده و ورق در مكان خود روی ورقگیر قرار میگیرد. در مرحله بعد محفظه پایین آورده می شود و فشار اولیه اعمال می شود. سپیس سمبه به طرف بالا حركت میكند و ورق حول سمبه شكل داده میشود. در مرحله آخر فشار قطع شده و محفظه به طرف بالا حركت میكند. سمبه نیر به طرف پایین حركت میكند. قطعه از آن جدا میشود.
ویژگی خاص این روش جدا بودن سیال از سمبه و ورق توسط دیافراگم است. در اینجا لازم میشود روانكاری توسط مایع دیگری انجام شود. در ضمن دیافراگم از نشتی سیال به طرف بیرون جلوگیری میكند. همین وجود دیافراگم موجب شده است كه بتوان محفظه سیال را وارونه ساخت كه در بعضی موارد موجب ساده تر شدن ماشین هیدروفرم میشود.
ویژگی دیگر این روش این است كه نیروی ورقگیر نیز توسط همان فشار سیال ایجاد میشود. در حقیقت نیروی ورقگیر روی ورق، مساوی حاصلضرب فشار سیال در سطح فلانج می باشد. این نیرو به دلیل فشار و سطح فلانج در طول فرایند، معتبر است. همین مساله موجب میگردد كه كنترلی روی نیروی ورق گیر نتوان اعمال كرد و در نتیجه این یك عامل محدود كننده است؛ زیرا، در بعضی موارد لازم است كه بوسیله نیروی ورقگیر از بوجود آمدن چروك جلوگیری كرد. در فصل بعدی این روش مورد تحلیل دقیق قرار گرفته است.
ابزار قابل انعطاف: 1- دیافراگم، 2- صفحه سایش ابزار سخت: 3- حلقه ورق گیر، 4-دگمههای قراردهی، 5- گیره حلقه ورقگیر، 6- پشتیبان حلقه ورق گیر، 7- پینهای فشار، 8- ساق، 9- سمبه، 10- ورق، 11- سوراخ برای جابجایی 12- راه خروج هوا شكل
شماتیك یك پرس در شكل 2-13، نشان داده شده است. مشاهده میشود كه این پرس دارای سه رم مستقل است بیانگر آن است كه پرس مورد استفاده پیچیده و طبیعتا گران قیمت است. این هم میتواند از عوامل محدود كننده باشد.
شكل2-12 مراحل مختلف فرایند هیدروفرمینگ
شكل 2-13 شكل شماتیك پرس هیدروفرمینگ
2-3-2- كشش عمیق هیدرومكانیك
شكل شماتیك قالب و اجزای دیگر یك سیستم هیدرومكانیك در شكل 2-14 نشان داده شده است. ترتیب عملیات در این روش به این صورت است:
1-قالب پایینی (محفظه سیال f و رینگ كشش e) پر از سیال میشود.
2-ورق قطعه كار روی رینگ e قرار میگیرد.
3-هنگامی كه فرمان شروع داده شد، پرس بسته میشود و ورقگیر روی ورق قرار میگیرد.
ورقگیر را به مقدار فشار تنظیم شده بر روی لایه آب بندی d، فشار میدهد. در این حالت محفظه سیال كه در پایین قرار دارد، توسط خود ورق قطعه، كاملا بسته و آب بندی میشود.
4-سمبه (a) ورق قطعه كار (c) را با داخل محفظه سیال (e) كشیده و فشاری كه قبلا روی رگلاتور (g) تنظیم شده درون، محفظه سیال (e) ایجاد میشود.
5- فشار سیال ورق را بر روی سمبه شكل داده و به صورت یك كشش معكوس محدود در كنار سنبه ادامه پیدا میكند. در این حالت ورق روی لبه رینگ كشش (e) هیچگونه تماسی نداشته و بر روی بستری از سیال حركت میكند. مقدار ارتفاع كشش معكوس روی سمبه، بستگی به مقدار تنظیم شده فشار سیال دارد. در این صورت در قطعات مخروطی، فشار سیال باید نسبت به عمق نفوذ سمبه تنظیم شود از رگلاتور (g) جهت تنظیم این فشار استفاده میشود.
6-كشوییهای پرس و ورق گیر قالب به محل اول خود برگشته و قسمت پایین قالب به صورت خودكار، توسط یك شیر برقی پر از سیال میشود و قطعه كار را به خارج از محفظه (f) پرتاب میكند. یك رله تایمر، مقدار حجم سیال داخل محفظه f را در مدت پر شدن، كنترل مینماید.
شكل2-14 اجزای سیستم هیدرومكانیك
این روش ویژگیهای خاصی دارد. از جمله اینكه؛ قطعات با شعاع انتهایی بسیار كوچك نیز در این روش كشیده میشود. تولید صافی سطح خوب قطعات به دلیل از بین بردن لبههای تیز در رینگ كشش. همه كاره بودن این روش بدین معنا كه، پرس مخصوص روش هیدرومكانیك جهت تولید قطعات به روش معمولی نیز به كار گرفته میشود. مجموعه ظرف سیال در تمامی پرسهای یك مرحله یا دو مرحله ای نصب میشود. قطعات آب بندی (O رینگ ها)، به سادگی قابل تعویض بوده و ضمن ایمن كردن، تعمیر و نگهداری آن نیز كاملا راحت است. ساده بودن این سیستم اجازه خودكار كردن این روش را مهیا میكند.
در شكل 2-15- كشش معكوس ورق توسط فشار سیال محدود شده با این كار بهبود زیادی در نسبت كشش ایجاد مینماید ]14[. عمل پایین امدن سمبه باعث ایجاد فشار سیال بر روی ورق گردیده كه این فشار، ورق را بر روی سمبه خوابانیده و ورق را به فرم سمبه در میآورد.
در شكل 2-16- از روش هیدرومكانیك با پیش برآمده كردن ، برای تولید یك قطعه،استفاده شده است.بدین ترتیب كه ابتدا توسط فشار سیال ورق، برآمده میشود. سپس سمبه با فرو رفتن در ورق به كمك فشار سیال ورق را شكل میدهد. احتمالا علت استفاده از این كار استفاده از خاصیت كشش مجدد در یك مرحله میباشد كه خود باعث افزایش حد نسبت كشش می شود.
2-3-3- كشش عمیق هیدرودینامیك
در این روش بر خلاف روشهای قبل فشار سیال نقشی در شكل دادن ورق ندارد، بلكه، فقط باعث روانكاری بین ورق و قالب میشود. در اصل این روش به مانند روش كشش عمیق معمولی است و وجود قالب لازم و ضروری است. شكل 2-17، شكل شماتیك این فرایند را نشان میدهد.
شكل2-17 كشش عمیق هیدرودینامیك
جریان سیال بین قالب و ورق باعث روانكاری هیدرو استاتیك میشود و ضریب اصطكاك را به مقدار قابل ملاحظهای كاهش میدهد. در نتیجه نسبت كشش را مقدار قابل ملاحظهای بالا میبرد در عین حال نیروی عملیات كششی را نیز كاهش میدهد. این روش در اصل جزو روشهای مكشش عمیق به كمك فشار سیال نمیشود؛ زیرا، فشار سیال موجب شكل دادن ورق نمیشود، اما، به دلیل اهمیت این روش و مشابهت آن با روشهای دیگر، در اینجا لازم دیده شد كه توضیح مختصری در مورد آن، آورده شود.
2-3-4- كشش عمیق به كمك فشار سیال و اثر شعاعی آن
در این روش از فشار سیال كه به صورت شعاعی به لبههای ورق وارد میشود علاوه بر فشار معمول، استفاده میشود و باعث افزایش كارایی شكل دهی میشود. در شكل 2-18، شكل شماتیك این روش دیده میشود.
این روش به دو صورت امكان پذیر است؛ روش مستقیم و روش غیر مستقیم در روش مستقیم یك راه انحرافی برای سیال تعبیه شده كه فشار سیال را به لبه ورق وارد میكند. در روش غیر مستقیم فشار سیال از طریق فاصله بین ورق و دیواره قالب به پشت ورق منتهی میشود.
این روش را میتوان تلفیقی از روش هیدرومكانیك و هیدرودینامیك دانست كه علاوه بر داشتن امتیازات هر دو، فشار شعاعی هم به افزایش حد نسبت كشش كمك میكند. سیال در پشت ورق علاوه بر شكل دهی ورق كار روانكاری بین ورق و قالب و ورقگیر را انجام میدهد.نتیجه این كار افزایش بسیار خوب حد نسبت كشش است. شكل 2-19 ، روشهای متداول، هیدرودینامیك معمولی و فشار شعاعی را با هم مقایسه كرده و نشان میدهد كه حد نسبت كشش به مقدار قابل ملاحظهای افزایش یافته است. در بعضی موارد در صورت نیاز، فشار شعاعی سیال میتواند توسط یك پیچ تنظیم كنترل شود.
2-3-5- روشهای تركیبی
با تلفیق روشهای مختلف كه بعضی از آتها تشریح شد، میتوان قالبهایی ساخت كه با یك مرحله، قطعاتی ساخته شود كه نسبت كشش بسیار بالایی دارند. به عنوان نمونه، ناكامورا و ناكاگاوا در سال 10986، روشی را ارایه كردند
شكل2-19 مقایسهی روشهای مختلف كشش عمیق
كه طرح آن در شكل های 2-10، 2-21 و 2-22 دیده میشود (]10[) این روش تركیبی از كشش معمولی، كشش با فشار سیال در پشت ورق و فشار شعاعی است. بدین صورت كه با توجه به شكل 2-22، بعد از قرار گرفتن ورق روی ورقگیر (3)، قالب بالایی (2) پایین آمده و ورق بین قالب و ورقگیر محكم میشود. با پایین آمدن قالب (2) و ورقگیر (3) كه روی كوشن هوا قرار دارد، عضو (1) كار سمبه و عضو (2) كار قالب را انجام داده و عملیات كشش عمیق معمول را انجام میدهد. تا اینگه در شكل C)) عملیات كشش عملیات كشش معمولی پایان مییابد. سپس عضو شماره (4) داخل قالب شماره (1) میگردد كه پشت آن مایع تحت فشار قرار دارد. با پایین آمدن عضو (4) (سمبه)، عملیات كشش مجدد معكوس به كمك فشار سیال انجام میشود. در حالی كه این فشار به لبههای ورق نیز وارد میگردد. در حقیقت عملیات كشش به كمك فشار شعاعی سیال نیز همزمان انجام میشود. (شكل 2-23) در این حالت است كه عضو شماره (2) كار ورقگیر را در این مرحله انجام میدهد. نشتی سیال در میان قالب و قطعه كار باعث كاهش اصطكاك می شود و اثر منفی اصطكاك را ناچیز میكند. نتیجه این تركیب نسبتا پیچیده محصولاتی است كه در شكل 2-23، نشان داده شده است. كاملا واضح است كه حد نسبت كشش در این مرحله با روش معمولی متفاوت است. در حالی كه این محصول در یك مرحله كورس پریس انجام شده. از دیگر ویژگیهای این سیستم این است كه، نیاز به سیستم اضافی تولید فشار نیست. با آمدن سمبه (4) درون محفظه سیال، خود به خود فشار محفظه افزایش می یابد و فشار لازم را برای شكل دادن ایجاد میكند...
برای دریافت اینجا کلیک کنید
تعداد کل پیام ها : 0