-
11/9/2018
1
شكل دهي فلزات و ورق كاري
Metal Forming and Sheet Metalworking
كاري ورق و فلزات دهي شكل
اي يا موضعي يك فلز و تبديل شكل اوليه آن به شكل نهايي و توده
تغيير شكل پالستيك�
ابعاد دلخواه
فلز) .Y.S( استحكام تسليمهايي فراتر از با اعمال تنش�
با استفاده از قالب و ابزارهاي خاص�
: يادآوري•هاي كشش و فشار آزمون�
-
11/9/2018
2
Tensile( تسليم استحكام Strength, TS(
σσσσy
strain
Typical response of a metal
UTS (Ultimate
Tensile Strength,
Fracture strength)
Neck – acts
as stress
concentratorEn
gin
eeri
ng
TS (Tensile
strength)
stre
ss
Engineering strain
YS (Yield
strength)
• Plastic tensile strain at failure
)Ductility( داكتيليته
× 100L
LLEL%
o
of-
=
smaller %EL
larger %EL
tensile
Engineering tensile strain, e
Engineering
stress, σ
Lf
AoAf
Lo
-
11/9/2018
3
تاثير دما بر خواص مكانيكي
شكل دهي فلزات و ورق كاري
: انواع تنش هاي اعمالي•
فشاري�
كششي�
خمشي�
برشي�
استحكام تسليم كم�
داكتيليته باال�
) Cold working(كار سرد �
) Warm working(كار نيمه گرم �
)Hot working(كار گرم �
خواص مطلوب براي•محصول فلزي نهايي؟�
قطعه كار فلزي براي شكل دهي؟�
عوامل موثر براستحكام تسليم و داكتيليته يك ماده مشخص؟•
)work hardening(كار سختي �
): Temperature(دما �
)Strain rate(نرخ كرنش �
)Friction(اصطكاك �
�...
-
11/9/2018
4
كار گرم•
Effect of Annealing (Heating after CW )
تغييرشكل در دماي باالتر از دماي تبلور �)T>0.5-0.75
Tm(مجدد
عدم كار سختي قطعه �
داكتيليته بسيار باال ←←←←
امكان تغيير شكل هاي بسيار زياد ←
امكان كار سرد بعدي ←←←←
مصرف نيروي بسيار كمتر�
)ايزوتروپ(خواص همسانگرد �
دقت ابعادي كمتر�مصرف انرژي حرارتي بيشتر�اكسيداسيون و پوسته شدن
سطح قطعه�كيفيت سطحي پايين تر�عمر كمتر قالب و ابزارهاي مورد
استفاده�
كار سرد •
دقت بيشتر، تلرانس كمتر�
كيفيت سطحي بهتر�
استحكام و سختي باالتر به دليل كارسختي�
جريان يافتن دانه ها، امكان ايجاد خواص جهت دار�
جنبه هاي اقتصادي و مصرف انرژي�
Near net shape process
نياز به صرف نيرو و انرژي بيشترمحدوديت مقدار تغيير شكل ممكن
.اطمينان از تميزي سطح قطعه كار اوليه
)T
-
11/9/2018
5
نرخ كرنش•
در يك عمليات شكل دهي) كرنش(سرعت ايجاد تغيير شكل �
:در يك ازمون كشش•
سرعت حركت فك متحرك نسبت به فك ثابت =)V(سرعت تغيير شكل �
h =ارتفاع قطعه �
تاثير شديد در عمليات كار گرم�
m/s
s(s-1)
اصطكاك و روانكاري•
اصطكاك�.و افزايش تنش هاي باقيمانده در قطعه و ايجاد عيوب احتمالي
كاهش سيالن ماده�فزايش نيروي مورد نياز ا�كاهش دقت ابعادي و افزايش
قطعات معيوب ←←←←فرسايش قالب و ابزارها �
قالب يا ابزارهاخطر چسبندگي قطعه به ←←←←فشار و دماي باال در
عمليات شكل دهي�
: نياز به روانكاري مداوم�... انواع روغن ها، آب صابون، پودر
گرافيت، پودر شيشه، شيشه مذاب، �
-
11/9/2018
6
كاري شكل دهي فلزات و ورق
:فرايندهاي تغيير شكل توده اي•
تغييرشكل و تغيير ابعاد شديد بر روي �قطعه كارهاي با نسبت سطح به
حجم
كم
معموال به صورت شمش : قطعه كار اوليه�هاي چند گوشه اي يا ميله هاي
استوانه
:فرايندهاي شكل دهي فلزات)Bulk deformation(تغيير شكل توده اي
�
)Sheet metalworking(ورق كاري �
فرايندهاي تغيير شكل توده اي
-
11/9/2018
7
شكل دهي فلزات و ورق كاري
:فرايندهاي ورق كاري•
عمليات شكل دهي و برش بر روي قطعه كارهاي با �)صفحات و نوارهاي
فلزي(نسبت سطح به حجم زياد
) كار سرد(هميشه در دماي پايين �
)Rolling(نورد •
غلطك كه در خالف ) يا چند(كاهش ضخامت قطعه كار با اعمال تنش فشاري
توسط دو �جهت همديگر در حال حركت هستند
)Flat rolling(نورد تخت �)Shape rolling(نورد پروفيل �
)Hot rolling(نورد گرم �)Cold rolling(نورد سرد�
شكل هاي استاندارد و معموال يكنواخت�هزينه اوليه باال�توليد انبوه
�
≤≤≤≤)Bloom :( Cm)15××××15(شمشه �
≤≤≤≤)Slab :( Cm)4××××25(تختال، لوحه �
≤≤≤≤)Billet :( Cm)4××××4(شمشال �
-
11/9/2018
8
)Billet(شمشال ) Slab(تختال )Bloom(شمشه
)Ingot(شمش
نورد •
نورد•
)Draft(ميزان كاهش ضخامت �
)Reduction(نسبت كاهش ضخامت �
)dmax(حداكثر مقدار كاهش ضخامت در نورد تخت �
نورد تخت�
dmax: Maximum draft, mm
m : Coefficient of friction
R: Roll radius, mm
)Slip(لغزش بين غلطك ها و قطعه كار �
)Friction(اصطكاك بين غلطك ها و قطعه كار �
)Sticking(چسبيدگي غلطك ها و قطعه كار �
-
11/9/2018
9
... تيرآهن، نبشي، ناوداني، ريل راه آهن، ميله و سيم هاي گرد يا
مربع، �
نياز به تغيير شكل تدريجي قطعه كار �
نورد•
نورد پروفيل�
دو غلطكي )رفت و برگشتي(سه غلطكي چهار غلطكي
خوشه اي رديفي
غلطك پشتيبان )Back up roll(
نورد•
)Tread rolling(نورد رزوه زني �
)Ring rolling(نورد رينگ �
.)Gear rolling(نورد چرخ دنده �
نورد مايل، سوراخ كاري نوردي� )Roll piercing(
Rotary tube piercing
Mannesmann process
-
11/9/2018
10
)Forging(آهنگري •
فشردن پالستيك يك قطعه كار بين دو قالب با اعمال ضربه يا �فشار
تدريجي
) Forging Hammer(ضربه با پتك هاي آهنگري �
)Forging press(فشار تدريجي با پرس هاي آهنگري �
)Gravity drop hammer(پتك هاي ثقلي�
، )Power drop hammer(پتك هاي قدرتي �
) بادي - پتك هاي پنوماتيك (
)Mechanical press(پرس هاي مكانيكي �
)Hydraulic press(پرس هاي هيدروليك �
)Screw press(پرس هاي پيچي �
نوع پرس هاي آهنگري و 3نحوه كار : 4تكليف �.مثال هايي از قطعاتي كه
با هريك ساخته شده اند
آهنگري•
آهنگري•گرم�
نيمه گرم�
سرد�
ساخت قطعات با استحكام باال به تعداد زياد•
... به شكل نهايي مثل ميل لنگ، شاتون، چرخ دنده، قطعات توربين
موتورهاي جت، �
...تبديل شمش هاي ريختگي بزرگ به شكل هاي هندسي جهت تراشكاري،
نورد، �
تغيير شكل پالستيك تدريجي•
-
11/9/2018
11
آهنگري•
آهنگري�
)Open die forging, Upsetting, Upset forging(قالب باز �
)Closed die forging, Impression die forging(قالب بسته �
Flashless(قالب بسته بدون پليسه � forging(
آهنگري•قالب بازآهنگري�
قطعات با اشكال ساده مثل شافت، ديسك، رينگ�
)Barreling(بشكه اي شدن ←←←←تاثير اصطكاك •
↑↑↑↑دماي قطعه كار نسبت به دماي قالب �
↑↑↑↑قطر به ارتفاع قطعه كار �⇑⇑⇑⇑بشكه اي شدن
←←←←عدم وجود اصطكاك
-
11/9/2018
12
آهنگري•قالب بستهآهنگري�
؟)Flash(سرريز /نقش پليسه�
قالب بسته بدون پليسهآهنگري�
آهنگري•)Coining(سكه زني �
)Upsetting, Heading(كله زني �
-
11/9/2018
13
آهنگري•)Swaging(قراركاري �
)Radial forging(آهنگري شعاعي �
مشابه قراركاري ولي قالب ها ثابت و قطعه كار مي چرخد�
معموال براي كاهش قطر ته ميله ها و لوله ها�
با استفاده از يك يا چند جفت قالب چكشي گردان�
)Roll forging(آهنگري غلطكي�
تغيير شكل قطعه با عبور آن از بين دو �غلطك كه شكل مورد نظر بين
قسمت هايي
از آنها تراشيده شده است
آهنگري•)Trimming(دور بري، پليسه بري �
-
11/9/2018
14
)Extrusion) (حديده كاري، اكستروژن(روزنراني •
سيالن پالستيك يك قطعه فلزي از درون روزنه هاي يك قالب تحت نيروي
فشاري�
براي مقاطع يكنواخت و معموال طوالني�
)حديده كاري، اكستروژن(روزنراني •
گرم، نيمه گرم، سرد: اكستروژن�
)Direct extrusion, Forward extrusion(اكستروژن مستقيم �
)Indirect/Backward/Reverse extrusion) (معكوس(كستروژن غير مستقيم
ا�
-
11/9/2018
15
)Wire and Bar Drawing(كشش ميله و سيم •
كاهش سطح مقطع يك ميله يا سيم با كشيدن از درون روزنه يك قالب�
معموال كشش سرد�
!فشار غير مستقيم بر فلز ←←←←كشش �
كاهش قطر در چندين مرحله�
آنيل احتمالي بين برخي مراحل�
كشش ميله و سيم•
كشش مقاطع توخالي�
-
11/9/2018
16
)Sheet Metal working(ورق كاري •
ميلي متر 6/0 -0/4ضخامت حدود ): Sheet(ورق �
ميلي متر 6ضخامت بيش از حدود ): Plate(صفحه �
)كربن% 0/15-0/06(معموال از جنس فوالد كم كربن �
آلومينيوم خالص تجاري و كم آلياژ�
ورق كاري•
شامل عمليات برش و تغيير شكل�
معموال در دماي اتاق �
) نيمه گرم(بجز در مورد صفحات ضخيم، فلزات سخت و تغيير شكل هاي
خيلي زياد
)Stamping press(با استفاده از پرس هاي مهرش �
)Punch and Die) (سنبه و ماتريس(با استفاده از سنبه و قالب �
:فرايندهاي اصلي ورق كاري�
)Cutting(برش كاري •
)Bending(خم كاري •
)Drawing(كشش •
-
11/9/2018
17
برش كاري•
در خط مستقيم): Shearing(برش �
) Blanking(دوره زني �
)Punching(منگنه كاري �برش تك مرحله اي در امتداد يك مسير بسته
)Slotting(شيار زني �
) Perforating(مشبك كاري �
)Semi notching(و نيمه فاق زني ) Notching(فاق زني �
خم كاري•
تغيير شكل فلز حول يك خط مستقيم بدون تغيير قابل توجه در ضخامت
ورق�
:فرايندهاي معمول خم كاري�)V )V bendingخم كاري •
)Edge Bending) (پيچشي(خم كاري لبه اي •
-
11/9/2018
18
خم كاري•
:برخي روش هاي ديگر خم كاري
)Hemming(لبه غلطاني •
)Seaming(درز بندي •
)Curling(فتيله سازي •
بدون ورق گير�
كشش ورق•
: سطحي�
سپر و قالپاق اتومبيل، سيني، ماهي تابه
: عميق�
قوطي نوشابه، پوكه مهمات جنگي، قابلمه، سينك ظرفشويي، قسمت هايي از
بدنه خودرو
برخي عيوب كشش عميق�
-
11/9/2018
19
)Ironing(اتوزني
ورق دهي شكل ديگر هاي روش برخي•
)Hydroforming(شكل دهي به كمك آب
)Embossing(حك زني
)Lancing(شيار سازي
)Guerin pocess(شكل دهي با قالب الستيكي
شود نمي انجام پرس روي كه كاري ورق هاي روش برخي•
Roll( غلطكي كاري خم� bending(
)Roll forming(شكل دهي غلطكي �
)Spin forming(شكل دهي چرخشي �
-
11/9/2018
20
)Explosive forming(شكل دهي انفجاري �
)Tube bending(خم كاري لوله �
شود نمي انجام پرس روي كه كاري ورق هاي روش برخي•
