۞ ياس سفيد محمدی ۞

خداوندا من در کلبه ى فقيرانه ى خود چيزى دارم که تو در عرش کبرياييت ندارى زيرا من ، چون تويى دارم و تو چون خودى ندارى

لينک های زير هر هفته يک بار به روز می شوند.

جوشکاری آلياژ AL-6XN

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در سه شنبه 1385/08/30 ساعت 9:28 |

ترک بازگرمايشی

ترک بازگرمايشی (Reheat Cracking) :

ترک بازگرمايشی ميتواند در فولادهای کم آلياژ حاوی عناصر کرم٫ واناديوم و موليبدن و در اثر اعمال عمليات پسگرم (مانند تنش زدايی) و يا بهره برداری در دمای بالا (معمولا ۳۵۰ تا ۵۵۰C) ايجاد گردد.

Reheat Cracking

اين ترک اغلب در نواحی درشت دانه منطقه HAZ زير ناحيه جوش و يا مناطق درشت دانه فلز جوش ايجاد ميگردد. اين ترکها اغلب قابل ديد بوده و در نواحی تمرکز تنش مانند کناره جوش يافت ميشوند.

اين ترک ميتواند بصورت ترکهای درشت ماکروسکپی بوده و يا بصورت مجموعه هايی از ميکرو ترکها باشد. ماکرو ترکها بصورت ترک خشن و انشعابی در راستای نواحی درشت دانه ايجاد ميشوند. همچنين اين ترکها همواره به صورت بين دانه ای و در راستای مرزدانه های آستنيتی اوليه ظاهر ميشوند. ماکروترکها در فلز جوش ميتوانند بصورت طولی و يا عرضی نسبت به راستای جوش ايجاد شوند اما ماکروترکهای ناحيه HAZ هميشه موازی راستای جوش ميباشند.

ميکروترکها نيز ميتوانند در HAZ و يا فلز جوش ايجاد شوند. ميکروترکها در جوشهای چند پاسه٫ در نواحی درشت دانه ای که با پاسهای بعدی ريزدانه نشده اند٫ ظاهر ميشوند.

دلايل ايجاد:

هنگامی که فولادهای مستعد تحت عمليات حرارتی قرار ميگيرند٫ استحکام بدنه دانه ها در اثر رسوب کاربيدها افزايش يافته در نتيجه آزادسازی تنشهای پسماند بصورت خزش به ناحيه مرزدانه ها منتقل ميگردد.

وجود ناخالصی هايی که به مرزدانه ها انتقال ميابند و باعث تشديد تردی حرارتی ميگردند مانند گوگرد٫ آرسنيک٫ قلع و فسفر٫ استعداد فولاد به ترک بازگرمايشی را افزايش ميدهد.

طراحی اتصال نيز ميتواند احتمال ايجاد ترک بازگرمايشی را افزايش دهد. برای مثال اتصالاتی که شامل تمرکز تنش ميباشند مانند جوشهای با نفوذ ناقص٫ بيشتر مستعد ترکهای بازگرمايشی هستند.

پروسه جوشکاری نيز در اين امر موثر است. بستر جوشهای بزرگ بدليل ايجاد ناحيه HAZ درشت دانه ای که احتمال ريزدانه شدن آن در پاسهای بعدی کم است٫ نامناسب ميباشند.

پيشگيری:

- در صورت امکان از فولادهای مستعد ترک بازگرمايشی مانند 5Cr 1Mo, 2.25Cr 1Mo, 0.5Mo B, 0.5Cr 0.5Mn 0.25V و فولادهای پر استحکام حاوی کرم٫ موليبدن و واناديوم٫ استفاده نشود.

- استفاده از فولادهايی با مقدار کم عناصر تردکننده مرزدانه٫ مانند آنتيموان٫ آرسنيک٫ قلع و فسفر. فولادهايی با DG و يا PSR کمتر از صفر مستعد ترک بازگرمايشی نيستند:

DG= Cr + 3.3 Mo+ 8.1 V - 2

PSR= Cr + Cu + 2 Mo + 10 V + 7 Nb + 5 Ti - 2

- کاهش تمرکز تنش با سنگ زنی گرده جوش

- کاهش اندازه دانه آستنيت منطقه HAZ با پروسه جوشکاری مناسب و توليد ناحيه HAZ ريزدانه٫ بعنوان مثال استفاده از تکنين دو لايه و کنترل زاويه الکترود.

منابع: TWI, Reheat Cracking و Air Products, Reheat Cracking

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در سه شنبه 1385/08/30 ساعت 9:27 |

مهندسی و علم مواد

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

Jump to: navigation, search

علم و مهندسی مواد به بررسی انواع ماده ها، ساختار آنها، خواص و کابردشان می پردازد. در علم مواد، ماده ها به طور جامع به سه بخش اصلی تقسیم بندی می شوند که عبارت اند از: فلزات، سرامیک ها و پلیمر ها.

این دانش کمابیش در تمامی علوم مهندسی کاربرد دارد.

[ویرایش] گرایش‌های اصلی

[ویرایش] جستارهای وابسته

این نوشتار دربارهٔ مهندسی مواد ناقص است. به گسترش آن کمک کنید.

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در سه شنبه 1385/08/30 ساعت 9:26 |

تاثير حرارت ورودی بر خواص جوش

از پارامترهای مهم در جوشکاری٫ مقدار حرارت ورودی ميباشد. چراکه حرارت ورودی بر پيشگرم و دمای بين پاسی و در نتيجه بر ساختار و خواص فلز جوش و ناحيه HAZ تاثير ميگذارد. مقدار حرارت ورودی را نميتوان بصورت مستقيم اندازه گيری کرد و برای تعيين آن معمولا از فرمولهای مشخصی استفاده ميشود مانند فرمول زير برای جوشکاری قوسی:

H=60EI/1000S

H : حرارت ورودی (KJ/mm, KJ/in) و E : ولتاژ

S : سرعت جوشکاری (mm/min, in/min) و I : آمپر

تغيير قابل ملاحظه در حرارت ورودی باعث ايجاد تغييرات در خواص ماده در ناحيه جوش ميگردد. جدول زير چگونگی تغييرات ايجاد شده در خواص مکانيکی را در اثر ازدياد حرارت ورودی نشان ميدهد. اين جدول مربوط به فرآيند قوس دستی و بازای تغيير حرارت ورودی از ۵۰ تا ۱۱۰ KJ/in ميباشد.

خواص مکانيکی تغييرات بازای تغيير حرارت ورودی از ۵۰ به ۱۱۰ KJ/in

استحكام تسليم ۳۰٪ افزايش

استحكام كششي ۱۰٪ کاهش

درصد ازدياد طول ۱۰٪ افزايش

تافنس (notch toughness)
۱۰٪افزايش: حرارت ورودی بين ۱۵ تا ۵۰

۵۰٪کاهش: حرارت ورودی بين ۵۰ تا ۱۱۰

سختی ۱۰٪ کاهش

به غير از تافنس ٫ ساير خواص رفتار يکنواختی را در اثر تغيير حرارت ورودی از خود نشان ميدهند. اما تافنس در اثر افزايش حرارت ورودی در ابتدا مقداری افزايش يافته و لی سپس به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش ميابد. مقدار تافنس فقط متاثر از حرارت ورودی نميباشد بلکه ابعاد بستر جوش تاثير زيادی بر مقدار تافنس دارد. با افزايش اندازه بستر جوش که ناشی از افزايش حرارت ورودی ميباشد٫ تافنس کاهش ميابد. در جوشکاريهای چند پاسه بدليل ريزدانه شدن و تمپر شدن مقداری از پاس زيرين در اثر اعمال پاس رويی٫ تافنس مقداری بهبود ميابد. هرچه بستر جوشها کوچکتر باشد مقدار بيشتری از لايه جوش ريزدانه شده و تافنس افزايش ميابد.

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در سه شنبه 1385/08/30 ساعت 9:25 |

انتخاب فرآيند جوشکاری مناسب

در بسياری موارد اتصال طراحی شده را ميتوان با چند فرآيند جوشکاری مختلف ايجاد نمود. اما همواره يک فرآيند است که بهترين نتيجه را (در مجموع) ايجاد ميکند. بنابراين يک متخصص جوش بايد بتواند با روشی مقبول٫ يکی از فرآيندهای ممکن را برای اتصال مورد نظر تعيين نمايد. در اين متن شما با روال انتخاب فرآيند جوشکاری مناسب آشنا ميشويد. اين روال شامل ۴ مرحله ميگردد:

مرحله اول: بررسی ويژگيهای مورد نياز اتصال

در اين مرحله بايد بزرگ يا کوچک بودن اتصال جوش٫ موقعيت و جهت جوشکاري٫ و ضخامت فلز پايه بايد بررسی گردد.

در جوشکاری٫ ملزومات هر اتصالی را ميتوان در ۴ ويژگی خلاصه کرد: پرکنندگی سريع(نرخ رسوب بالا)٫ انجماد سريع (در موقعيتهای دشوار جوشکاری)٫ سرعت جوشکاری زياد (سرعت حرکت قوس بالا و بستر جوش بسيار کوچک)٫ و نفوذ (عمق نفوذ جوش در فلز پايه).

پرکنندگی سريع هنگامی نياز است که به مقدار زيادی فلز جوش برای پر کردن اتصال احتياج باشد. بستر جوشهای بزرگ را تنها ميتوان با نرخ رسوب بالا٫ در زمان کم ايجاد کرد. در بستر جوشهای کوچک٫ پرکنندگی سريع يک پارامتر فرعی ميباشد.

انجماد سريع در جوشکاری موقعيتهای دشوار (بالا سری و عمودی) مد نظر قرار ميگيرد که نياز است حوضچه مذاب جوش خيلی سريع منجمد گردد.

سرعت جوشکاری بالا به معنی پيشروی سريع قوس و فلز مذاب و ايجاد يک بستر جوش پيوسته و مناسب بدون انقطاع و بريدگی ميباشد. اين خصوصيت در جوشهای تک پاسه کوچک٫ مانند جوشکاری ورقها٫ مد نظر است.

نفوذ با نوع اتصال تغيير ميابد. در بعضی اتصالات نفوذ بايد عميق باشد تا به مقدار کافی از فلز پايه با فلز جوش ترکيب شود و در برخی ديگر بايد نفوذ محدود شود تا از سوختگی و ترک جلوگيری گردد.

هر اتصال جوشی را ميتوان بر اساس ۴ پارامتر مذکور دسته بندی کرد.

مرحله دوم: تطبيق ويژگيهای مورد نياز اتصال با فرآيندهای جوشکاری.

اغلب سازندگان دستگاه های جوش اطلاعات مختلفی را در ارتباط با ويژگيها و توانايی دستگاه های خود ارائه ميدهند که ميتوان از آنها استفاده نمود. در اين مرحله با توجه به خصوصيات هر دستگاه و ويژگيهای هر فرآيند ميتوان يک يا چند فرآيند را به گونه ای انتخاب کرد که خصوصيات تعيين شده برای اتصال را فراهم سازد. در اين حالت بندرت پيش ميايد که تنها يک فرآيند انتخاب شود و معمولا دو يا چند فرآيند خصوصيات مد نظر را تامين ميکنند.

مرحله سوم: تهيه چک ليستی برای تعيين توانايی فرآيندهای انتخاب شده در تطبيق با شرايط خاص کاری.

پارامترهای ديگری نيز علاوه بر اتصال روی انتخاب فرآيند تاثير ميگذارند. بسياری از آنها مختص شرايط کار و کارگاه جوشکاری شما ميباشند. گاهی اين پارامترها تاثير زيادی بر حذف برخی فرآيندهای انتخاب شده دارند. در اين مرحله بايد تمامی اين پارامترها را بصورت چک ليست درآورده و يکی یکی بررسی نمود.

حجم توليد: بايد هزينه دستگاه جوش را با مقدار کار يا توليد مورد نياز تطبيق داد. اگر حجم کار برای يک کاربرد باندازه کافی نباشد٫ ميتوان کاربرد ديگری را نيز بطور موازی در نظر گرفت تا هزينه ها تعديل گردد.
خصوصيات جوش: در صورتيکه يک فرآيند نتواند خواص جوش تعيين شده را تامين نمايد٫ از ليست انتخابها حذف ميگردد.
مهارت کاربر: کاربران ممکن است که مهارت کار با يک فرآيند را خيلی سريعتر از فرآيندهای ديگر کسب نمايد. آموزش کاربران برای يک فرآيند جديد هزينه ساز است.
تجهيزات کمکی: هر فرآيند دارای منبع تغذيه و تجهيزات کمکی خاص خود ميباشد. اگر يک فرآيند را بتوان با تجهيزات موجو اجرا نمود٫ هزينه اوليه بسيار کاهش ميابد.
تجهيزات جانبی: قابليت دسترسی و هزينه تجهيزات جانبی مورد نياز بايد مد نظر قرار گيرد.
شرايط فلز پايه: زنگار٫ روغن٫ لبه سازی٫ جوشپذيری و ساير شرايط فلز پايه بايد مد نظر قرار گيرد. اين پارامترها ميتوانند قابليت يک فرآيند را محدود نمايند.
وضعيت قوس: در صورتيکه درز اتصال نامنظم باشد استفاده از فرآيندهای با قوس آزاد ترجيح داده ميشود. اما در موارديکه بتوان درز جوش را بطور مناسبی قرار داد استفاده از فرآيند زيرپودری ارجح است.
قيد و بست: در برخی فرآيندها (بخصوص فرآيندهای نيمه خودکار) نياز به قيد و بست های خاص است که بايد مد نظر قرار گيرد.
تنگناهای توليدی: اگر فرآيندی هزينه توليد را کاهش دهد اما محدوديتها و مشکلاتی برای توليد ايجاد نمايد٫ ارزش خود را از دست ميدهد. دستگاه های بسيار پيچيده که نياز به سرويسکاری مداوم توسط افراد ماهر دارند ميتوانند باعث کاهش سرعت توليد شوند.

چک ليست تهيه شده بايد تمامی فاکتورهای موثر بر اقتصاد توليد را در بر داشته باشد. فاکتورهای ديگری که ميتوان اشاره کرد عبارتند از:

ملزومات توليد
محدوده ابعادی جوش
انعطاف پذيری در کاربرد
طول درز جوش
زمان تنظيم و راه اندازی
هزينه اوليه
ملزومات بهداشتی و زيست محيطی

با تعيين اين فاکتورها ميتوان فرآيند مناسب را از بين فرآيندهای انتخاب شده تعيين نمود. در صورتيکه تمامی شرايط يکسان باشد٫ معيار انتخای هزينه کلی خواهد بود.

مرحله چهارم: بازنگری فرآيند با اطلاعات سازنده دستگاه جوش برای تاييد توانايی آن.

در اين مرحله بايد چک ليست تهيه شده و ويژگيهای مورد نياز با نماينده سازنده دستگاه جوش مورد بازنگری قرار گيرد تا از توانايی دستگاه و انتخاب صحيح اطمينان حاصل شود.

منبع: Selecting Your Welding Process, LincolnElectric

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در سه شنبه 1385/08/30 ساعت 9:23 |

مهندسی مکانیک

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

Jump to: navigation, search

مهندسی مکانیک شاخه‌ای از مهندسی است که با طراحی، ساخت و راه‌اندازی دستگاه‌ها و ماشین‌ها سروکار دارد. مهندسی مکانیک نقش به سزایی در بالا بردن امنیّت زندگی، بهبود کیفیّت کلّی زندگی، و نیز ایجاد شور و نشاط اقتصادی ایفا می‌کند. به جرئت می‌توان گفت که مهندسی مکانیک، گسترده‌ترین رشتهٔ مهندسی از نظر دامنهٔ فعالیّت‌ها و کاربردها است.

مهندسان مکانیک، اصول اساسی نیرو، انرژی، حرکت و گرما را به کار برده و با دانش تخصصی خود، سیستم‌های مکانیکی و دستگاه‌ها و فرآیندهای گرمایی را طراحی کرده و می‌سازند. مهندسان مکانیک، گسترهٔ وسیعی از دستگاه‌ها، فرآورده‌ها و فرآیندها را تولید می‌کنند؛ به عنوان نمونه:
موتورها و سیستم‌های کنترل خودرو و هواپیما، نیروگاه‌های الکتریکی، دستگاه‌های پزشکی، اجزا و قطعه‌های گوناگون از موتورهای با ابعاد میکروسکوپی گرفته تا چرخ‌دنده‌های غول‌آسا، فناوری لیزر، طراحی و ساخت به کمک رایانه، ماشینی کردن یا خودکارسازی (اتوماسیون) و روباتیک، انواع گوناگونی از فرآورده‌های مصرفی از دستگاه‌های تهویهٔ مطبوع گرفته تا رایانه‌های شخصی و تجهیزات ورزشی، ماشین‌ها و دستگاه‌هایی که هر یک از فرآورده‌های بالا را به صورت انبوه تولید می‌کنند.

می‌توان گفت تقریباً همهٔ جنبه‌های زندگی، در ارتباط با مهندسی مکانیک هستند. هر چیزی که حرکت کند یا انرژی مصرف نماید، احتمالاً یک مهندس مکانیک در طراحی یا ساخت آن نقش داشته است.

چرخ دنده

فهرست مندرجات

[مخفی شود]

[ویرایش] مهندسان مکانیک معروف

چند تن از مهندسان مکانیک معروف که پیش از این می‌زیسته‌اند، عبارت‌اند از:

کارل (فردریش) بنز (۱۸۴۴-۱۹۲۹)
گوتلیب ویلهلم دایملر (۱۸۳۴-۱۹۰۰): ماشین‌های مرسدس بنز امروزی، حاصل کار او و کارل بنز است.
چستر کارل‌سون (۱۹۰۶-۱۹۶۸): دستگاه زیراکس از نو‌آوری‌های اوست.
ساموئل کولت (۱۸۱۴-۱۸۶۲): سازندهٔ اسلحهٔ کولت.
سویچیرو هوندا (۱۹۰۶-۱۹۹۱): بنیان‌گذار شرکت معروف هوندا.
آیزاک سینگر (سینجر) (۱۸۱۱-۱۸۷۵): سازندهٔ نخستین چرخ خیاطی خانگی.
آلفرد برنارد نوبل: پایه‌گذار اندیشهٔ جایزهٔ نوبل.
رودولف دیزل: سازندهٔ موتورهای معروف دیزل که با گازوئیل کار می‌کنند.

[ویرایش] زمینه‌های فعالیّت در مهندسی مکانیک

زمینه‌های فعالیّت مهندسی مکانیک به طور مفصّل‌تر عبارت‌اند از:

در زمینهٔ طراحی:
- ماشین‌ها و دستگاه‌هایی که هر نوع محصولی را ساخته و بسته‌بندی می‌کنند.
- تجهیزات گردنده مانند پمپ‌ها، فشرده‌سازها (کمپرسورها)، دمنده‌ها، توربوماشین‌ها (توربین‌ها و ...).
- موتورهای درون‌سوز (موتورهای احتراق داخلی)
- مخزن‌های تحت فشار، رآکتورها، مبادله‌کن‌های گرمایی، دیگ‌های بخار
- سامانه‌های لوله‌کشی
- وسیله‌های نقلیه مانند خودرو (اتومبیل)، کامیون، اتوبوس، هواپیما و ...
- تجهیزات حمل مواد مانند تسمه نقّاله‌ها، روبات‌ها و ...

در زمینهٔ تحلیل:
- شکست دستگاه‌ها
- بهبود عملکرد و قابلیّت اطمینان
- انتقال گرما
- ارتعاشات مکانیکی

در زمینهٔ آزمایش:
- آزمایش کیفیّت، امنیّت و قابلیّت اطمینانِ فرآورده‌ها، دستگاه‌ها و فرآیندها

در زمینه فرآیندهای ساخت و تولید
- فرایندهای ماشینکاری سنتی
- فرایندهای ماشینکاری غیر سنتی
- فرایندهای شکلدهی شامل شکل دهی ورقی و حجمی
- طراحی و ساخت قالبها و قیود
- روشهای اتصال و جوشکاری
- عملیات حرارتی
- روشهای ریخته گری
- مترولوژی و سیستم‌های اندازه گیری

همکاری با مهندسان دیگر رشته‌ها (مانند مهندسی عمران، برق، شیمی و ...) به منظور طراحی واحدهای تولیدکنندهٔ انواع گوناگون فرآورده‌ها

[ویرایش] آیندهٔ شغلی مهندسی مکانیک

چشم‌انداز شغلی مهندسان مکانیک، امیدبخش و بااستحکام است. برای مثال، در ایالات متحدهٔ امریکا، رشد شغل‌ها و حرفه‌های مربوط به مهندسی مکانیک، هر سال حدود ۱۶٪ (۳۵ هزار شغل) است و انتظار می‌رود این آهنگ رشد تا سال ۲۰۰۶ میلادی حفظ شود. مهندسان مکانیک از روزگاران گذشته تا به امروز، اغلب در بخش‌های صنعتی زیر نقش عمده‌ای ایفا می‌کنند:
هوا فضا، خودروسازی، واحدهای شیمیایی، رایانه و الکترونیک، ساختمان‌سازی، انواع فرآورده‌های مصرفی، انرژی، مشاورهٔ مهندسی و بخش‌های دولتی.
هم‌چنین صنعت پزشکی و داروسازی، فرصت‌های شغلی هیجان‌انگیزی را برای مهندسان مکانیک به وجود آورده‌اند تا نیروها و دانش‌های زیستی را در هم بیامیزند. همچنین فرصت شغلی این رشته در ایران نسبت به رشته های دیگر بسیار مناسب است.

[ویرایش] مباحث اساسی در مهندسی مکانیک

مبحث‌ها و موضوع‌های اساسی مهندسی مکانیک عبارت‌اند از: ایستایی‌شناسی (استاتیک)، پویایی‌شناسی (دینامیک)، مکانیک ماده‌ها (مقاومت مصالح)، ترمودینامیک مهندسی، مکانیک شاره‌ها (مکانیک سیالات)، دینامیک سیّالات، انتقال گرما (انتقال حرارت)، نظریهٔ کنترل، سیستم‌های کنترلی شامل هیدرولیک و نیوماتیک، ارتعاشات، مکاترونیک.
هم‌چنین انتظار می‌رود یک مهندس مکانیک بتواند مفاهیم اساسی شیمی و مهندسی برق را درک کرده و در طراحی به کار بندد.

[ویرایش] مهم‌ترین نرم افزارهای مورد استفاده در مهندسی مکانیک

pro-engineer Ansys

Catia

Fluent

Matlab

Working Model

Nastran

Abaqus

Solidworks

PDMS

Autocad

inventor

Mechanical Desktop

Microstation

AutoPlant

Maple

CadPipe

AutoPipe

building systems

Cosmus

Ceasar II

برگرفته از «http://fa.wikipedia.org/»

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در سه شنبه 1385/08/30 ساعت 9:23 |

جوشکاری قبل از گالوانيزه گرم

بسياری اوقات با توجه به محدوديتهای اجرايی لازم است تا بسياری سازه ها و تجهيزات را قبل از گالوانيزه کردن جوشکاری کرد. برای دستيابی به يک پوشش گالوانيزه گرم با کيفيت مناسب روی قسمتهای جوشکاری شده بايد دو نگته مهم را قبل از اجرای گالوانيزه در نظر داشت:

۱- ترکيب شيميايی فلز جوش:

در صورتيکه در ترکيب شيميايی فلز جوش و فلز پايه اختلافی وجود داشته باشد٫ ميتواند باعث افزايش ضخامت پوشش گالوانيزه روی سطح جوش شود. مهمترين تفاوت در ترکيب شيميايی ايندو٫ مقدار سيليکون موجود در فلز جوش است. وجود سيليکون بيش از حد در فلز جوش يا فلز پايه باعث تسريع در تشکيل و رشد لايه های بين فلزی آهن-روی و در نتيجه افزايش ضخامت و حجم پوشش در اين ناحيه ميگردد (شکل زير). بدليل اينکه در بعضی فلزات جوش حدود ۱٪ سيليکون وجود دارد٫ تفاوت بين ضخامت پوشش ناحيه جوش با ساير نقاط قطعه قابل توجه خواهد بود. هنگامی که سازه جوشکاری شده درون وان روی مذاب غوطه ور شده و مدت زمان کافی جهت دستيابی به حداقل ضخامت پوشش مورد نياز٫ نگهدارشته ميشود٫ ضخامت پوشش در نواحی پر سيليکون ميتواند دو تا پنج برابر ضخامت پوشش در نواحی اطراف آن گردد. اين پوشش ضخيم را ميتوان از ظاهر آن تشخيص داد. اين موضوع باعث افزايش احتمال آسيب ديدگی پوشش در نواحی جوش ميگردد.

در فرآيندهای جوشکاری معمول مانند قوس دستی٫ زير پودری و قوس با الکترود مغزه دار٫ الکترودها و فلزات جوشی وجود دارد که مانع از رشد بيش از حد پوشش روی سطح جوش ميگردند. لذا در انتخاب فلز جوش و اطمينان از کم بودن مقدار سيليکون آن در اين موارد بايد دقت شود.

۲- تميزی ناحيه جوش:

هنگامی که يک سازه جوشکاری شدهگالوانيزه گرم ميگردد٫ تميزی ناحيه جوش تاثير قابل توجهی بر کيفيت پوشش در ناحيه جوش دارد. ناحيه جوش بايد قبل از گالوانيزه گرم کاملا از فلاکس و سرباره (گل جوش) پاکسازی شود. چرا که حضور اين مواد از چسبندگی پوشش به سطح جلوگيری ميکنند. فلاکس و سرباره جوش در مواد و اسيدهای شوينده ای که قبل از عمليات گالوانيزه گرم برای تميزکاری قطعات استفاده ميشوند حل نميشود و بايد با روشهای ديگری پاکسازی شوند. اين مواد را ميتوان با برس سيمی٫ تميزکاری با شعله٫ چکش زنی٫ ماشينکاری و يا بلاست حذف نمود.

عيوب سطحی جوش نيز ميتواند باعث تخريب کيفيت پوشش شود. حفره های سطحی و انتهايی و ترکهايی که دهانه آنها کمتر از ۵/۲ ميليمتر باشد از نفوذ روی مذاب بدرون خود جلوگيری کرده و باعث ايجاد سطوح گالوانيزه نشده ميگردند. اين موضوع بدليل ويسکوزيته روی مذاب در دمای گالوانيزه گرم اتفاق ميافتد که امکان ورود به شيارهايی با دهانه کمتر از ۵/۲ ميليمتر را ندارد. اين سطوح گالوانيزه نشده در اثر ورود و حبس محلولهای اسيد شويی مورد استفاده قبل از گالوانيزه و يا رطوبت اکسيد شده و اين اکسيد روی سطح پوشش ظاهر شده و ظاهر و کيفيت پوشش را تخريب ميکند.

منبع: مجموعه اطلاعات فنی گالوانيزه گرم

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در سه شنبه 1385/08/30 ساعت 9:14 |

گاز محافظ در جوشکاری TIG فولادهای زنگ نزن

فولادهای زنگ نزن معمولا از گاز خالص آرگون (99.99%) بعنوان گاز محافظ استفاده میشود. در کاربردهای خاص که ناخالصیها باید در حد بسیار کم باشند ممکن است از گاز آرگون خالصتر (99.995%) استفاده شود. افزودن هلیوم (تا ۳۰٪) یا هیدروژن (تا ۲٪) باعث افزایش انرژی قوس ٫ ازدیاد نفوذ جوش و تولید گرده جوشی با سطح صافتر میگردد. با اینکار میتوان سرعت جوشکاری را تا ۵۰٪ افزایش داد.

در جوشکاری فولادهای زنگ نزن نیتروژن دار مانند S32205 یا S31254 افزودن ۲٪ نیتروژن به گاز محافظ دارای مزایایی میباشد. این ترکیب گازی در مقایسه با آرگون خالص باعث بهبود مقاومت خوردگی (شکل ۱) میشود. افزودن مقدار نیتروژن بیش از ۲٪ مقاومت حفره ای شده را افزایش میدهد اما باعث افزایش سایش الکترود تنگستن نیز میشود. لذا افزایش بیش از ۲٪ نیتروژن در اغلب موارد توصیه نمیگردد.

شکل ۱- دمای بحرانی حفره ای شده در فولاد S32205 جوشکاری شده بروش TIG

جدول زیر لیست گازهای محافظ معمول در جوشکاری TIG فولادهای زنگ نزن متداول را نشان میدهد.

فلز پايه

گاز محافظ

فولادهای فريتی و مارتنزيتی

Ar يا Ar+30%He

فولادهای آستنيتی استاندارد مانند ۳۰۴ و ۳۱۶
Ar يا Ar+30%He يا Ar+2%H2

فولادهای کاملا آستنيتی مانند S31254

Ar يا Ar+2%N2 يا Ar+30%He+2%N2

فولادهای دوپلکس مانند S32205 و S32750

Ar يا Ar+2%N2 يا Ar+30%He+2%N2

آلياژهای پايه نيکلی مانند ۶۲۵ و ۸۰۰
Ar يا Ar+30%He

چند نکته کاربردی:

جريان گاز در جوشکاری TIG دستی فولادهای زنگ نزن l/min 4-8 ميباشد.
جريان گاز در جوشکاری TIG اتوماتيک بيشتر بوده و تا l/min 15 ميرسد.
در صورت استفاده از نازلهای با قطر بالا٫ جريان گاز بايد در قسمت بالايی محدوده مجاز انتخاب شود.
کمتر و يا بيش از حد بودن جريان گاز٫ ميتواند باعث ايجاد تخلخل در جوش شود.
جوشکاری TIG نسبت به وزش باد حساس است. هنگام جوشکاری در فضاهای باز مثلا سايت و يا سالنهای بزرگ آزاد بايد محافظت مناسبی در برابر باد ايجاد گردد.

منبع: AVESTA Welding Manual

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در سه شنبه 1385/08/30 ساعت 9:12 |

انتخاب الکترود برای کاربردهای تنش زدايی شده

اغلب فلزات پر كننده در شرايط جوشكاري شده (as-welded) دسته بندی شده اند. بدین معنی که پس از جوشکاری و قبل از اجرای آزمایشات مکانیکی٫ عملیات حرارتی خاصی روی آنها صورت نگرفته است. بنابراین خواص مکانیکی اعلام شده برای آنها در شرایط پسگرم نشده میباشد. اما سری دیگری از الکترودها وجود دارند که بصورت تنش زدایی شده دسته بندی شده اند. انتخاب الکترود باید بر اساس شرایط واقعی کاربرد قطعه جوشکاری شده صورت گیرد. جدول زیر گروه های فلزات پرکننده ای را که در استاندارد AWS میتوانند تحت شرایط تنش زدایی شده دسته بندی شوند٫ نشان میدهد.

در صورتیکه نام فلز پرکننده دارای یکی از پسوندهای مندرج در جدول ۲ باشد٫ بدین معنیست که در شرایط تنش زدایی شده دسته بندی شده است.

بعنوان مثال E81T1-B2 تحت شرایط تنش زدایی شده در دمای 675C بمدت یک ساعت دسته بندی شده است. پسوند B2 به تنهایی کافیست تا مشخص کند خواص مکانیکی اعلام شده برای جوش در شرایط تنش زدایی شده است. باید توجه داشت که در جدول ۲ زمان تنش زدایی برای هر پسوند و در بعضی حالات برای الکترودهای مختلف متفاوت است٫ لذا باید به مشخصات و توضیحات سازنده الکترود رجوع کرد.

در نامگذاری مواد جوشکاری زیرپودری حرف سوم نام محصول نشاندهنده شرایط جوشکاری شده یا تنش زدایی شده میباشد. حرف "A" بیانگر شرایط جوشکاری شده و حرف "P" نشانگر شرایط تنش زدایی شده میباشد. بعنوان مثال ترکیب فلاکس/سیم جوش F7A4-EG-Ni1 در شرایط جوشکاری شده و F7P4-EG-Ni1 در شرایط تنش زدایی شده میباشد. در برخی حالات یک محصول میتواند در هر دو حالت دسته بندی شود (مانند مثال فوق).

پس از توضیحات فوق به بررسی مشکلاتی که ممکن است در اثر عدم توجه به این شرایط ایجاد شود میپردازیم. کلا ۳ حالت در اثر انتخاب اشتباه میتواند ایجاد شود:

- الکترود دسته بندی شده در شرایط تنش زدایی شده در جوشی استفاده شود که تنش زدایی نمیشود.

- الکترود دسته بندی شده در شرایط جوشکاری شده تحت عملیات تنش زدایی قرار گیرد.

- زمان یا دمای عملیات پسگرم اعمال شده با شرایط مندرج در مشخصات فنی الکترود متفاوت باشد.

البته در صورتیکه هر یک از این حالات پیش آید بدین معنی نیست که جوش ایجاد شده قطعا نامناسب خواهد بود٫ بلکه باید شرایط و تاثیرات کلیه پارامترها بررسی گردد.

تنش زدایی معمولا استحکام جوش را ۱۰-۱۵٪ کاهش میدهد٫ بنابراین اگر یک الکترود دسته بندی شده در شرایط جوشکاری شده٫ تنش زدایی شود٫ استحکام کششی آن از حداقل استحکام مشخص شده در دسته بندی خود کمتر خواهد بود. این حالت میتواند باعث ایجاد یک جوش با استحکام کمتر از حد مورد نظر شود. از طرف دیگر اگر جوشی که با الکترود دسته بندی شده در شرایط تنش زدایی شده ایجاد شده٫ تحت عملیات تنش زدایی قرار نگیرد٫ احتمال بالاتر بودن استحکام جوش از میزان مشخص شده در مشخصات موجود در دسته بندی خود وجود دارد. این شرایط اغلب نامطلوب نمیباشد هرچند که استحکام بالاتر جوش اغلب باعث ایجاد تنشهای پسماند بیشتر٫ داکتیلیتی کمتر و حساسیت به ترک بیشتر میشود. بعنوان مثال در استاندارد AWS در صورتیکه استحکام جوش بیشتر از حد مشخص شده باشد باید WPS مجددا مورد تست قرار گیرد.

در اغلب شرایط مقدار تافنس (notch thoughness) با تنش زدایی افزایش میابد. درصورتیکه یک جوش دسته بندی شده در شرایط جوشکاری شده٫ تنش زدایی شود٫ مقدار تافنس آن افزایش میابد. اگر جوش در دسته بندی تنش زدایی شده قرار داشته باشد و مقدار انرژی ضربه آن مقداری جزئی از حداقل مورد نیاز بیشتر باشد٫ درصورت عدم اجرای عملیات تنش زدایی میتواند با کاهش تافنس از حداقل مورد نیاز٫ باعث مردود شدن جوش از نظر خواص مکانیکی گردد. همچنین در صورت بالا بودن دمای تنش زدایی٫ مقدار تافنس میتواند کاهش یابد لذا هنگام اجرای عملیات تنش زدایی باید دقت کافی در کنترل دما و زمان صورت گیرد.

نتیجه گیری:

در صورتیکه تنش زدایی پس از جوشکاری نیاز باشد بهتر است از الکترودی که در شرایط تنش زدایی شده دسته بندی شده است استفاده شود. همچنین تاثیرات عملیات تنش زدایی را بر جوش٫ HAZ و فلز پایه باید مد نظر قرار داد. در نهایت درصورتیکه زمان یا دمای عملیات تنش زدایی نسبت به شرایط حالت استاندارد مربوط به دسته بندی الکترود متفاوت باشد٫ باید تاثیرات احتمالی این تفاوت را بررسی نمود.

منبع: Welding Innovation Vol. XVIII, No. 2, 2001

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در سه شنبه 1385/08/30 ساعت 9:11 |

دستورالعمل جوشكاري ترميمي چدن چكش خوار

برداشتن عيوب :

عيوب را مي توان توسط ماشين كاري و سنگ زني حذف كرد . هر چند ممكن است از قوس كربن در چدن چكش خوار استفاده كرد ولي بدليل شوك حرارتي و ايجاد ساختار مارتنزيت / كاربيد بر سطح شيار ، توصيه نمي گردد .

تميز و سالم بودن سطح شيار جوش بسيار مهم است .در نواحي حساس بايد از آزمون PT يا MT جهت حصول اطمينان از رفع كامل عيب استفاده نمود .

پيش گرم :

دماي پيش گرم C° 290 مي باشد . پيش گرمايي بايد در كوره با دماي كنترل شده انجام شود . براي پيش گرم كردن بايد ابتدا قطعه را در دماي C° 40 براي مدت زمان 25 دقيقه بازاي هر سانتيمتر ضخامت و ماكزيمم 6 ساعت نگهداري كرد . سپس دما را با سرعت 40 /hr C° تا دماي C° 290 افزايش داد و براي مدت 25 دقيقه بازاي هر سانتيمتر ضخامت و ماكزيمم 6 ساعت نگهداري كرد .

در صورت استفاده از گرم كردن موضعي هنگاميكه امكان استفاده از كوره وجود ندارد موارد زير رعايت شود :

الف) ناحيه پيش گرم شده بايد حداقل 60 cm از لبه جوش را در بر گيرد . قطعات با ضخامت بيشتر از 15 cm بايد حداقل 90 cm از لبه جوش پيش گرم شوند .

ب)حرارت دهي بايد بصورت آهسته و يكنواخت انجام گردد . از اختلاف دمايي بيشتر از C° 40 بايد اجتناب كرد .

ج) دما بايد در خلال مقطع پيش گرم شده يكنواخت باشد و زمان نگهداري 25 دقيقه بازاي هر سانتيمتر ضخامت قطعه بايد رعايت شود .

دماي بين پاسي :

حداكثر دماي بين پاسي C° 370 مي باشد . در هيچ حالتي نبايد از اين دما تجاوز شود .

پارامترهاي جوشكاري :

در اين حالت فرآيند جوشكاري SMAW براي تمام جوشكاريها استفاده مي شود .

الف) جريان جوشكاري

براي الكترودهاي پيشنهادي جريان مستقيم معكوس (DCRP) توصيه مي شود . تنظيم ولتاژ و آمپر بايد بر اساس پيشنهاد سازنده الكترود انجام گيرد .

ب) الكترود

دو نوع الكترود پيشنهاد مي شود . نوع اول جوشي قابل ماشينكاري و سختي كمتر در ناحيه HAZ ايجاد مي كند و دومي جوشي با استحكام بيشتر ولي با ماشينكاري مشكل توليد مي كند . در حالتي كه از الكترود دوم استفاده مي شود دقت بيشتري نيز نياز است تا از ترك در ناحيه ذوب جلوگيري شود .

اول: AWS ENiFe- C1 .اين الكترود داراي 55% نيكل و استحكامي حدود 345 Mpa مي باشد . اين الكترود به آمپر و حرارت ورودي كمتر نياز دارد . اين الكترود در دمايي كمتر از دماي ذوب الكترودهاي فولاد كربني ذوب مي شود در نتيجه مارتنزيت /كاربيد كمتري در HAZ ايجاد مي كند .

دوم: E -7016) AWS E-7018 -7018 يا (E -7015 . اين الكترود از جنس فولاد كربني بوده و داراي استحكام كششي بيشتر حدود 485 Mpa مي باشد . اين الكترودها به آمپر و حرارت ورودي بيشتر نياز دارد و احتمال ترك خوردن آنها نيز بيشتر است . تمامي الكترودهاي كم هيدروژن بايد پس از باز شدن جعبه در مكاني گرم و خشك نگهداري شوند .

تكنيك :

تكنيك خاصي مورد نياز نيست . بستر جوش بايد بصورت stringer باشد .

سربار بايد بين هر دو پاس كاملا" برداشته شود .

پس گرمايي :

تمامي چدنهاي چكش خوار بايد تحت عمليات گرمايي قرار گيرند . بستگي به نوع ماده ممكن است به تنش زدايي يا نرمالايز و تمپر كردن نياز باشد . عمليات پيشنهادي به شرح زير مي باشد .

الف) تنش زدايي : قرار دادن درون كوره در دماي C° 95 و نگهداري به مدت 25 دقيقه بازاي هر سانتيمتر ضخامت و حداكثر شش ساعت . گرم كردن آهسته با سرعت 40 /hr C° تا دماي 600 ونگهداري به مدت 25 دقيقه بازاي هر سانتيمتر ضخامت و حداكثر شش ساعت . سرد كردن در هواي ساكن .

ب)نرمالايز و تمپر كردن : قرار دادن كوره با دماي C°95 و نگهداري براي مدت 25 دقيقه بازاي هر سانتيمتر ضخامت و حداكثر شش ساعت . گرم كردن آهسته با سرعت 40 /hr C° تا C° 540 و با سرعت 95 /hr C° تا دماي C° 900 و نگهداري به مدت 25دقيقه به ازاي هر سانتيمتر ضخامت با سقف شش ساعت . سرد كردن در هواي ساكن.

هنگامي كه دماي قطعه زير C° 320 رسيد مي توان آنرا در كوره تمپر كننده قرار داد و به مدت 25 دقيقه بازاي هر سانتيمتر ضخامت با سقف شش ساعت در دماي C° 320 و گرم كردن آهسته با سرعت 95 /hr C° تا C° 650. نگهداري در اين دما بمدت 25دقيقه بازاي هر سانتيمتر ضخامت و حداكثر شش ساعت و در نهايت سرد كردن در هواي ساكن .

توصيه ها :

جوشكاري چدن چكش خوار دو مشكل ايجاد مي كند :

الف) قسمتي از فلز پايه كه در ناحيه جوش ذوب مي شود بصورت چدن چكش خوار منجمد نمي شود . گرافيت ها بصورت كرمي شكل يا نيمه كروي رسوب مي كنند . در نتيجه چكش خواري و مقاومت ضربه تا 50% كاهش مي يابد و مقداري كاربيد بصورت پريتي ايجاد مي شود .

ب) در ناحيه HAZ فاز مارتنزيت بصورت پرليتي ايجاد مي شود كه بايد با تمپر كردن چكش خواري را بازيافت كرد . چدن چكش خوار در زمينه تنشهاي جوشكاري و ترك خوردن هنگام جوشكاري يا در خلال سرد شدن بسيار مستعد مي باشد .

با توجه به موارد فوق چدن چكش خوار نبايد هيچگاه در نواحي پر تنش جوشكاري شود . همچنين در صورتيكه جوش بيشتر از 20% ضخامت قطعه را شامل شود نبايد جوشكاري انجام شود .

منبع: جزوه آموزشی جوشکاری ترمیمی

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در سه شنبه 1385/08/30 ساعت 9:9 |

جوشکاری قوسی آلومينيوم به فولاد

جوشکاری ذوبی آلومینیوم به فولاد یکی از فرآیندهای پیچیده و دشوار در مبحث جوشکاری میباشد. از جمله مشکلات این عملیات میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:

- اختلاف فاحش دمای ذوب آلومینیوم و فولاد٫ ایجاد حوضچه جوش مناسب را مشکل میسازد.

- با توجه به حرارت ورودی بالا در جوشکاری ذوبی٫ تفاوت قابل ملاحظه ضریب انبساط و هدایت حرارتی آلومینیوم و فولاد باعث ایجاد تنشهای بالا و بسیار پیچیده در ناحیه اتصال میگردد.

- با توجه به اختلاف ساختار ایندو فلز (فولاد با ساختار BCC و آلومینیوم با ساختار FCC ) در اثر انحلال آنها در یکدیگر٫ فازهای بین فلزی تردی با سختی بالا (گاها تا بیش از 1000HV) تشکیل میگردد که باعث ایجاد ترک در جوش میشود (جدول زیر).

- قابلیت ترکنندگی آلومینیوم روی سطح فولاد کم بوده و باعث کاهش قابلیت امتزاج ایندو میگردد.

با توجه به موارد فوق برای اتصال آلومینیوم به فولاد اغلب استفاده از فرآیندهای غیر ذوبی مانند جوشکاری اصطکاکی٫ انفجاری و یا آلتراسونیک ترجیح داده میشود. اما به هر حال در بسیاری موارد به دلیل محدودیتها و شرایط کاری٫ استفاده از جوشکاری ذوبی اجتناب ناپذیر میگردد. در اینگونه موارد میتوان یکی از روشهای زیر را به منظور جوشکاری آلومینیوم به فولاد استفاده نمود:

# استفاده از مغزی زوج فلز (Bimetal): در این روش بین دو سطح اتصال از یک مغزی زوج فلز آلومینیوم-فولاد استفاده شده بطوریکه سطح فولادی مقابل قطعه فولادی و سطح آلومینیومی مقابل قطعه آلومینیومی قرار میگیرد (شکل زیر) در نتیجه هر یک از ایندو فلز به فلز مشابه خود و با فرآیند مناسب مربوط به خود جوشکاری میگردد.

زوج فلزها قطعاتی تشکیل شده از دو قطعه با جنس مختلف هستند که توسط فرآیند جوشکاری انفجاری یا اصطکاکی به هم متصل شده اند. این قطعات بصورت آماده و در ابعاد و اشکال مختلفی وجود دارند. از جمله ورق٫ رینگ٫ پولک و ... (شکل زیر).

# استفاده از پوشش: در این حالت به روشهای مختلف روی سطح قطعه فولادی در ناحیه اتصال را با آلومینیوم پوشش میدهند. این پوشش میتواند به روش آبکاری٫ روکش کاری (Cladding) و یا غوطه وری (Hot Dipping) ایجاد گردد. در این حالت سطح قطعه فولادی تبدیل به آلومینیوم شده و میتوان ایندو را به کمک فرآیند جوش قوس تنگستن (TIG) به یکدیگر جوشکاری کرد. در این حالت باید قوس روی سطح قطعه آلومینیومی متمرکز باشد تا حرارت ورودی ناشی از قوس باعث ذوب سریع و از بین رفتن پوشش آلومینیومی و در تماس قرار گرفتن سطح فولاد با ذوب آلومینیوم نگردد.

# استفاده از لایه میانی: در این روش نیز مانند روش قبل سطح قطعه فولادی را در ناحیه اتصال با استفاده از فرآیند جوشکاری یا لحیمکاری پوشش میدهند. معمولا پوششهای ایجاد شده در این روش از جنس آلیاژی و با قابلیت جوشکاری به آلومینیوم مناسب میباشند. مزیت این روش به روش قبل اتصال قویتر و همچنین آزادی عمل بیشتر حین جوشکاری بدلیل ضخیم تر بودن پوشش ایجاد شده میباشد. دو روش اجرایی در این حالت در ادامه آورده شده است:

۱- ایجاد یک لایه میانی بروش لحیمکاری با استفاده از سیم لحیم نقره با درصد بالای نقره روی سطح فولادی و سپس جوشکاری TIG این قطعه به قطعه آلومینیومی با استفاده از سیم جوش آلومینیومی مناسب (آلومینیوم و نقره در یک محدوده معین تشکیل محلول جامد میدهند).

۲- ایجاد یک لایه میانی با استفاده از فرآیند TIG و سیم جوش ER Cu Al-A1 روی سطح قطعه فولادی و سپس جوشکاری آن با استفاده از فرآیند قوس دستی (SMAW) و سیم جوش S-AL Si 12 به قطعه آلومینیومی بصورت DCEP . در این روش پیشگرمی معادل ۲۵۰ تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد مورد نیاز است.

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در سه شنبه 1385/08/30 ساعت 9:6 |

خواص آلومینیوم

پوشش آلومینیومی دادن Alcladding:
بطور كلی آلیاژهای آلومینیوم با استحكام زیاد از نظر خوردگی كم مقاومترین آنها محسوب می‌گردند. این مطلب بخصوص در مورد آلیاژهای حاوی درصدهای زیاد مس یا روی صادق است. از طرف دیگر مقاومت به خوردگی آلومینیوم خالص بسیار زیاد است. پوشش آلومینیومی دادن یكی از روشهای افزایش مقاومت خوردگی به یك آلیاژ با استحكام زیاد است. در این فرآیند یك لایه آلومینیوم خالص به سطح آلیاژ مورد نظر متصل شده و در نتیجه مجموعه حاصل خواص مورد نظر حاصل می‌شود. این روش مخصوصاً در محصولات ورقه‌ای مناسب است.

آندایزه كردن (آبكاری) Anodizing:
در این روش از مقاومت زیاد در مقابل خوردگی لایه پوششی كه بلافاصله بر روی سطح آلومینیوم تازه بریده شده تشكیل می‌گردد استفاده می‌شود. همانگونه كه قبلاً ذكر گردید این لایه عامل مقاومت به خوردگی طبیعی این فلز است. آندایزه كردن در واقع یكنوع ضخیم كردن لایه اكسیدی به ضخامت تا چندین هزار برابر ضخامت لایه اكسید طبیعی است. نتیجه عمل، لایه‌ای است سخت با ضخامت حدود 5/25 میكرون بر تمام سطح آلومینیوم كه علاوه بر مقاومت به خوردگی در مقابل سایش نیز استحكام كافی دارد. آندایزه كردن یك روش الكتریكی است كه انواع مختلف آن اساساً از نظر محلولی كه فلز در آن مورد عمل قرار می‌گیرد و ضخامت لایه اكسیدی حاصل، فرق می‌نماید. از این طریقه پوشش دادن علاوه بر حفاظت سطحی گاهی به منظور تزئینی نیز استفاده می‌گردد اگر فلز آندایزه شده را با انواع رنگهای مختلف پوشش دهند رنگ حاصل تقریباً بصورت قسمتی از اكسید سطحی بدست می‌آید.

پوشش سخت دادن Hard Coating:
یكی از فرآیندهای آندایزه كردن است كه به تدریج اهمیت پیدا می‌كند و آن را آندایزه كردن سخت یا پوشش سخت دادن می‌نامند. این فرآیند گرچه در اساس مشابه آندایزه كردن معمولی است ولی از چند نقطه نظر با آن تفاوت دارد. در پوشش سخت، محلول مورد استفاده اسید سولفوریك و درجه حرارت عمل پایین‌تر است. فرآیند بقدری ادامه می‌یابد كه لایه اكسیدی به ضخامتی تا حدود 5 برابر ضخامت آندایزه كردن معمولی برسد.
لایه حاصل ممكن است به ضخامتی تا حدود 127 میكرون برسد كه پوسته‌ای بسیار سخت است. موارد استفاده یك چنین پوشش سخت و مقاوم سائیدگی بسیار وسیع است. عمر مفید قطعاتی چون چرخ دنده‌ها و پیستون هواپیما، لوله تفنگ، چرخ دنده‌های كامپیوتر، لبه‌های پره‌های هلیكوپتر و افشانك‌های پیستوله‌‌های پاشش فلزات را می‌توان به این طریق افزایش داد.

حفاظت كاتدی Cathodic Protection:
برخی از موارد مصرف دریایی آلومینیوم نیاز به یكنوع حفاظت متفاوت با حفاظتهای فوق‌الذكر دارد. در اینگونه موارد فلز در آب دریا غوطه‌ور می‌گردد، مانند بدنه پایین كشتی‌ها، كه به مقاومت خوردگی بیشتری نیازمند هستند. این روش حفاظت در مقابل خوردگی در لوله‌های آلومینیومی زیرزمینی مخصوصاً وقتی كه فلزات دیگری نیز در خاك وجود داشته باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
حفاظت كاتدی یكنوع كنترل خوردگی است كه در آن یك میله یا صفحه آلومینیومی (آند) برای حفظ و جلوگیری از بین رفتن ساختمان آلومینیومی مورد نظر (كاتد) وجود از بین می‌رود میله یا صفحه از بین رونده از طریق یك مقاومت الكتریكی به ساختمان مورد حفاظت متصل می‌گردد. از طریق عمل الكتروشیمیایی یك ولتاژ مستقیم جریان تولید می‌گردد كه به جای خوردگی ساختمان مورد نظر باعث خورده شدن آند می‌شود.
پس از تمام شدن قطعات آند، قطعات جدیدی جایگزین می‌گردد و این عمل معمولاً هر دو تا ده سال بر حسب شدت خوردگی انجام می‌گیرد.

وزن مخصوص كم:

یك متر مكعب آلومینیوم خالص 8/2827 كیلوگرم وزن دارد و یك متر مكعب از سنگین‌ترین آلیاژهای آلومینیوم (یعنی آلیاژهای حاوی مس و روی) دارای وزنی در حدود 2953 كیلوگرم است. حتی این سنگین‌ترین آلیاژ‌های آلومینیوم نیز حداقل 1978 كیلوگرم در هر متر كعب سبك‌تر از وزن هم حجم سایر فلزات ساختمانی (بجز منیزیم) است (جدول 1-1). مزیت این كم بودن وزن چیست؟ می‌توان این مزیت را بصورت زیر خلاصه نمود:
مزایای وزن مخصوص عبارتند از:
1- حمل و نقل ارزانتر: چه در مورد حمل و نقل كالاهای آلومینیومی و چه در مورد وسیله نقلیه ساخته شده از آلومینیوم.
2- ظرفیت بیشتر: امكان صرفه‌جویی در وزن ساختمان‌های آلومینیومی بخوبی در پایه‌ها و تاسیسات حفاری چاههای نفت دیده می‌شود. لوله‌های حفاری كه شافت مته حفاری نیز محسوب می‌گردد امروزه از آلومینیوم ساخته می‌شود. وزن كم این لوله خود می‌تواند ظرفیت دكل حفاری كه باید تمام وزن سیم مته را تحمل نماید دو برابر كند.
3- صرفه‌جویی در كار: بعلت سبكی كه به معنی نصب سریعتر و اقتصادی‌تر ساختمان‌ها، تعداد كمتر كارگر مورد نیاز و خستگی كمتر استفاده از وسایل آلومینیومی خانگی است.
4- ممان اینرسی كمتر: در نتیجه دانسیته آلومینیوم ممان اینرسی قطعات آلومینیومی كمتر می‌گردد. این كلمه نام علمی برای تمایل یك قطعه برای متوقف و یا در حالت یكنواخت ماندن مگر اینكه یك نیروی خارجی اعمال گردد می‌باشد. هر چه قطعه سنگین‌تر باشد ممان اینرسی آن بیشتر و كار بیشتری برای حركت دادن و یا متوقف كردن آن مورد نیاز است. ماشین‌كاری‌های سریع مدرن امروزی نیاز به موادی با ممان اینرسی كم دارد طوریكه كه بتوان بسرعت و با بازدهی خوب دستگاه را بكار انداخت و یا از كار باز داشت، این مطلب خصوصاً برای دستگاههای بسته‌بندی و ماشین‌های چاپ با قطعات دارای حركت متناوب صادق است.
5- تعداد قطعات بیشتر به ازای هر كیلو وزن: وزن كمتر بمعنی تعداد قطعات بیشتر به ازای هر كیلو وزن است. میخ، پیچ، مهره و واشر آلومینیومی را می‌توان به ازای واحد وزن تا سه برابر تعداد قطعات مشابه فولادی ساخت.

مقاومت زیاد در مقابل خوردگی:

یكی دیگر از خواص مشخصه آلیاژهای آلومینیوم مقاومت در مقابل خوردگی است. آلومینیوم خالص وقتی كه در هوا قرار گیرد بلافاصله با یك لایه چسبنده اكسید آلومینیومی پوشیده می‌شود، این لایه پوششی، مانع خوردگی می‌گردد. اگر در اثر سائیدگی این لایه كنده شود بلافاصله دوباره تشكیل می‌گردد. ضخامت این لایه نازك طبیعی در حدود 025/0 میكرون (یك میكرون = یكهزارم میلی‌متر) است، با این وجود بقدری محكم است كه مانع موثری در مقابل اغلب مواد خورنده محسوب می‌گردد.
البته برخی از آلیاژهای خاص آلومینیوم نسبت به دیگران مقاومتر است. برای مثال گروه آلیاژهای Al-mg مخصوصاً در مقابل هوا و آب دریا مقاوم است. از طرف دیگر آلیاژهای آلومینیوم حاوی مس یا روی از نظر مقاومت خوردگی ضعیف‌تر و از نظر استحكام مكانیكی قویتر می‌باشد.
اگر مقاومت طبیعی آلومینیوم برای بعضی از محیط‌ها كافی نباشد در آن صورت روشهایی وجود دارد كه بتوان مقاومت آن را افزایش داد. برخی از این روشها عبارتند از: «پوشش دادن با آلومینیوم Alcladding»، «آندایزه كردن (آبكاری) Anodizing»، «پوشش سخت دادن Hard Coating» و «محافظت كاتدی Cathodic Protection».
در زیر، هر یك از این روشها به طور مختصر شرح داده می‌شود كه در یكی از فصول بعدی نیز به تفضیل مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

منبع: www.alcoa.com

باز يافت آلومينيم

ترجمه شده توسط آقای مجید قاسمی

از موارد مهمي كه مورد توجه همه كارشناسان قرار دارد وتحقيقات وسيعي در زمينه آن انجام شده است بازيافت مواد مصرف شده ميباشد كه در اين بين آلومينيم از جايگاه ويژه اي برخوردار ميباشد . در حال حاضر بیش از 50 درصد آلومینیوم از باز یافت مواد قراضه تولید می گردد.

در بسياري از كشورها جايگاههاي ويژه اي براي جمع آوري ظروف آلومينيمي در نظر گرفته ميشود وسپس به كارخانه هاي ذوب وتصفيه فرستاده ميشود. در اشکال زیر مراحل باز یافت نشان داده شده است.

قوطی های نوشابه از جنس آلومینیوم

جمع آوری مواد باز یافتی و تمیز کردن آنها از آلودگی هایی مثل مواد رنگی و اجزاء آهنی و مواد زاید دیگر

شارژ كوره از مواد بازيافتي

پاتيل حاوي مذاب

ريختن مذاب داخل قالب

در تهيه شمش ها آلياژهاي نوردي كارپذير آلومينيم از قالبهاي ساده ، قالبهاي گردان، قالبهاي آبگرد water cooled، انواع روشهاي ريخته گري مداوم و نيمه مداوم و همچنين انواع روشهاي تسمه ريزي مي توان استفاده كرد.

تختال توليد شده آلوميني

شمش ریخته گری

محصولات تولیدی از شمش ها را در زیر مشاهده می کنید:

محصولات نوردي

محصولات ريختگي

محصولات اكسترود شده

محصولات فورج شده

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/28 ساعت 13:53 |

شیرهای توپی یا ball valve

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در شنبه 1385/08/27 ساعت 15:1 |

شير اطمينان(SAFETY VALVE)

از تجهيزات ويژه اي كه يك واحد را درمقابل افزايش ناگهاني فشار ايمن مي سازد شيرهاي اطمينان هستند.

شيرهاي اطمينان به عنوان وسيله اي مناسب جهت جلوگيري از ازدياد فشار ناگهاني در موتورخانه ها ،كارخانه ها وبطور كلي انواع سايتها هاي صنعتي وبراي انواع سيالات مختلف از قبيل گاز ، بخار، آب ويا هواي فشرده استفاده مي گردند.

محدوديت فشار دراينگونه كاربردها معمولا ناشي از فشار قابل تحمل تجهيزات ، لوله هاودستگاهها ويا محصولات توليدي وهمچنين مسائل مرتبط با حفظ ايمني افراد مي باشد كه اصطلاحا به محدوده فشار كاركرد امن(safe operating limits for pressure)ويا SOL/P معروف است. نحوه باز شدن شيرهاي اطمينان ومشخصات كاري انها ارتباط مستقيم با نحوه طراحي قطعات داخلي شير دارد.در اغلب موارد اين طراحي بگونه اي انجام مي گيرد كه پس از شروع بازشدن شير اطمينان در اثر ازدياد فشار ، در اثر خاصيت (POP Action) اين عمل به سرعت تشديد شده تا زماني كه شير كاملا باز گردد شكل زير نشان دهنده عملكرد يك شير اطمينان مي باشد.

شيرهاي اطمينان بوسيله آزاد كردن مقداري ازسيال به واحد(يا به درون لاين)عمليات ايمن سازي را انجام مي دهند. شيرهاي فشار در جاهائيكه حداكثر فشار كاري بوجود مي ايند نصب مي گردند. درسيستمهاي توليدبخار ، شيرهاي اطمينان براي جلوگيري از افزايش فشار بر روي بويلر ها نصب مي گردند .

در ارتباط با شيرهاي اطمينان لازم است كه با اصطلاحاتي در اين زمينه بيشتر اشنا شويم:

Over Pressure

فشاري است كه شير اطمينان در وضعيت كاملا باز قرار مي گيرد وحداكثر ظرفيت تخليه خود را دارا مي باشد.واضح است كه اين فشار بالاتر از فشار نقطه تنظيم (Set Presure) مي باشد ومقدار ان با توجه به كاربردها واستانداردهاي مختلف ، متفاوت مي باشد.استاندارد BS 5500 اين مقدار اختلاف فشار را درمورد سيستمهاي بخار وگاز برابر حداكثر ده درصد فشار تنظيمي شير اطمينان در نظر مي گيرد.

شيرهاي اطمينان در فرايندهاي كه ممكن است در اثر ازدياد فشار به محصول ويا تحهيزات خسارتي وارد شود از بروز اين خسارات جلوگيري مي كنند.

Blowdown

مقدار اختلاف فشار پائين تر از نقطه تنظيم شير اطمينان است كه جهت بسته شدن كامل ومحكم شير اطمينان پس از باز شدن وسپس برگشت سيستم به فشار عادي مورد احتياج مي باشد .اين پارامتر به Reseat Differential نيز معروف است .ميزان Blowdown نيز طبق استاندارد مذكور حداكثر حدود %10 مي باشد.

مقادير Over pressure و Blowdown بسته به نوع سيستم وانتخاب طراح متغير بوده وبطور مثال مي تواند به ترتيب %3 و%4 انتخاب گردند.

Set Point

تنظيم مناسب نقطه عملكرد وباز شدن شير اطمينان ، اولا بدلايل ايمني مذكور وثانيا به منظور اطمينان از كاركرد شير اطمينان با حداقل صدا وهمچنين ممانعت از صدمه به شير اطمينان ضروري مي باشد .اين نقطه نبايد بيشتر از SOL/P يا محدوده فشار كاركرد ايمن تجهيزات باشد واز طرفي بايد بخاطر داشت كه تنظيم فشار آزاد سازي شير اطمينان روي فشار كمتر از SOL/P هيچگونه مزيتي به همراه نخواهد داشت وتنها باعث افزايش احتمالي دفعات باز شدن شير اطمينان وفرسوده شدن ان خواهدگشت.

ميزان تغييرات احتمالي در فشار سيستم به عنوان پارامتر ديگري است كه بايد در فشار تنظيم شير اطمينان در نظر گرفته شود تااز بازشدن بيمورد شير جلوگيري بعمل ايد.درصورت ناديده انگاشتن اين مورد ، شير اطمينان دربسياري از موارد در حالت نزديك به بسته كار خواهد نمودكه به اين پديده Simmering گفته مي شود.اين حالت در نتيجه نزديك بودن بيش از اندازه فشار سيستم به نقطه تنظيم روي ميدهد وعلاوه بر ايجادسروصدا ومسائل جانبي ، باعث ايجاد صدمه به قسمتهاي داخلي شير ودرنتيجه نشت دائمي آن خواهد شد.

Shut-off Margin

همانطور كه ذكر شد هنگامي كه فشار كاري سيستم ونقطه تنظيم شير اطمينان به هم نزديك باشند ، علاوه بر در نظر گرفتن تغييرات فشار احتمالي سيستم كه در بالا عنوان گرديد ، فشار اطميناني نيز بعنوان گارانتي كردن ومطمئن شدن از بسته ماندن كامل شير به فشار كاري سيتم اضافه مي گردد كه معمولا حدود 0.1 bar مي باشد.

انواع Safety Valve

Safety valve هاي متنوعي درصنعت متناسب با نوع كاركرد آنها وجود دارد .در استانداردها انواع مختلفي از اين safety valve ها تعريف گرديده است .

براي مثال استاندارد I و VIII از ASME براي انواع بويلر وكاربردهايي در مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار مي گيرد.

بر پايه استاندارد ASME/ANSI PTC 25.3 تنوع تعدادي ازاين تجهيزات بصورت زير تعريف گرديده است:

LOW LIFT SAFETY VALVES

FULL LIFT SAFETY VALVES

FULL BORE SAFETY VALVES

BALANCES SAFETY VALVES

PILOT OPERATED PRESURE RELIEF VALVES

CONVENTIONAL SAFETY VALVES

LIFT SAFETY VALVES

HIGH LIFT SAFETY VALVES

PROPORTIONAL SAFETY VALVES

DIAPHRAGM SAFETY VALVES

BELLOWS SAFETY ALVES

CONTROLLED SAFETY VALVES

ASSISTED SAFETY VALVES

BALANCED PISTON SAFETY VALVES

واژه شير اطمينان (safety valve)وشير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) اصطلاحاتي هستند كه جهت تشريح انواع متنوعي ازتجهيزات مرتبط با آزاد سازي فشار اضافي سيال در واحد مي باشند .

در همين رابطه محدوده وسيعي از ولوهاي مختلف كه براي كاركردهاي متنوعي جهت عمل در شرايط بحراني فشارمي باشند مورد استفاده قرار مي گيرند.

در بيشتر استانداردها تعاريف ويژه اي براي دو واژه شير اطمينان (safety valve) وشير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) عنوان گرديده است.

در استانداردهاي امريكايي واروپايي تفاوتهايي بين اصطلاحات تجهيزات كاربردي از لحاظ معني وجود دارد .ازجمله اين تجهيزات مي توان به همين ولوها اشاره نمود.

در استانداردهاي اروپايي به اين قبيل ولوها اصطلاحا شير اطمينان (safety valve) ودراستانداردهاي امريكايي شير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) گفته مي .

از جمله موارد ديگر اختلاف بين safety valve وrelief valve مي توان به اين نكته اشاره نمود كه در شيرهاي اطمينان فشار شكن ( safety valve ) به محض اينكه فشار عملكردي به فشار تنظيمي (set point) برسد سريعا اين شير عمل مي كند وتا هنگاميكه فشار عملكردي به پائين تر از فشار تنظيمي نرسد اين شير باز خواهد ماند.

ولي درشيرهاي اطمينان فشارشكن (safety relief valve) هنگاميكه فشار ورودي سيال تا نقطه فشار تنظيمي بالا برود اين ولو به تدريج باز كرده تا فشار را بالانس نمايد.

شير فشار شكن(relief valve) عموما براي سيالاتي كه غير قابل تراكم مي باشند مانند آب وروغن وغيره مورد استفاده قرار مي گيرد ولي شير اطمينان(safety valve) عموما براي سيالات تراكم پذير مورد استفاده قرار مي گيرد.

Relief Valve ها معمولا بصورت مداوم در حالت overpressure عمل مي كنند تا فشار سيستم را درحد نرمال تنظيم كنند.عمل كردن اين ولوها هيچگاه بصورت pop-action(عمل كردن ضربه اي) نمي باشد.

نصب safety valve

قبل از نصب يك safety valve بايد از تميز بودن داخل لاين اطمينان حاصل نمودلذا لازمست كه جهت جلوگيري نمودن از ورود ذرات به داخل safety valve وصدمه ديدن seat قبل از نصب safety alve ، لاين را توسط آب يا بخار كامل شستشو داد.

Safety valve بايد به گونه اي بر روي لاين نصب گردد كه كمترين نشتي بخار را داشته باشد وميعانات بخار دراين حالت در جهت خلاف جريان بخار ورودي به safety valve قرار نگيرند بعبارت ديگر بايد در هنگام نصب safety valve به اين نكته توجه داشت كه safety valve در بالاي لاين بخار نصب گردد.اگر safety valve در پائين لاين بخار نصب گردد ، بخارات تبديل به مايع شده ولاين ورودي به ولو را مي بندند.در شكلهاي زير نحوه نصب درست ونادرست يك safety valve نشان داده شده است.

تست SAFETY VALVS

در حالت كلي SAFETY VALVE ها بوسيله هوا، آب وبخار تست مي شوند.

در اكثر اوقات safety valve ها را درهواتست مي كنند وفرايند تست آن به شرح ذيل مي باشد:

اگر توسط هوا تست صورت گيرد بايد در قسمت خروجي SAFETY VALVE كه توسط يك فلنجي بسته شده ، لوله اي به قطر 6mm (همانند شكل) تعبيه گرددوانتهاي اين لوله در درون ظرف آب شفافي قرار بگيرد.دقت گردد كه اين لوله بايد به مقدار 12.7mm در درون آب قرار بگيرد(همانند شكل).درحالت تست ، تعداد حبابهاي خروجي از قسمت اين لوله شمرده مي شود.

عموما براي safety valve ها كه درزير مقدار 70 bar g تنظيم مي گردند تعداد حبابها بايد برابر 20 حباب باشد.

منبع : http://www.yousefima.blogfa.com

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در شنبه 1385/08/27 ساعت 14:59 |

سایت های مهدویت پیوندهای مذهبی

سایت های مهدویت پیوندهای مذهبی انتظار سبز اندر عوالم خودي آخرالزمان و مهدويت آفتاب مهر آيه هاي دلنشين با پروردگار باصر با من بخوان حديث عشق را بشري بهونه موندن بيا مهدي شب هجران سحر كن پايگاه اطلاع رساني آيت الله بيات پيامبر و ديوانه سالک سرشك سرخ سفر نامه آسمان سلام بر سحر خيز مدينه سلام بر مهدي بهنگام نمازش سينه بزن چهل جمعه با توسل حاج حميد حكايت آب و آفتاب و آينه خاكسار آستان علي عليه السلام خبرگزاري حوزويان خلوت انس در کوچه پس کوچه هاي دلتنگي دل منور كن دريچه اي بسوي ملكوت راه عشق راهيان حق صبح ظهور صفحات انتظار در فراق گل نرگس طاووس بهشت عاشورائيان عشق يعني انتظار منتظر عروج عصر ظهور عطر نماز علي ولي الله عهد جانان غدير تجلي ظهور كبوتر حرم عشق كريم اهل بيت عليه السلام كوچه خلوت انتظار كلبه عمو حسين و دوستانش گل نرجس مسجد كوكب رشيدي منتظر مجمع وبلاگ نويسان مهدوي منتظران مهدي (عج) منتظر عاشق منتظرم تا كه او برگردد موشكي و نظامي مهدويت مهدي فاطمه سلام نباء 1425 ولايت ، سياست و جامعه هيئت منتظرين حضرت مهدي(عج) همسفر مهتاب يا حجت بن الحسن العسكري ياد پدر

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در پنجشنبه 1385/08/25 ساعت 11:25 |

پدر

گلچين روزگار عجب خوش سليقه است

ميچيند آن گلي که به دنيا نمونه است

خوشا آنان که با عزت ز گيتي

بساط خويش برچيدند و رفتند

خوشا آنان که با اخلاص و ايمان

حريم دوست بوسيدند و رفتند

چه سخت است است در دل گريستن و به زبان هيچ نگفتن. و عزيزي را از دست دادن و در غم هجرانش نشستن.

بعد از اين مدت باور ندارم که دست سرنوشت چه آسان زندگاني تکيه گاهم را به ابديت پيوند داد و گوهر گران بهايم را از من جدا ساخت. اي جدايي و اي دوري، نفرين بر تو باد، که اگر کوه هاي سنگين را هم بر خاک گورمان بريزند مهر عزيز از دست داده ام را از ياد نخواهم برد.

سوگ سنگين پدرم و دوري از او، طاقت از دل، توان از پا و نور از چشمان برده است و ناباورانه به طلوع و غروب غم بار مي نگرم. اکنون مي فهمم که آن طفل سه سال چه مي کشيد. (جانم به قربانت يا رقيه)

پدر جان سلام

پدر جان ياد آن شب ها که ما را شمع جان بودي

ميان نا اميدي، چراغ جاودان بودي

برايت زندگاني چه يکسر رنج و سختي بود

بنازم همت بابا که تا بودي صبور و مهربان بودي

پدرم، اي اميد فرداه هاي من، اي تک ستاره نوراني قلبم، اي نهايت صبوري و مهرباني. زندگي من با وجود تابان تو روشن و زلال بود. تو همچون خورشيدي طلايي، بر زندگيم نور عشق پاشيدي و رفتي. تو که برايم از هيچ چيز دريغ نکردي، اکنون نيستي که بر دستان پر مهرت بوسه زنم بوسه...

اما در عوض نامت را در قلب مي نگارم و تو را به اندازه بيشترين نياز ناگفته ي هر روزم، به گونه اي ناب و زلال، همان گونه که انسان ها، مشتاق زيبايي و حقيقتند، ستوده و مي ستايم.

روحت هميشه شاد و سبزينه باد. و روحت مانند روز آفتابي، طلايي و مثل شبانگاهان، مهتابي باد.

پدر عزيز اکنون پنج سال از رفتنت مي گذرد و من ...

خاک پاي تو، پسرت:محمّد

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/21 ساعت 14:21 |

وضعيت صنايع فولاد در جهان

برگرفته از سايت علمي و پژوهشي فلزات www.felezat.com

دهه‌هاي ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ معادن به تعطيلي كشيده مي‌شدند و شركت‌هاي فولادسازي ورشكسته شده و كارگران اين صنعت به‌رغم دارا بودن اتحاديه‌هاي قوي از كار بيكار مي‌شدند. همزمان با اينكه كارگران جديد فني آينده روشني را براي خود پيش‌بيني مي‌كردند، آنان هنوز اتومبيل‌هاي فولادي مي‌راندند و از ظرف‌هاي فولادي در غذاخوري استفاده مي‌كردند و در مكان‌هايي كار و زندگي مي‌كردند كه از تيرآهن‌هاي فولادي ساخته شده بود، ولي پس از آنكه توليد فولاد كم شد تقاضا براي آن افزايش يافت.
سرانجام در سال‌هاي اخير شرايط براي فولادسازان بسيار مطلوب شد و ترسي از بحران كالاي خود ندارند. آنان خود را براي تحولات بعدي يا ركود آن آماده مي‌كنند. به همين منظور هزينه‌هاي خود را كاهش داده، تكنولوژي را بهبود مي‌بخشند و مهم‌تر از همه اينكه فولادسازان با يكديگر ادغام مي‌شوند.
فولادسازان كنوني براي تسلط بيشتر بازارها در زمينه دستيابي به تكنولوژي‌هاي جديد اقدام به توليد فولادهاي آلياژي خاص كرده‌اند كه بي‌وقفه به پيش مي‌روند. كاربرد فولاد هم اكنون شديدا به عرصه صنايع هوايي و پزشكي نفوذ كرده است. فولاد نيز يك كالا است كه بايد همواره از نظر قيمت و ايجاد رابطه با مشتريان رقابت كند. در صنايع خودروسازي فولادسازان به دنبال توليد فولادهاي بسيار سبك هستند تا بتوانند به مساله كاهش مصرف سوخت توجه داشته باشند. ساليانه يك ميليارد تن فولاد در جهان فروخته مي‌شود، ولي به هرحال رقابت شديدي اين محصول را از طرف آلومينيوم، پلاستيك و بتون تهديد مي‌كند.
در سال‌هاي اخير از تعداد شركت‌هاي فولادسازي در آمريكاي شمالي و اروپا كاسته شده است، به طوري كه از پايان سال ۱۹۹۷ حدودا ۳۲ شركت فولادسازي در آمريكا اعلام ورشكستگي كرده اند كه آخرين آن در سال ۲۰۰۴ شركت Stelco بوده است. آمارهاي اخير نشان مي‌دهد كه اين صنعت به سوي ادغ ام در حركت است كه آخرين مبارزه بين ميتال و ارسلور است كه به گونه خصمانه اي در جريان است. روند ادغام در اروپا قبل از آمريكاي شمالي در اين صنعت آغاز شده است و دليل آن وجود فولادسازان بزرگ و ثروتمند در اين قاره است كه مي‌خواهند به بازارهاي ساير صنايع از جمله خودروسازي در جهان دست‌يابند و با ادغام هر چه بيشتر دستيابي به اين بازارها بسيار راحت تر خواهد شد، چون از حالت پراكندگي بيرون خواهند آمد. در اين مقطع صنعت فولاد آمريكا بيش از اروپا نگران چين است. چين ۳۰درصد توليد فولاد جهان را عرضه مي‌كند كه با رشد بالايي در حال افزايش است. آمريكاييان معتقدند كه صنعت فولاد اين كشور بيش از صنايع ساير كشورها مظلوم واقع شده و تحت فشار واردات فولاد ارزان و يارانه‌هاي دولت‌ها قرار گرفته است. آنان معتقدند كه صنعت فولاد آمريكا از توان رقابتي بسيار بالايي برخوردار بوده ولي قادر به رقابت با دولت‌ها نيست. در اين زمينه كارشناسان نظرات متفاوتي دارند، برخي اقدام بوش را در سال‌هاي ۲۰۰۳-۲۰۰۲ به نفع صنعت فولاد اين كشور مي‌دانند، ولي تعداد ديگري اظهار مي‌دارند كه تغييرات ارزش‌دلار و بالا رفتن هزينه‌هاي حمل‌ونقل موجب كنترل واردات به آمريكا شده است.
اگرچه رشد تكنولوژي در صنعت فولاد در حد رشد ريز تراشه‌ها نبوده است، ولي مهم‌ترين پيشرفت در زمينه بازيافت فولاد حاصل شده است.
بيش از ۷۰‌درصد فولاد آمريكا از قراضه به دست مي‌آيد و از اين نظر صنعت تقريبا يك اكوسيستم بسته‌اي است و به همين دليل فولاد نسبت به پلاستيك مشكلات زيست محيطي بسيار اندكي دارد.
مهمترين مزيت تكنولوژيكي فولاد، ابداع در توليد آن است و به راحتي در دهه‌هاي اخير توانسته است از هزينه‌هاي توليد خود بكاهد. مثلا واحد Castrip مذكور به راحتي با حذف مراحل توليد روزانه ۶ تا ۷ هزار تن ورق يا تسمه توليد مي‌كند.
به مدد اين تحولات ميزان نفر ساعت از 85/4 در سال ۱۹۹۰ به 8/2 در سال ۲۰۰۳ كاهش پيدا كرده است.
علاوه بر اين مصرف انرژي نيز در طي اين مدت به نصف رسيده است. با بهبود مستمر كيفيت فولاد، فولادهاي محكم‌تر، سبك‌تر، پردوام‌تر و شكل پذيرتر به دست آمده است.
به نظر مي‌رسد كه توليد فولاد در سال‌هاي آتي چندان افزايش نداشته باشد، چون افزايش توليد فولاد در چين نوعي عرضه مازاد به وجود آورده است.
اگرچه دولت چين اعلام كرده است كه از ميزان توليد خود خواهد كاست، به هرحال موجودي انبارها نيز افزايش يافته است، ولي با طرح ادغام در اين صنعت سرمايه‌گذاران تا حدي به اين صنعت دوباره اميدوارتر شده اند و به احتمال بالا اين تحولات از كاهش بيشتر قيمت‌هاي فولاد خواهد كاست و مارجين يا سود در صنعت فولاد جان تازه‌اي خواهد گرفت.
گرفته شده از "ایران فوجینگ"

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/21 ساعت 13:40 |

کاربرد شبيه سازی المان محدود جهت بهينه سازی فرآيند آهنگری

۲. فريد رضا بيگلري
۳. مجيد مير جاني
۴.مصطفي گلبابائي

چکيده
هنگام توليد يک قطعه جديد آهنگري ، معمولا يک مرحله سعي وخطا جهت بدست آوردن قطعه بدون عيوب آهنگري، وجود دارد. در اين مرحله ، تجربه هاي قبلي طراح و سازنده، کمک مهمي جهت کاهش آزمايشات مي کند. با اين وجود ، با ورود قطعات با شکلهاي متفاوت و طراحي هاي گوناگوني که مي توانند براي آنها پيشنهاد گردد ، شبيه سازهاي کامپيوتري در مرحله طراحي ، مي توانند در جهت مشاهده رفتار جريان مواد ، رؤيت عيوب احتمالي و بهينه سازي طرح، بکار گرفته شوند . در اين مقاله ، به شبيه سازي فرآيند آهنگري و کاربرد آن در صنعت و بهينه سازي طراحي به منظور توليد قطعه بدون عيب، پرداخته مي شود .

واژهاي کليدي : روش المان محدود ، آهنگري قالب بسته ، شبيه سازي ، قالب پيش فرم
1- مقدمه
در اواخر دهه 1970 و اوايل دهه 1980 استفاده از تكنيك هاي كامپيوتري مهندسي (CAE)، طراحي(CAD) و ساخت بكمك كامپيوتر (CAM) در زمينه صنعت شكل دهي فلزات بطور قابل ملاحظه اي افزايش يافته و بنظر مي رسد اين تمايل بسمت كاربرد وسيعتري در زمينه شبيه سازي انواع فرآيندها و طراحي بهينه عوامل موثر در توليد، در حال گسترش باشد.
از ميان روشهاي مختلف جهت شبيه سازي فرآيندها، شبيه سازي به روش المان محدود (FEM) جايگاه ويژه اي در ساخت وتوليد به خود اختصاص داده است . از مزاياي مهم بكارگيري روش المان محدود در شبيه سازي فرآيندهاي ساخت وتوليد، مي توان موارد زير را ذكر نمود:
1- تحليل مدلها با هندسه پيچيده و شرايط مرزي و اوليه مشكل
2- قابليت دستيابي به جزئيات بعنوان مثال جزئيات مكانيكي در جسم تغيير شكل پذير همچون سرعت, كرنش ها, تنش ها, دماها و يا توزيع فشار در سطح تماس.
در ميان روشهاي شکل دهي ، آهنگري يکي از فرآيند هاي رايج و مهم مي باشد . در روشهاي سنتي طراحي قالب آهنگري، روابط تجربي و کار هاي انجام گرفته در گذشته مبناي طراحي بوده و براي حصول يک قالب قابل قبول و ابعاد و شکل مناسب بيلت اوليه ، معمولآ چندين مرحله سعي و خطا لازم مي باشد .
_________________________________________________________
1- دانشجوي کارشناسي ارشد ساخت وتوليد ، دانشگاه صنعتي امير کبير
2- استاد يار دانشکده مکانيک ، دانشگاه صنعتي امير کبير
3- کارشناس مهندسي مواد ، دانشگاه شيراز ، واحد تکنولوژي شرکت آهنگري ايران خودرو ، تلفاکس : 8714764
4- کارشناس مهندسي مکانيک ، دانشگاه سيستان و بلوچستان ، واحد تکنولوژي شرکت آهنگري ايران خودرو

از آنجا که بدون داشتن دانشي درباره تأثير پارامترهايي همچون شرايط اصطكاكي ، خواص مواد و هندسه قطعه كار روي مكانيك فرآيند, امكان طراحي بهينه قالب ، انتخاب تجهيزات مناسب و پيش بيني و پيش گيري از عيوب و نقص هايي كه ممكن است اتفاق افتند وجود ندارد، بنابراين مدل كردن فرآيند براي شبيه سازي كامپيوتري مورد توجه زيادي در تكنولوژي مدرن شكل دهي فلزات قرار گرفته است. در دهه اخير ، با انجام تحقيقات فراواني که در زمينه کاربرد المان محدود در زمينه شبيه سازي فرآيند ها انجام گرفته ، اين امکان بوجود آمده که با استفاده از اين ابزار بتوان در جهت طراحي بهينه با سرعت بيشتر و هزينه کمتر گام برداشت.
در اين مقاله ، فورج قالب بسته چندين قطعه پيچيده فورج ( از لحاظ شکلي ) مورد بررسي قرار مي گيرد و اينکه چگونه شبيه سازي کامپيوتري مي تواند در طراحي بهينه مورد استفاده قرار گيرد ، نشان داده مي شود. در شبيه سازي فرآيند آهنگري از نرم افزار Qform که تحت ليسانس شرکت آهنگري ايران خودرو مي باشد ، استفاده گرديده است

2- آناليز و تكنولوژي در شكل دهي فلزات :
1-2 : مقدمه :
طراحي و كنترل و بهينه سازي فرآيندهاي شكل دهي احتياج به موارد زير دارد:
1- دانش آناليتيكالي در مورد جريان فلز, تنش و انتقال حرارت
2- اطلاعات تكنولوژيكي مربوط به روانكاري , گرم و سرد كردن و تكنيك هاي مرتبط با آن, جابجايي مواد, ساخت و طراحي قالب و تجهيزات فرم دهي.
آناليز شکل دهي فلزات به منظور تشخيص مكانيك تغيير شكل پلاستيك انجام مي گيرد که موارد زير را دنبال مي کند:
- تشخيص روابط سينماتيكي (سرعت ها, نرخ كرنش ها و كرنش ها) بين قطعه اي كه مي خواهد شكل بگيرد (بيلت, بلانك يا پيش فرم) و قطعه شكل گرفته (محصول) جهت پيش بيني جريان فلز طي عمليات شكل دهي . براي حصول اين منظور، تخمين دما و انتقال حرارت ( از آنجائيكه اين پارامترها به مقدار زيادي بر روي تنش سيلان و جريان فلز مؤثر هستند ) لازم مي باشد.
- تعيين محدوديت هاي شكل دهي يا توليد جهت اينكه آيا امكان انجام عمليات شكل دهي بدون ايجاد عيوب سطحي يا داخلي (تركها يا تاخوردن ها) در شكل دهي مواد وجود دارد يا نه.
- پيش بيني تنشها, نيروها و انرژي لازم براي انجام عمليات شكل دهي. اطلاعات حاصل از اين پيش بيني براي طراحي ابزار و براي انتخاب تجهيزات مقتضي لازم است تا نيرو و انرژي لازم براي انجام فرآيند شكل دهي حاصل گردد.
براي فهم متغيرهاي تکنولوژيکي و آناليتيكالي فرآيند شكل دهي فلزات, بهتر است فرآيند را همچون يك سيستم در نظر بگيريم. تأثير متغيرهاي مهم بر هم در يك حالت ساده براي عمليات آهنگري در شكل 1 نشان داده شده است.[1]

2-2 : آناليز تغيير شکل به روش FEM :
روش المان محدود صلب ويسکو پلاستيک معمولا در تحليل فرآيندهايي که ميزان تغيير شکل در آنها زياد مي باشد بکار برده مي شوند .فانکشنال براي اين دسته از مواد ، منتج شده از principle variational ، مي تواند بصورت زير نوشته شود :
(1)
در اينجا تابع کار مي باشد :
(2)
محدوديت مربوط به غير قابل تراکم بودن مواد با تعريف ضريب ثابت پنالتي از معادله (1) مي تواند برداشته شود . مشتق مرتبه اول معادله (1) بصورت نوشته مي شود :
(3)
به ترتيب تنش موثر ، نرخ کرنش موثر ، نرخ کرنش حجمي ، نيروي وارده بر سطح و ضريب پنالتي مي باشند .

شكل 1 : شماتيكي از تأثير عوامل و پارامترهاي اصلي فرآيند شكل دهي فلزات بر هم.[1]

3-2 : آهنگري در قالب بسته : (ClOSED-DIE FORGING)
در آهنگري قالب بسته, دو يا تعداد بيشتري قالب به سمت يکديگر حركت مي كنند تا يك بيلت فلزي را در دماي مناسب به شكل تعيين شده بوسيله حفره قالب ، شكل بدهند . در اين فرآيند جريان فلز و پر شدن قالب توسط عوامل زير تعيين مي گردند :
1- تنش سيلان و شكل پذيري
2- اصطكاك و انتقال حرارت در سطح تماس قالب ها با قطعه كار
3- پيچيدگي شكلي قطعه
براي يك ماده مشخص هم تنش سيلان و هم قابليت فرم گيري در فورج (forgability ) توسط ساختار متالوژيكي, دما, كرنش, نرخ كرنش و تنش هايي كه در حين فرم دهي اتفاق مي افتد تاثير مي پذيرند.

هدف اصلي در طراحي فرآيند فورجينگ اطمينان از جريان كافي فلز به داخل قالبها براي حصول محصول نهايي بدون عيوب و با خواص تعيين شده مي باشد. جريان فلز بيشتر تحت تاثير هندسه قطعه مي باشد. اغلب چندين عمليات پيش فرم براي جريان تدريجي فلز جهت انجام شكل دهي محصول نهايي از اشكال ساده ابتدايي لازم مي باشد. قدمهاي طراحي يك فرآيند فورج در شكل 2 نشان داده شده است.
طراحي بلوكر و هندسه هاي پيش فرم نيز نقش اساسي در طراحي قالب فورج دارند. عملكرد بلوكر و پيش فرم ها به هدف توزيع مواد به اندازه كافي مي باشد تا اينكه اهداف زير حاصل گردند :
- پركردن حفره نهايي بدون هيچ عيب فورجينگ
- كاهش ميزان مواد هدر رونده در فلش
- كاهش سايش قالب نهايي با كم كردن حركت فلز
- تهيه ميزان تغيير شكل لازم و جريان فلز تا اينكه خواص مورد انتظار از فورجينگ برآورده گردد
- کاهش فشار در قالب نهائي
در روشهاي سنتي, قالب هاي بلوكر و پيش فرمها توسط طراحان قالب به صورت تجربي طراحي مي گشت و آنها طراحي را براساس اصول تجربي انجام مي دادند كه اين اصول بستگي به جنس مواد استفاده شده و ماشين فورج بكار رفته در عمليات آهنگري داشت. اما در حال حاضر همانطور كه در شكل 2 نشان داده شد احتياج به يك شبيه سازي جريان فلز در حالت غير هم دما توسط تكنيك هاي دو بعدي و سه بعدي المان محدود مي باشد. تا اينكه طراح بتواند بهتر و با انجام آزمايشات تجربي كمتر بهترين طراحي را هم از لحاظ اقتصادي و هم از لحاظ كيفي و كمي ارائه دهد. [2]

شکل 2 : شماي يك دياگرام CAD/CAM براي طراحي قالب فورج و ساخت آن.[1]

3- اطلاعات لازم براي انجام شبيه سازي فورج :
اطلاعات و ورودي هايي كه براي انجام شبيه سازي فرآيند آهنگري لازم مي باشد را مي توان در 5 گروه اصلي تقسيم نمود كه اين تقسيمات عبارتند از :
- اطلاعات مربوط به شكل حفره و بيلت
- اطلاعات مربوط به مواد (قالب و قطعه كار)
- اطلاعات مربوط به تجهيزات مورد استفاده در فرآيند
- اطلاعات مربوط به روانكار
- پارامترهاي فرآيند
مواد قطعات استفاده شده در اين مقاله از جنس DIN/C43 بوده که تنش سيلان آن بسته به دما ، کرنش و نرخ کرنش بصورت جداولي در اختيار نرم افزار قرار مي گيرد.
(4)
بقيه مشخصات نيز شامل : چگالي (7750) ، ضريب انتقال حرارت ( 45.5) ، ضريب ظرفيت گرمايي ويژه ( 549 ) مي باشد. در ضمن از قسمت رفتار الاستيک مواد فورج شونده در مقابل بخش پلاستيک صرفنظرمي گردد. در مورد مواد قالب نيز در موارديکه قالب بصورت صلب در نظر گرفته نشده باشد از جنس فولاد گرمکار H13 استفاده گرديده است . در تمامي موارد نيز آب و گرافيت بعنوان روانکار در نظر گرفته مي شود که ضريب اصطکاک آن 0.4 و ضريب انتقال حرارت آن 3000 به نرم افزار معرفي مي گردند . در ضمن اطلاعات مربوط به فرآيند ، تجهيزات و هندسه قطعه و قالب براي هر مورد بطور مجزاء ذکر مي گردند.[3]

4- قطعات مورد مطالعه :
در اين مقاله دو نمونه از قطعات فورج مورد بررسي قرار مي گيرند . قطعه اول از لحاظ طراحي پيش فرم جهت حرکت سريعتر مواد به جهات مناسب و پرکردن آسانتر قالب نهائي و قطعه دوم از لحاظ بهينه نمودن طرح پيش فرم براي کاهش تنش هاي وارده بر قالب ، توليد بدون عيب قطعه و پر کردن قالب ، مورد مطالعه واقع مي گردند . در شبيه سازي فرآيند آهنگري از نرم افزار Qform که تحت ليسانس شرکت آهنگري ايران خودرو مي باشد ، استفاده گرديده است.

1-4 : فورج چهار شاخ :
در شکل 3 قطعه نهائي ( بعد از تريم و پانچ ) و قطعه فورج آن نشان داده شده است . در فورج اين قطعه ، از پتک kj 80 جهت مراحل فورج که شامل يک آپست جهت پوسته گيري ، پيش فرم و فرم نهائي مي باشد استفاده گرديده است . مشخصات مربوط به چکش شامل : وزن 3.2 تن براي رم ، ضريب سختي 35 براي فونداسيون و ضريب 0.3 براي ميزان انرژي هدر رونده بصورت خطي مي باشد . مراحل شبيه سازي شده فورج در شکل 4 به ترتيب نمايش داده شده است . با توجه به شکل هندسي قطعه و براي کا هش زمان شبيه سازي، تنها يک هشتم اين قطعه شبيه سازي گرديد.

شکل 3 : چهار شاخ همراه با فلش و بعد از تريم و پانچ

(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
شکل 4 :مراحل شبيه سازي شده فورج چهار شاخ (1) آپست (2) ضرب اول در قالب پيش فرم (3) ضرب دوم در قالب پيش فرم (4) ضرب آخر در قالب پيش فرم (5) قطعه نهائي در قالب نهائي

از نکات مهمي که در طراحي پيش فرم اين نوع قطعات بايد در نظر گرفت رساندن مواد به مناطقي که فاصله آنها از محور قطعه زياد است ، مي باشد که اين امر باعث کاهش ميزان دور ريز مي گردد. در ضمن با طراحي پيش فرم مناسب ، سايش قالب نهائي و فشار بر روي آن بشدت کاهش مي يابد. همانطور که در اشکال نشان داده شده است با آزاد گذاشتن جريان مواد به اطراف در راستاي شعاعي در پيش فرم ، مي توان شاهد پر شدن کامل قالب آن هم فقط در يک ضرب در قالب نهائي بود که در ضمن فشار زيادي نيز به قالب پيش فرم بخاطر جريان آزاد مواد وارد نمي شود .
در صورتي که از قالب پيش فرم استفاده نگردد و تمامي ضرب هاي شکل دهي در قالب نهائي انجام گيرد در آنصورت پر شدن قالب با مشکل مواجه شده و مسائلي چون سايش ، خستگي حرارتي و مکانيکي باعث کاهش عمر قالب نهائي مي گردد . در شکل 5 سرعت حرکت مواد در جهت شعاعي ، در قالب هاي پيش فرم و فرم نهائي ( بدون استفاده از پيش فرم ) نشان داده شده است که بيانگر حرکت سريعتر مواد در صورت وجود پيش فرم مناسب مي باشد .

(1)
(2) <
شکل 5 : سرعت حرکت مواد در راستاي شعاعي (1) در قالب نهائي بدون پيش فرم (2) در قالب پيش فرم

2-4 : فورج لولا :
لولاي درب سمند يکي از قطعات مشکل از لحاظ فورج است که با توجه به پيش فرمهاي متعددي که براي آن پيشنهاد گرديده انتخاب يک پيش فرم بهينه بسيار مهم مي باشد. در شکل 6 قطعه نهايي فورج نشان داده شده است . از جمله مشکلات مهم در توليد اين قطعه عدم پر شدن قالب بدليل هندسه قطعه ، شکست زود هنگام قالب و ايجاد lap در قطعه نهائي مي باشد .

شکل 6 : لولاي درب سمند ( تريم و شات بلاست شده )

اولين پيش فرمي که براي اين قطعه پيشنهاد گرديده است ، پيش فرمي است که بسيار نزديک به قالب نهائي مي باشد که البته از ميان مشکلات ذکر شده فوق در توليد اين قطعه ، شکست زود هنگام قالب بسيار محتمل تر از پيش فرم تاييد گشته مي باشد . در شکل 7 مقايسه اي بين نيروي وارد شده بر قالب در محلي که رشد ترک در آن نقطه آغاز گرديده است با استفاده از اين پيش فرم و پيش فرم مورد قبول نشان داده شده است .

شکل 7 : مقايسه اي بين نيروي وارده بر قالب در محل رشد ترک با پيش فرم هاي متفاوت

بعد از انجام شبيه سازي هاي مختلف و سعي و خطاهاي کارگاهي سرانجام پيش فرمي انتخاب گرديد که با انجام شبيه سازي بهترين شعاع خم در اين پيش فرم ايجاد شود . در صورتيکه شعاع خم از اين مقدار بيشتر گردد امكان عدم پر شدن قالب وجود دارد و در صورتيکه شعاع خم کاهش يابد ايجاد lap در قطعه نهائي حتمي خواهد بود .

شکل 8 : شعاع بهينه گشته در قطعه پيش فرم

شکل9 : عدم پرشدن قالب در اثر شعاع خم زياد پيش فرم

نتيجه گيري :
در اين مقاله سعي گشته نقش شبيه سازي کامپيوتري المان محدود فرآيند آهنگري، در طراحي قالب و طراحي پيش فرم بهينه نشان داده شود .با ارائه تخميني ابعاد بيلت اوليه و طر حهاي پيش فرم اوليه، با انجام شبيه سازي مي توان با صرف هزينه و زمان کمتر به مقادير و طرحهاي بهينه دست يافت. در اين مقاله دو قطعه از قطعات نسبتآ پيچيده فورج انتخاب گرديده و با استفاده از شبيه سازي کامپيو تري المان محدود سعي در بهينه شدن طرحهاي پيش فرم گرديده است که نتايج حاصل از شبيه سازي در جهت توليد بدون عيب و حتي المقدور بهينه بسيار موثر بوده است .

تقدير و تشکر :
نويسندگان بدينوسيله از همکاري بخش تکنولوژي شرکت آهنگري ايران خودرو بالاخص آقايان مهندس خسرو آبادي ، مهندس آرميده ، مهندس باقريان و آقاي آدينه که با ارائه اطلاعات علمي و فني لازم ما را در انجام اين پروژه ياري نمودند؛ نهايت تشکر و قدر داني را دارند.

مراجع :

1-Shiro Kobayashi , Metals Forming and The Finite-Element Method? ,Oxford University , 1989
2- M.jolgaf and A.M.S Hamouda , Development of a CAD/CAM system for the closed-die forging process?, Journal of Materials Processing Technology 138 (2003)
3-Qform User guide ,Quantor Ltd , Moscow , 1999
4-Abel D.Santos and J. Ferreira Duarte , The use of finite element simulation for metal forming and tool design?, Journal of Materials Processing Technology 119 (2001)
5- J.Walters and Wei-Tsu Wu , Recent development of process simulation for industrial application?, Journal of Materials Processing Technology 98 (2000)

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/21 ساعت 13:36 |

اسپارك كاري دقيق و سريع

اسپارك كاري دقيق و سريع Fast and Accurate EDM مترجمان : حميد محمودي تبار(مهندس مكانيك) مرتضي حسينايي(مهندس مكانيك) منبع :American Machinist , 1999 مقدمه اگر بخواهيم روشهاي براده برداري را به دو دسته مكانيكي و فيزيكي تقسيم كنيم مي بايست فرزكاري ، تراشكاري و سنگ زني و غيره را جزو روشهاي مكانيكي دسته بندي كرده و براده برداري به روش الكترو شيميايي (ECM) و اسپارك كاري (EDM) را در دسته فيزيكي جاي داد كه تفاوت مهم EDM و ECM در سيال مورد استفاده در فرآيند است . در ECM سيال بكار رفته رساناي جريان (الكتروليت) بوده اما در EDM از سيال به عنوان عايق (دي الكتريك) استفاده مي شود . ماشين كاري با EDM روشي است كه در آن از فلزات با روش تخليه الكتريكي ميتوان براده برداري كرد . اسپارك عمل موضعي است كه با تناوب زماني، براده ها را به صورت حجم هاي فلزي كوچك (آرد مانند) بتدريج از سطح قطعه كار جدا مي سازد كه به اين عمل اصطلاحا اروژن (erosion – به معناي فرسايش) گفته مي شود . موضوع ديگري كه بايد در مورد آن توضيح داده شود موتور خطي (liner motor ) مي باشد . موتورهاي خطي اساسا مانند يك موتور معمولي دوار هستند كه از يك طرف در طول بريده شده باشد و آن را به صورت مسطح (گسترده) درآوريم . اين موتورها كاربردهاي زيادي دارند مثلا براي باز كردن درها ، حركت تسمه هاي نقاله ، جرثقيل هاي سقفي ، سيستم هاي قفل و ترمز و كلاچ ها . اما در اينجا بحث در مورد موتورهاي خطي است كه از سرعت بسيار بالاي (36 m/min) برخوردار هستند كه در ماشينهاي اسپارك شركت SODICK استفاده شده اند كه نسبت به همه موارد فوق از دقت و حساسيت فوق العاده اي بايد برخوردار باشند . شركت SODICK در اسپارك هاي مدل AM35L و Aφ35L از اين موتورها بجاي سيستم هاي هيدروليكي و پيچي استفاده كرده است . در سال 1996 شركت SODICK كار كردن بر روي موتورهاي خطي ، براي استفاده در اسپارك ها را آغاز كرد . اين شركت به مزاياي موتورهاي خطي در پارامترهايي نظير سرعت و تنظيم پي برده بود . علاوه بر آن ، به عقيده رئيس شركت SODICK – آقاي Furu Kava- اين كار جديد يك ضد حمله است كه هدف قرار داده است (زمان اسپارك كاري روي قالب ها را كه با مراكز ماشين كاري سرعت بالا high speed machining center كاهش مي يافت (توضيح اينكه : قبل از اسپارك كاري با عمليات براده برداري توسط high speed machining center زمان اسپارك كاري روي قالب ها را كاهش ميداده اند ) . سنتر ماشين هاي ياد شده بسيار دقيق و سريع مي باشند كه قادرند روي فلزات سخت كار كنند و كيفيت سطحي كه ايجاد ميكنند در حدي استكه نياز به پرداخت كاري را برطرف ميكنند . به هر ترتيب ، اسپارك هاي مجهز به موتورهاي خطي قادرند سريعتر ، دقيق تر و عميق تر از ساير اسپارك ها كه موتور خطي ندارند براده برداري كنند . براي مثال يك اسپارك كه با موتور خطي كار مي كند مي تواند يك حفره (cavity) به عمق 70mm را در 2 ساعت وچهل دقيقه براده برداري كند در حالي كه در همان شرايط از لحاظ ابعاد الكترود و ساير پارامترها ، ماشينهاي مرسوم و قديمي با صرف زماني به اندازة 2 ساعت تا عمق 40mm براده برداري ميكنند . در كل موتورهاي خطي در اسپارك به قدري سريع محور Z را حركت مي دهند كه ميتوان چنين تصور كرد كه ماشين كاري حفره هاي عميق نيازي به زمان شستشو ندارند . موتورهاي خطي همراه با كنترل كننده هاي (SMC) Sodick نه تنها سرعت و دقت را مهيا ميسازند (مثلا در مدل AM35Lبا دقتي به اندازة mm 0001/0 و تعداد كورس 1440 كورس در دقيقه) بلكه آنها داراي حركت آرام و يكنواختي بوده وارتعاشات را كاهش داده و باعث خفه نمودن صداها ميشوند . علاوه بر تمام موارد فوق ، آنها از پيچ ساچمه اي (ball scrow) استفاده نمي كنند و در عمل لقي پيچ و مهره حذف مي شود . فايده ديگر اين استكه چون در استفاده از موتورهاي خطي هيچ گشتاوري اعمال نميگردد و چرخش محور وجود ندارد ، بنابراين سازندگان (اين نوع اسپارك) با مشكلاتي كه سازندگان ساير ماشينهاي ابزار با آنها روبرو هستند مواجه نمي شوند . اما نكته قابل توجه اين استكه دستيابي به حركت خطي آسان نيست . براي اين منظور شركت Sodick بايد سيستم تعادل محور عمودي را تكامل مي بخشيد بنحوي كه نيروي بزرگ مغناطيسي بوجود آمده را تحمل كرده كه براي اين امر لازم است كه محور عمودي و ستون صلبيت زيادي داشته باشند و بتوانند در برابر گرما و تغيير شكل يافتن در اثر حرارت توليد شده توسط موتور خطي مقاومت كند ، ضمنا بايد ستون به نحوي ساخته شود كه ارتعاشات به وجود آمده در اثر شتاب زياد محور Z را جذب كند . شركت Sodick تمام مشكلات فوق را با طراحي يك هد جديد حل كرده است . ماشين اسپارك مدل AM35L يك ميز ثابت دارد كه هد آن بر روي يك پل متحرك قرار گرفته است و علاوه بر محور Z موتورهاي خطي محور X و Y را هم حركت مي دهند . در محور Z ماشين از نوعي سراميك كه ساخت خود شركت Sodick مي باشد استفاده شده است كه ساختمان دستگاه را سبك تر ساخته و كاملا صلب و پايدار در مقابل حرارت مي باشد . آهن رباهاي موتور در دو طرف ستون سراميكي جاسازي شده اند و ستون ثابت تشكيل شده از يك سيم پيچ (coil) كه اين سيم پيچ در واقع يك منبع توليد گرما ميباشد . با توجه به گرماي توليد شده ، Sodick از كشوي سراميكي استفاده كرده است كه بتواند تغيير شكل هاي حرارتي را به حداقل رسانيده و صلابت هد را ثابت نگه دارد . در اين كشوي سراميكي با يك سيستم خنك كننده ، دما در حد رضايت بخشي نگه داشته مي شود و براي جلوگيري از پايين افتادن محور Z هنگاميكه نيروهاي مغناطيسي وجود ندارند يك سيلندر هوايي وزن هد و الكترود را تحمل ميكند . Sodick توضيح ميدهد كه كار محور Z AM35L بسيار سريع است و حركت و جهش هاي فوق العاده سريعي دارد . مانيتورهاي SMC Servo Control نشان مي دهند كه الكترود با چه سرعتي به منظور براده برداري به طرف پايين حركت ميكنند و شرايط براده برداري را سريعتر از مدل هاي قبلي تنظيم ميكنند . اين حركت عمودي فوق العاده سريع الكترود (36 m/min = 600mm/sec) همراه با 3000N نيرو درون حفره تلاطمي به وجود مي آورد كه براده هاي جدا شده از سطح براده برداري شده را بدون شستشوي آنها به حركت در ميآورد و از حفره خارج مي كند . البته عدم شستشو به اين معني است كه ماشين مي تواند بدون نياز به تنظيم كردن شيلنگ شستشو توسط اپراتور كار خود را ادامه دهد . تنظيم Positioning در سيستمهاي ball screw موتور پيچ ساچمه اي را بر طبق فرمان منتقل شده از سيستم كنترل مي چرخاند . يك مدل آنالوگ به ديجيتال (encoder) تعيين ميكند كه موتور بايد به چه اندازه اي دوران كند تا الكترود مسي را به موقعيت لازم جهت جرقه زني (sparking) هدايت كند . سيستم ذكر شده براي فرمان دادن و اندازه گيري خيلي پيچيده است و مسلما جريان اطلاعات بر دقت ماشين كاري تاثير گذار خواهد بود . اما در موتورهاي خطي موتور خودش (مستقيما بدون واسطه پيچ ) محور Z را حركت ميدهد . بنابراين فاصله اي كه بايد طي شود توسط مقياس گر خطي اندازه گيري شده و فورا و مستقيما به موتور ميرسد . رئيس Sodick ميگويد اين مكانيسم ساده يك پيشنهاد و دستاورد عالي با عكس العمل سريع و داراي قدرت مانور زيادي است كه با دقت و سرعت موجود در اين روش سازگار است . ماشين هاي AM35L از مقياس گرهاي شيشه اي نصب شده بر روي بدنه ستون استفاده مي كنند كه فقط براي تنظيم بينهايت دقيق ، طرح و برنامه ريزي شده اند . منبع : مجله قالب سازان شماره 21

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/21 ساعت 13:25 |

عملیات حرارتی فولادهای ماریجینگ

گردآوران : اردشیر دانیالی و رضا بدرام فرد دانشجویان کارشناسی متالورژی (دانشگاه شهید رجائی )
مقدمه:
فولادهای ماریجنینگ فولادهای پر آلیاژ-کم کربن-آهن ونیکل باساختار مارتنزیتی هستند که دارای ترکیبی عالی از استحکام وتافنسی به مراتب بالاتر از فولادهای پر کربن کوینچ شده می باشند.
این فولادها دو کاربرد بحرانی ومتمایز فولادهای کربن آبداده که استحکام بالا وتافنس وانعطاف پذیری خوب مورد نیاز است را دارا میباشد . فولادهای کربنی آبداده استحکامشان را از مکانیسمهای تغییر فاز وسخت گردانی بدست میآورند. ( مثل شکل گیری مارتنزیت و بینیت ) واین استحکام پس از رسوب گیری کاربیدها در طول مدت تمپر کردن بدست می آید. درمقایسه فولادهای ماریجینگ استحکامشان را از شکل گیری یک فولاد مارتنزیتی کم کربن انعطاف پذیرو سخت آهن ونیکل بدست می آورند که می توانند بوسیله رسوب گیری ترکیبات بین فلزی در طول مدت پیرسختی استحکام بیشتری داشته باشند. دوره ماریجینگ بر اساس پیرسختی ساختار مارتنزیتی وضع شده است.
متالورژی فیزیکی:
قبلا اشاره شد که استحکام وتافنس خوب فولادهای ماریجینگ بوسیله پیر سختی یک ساختار مارتنزیتی کم کربن بسیار انعطاف پذیربا استحکام نسبتا خوب بدست میآید.در حین پیرسازی ساختار مارتنزیتی هدف اصل روش توزیع یکنواخت رسوبات بین فلزی خوب است که صرف تقویت کردن بافت مارتنزیتی می شود. یکی دیگر از هدفهای اصلی در مدت پیر سازی فولادهای ماریجینگ کم کردن یا حذف کردن برگشت فاز نیمه پایدارمارتنزیت به آستنیت و فریت می باشد .
شکل گیری مارتنزیت :
مارتنزیت فولادهای ماریجینگ معمولا مکعب مرکز دار (bcc ) کم کربن است که این مارتنزیت شامل چگالی بالای نابجایی می باشد اما نه به صورت دوقلویی. در حین سرد شدن بعد از تابکاری انحلالی آستنینت fcc بوسیله بازگشت برشی کم نفوذ تجزیه به ساختارهای متعادل به ساختار bcc تبدیل میشود.این تبدیل آستنیت به مارتنزیت ناپایدار اتفاق نمی افتد تا دمای شروع مارتنزیت (Ms) بدست آید ودمای شروع مارتنزیت باید به اندازه کافی بالا باشد بنابراین یک تبدیل کامل به مارتنزیت قبل از خنک شدن فولاد تا دمای اتاق اتفاق می افتد.
بیشتر انواع فولادهای ماریجینگ دمای شروع مارتنزیت حدود 200 تا300 درجه سانتیگراد را دارند ودر دمای اتاق به طور کامل مارتنزیت هستند . نتیجه ساختار مارتنزیت یک فولاد نسبتا قوی و فوق العاده انعطاف پذیر میباشد .
عناصر آلیاژی دمای شروع مارتنزیت را بطور قابل ملاحظه ای تغییر می دهد اما تغییر مشخصه این استحاله به مقدار زیادی بستگی به سرعت سرد شدن دارد.
اغلب عناصرآلیاژی اضافه شده در فولادهای ماریجینگ (به استثناء کبالت ) درجه حرارت شروع مارتنزیت را کاهش می دهند.
یکی از دونوع ممکن مارتنزیت که در سیستم آلیاژی آهن- نیکل ممکن است شکل بگیرد بستگی به مقدار نیکل در ماده مورد سوال میباشد.در سرعتهای سرد کردن بالا در فولادهای شامل 5 تا 10 درصد نیکل ،و بیش از 10 درصد پایین آوردن سرعت سرد کردن، لازمه شکل گیری مارتنزیت در فولادها می انجامد وشکل گیری کامل ساختار مارتنزیتی را تعیین می کند.در فولادهای شامل 25 درصد نیکل ، مارتنزیت لایه ای وبالای 25 درصد مارتنزیت دو قلویی داریم .مطالعه برروی آلیاژهای مارجنیگ آهن ? 7 درصد کبالت 5 درصد مولیبدن و4/. درصد تیتانیم در ( ماریجینگ 18 درصد نیکل 250 ) شامل مقادیر متفاوت نیکل نشان می دهد که یک ساختار مارتنزیتی لایه ای با مقادیر نیکل بیش از 23 درصد بدست می آید .
اگر چه مقادیر نیکل بیش از 23 درصد شکل گیری مارتنزیت دو قلویی را نتیجه داده است . معمولا یک ساختار مارتنزیتی لایه ای در فولادهای ماریجینگ ترجیح داده می شود زیرا در مدت پیر سازی این ساختار سخت تر از یک ساختار مارتنزیتی دو قلویی میباشد.
عملیات حرارتی فولادهای ماریجینگ:
تابکاری انحلالی : تابکاری انحلالی مستلزم حرارت دادن آلیاژی به اندازه کافی،بالای درجه حرارت پایان آستنیت و نگهداری در زمان کافی تا جا گیری عناصر در محلول جامد و سرد کردن آن تا دمای اتاق .متداول ترین سیکل عملیات حرارتی برای فولادهای ماریجینگ 18 درصد نیکل 200 ،250 300 درگیر کردن آلیاژهای در دمای 815 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت و سپس سرد کردن آن بوسیله هوا.تولید برای کاربردهای فورجینگ معمولا در حالت آنیل نشده خریداری می شود زیرا حرارت دادن سیکل تابکاری حرارتی قبلی را خنثی میکند .استفاده از خلا ، کنترل گردش هوای اتمسفر ، تمام نمک خنثی یا کوره های سیال تخت برای حداقل کردن صدمات سطحی ممکن است مورد نیاز باشد .
اثرزمان و درجه حرارت تابکاری بر خواص پیرسازی: اطلاعات نشان میدهد که بیشترین استحکام در دمای تابکاری انحلالی 800 تا815 درجه بوجود می آید. استحکام وانعطاف پذیری پایین تر با درجه حرارت تابکاری از 760 تا 800 درجه ناشی از انحلال ناقل عناصر سخت کننده میباشد و کاهش استحکام مربوط به درجه حرارت تابکاری انحلالی بالای 815 درجه ناشی از درشتی ساختار دانه ها میباشد. سرعت سرد شدن بعد از تابکاری انحلالی از اهمیت کمتری برخورداراست چون اثر کمتری بر خواص زیر ساختاری ومکانیکی دارد.
اصلاح دانه ها بوسیله سیکل حرارتی : سیکل حرارتی فولادهای ماریجینگ بین درجه حرارت پایان مارتنزیت و دمای بسیار بالاتر از دمای تابکاری انحلال می تواند برای اصلاح ساختار دانه هایی که درشت هستند استفاده شود.این عمل استحاله برشی کم نفوذ ، مارتنزیت به آستنیت واز آستنیت به مارتنزیت نیروی محرکه برای تبلور مجدد در حین سیکلهای حرارتی تامین میکند.
پیر سختی:
نوعی پیر سختی بعد از تابکاری انحلالی معمولا شامل حرارت دادن آلیاژ تا رنج دمایی 455 تا 510 درجه سانتیگراد و نگاه داشتن در این دما به مدت 3 الی 12 ساعت وخنک کردن آن در معرض هوا تا دمای اتاق می باشد. استفاده از فولادهای ماریجینگ در کاربردهای مانند ابزارآلات دایکست لازم است استفاده از یک حرارت پیر سازی تقریبا 530 درجه سانتیگراد که ساختار متعادلی را فراهم می کند و از نظر حرارتی تثبیت شده است. هنگامی که زمان پیر سازی افزایش پیدا میکند تا جائیکه به نقطه ای می رسیم که سختی واستحکام شروع به کاهش میکند به علت شکل گیری بازگشت آستنیت که معمولا از ذرات ریز باندهای آستنیت دور دانه ای قبلی شروع میشود.
کار سرد وپیر سازی :
استحکام تسلیم واستحکام نهایی کششی فولادهای ماریجینگ می توانند بوسیله کار سرد قبل از پیر سازی تا 15 درصد افزایش پیدا کنند . بوسیله کار سرد قبل از تابکاری انحلالی ماده بالای 50 درصد کاهش قبل از پیر سازی ،نتیجه رسیده است .این سازگاری کمی با انعطاف پذیری وچغرمگی است .از کاهش سرما بیش از 50 درصد باید خوداری شود زیرا ممکن است که پوسته پوسته شدن تولیدات بوجود آید.
نیتریده کردن :
سختی سطح را می تواند بوسیله نیتریده کردن فولادهای ماریجینگ در آمونیاک بدست آید . سطح سختی معادل 65 تا70 راکول سی به عمق 15/0 میلیمتر بعد از نیتریده کردن به مدت 24 الی 48 ساعت در دمای 455 درجه سانتیگراد میتواند بدست آید. نیترده کردن در این دما می تواند همزمان با پیرسختی اتفاق بیافتد . حمام نمک نیتریده کردن برای 90 دقیقه در دمای 540 درجه سانتیگراد بخوبی می تواند این عمل را شکل بدهد اگر چه برای پرهیز از فوق پیر سازی شدن بیش از حد این عمل باید بخوبی کنترل شود. استحکام خستگی ومقاومت به سایش فولادهای ماریجینگ بوسیله نیتریده کردن بهبود پیدا می کنند.
پخت :
عملیاتی است برای حذف هیدروژن که در دمای پایین بین150 تا 200 درجه سانتیگراد قرارمیگیرد. تردی هیدروژن ممکن است در فولادهای ماریجینگ اتفاق بیافتد وقتی که در معرض کارهای الکترومکانیکی مثل آبکاری قرار میگیرد. حذف هیدروژن کار مشکلی است باید در یک سیکل عملیات حرارتی (پخت) بین 3تا 10 ساعت قرار بگیرد.
سند بلاست موثرترین روش برای حذف اکسید ناشی عملیات حرارتی است . فولادهای ماریجینگ را میتوان بوسیله مواد شیمیائی تمیز کننده مثل اسید شوئی در محلول اسید سولفوریک یا محلول اسید كلريدريك و اسيدنيتريك واسید هیدروفلوریک . اگر چه باید مراقب بود که بیش از حد اسید شوئی نشود.
منبع: www.felezat.com

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/21 ساعت 13:21 |

يافته‌های دانشمندان درباره استفاده از فلز متخلخل در توليد خودروهای ایمن تر

توليد كنندگان خودرو مدتهاست كه تلاش دارند خودروهايى سبك را طرح‌ريزى كنند زيرا اين به معناى تقليل مصرف مواد سوختى ضرورى براى حركت آنها است و در اين خصوص استفاده از فلز متخلخل يكي از بهترين گزينه‌هاست.
به گزارش ايسنا، انواع مواد پلاستيكى، فلزات سبك و ديگر مواد خام مصنوعى مورد نظر كارشناسان قرار دارند و متخصصان امر به آزمايشات خود بر روى آنها ادامه مي‌دهند؛ اما چند سالي است كه در اين زمينه امكان ديگرى نيز چهره مي‌نمايد يعنى فلز متخلخل.
اين ماده كه در واقع كف سبك وزن تهيه شده از فلزات است، هنوز در ساختمان خودروهاي عادى امروزى بكار گرفته نمي‌شود بلكه پيش از همه در آزمايشگاههاى پژوهشى به چشم مي‌خورد.
پژوهشگران دانشگاه ارلانگن آلمان در حال حاضر بر روى فلز آلومينيوم كار مي‌كنند. آنها در آزمايشگاه ويژه‌اى با گرم كردن قطعه‌اى فلز آلومينيوم بر روى صفحه يك اجاق برقى، موجب تخلخل ساختمان آن مي‌شوند. به اين ترتيب آنها در واقع به تقليد از ايده‌هاى طبيعت اقدام كرده و نوعى كف از فلز آلومينيوم توليد مي‌كنند.
اگر ماده طبيعى چوب پنبه را در نظر بگيريم، متوجه گوناگونى ساختمان‌هاى سلولى آن مي‌شويم. با استفاده از ماده چوب پنبه مي‌توان به نتايج خوبى در زمينه ايزولاسيون حرارتى دست يافت. مقدار فراوان هواى جاى گرفته در فضاى بين سلولى چوب پنبه باعث مي‌شود كه اين ماده عايق كارآمدى در برابر حرارت باشد.
يك ماده طبيعى ديگر، بافت سازنده پيكر اسنفج‌هاى دريايي‌ است. اين بافت به دليل سطح درونى گسترده خود قادر است مقدار زيادى آب را در خود جاى دهد. در همين رابطه مي‌توان از بافت استخوانى نام برد.
استخوانهاى بدن از ساختارى همانند ساختمان يك ساندويچ برخوردارند. بدين معنا كه استخوان در بخش خارجى فشرده و سخت و در درون متخلل و اسفنجى است. به همين دليل يك استخوان با وجود سبك بودن، قادر به تحمل فشارى زياد مي‌باشد. پژوهشگران مايلند، دقيقا همين پديده را بوسيله فلزات متخلخل بدست آورند. آنها در اين راستا همانند يك خانم خانه دار هنگام آشپزى پيش مي‌روند.
آرد يا در اين مورد پودر فلز، با شدت تمام با ماده‌اى مخلوط مي‌گردد، كه بايستى نقش مخمر را در خمير نان بازى كند. به اين ترتيب پودر فلز به يك توده فشرده تبديل مي‌گردد. اين مخلوط سپس گرما داده مي‌شود و در نتيجه پودر فلز ذوب شده و در عين حال كف مي‌كند.
اين كف فلزى در حالت سرد شده خود براى مثال به عنوان ضربه گير در سپر قطارهاى برقى مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اگر راننده قطار در هنگام هدايت آن اشتباه كرده و حتى با سرعتى اندك اما با وزنى حدود 40 تن، با موانع برخورد كند، بايد مقدار زيادى انرژى جذب شود بدون آنكه ديگر قسمتهاى قطار آسيبى ببينند. دقيقا همين وظيفه جذب انرژى را فلز متخلخل برعهده مي‌گيرد. مهم اين است كه اين عمل به جهت وارد آمدن ضربه ربطى ندارد. يعنى اگر خودرويى از روبرو با اين قطار برخورد كند نيز كف فلزى بخوبى در گرفتن اين ضربه عمل مي‌كند. فلز متخلخل علاوه بر اين براى ايزولاسيون گرما و صوت براى مثال در ساختمان كارخانه ها يا سالن‌هاى عظيم نمايش هم بكار گرفته مي‌شود.
يكى ديگر از فلزات مورد نظر كارشناسان تهيه ماده‌اى از فلز نيكل است كه قادر است دماهاى بسيار بالا را تحمل كند. كف تهيه شده از اين ماده قرار است در ايزولاسيون موتور هواپيماها به عنوان عايق صوتى بكار گرفته شود. به اين منظور اين ماده بايد بتواند در برابر گازهاى داغ و فشار زياد تاب مقاومت داشته باشد.
تاكنون نيكل متخلخل در هيچ هواپيمايى به كار گرفته نشده است زيرا پژوهشگران هنوز به تكميل اين فرآيند مشغولند.
در حال حاضر به كار گيرى فلزات متخلخل در ساختمان خودروهاى سوارى با استقبال چندانى از جانب توليد كنندگان روبرو نمي‌شود زيرا هنوز هم تهيه اين مواد با مخارج زياد همراه است و علاوه بر اين شكل بخشي از اين مواد براى رسيدن به نتيجه مطلوب برخى اوقات باب ميل طراحان مدل خودروهاى جديد نيست.
منبع : www.smeir.ir

گرفته شده از "ایران فوجینگ"

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/21 ساعت 9:27 |

سيستم تعويض دنده خودكار دوچرخه با قابليت تشخيص شيب جاده به همت محققان ايراني طراحي شد

دانشجويان مبتكر مهندسي برق كشورمان موفق به طراحي نوعي سيستم دنده تعويض كن خودكار براي دوچرخه شدند كه قادر است با استفاده از سنسورهايي كه دارد، شيب جاده را تشخيص داده و دنده را به وضعيت مناسب ببرد.

به گزارش خبرنگار «پژوهشي» خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا)، سيستم تعويض دنده خودكار كه در يك سيستم كوچك و قابل حمل و نصب روي انواع دوچرخه‌ها طراحي و ابداع شده است با استفاده از انرژي الكتريكي و تبديل آن به انرژي مكانيكي به صورت الكترو مكانيك و با استفاده از طرح‌هاي پياده شده در صنايع خودرو و موتورسيكلت عمل مي‌كند كه دوچرخه سوار را قادر مي‌كند با حداقل نيروي ماهيچه‌يي در كمترين زمان ممكن حداكثر بهر‌ه گيري را از سيستم دوچرخه داشته باشد. مجريان طرح با اشاره به اين كه سيستم چند دنده‌يي كه در موقعيت‌هاي متفاوت، نسبت‌هاي انتقال نيرو و سرعت مختلفي را اعمال مي‌كند با هدف كاهش خستگي و اتلاف انرژي دوچرخه‌سواران طراحي شده است، خاطرنشان كرده‌اند: سيستمي كه در اين طرح طراحي شده نسبت به شيب جاده حساس بوده و با توجه به شيب جاده دنده دوچرخه را تعويض مي‌كند و با افزودن آن به دوچرخه‌هاي دنده‌يي باعث مي‌شود كه تغيير دنده به صورت خودكار و هوشمند انجام شده و دنده دوچرخه همواره در وضعيت مناسب قرار گيرد. اين سيستم داراي سه قسمت الكترونيكي، مكانيكي، رايانه‌يي (هوش سيستم) مي‌باشد. براي اين دوچرخه دو سنسور در نظر گرفته شده است كه يكي شيب جاده را به ميكرو كنترلر خبر مي‌دهد و يكي هم مربوط به دنده دوچرخه مي‌باشد كه وضعيت فعلي دوچرخه را به ميكروكنترلر خبر مي‌دهد. به گزارش ايسنا، اين سيستم همچنين يك قسمت كنترلي دارد كه با توجه به وضعيت سنسورها، كنترل دستي يا خودكار موتور دنده را كنترل مي‌كند و در نهايت به موتور دنده دستور دهد كه به عقب با جلو حركت كند تا به وضعيت مناسب برود. وظيفه قسمت كنترل دستي سيستم اين است كه سيستم را در وضعيت دنده خودكار يا دنده دستي قرار دهد. گفتني است كه محققان اين پژوهش امين جوادي نسب، سعيد جوان و علي شانه سازان زاده از دانشگاه آزاد واحد دزفول و ابراهيم بهروزيان نژاد از دانشگاه‌ آزاد اسلامي واحد شوشتر و مهنوش واهبي از دانشگاه جامع علمي كاربردي مي‌باشند.

ايسنا

گرفته شده از شریف نامه مکانیک

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/14 ساعت 13:41 |

پيستونهاي فولادي جديد براي موتورهاي پر قدرت

قابليت تحمل فشار بالا (بيش از 200 bar) و همچنين تنش‌هاي حرارتي بالاي درون سيلندر براي قطعات سيلندر از جمله پيستون بسيار حياتي است. تلاش براي افزايش استحكام پيستون‌ها با محدوديت اندازه همراه است. به تازگي پيستونهاي مونوترم(Mono term) توليد شده‌اند كه استحكام و عمر بالا، وزن و اصطكاك كمتري دارند. پيش از نيز پيستون‌هاي فروترم(Ferrotherm) توليد شده بودند كه جايگزين پيستونهاي آلومينيومي سنتي شدند. تاج(Piston Crown) اين پيستون از فولاد فورج شده و پايه آن از جنس آلومينيوم ساخته مي شود. اين نوع پيستون. اما استاندارد هاي Euro 4 و US 07 براي ساخت موتورها اين نوع پيستون را در آستانه بازنشستگي قرار داده است. پيستونهاي مونوترم…

پيستونهاي مونوترم از يک قطعه فورج شده ساخته مي شوند و در نتيجه بر خلاف پيستونهاي فرو ترم پايه پيستون(Piston Skirt) با بدنه و تاج آن يکپارچه ساخته مي شود. اتصال مستقيم پايه پيستون به بدنه موجب مي شود تا مقطع تحمل کننده فشار در پيستون براي تحمل حداکثر فشار داخل سيلندر افزايش يابد. در نتيجه پين پيستون نيازي به نگه داشتن پايه پيستون ندارد و مي تواند کوتاه تر و سبکتر باشد. پايه فولادي که در برابر حرارت پايدار است اصطکاک را کاهش داده و همچنين کاهش فواصل آببندي منجر به هدايت بهتر پيستون مي شود. هدايت بهتر پيستون مخصوصا در قسمت رينگها باعث کاهش مصرف روغن مي شود. علاوه بر آن پيستون هاي مونوترم استحكام و عمر بيشتري دارند. اين نوع پيستون علاوه بر تحمل حداکثر فشار تا 250 bar مزاياي ديگري از جمله کاهش مصرف سوخت و روغن و کاهش صدا و وزن دارند. هم‌اكنون موتورهاي داراي پيستون مونوترم درامريکاي شمالي توليد انبوه رسيده‌است و در حال حاضر بيشتر در وسايل نقليه، ساختمان سازي و صنايع دريايي استفاده مي‌شوند. استفاده از پيستونهاي مونوترم در اروپا و آسيا نيز در حال افزايش است.

منبع: Autotechnology 2005 Vol. 5
مترجم:علي هدايت مفيدي

گرفته شده از شریف نامه مکانیک

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/14 ساعت 13:37 |

شکست

چکيده
بررسي مکانيزمهاي ايجاد ترک و مکانيزمهاي متفاوت رشد سريع يا در حد بحراني ترک و رشد آرام و پايينتر از رشد بحراني از اهميت ويژه صنعتي برخوردارند. بررسي فعل و انفعالات فيزيکي که به هنگام شکست روي ميدهد چندان ساده نيست، زيرا چگونگي ايجاد ترک و رشد آن و بالاخره نوع شکست در مواد کريستالي به جنس، ساختار شبکه کريستالي، ريزساختار و از آنجا که قطعات معمولا به طور کامل سالم و بدون عيب نيستند به نوع، اندازه و موقعيت عيب، نوع و حالت تنش وارد بر آنها بستگي خواهد داشت. معمولا شکست در فلزات به شکست نرم و شکست ترد تقسيم مي شود.
در صنعت هدف، کنترل و به تعويق انداختن شکست است.

Fracture
Author: Alireza sanjari
Office: Home

Abstract
Mechanisms of crack creating and different mechanisms of quick growth of crack or in the critical limit of crack and lower than limit of is much of importance.
Extinguishing physical reactions which happen during facture, is more complex due to the creation of crack it is growth and at last the type of facture crystalline material is dependent on crystal latice structure , microstructure.
According to the fact that usually specimens are not perfect and are defective , they are dependent on location , type and size of defects and stress conditions.
Usually fracture in metals is classified into 2 categories: brittle & ductile.
In industry, our aim is to prevent and prolong fracture

. شکست نرم:

بسياري از فلزات و آلياژهاي آنها، به ويژه آنهايي که داراي شبکه fcc هستند، مانند آلومينيوم و آلياژهاي آن، در تمام درجه حرارتها، شکست نرم خواهند داشت. شکست نرم به آرامي و پس از تغيير شکل پلاستيکي زياد به ازاي تنشي بالاتر از استحکام کششي ظاهر ميشود. از مشخصات شکست نرم، تحت تاثير تنش کششي، ظاهر گشتن گلويي يا نازکي موضعي و ايجاد حفره هاي بسيار ريز در درون قسمت گلويي و اتصال آنها به يکديگر تا رسيدن به حد يک ترک ريز و رشد آرام ترک تا حد پارگي يا شکست نهايي است.

مراحل مختلف شكست نرم در يك فلز انعطاف پذير

در اين نوع شکست علت ايجاد حفرهاي ريز در محدوده گلويي ميتواند تغيير شکل غير يکنواخت ناشي از ناخالصيهاي موجود در ماده اصلي زمينه باشد. لذا با ايجاد حفره هاي بسيار ريز در محدوده گلويي حالت تنش سه محوري برقرار ميشود که منجر به ايجاد ترک ميشود .

در طراحي و ساخت اجزاي ماشين آلات و در ساختمان سازي، تنشهاي وارد بر سازه هاي فلزي در محدوده الاستيکي انتخاب ميشود. بنابراين در کاربرد صنعتي، شکست در حالت تنش استاتيکي در مواد انعطاف پذير ( داکتيل ) يک پيشامد نامطلوب است.

ترك داخلي در نا حيه نازك شده در نمونه كششي مس با خلوص بالا

شکست ترد:

شکست ترد معمولا در فلزاتي با ساختار کريستالي مکعب مرکزدار(bcc ) و هگزاگونال متراکم (hcp) و آلياژهاي آنها در درجه حرارتهاي پايين ( معمولا پايينتر از دماي معمولي محيط ) و سرعتهاي تغيير شکل بالا بطور ناگهاني ظاهر ميشود. شکست ترد در امتداد صفحه کريستالي معيني، به نام صفحه کليواژ، انجام ميگيرد. در شکست ترد عموما تغيير شکل پلاستيکي قابل توجهي در منطقه شکست مشاهده نميشود.
نظريه شکست ابتدا علت شکست را اين چنين بيان کرد که تمام پيوندهاي اتمي در امتداد صفحه شکست هم زمان با هم گسيخته ميشوند. بدين ترتيب که با ازدياد تنش فاصله اتمها از يکديگر دور ميشوند ودر نهايت به محض اينکه تنش به حد تنش شکست ( تنش بحراني ) رسيد، در نتيجه گسستن تمامي پيوندهاي اتمي در صفحه عمود بر امتداد کشش، شکست پديدار ميشود.
در جدول زير تنشهاي بحراني عمود بر صفحات کريستالي معين در چند تک کريستال براي شکست داده شده است.

شكست ترد وتعدادي از تك كريستالها

عملا تنش لازم براي شکست مواد لازم فلزي به اندازه قابل توجهي کمتراز تنش شکست محا سبه شده ا ز طريق تئوري است . بنابراين فعل وانفعال شکست نميتواند از طريق گسستن همزمان تمامي پيوند هاي اتمي درامتداد سطح شکست صورت گيرد. بد ين ترتيب فعل و انفعالات شکست عملا بيشتر از طريق ايجاد يک ترک بسيار ريز به عنوان منشا ترک و رشد و پيشروي آن انجام ميگيرد . براي پيشروي ترک د ر يک ماده لازم است مقدار تنش متمرکز در نوک ترک از استحکام کششي در آن موضع فراتر رود . د ر مواردي که شرايط براي پيشروي منشا ترک مساعد نيست ترک مي تواند متوقف گشته وشکست پديدار نشود.

تئوري گريفيت:

او چنين بيان مي کند که در ماده اي که حاوي تعدادي ترک بسيار ريز باطول معيني است ، همين که مقدار تنش متمرکز درنوک ترک ، حداقل به مقدار تنش لازم براي گسستن پيوندهاي اتمي د رآن موضع ( استحکام کششي ) رسيد، شکست ظاهر ميشود . باپيشرفت ترک ، سطح ترک افزايش مي يابد . اين مطلب بدين معني است که براي ايجاد اين سطح بايد انرژي به کار برده شود . اين مقدار انرژي از انرژي تغيير شکل کسب مي شود.

بنابراين فرضيه گريفيت علت پديدار گشتن شکست ترد را وجود ترکها و خراشهاي سطحي بسيار ريز ( با اندازه بحراني) و پائين بودن استحکام را د رآن مواضع مي داند . اماموادب هم وجود دارد که بد ون داشتن ترکهاي سطحي بسيار ريز شکست ترد د ر آنها پديدار مي شود . بنابراين د ر اين گونه مواد هم بايد فعل وانفعالاتي صورت گيرد که موجب به وجود آمدن تمرکز تنش وفراتر رفتن موضعي مقدارتنش از استحکام کششي ود رنتيجه ايجاد منشا ترک شود. زنر و اشترو مکانيزم اين فعل و انفعال راچنين بيان داشتند که در حين تغيير شکل پلا ستيکي نابجاييها در پشت موانع ( مانند مرزدانه ها ومرز مشترک د و قلوييها ) تجمع يافته وبدين ترتيب در زير نيم صفحه هاي مربوط به اين نابجاييها ترکهاي بسيار ريزي ايجاد مي شود .

اين ترکهاي بسيار ريزهمچنين مي تواند محلهاي مناسبي براي نفوذ عناصري مانند اکسيژن ، ازت وکربن درآنها وايجاد فازهاي ثانوي ترد ودر نتيجه شکست ترد باشند. چنين رفتار ترد د ر شکست ترد مس باوجود عناصري مانند آنتيموان وآهن همراه بااکسيژن مشاهده شده است .

مكانيزم ايجاد ترك از طريق نابجاييها . الف) تجمع نابجائيها در پشت مرز دانه ها (Zener)
ب) تلاقي نابجائيها (Cottrell)

کاترل مکانيزم د ومي رابراي ايجاد منشا ترک ارائه کرد. بد ين صورت که منشا ترکهاي ريز مي تواند د ر اثر تلا قي د و صفحه لغزش بايکد يگر ، د ر نتيجه د ر هم آميختن نابجاييها د ر محل تلا قي آن د و صفحه و ايجاد نابجاييها ي جد يد ، ناشي شود، اين مکانيز م مي تواند د ليلي براي ايجاد سطح شکست ( صفحه کليواژ ) مشاهده
شده د ر صفحه (001 ) د ر فلزات باساختار کريستالي مکعب مرکزدار (bcc ) باشد.
درفلزات چندين کريستالي شکست تر د ميتواند به صورت برون دانه اي ( بين دانه اي) و يا درون دانه اي باشد.
شکست برون دانه اي در بين دانه ها د ر امتداد مرز دانه ها ظاهر مي شود. د ليل اين نوع شکست بيشتر ميتواند وجود ناخالصيها يا جدايش و رسوب عناصر يا فازهاي ترد و شکننده د ر امتداد مرز دانه ها باشد. شکست ترد درفلزات بيشتر به صورت درون دانه اي است . بدين ترتيب که ترک د ر داخل دانه ها گسترش مي يابد. د رجه حرارت و سرعت تغيير شکل تاثير مخالفي برروي نوع شکست خواهد داشت ، به طوري که باکاهش درجه حرارت و ازد ياد سرعت تغيير شکل ، تمايل براي شکست ترد به صورت درون دانه اي د ر حين خزش د ر نتيجه تغييرات شيميائي دراثر اکسيداسيون ممکن خواهد بود. چنانچه اکسيداسيون برون دانه اي در فلزات صورت گيرد، تنش شکست بسيار کاهش مي يابد.

تافنس شکست:
چنانچه در جسمي ترک وجود داشته باشد، د راين صورت استحکام آن جسم استحکامي نيست که از طريق آزمايش کشش به دست مي آيد ، بلکه آن کمتر است. د راين صورت مسئله ترک واشاعه آن اهميت پيدا مي کند. در اينجا تافنس شکست به رفتار مکانيکي اجسام ، شامل ترک ياد يگر عيوب بسيار ريز سطحي ياداخلي مربوط ميشود. البته م يتوان اذعان کرد که عموما تمام اجسام عاري از عيب نبوده و شامل عيوبي هستند . دراين صورت آن چه که د رطراحي و اتنخاب مواد براي ما اهميت صنعتي ويژه اي دارد ، مشخص کردن حد اکثر تش قابل تحمل براي جسمي است که شامل عيبي با شکل و اندازه معيني است . بنابراين به کمک تافنس شکست مي توان توانايي جسمي که بطور کامل سالم نيست راد رمقابل يک بار خارجي وارد برجسم سنجيد.
معمولابراي تعيين تافنس شکست از آزمايش کشش برروي نمونه آماده شده اي از جنس معين که ترکي بطول وشکل معيني برطبق استاندارد درسطح ياداخل نمونه بطورعمد ايجاد شده استفاده مي شود، شکل نمونه به گونه اي د ر دستگاه آزمايش کشش قرار مي گيرد که ترک ريز به صورت عمود برامتداد تنش کششي قرار گيرد.

اکنون اين سئوال مطرح مي شود که به ازاي چه مقداري از تنش s جوانه ترک مصنوعي د ر داخل جسم گسترش مي يابد تاحدي که منجر به شکست نمونه شود . در اطراف اين ترک تنش به صورت پيچيده اي توزيع مي شود. حداکثر تنش کششي ايجاد شده د ر راس ترک بزرگتر از خارجيs است و تنش بحراني ( sc ) ناميده ميشود.تا زماني که sc کوچکتراز استحکام کششي است نمونه نمي شکند .
با وارد آمدن تنش به نمونه د ر محدوده الاستيکي ابتدا انرژي پتانسيل در نمونه ذ خيره مي شود . موقعي که ترک شروع به رشد مي کند بين مقدارکاهش انرژي پتانسيل ذخيره شده د رنمونه وانرژي سطحي ناشي از رشد ترک تعادل برقرار است . تازماني رشد ترک ادامه پيدا مي کند که از انرژي الاستيکي کاسته و به انرژي سطحي افزوده شود، يعني تالحظه اي که شکست ظاهر گرد د .
ابتدا گريفيث با توجه به روابط مربوط به انرژي پتانسيل ذ خيره شده و انرژي سطحي ترک در ماده الاستيکي ،مانند شيشه و تغيير و تبد يل آنها به يک د يگررابطه زير را ارائه کرد:

s=√2Egs ∕ pa

اين رابطه براي حالت تنش د و بعدي برقرار است . gs د ر اين رابطه انرژي سطحي ويژه و E مد ول الاستيکي ماده است .
براي حالت تغيير شکل د و بعدي ( حالت تنش سه بعدي باصرفنظر از تغيير شکل د ربعد سوم ) رابطه زير را ارائه کرد:

s = √ 2Egs ∕ pa(1_ n² )

لازم به تذکر است که رابطه گريفيث براي يک ماده الاستيکي شامل ترک بسيار ريز باراس ترک تيز ارائه شد و اين رابطه ترک باشعاع راس ترک 0≠r را شامل نمي شو د . بنابراين رابطه گريفيث شرط لازم براي تخريب است ، اما شرط کافي نيست .
در رابطه گريفيث انرژي تغيير شکل پلاستيکي در نظر گرفته نشده است . ازاين ر و اروان انرژي تغيير شکل پلاستيکي ، که براي فلزات و پليمرها در فرآيند شکست قابل توجه است رادر نظر گرفت و رابطه زير راارائه کرد:

s = √ 2E(gs+gp) ∕ pa

سپس اروين رابطه گريفيث را براي موادي که قابليت تغيير شکل پلاستيکي دارند ، به کار برد و باتوجه به ميزان رها شدن انرژي تغيير شکل الاستيکي در واحد طول ترک د رحين رشد ( G) رابطه زير را براي حالت تنش د و بعدي ارائه داد :

s = √ EG ∕ pa

بامقايسه با رابطه قبل (gs+gp) 2 = s است . بد ين ترتيب د ر لحظه ناپايداري ، وقتي ميزان رها شد ن انزژي تغيير شکل الاستيکي به يک مقدار بحراني رسيد ، شکست پديدار مي شود. در اين صورت در لحظه شکست :

براي حالت تنش دو بعدي Gc= pasc² ∕ E
براي حالت کرنش دو بعديGc= pa(1- n² ) sc² ∕ E = Kc² ∕ E

Gcمقياسي براي تافنس شکست يک ماده بوده و مقدار آن براي هر ماده اي ثابت و معين است . بامعلوم بودن اين کميت مي توان مشخص کرد که مقدارa به چه اندازه اي بايد برسد تاجسم بشکند . بدين ترتيب اين رابطه در مکانيزم شکست اهميت دارد. هرچقدر Gcکوچکتر باشد ، تافنس کمتر يا به عبارتي ماده تردتراست .
رابطه زير را براي حالت تنش دو بعدي مي توان به صورت زير نوشت :

Gc = √ EGc ∕ pa

و براي شرايط تغيير شکل نسبي د و بعدي رابطه زير ارائه شده است :

s = √ EGc ∕ pa(1_n²)

تعيين تنش شکست بحراني sc کار چندان ساده اي نيست . اما مي توان گفت که به ازاي تنشهاي جسم باوجود ترک هنوز نمي شکند . از اين رو تنش درحد پاينتر از مقدار بحراني با ضريب شدت تنش K توصيف و رابطه زير براي آن ارائه شد ه است :

K= fs√ pa

در اين رابطه f ضريب هند سه نمونه معيوب ، s تنش اعمالي وa اندازه عيب است ، در شکل تئوري گريفيث اگر عرض نمونه نامحدود فرض شود ، دراين صورت 1 = f است . با انجام آزمايش روي نمونه اي با اندازه معيني از عيب مي توان مقدار k ، که به ازاي آن ترک شروع به رشد کرده و موجب شکست ميشود ، را تعيين کرد . اين ضريب شدت تنش بحراني به عنوان تافنس شکست ناميده ميشود و به Kc نشان داده ميشود .اماازطرفي ، همچنين به ازاي تنش ثابتي درحد کوچکتر از استحکام کششي باافزايش کند ترک ، طول ترک (a) ميتواند به مقدار بحراني برسد و به ازاي آن نمونه تخريب شود.

تافنس شكست (Kc) از فولادي با تنش تسليم MN.m2 2070 با افزايش ضخامت تا تافنس شكست در حالت تغيير شكل صفحه اي (دو بعدي) كاهش مي يابد.

کميتهاي Kcو Gc بستگي به ضخامت نمونه دارد. همين که ضخامت نمونه افزايش يافت ، تافنس شکست Kcتا مقدار ثابتي کاهش مي يابد ، اين مقدار ثابت Kc تافنس شکست تغيير شکل نسبي دو بعدي KIc ناميده مي شود . Kc کميتي مستقل از اندازه نمونه است و در محاسبه استحکام که مستلزم اطمينان بالاست ، به کار ميرود .
بنابراين در طراحي در محاسبات بايد روابط زير توجه شود :

s< Kc ∕ √ pa

و در حالت تغيير شکل دو بعدي ( حالت تنش سه بعدي باناچيز بودن تغيير شکل در بعد سوم):

s< K1c ∕ √ pa

کميتهاي K1c و G1c نه فقط براي گسترش ترک ترد ونرم تعريف شد ه است ، بلکه همچنين براي شکست تحت شرايط تنش خوردگي ، خستگي و خزش نيز به کار ميرود. در جداول زير تافنس شکست تعدادي از مواد ارائه شده است .

تافنس شكست تعدادي از مواد طراحي

تافنس شكست در حالت تغيير طول نسبي دومحوري (KIc) تعدادي از مواد

اگر حد اکثر اندازه عيب موجود در قطعه a و مقدار تنش وارد برآن s باشد ، ميتوان ماده اي را باتافنس شکست Kc يا K1c به اندازه کافي بالا ، که بتواند از رشد ترک جلوگيري کند، انتخاب کرد. همچنين اگر حداکثر اندازه مجاز عيب موجود درقطعه و تافنس شکست ماده ، يعني Kc يا K1c، معلوم باشد در آن صورت ميتوان حداکثر تنش قابل تحمل براي قطعه رامشخص کرد. از اين رو ميتوان اندازه تقريبي قطعه را تيين کرد، آن چنان که از پايينتر آمدن حداکثر تنش ايجاد شده از حد مجاز، اطمينان حاصل شود.
همچنين اگر ماده معيني انتخاب و اندازه قطعه و تنش وارد برآن مشخص شده باشد ، حد اکثر اندازه مجاز عيب قابل تحمل را ميتوان به طور تقريب بدست آورد.
توانايي هرماده در مقابل رشد ترک به عوامل زير بستگي دارد:
1- عيوب بزرگ ، تنش مجاز را کاهش ميدهد. فنون خاص توليد، مانند جداسازي و کاهش ناخالصيهااز فلز مذاب و فشردن ذرات پودر در حالت داغ در توليد اجزاي سراميکي همگي ميتواند موجب کاهش اندازه عيب شود و تافنس شکست را بهبود ببخشد.
2- در فلزات انعطاف پذير ، ماده مجاور راس ترک ميتواند تغيير فرم يابد . به طوري که سبب باز شدن راحت راس ترک و کاسته شدن از حساسيت آن شده و ضزيب شدت تنش را کاهش داده و از رشد ترک جلوگيري ميکند معمولا افزايش استحکام فلز انعطاف پذيري را کاهش ميدهد و سبب کاهش تافنس شکست ميشود ، مانند سراميکهاوتعداد زيادي از پليمرها ، تافنس شکست بسيار پايينتر از فلزات دارند.
3- مواد ضخيمتر وصلبتر داراي تافنس شکست کمتر از مواد نازک هستند.
4- افزايش سرعت وارد کردن بار، مانند سرعت وارد شدن بار د ر آزمايش ضربه ، نوعاتافنس شکست جسم را کاهش ميدهد.
5- افزايش درجه حرارت معمولا تافنس شکست راافزايش ميدهد، همان گونه که د ر آزمايش ضربه اين چنين است .
6- با کوچک شدن اندازه دانه ها معمولا تافنس شکست بهبود مييابد ، د ر حالي که با وجود عيوب نقطه اي و نابجاييهاي بيشتر تافنس شکست کاهش مييابد. بنابراين مواد سراميکي دانه ريز ميتواند مقاومت به رشد ترک را بهبود بخشند.

نويسنده : عليرضا سنجري

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/14 ساعت 13:27 |

بررسی عوامل موثر بریز دانگی آلیاژاهای آلومینیوم

چكيده :
در تحقيق حاضر تاثير انواع متغير هاي ريخته گري را بر روي ريز دانگي آلیاژهای آلومینیوم مطالعه و بررسي شده است. تحقيقات نشان داده است كه عوامل متعدد و روشهاي گوناگوني جهت ريز دانگي آلياژهاي آلومينيوم وجود دارد. بطور عمده به سه روش گرمايي (1-سرعت سرد كردن 2-فوق ذوب 3-فشار ) ، شيميايي (1- مواد جوانه زا 2-پودر فلزات ) و ديناميكي (1-لرزانش 2-حبابهاي گازي 3-پوششهاي فرار) تقسيم بندي مي شوند. در پروژه حاضر عوامل و روشهاي گوناگون به طور مطلوبي بررسي شده و يكي از روشها كه لرزانش مذاب است بطور عملي آزمايش گردیده است. به اين منظور 6 نمونه ریخته شده و مورد بررسيهاي ماكروسكوپي قرار گرفتند. این بررسی ها نشان داد كه در عمليات لرزانش ريزدانگي به صورت بسيار خوبي صورت گرفته است ولي در عين حال سبب افزايش خلل وفرج شده است.

مقدمه
عموما ساختارهای ریز دانه دارای خواص مطلوب تری از ساختارهای درشت دانه می باشند.به این منظور همواره ریخته گران به دنبال یافتن روشهای برای ریز کردن دانه ها می باشند.اضافه کردن جوانه زا به مذاب متداول ترین روش ریز کردن دانه ها می باشد. علاوه بر این روش، عوامل و روشهای دیگری نیز برای ریز کردن دانه ها وجود دارد که در شرایط خاص مورد استفاده قرار می گیرند. این پژوهش در پی آن است که عوامل و روشهاي گوناگون مطرح در مقالات منتشر شده را به طور خلاصه بررسی نماید. همچنین روش لرزانش مذاب در همگام انجماد را بصورت عملی مورد آزمایش قرار دهد.

1-بررسی مقالات علمي :
روشهای ریز کردن دانه بندی آلیاژهای آلومینیوم بطور عمده به سه روش گرمايي (1-سرعت سرد كردن 2-فوق ذوب 3-فشار ) ، شيميايي (1- مواد جوانه زا 2-پودر فلزات ) و ديناميكي (1-لرزانش 2-حبابهاي گازي 3-پوششهاي فرار) تقسيم بندي مي شوند، که در زیر به تفکیک مورد بررسی قرار می گیرند.

1- 1- روشهاي گرمايي:

1-1-1- تاثير سرعت سرد كردن بر اندازه دانه:
سرعت سرد شدن به عنوان يك پارامتر مهم در انجماد قطعات ريختگي همواره مورد توجه بوده است . سرعتهاي انجمادي مختلف باعث تغيير ريز ساختار ، اندازه دانه ، مورفولوژي سيليسيم يوتكتيكي ، فاصله بين بازوهاي دندريت و فازهاي بين فلزي و بطور كلي خواص مكانيكي آلیاژ های آلومينيم مي گردد .
براي بررسي اثر سرعت سرد كردن دو گونه آزمايش انجام شده است. تعدادی با استفاده از نمونه پله اي جهت بررسي اثر ضخامتهاي مختلف (سرعتهاي مختلف سرد شدن ) بر روي ريز دانگي و تعداد دیگری با استفاده از انواع مختلف قالب ( جنس قالب و ميزان انتقال حرارت در آن ) به بررسی اثر نوع قالب بر روي ريز دانگي پرداخته اند.
پس از بررسي نمونه ها مشاهده گرديده است با افزايش ضخامت از 5 تا 30 ميليمتر اندازه دانه ها زياد مي شود علت افزايش اندازه دانه در ضخامتهاي بالاتر افزايش زمان انجماد و كاهش سرعت سردشدن مي باشد كه منجر به ايجاد دانه هاي درشت تر در انتهاي انجماد مي گردد . با توجه به نتايج تجربی بدست آمده ( شکل (1)) مقدار افزايش اندازه دانه حدود 8 درصد مي باشد. [1]

شکل (1) نتايج حاصل از اتدازه دانه در ضخامت مختلف نمونه پله اي[1]

براي بررسی اثر نوع قالب نمونه هايي در قالب هاي ماسه اي و فلزي ریخته شده و نتايج حاصل را بر روي اندازه دانه در جدول (1) مشاهده مي كنيم:

جدول (1)تاثير سرعت سرد شدن با تغيير نوع قالب و دمای فوق گداز بر روي اندازه دانه های نمونه های آلومینیومی ریخته شده:

1-1-2- اثر فوق ذوب بر ريز دانگي آلياژهاي آلومينيوم:
دماي فوق گداز کم سبب کاهش اندازه دانه در قطعات آلومينيومي مي گردد. در صورتي كه فوق گداز زیاد باعث درشت دانگي می گردد. به خلاصه نتایج آزمایشات تجربی در جدول (1) توجه کنید.[2]

1-1-3- تاثير فشار در ريز كردن دانه ها :
با افزايش فشار نقطه ذوب اكثر آلياژها در يك دماي مطلق افزايش يافته بنابراين با افزايش فشار يك مادون انجماد حرارتي بوجود آمده و سرعت جوانه زني به شدت افزايش مي يابد و از طرف ديگر با افزايش فشار فاصله هوايي ميان قالب و مذاب از ميان رفته سرعت انتقال حرارت افزايش يافته و يك ريز دانگي نسبتا مطلوبي را مي توان حاصل مي شود. [3]

1- 2- روشهاي شيميايي
1-2-1- ريز دانگي با استفاده از ريز كننده ها Ti)،B، Zr، (Sc:
افزايش برخي عناصر آلياژي،بدون آنكه تاثير قابل ملاحظه اي از نظر آلياژي كردن داشته باشند،باعث ريز شدن دانه ها مي شوند .
ريز كننده ها ذرات معلق در مذاب هستند كه مانند هسته هاي غير يكنواخت در انجماد عمل مي كنندوبا افزايش مراكز جوانه زني موجب كوچك و يكنواخت شدن دانه ها مي شوند .نقطه ذوب بالا ،شباهت ساختمان كريستالي ونزديكي ابعاد سلولي آن به ساختمان جامد آلومينيوم، قابليت چسبندگي وآغشته پذيري بالااز مشخصه هاي عمومي اين ذرات است. [4]
نتايج حاصل از آزمايشات حاکی از اين است که استفاده ازTi در حد 1/0 تا 15/0 درصد، جهت ريزدانگی آلياژهایAl موثر است. آزمایشات بیشتر نشان داد که B اثر بیشتری در ریز کردن دانه نسبت به Ti دارد. این نتیجه زمانی معکوس میشود که Al خالص یا آلیازهای بالای 98%Al ریخته شود.
اضافه کردن Zr و Sc به صورت مجزا و يا ترکيبی در آلياژهای 356 نتايج مشابهی نسبت به Ti و B داشته است. Zr در محدوده %3/0- %1/0 بهترين رسوبات وذرات اينترمتاليک را برای جلوگيری از رشد دانه ها و بازيابی آنها در آلياژهای کارشده Al دارد. افزودن Zr در آلياژهای ريختگی Al مفيد بودن آنرا برروی ريزدانگی ثابت می کند اما تاثيركمتري نسبت به Ti دارد . Zr را می توان به صورت آميژان Al- Zr ويا Zr اسفنجی اضافه نمود .افزايش واندازه گيری باقيمانده بعد از عمليات ريزدانگی به عمل ذوب و عملياتی نظير گاززدايی و زدن فلاکس بستگی دارد . بطور کلی می توان گفت که تاثير همه ريز کننده ها با غلظت تغيير می کند . Sc در محدوده 75/0- 39/. درصد و Zr در محدوده 69/0 - 37/0 درصد ريز کننده می باشند.
گزارشات نشان میدهند که Sc بر روی ريزدانگی آلياژهای کار شده Al موثر است وسبب بهبودی خواص مکانيکی آنها می شود. در سال 1971 مشخص شد که افزايش 5 – 01 /0 درصد از Sc در آلياژهای کار شده Al سبب بهبود خواص فيزيكی و خواص کششی آن می شود . همچنين نشان داده شده که با انتخاب شرايط دما و زمان جهت عمليات پيرسازی Sc در Al ترکيب می شودو فاز AL3 Sc شكل گرفته و پايدار می شود که رسوباتی کاملا کروی شکلی تشکيل می دهند . طبق گزارشات Sc سبب افزايش پراکندگی و نيز افزايش استحکام ريزدانگی ونيز جلوگيری از تبلور مجدد می شود . مسلما کاربرد آن مخصوصا در کشش های عميق و قطعات کار شده سبب افزايش استحکام تا بالای 50% استحکام آلياژهای Al می شود. بنابر اين سبب بهبودی داکتيله و کاهش و حذف ترکهای گرم در اغلب آلياژهای Al خواهد شد. [5]

1-2-2- استفاده از پودر فلزات بعنوان جوانه زا:
در اين روش آلياژ 7075به عنوان آلياژ مبدا و با توجه به عناصر موجود در اين آلياژ از پودر آلومينيوم، پودر برنج30-70 و پودر آلومينيوم-برنز(10-90) استفاده به عمل آمده است. در زمان ذوب اقدامات لازم براي جلوگيري از آلودگي مذاب انجام گرفت و پس از ذوب با توجه به كنترل دما در محدودهء oC750 با استفاده از قرصهاي C2Cl6انجام گرفته و دردماي حدود 10oC+720 جوانه زنی بر حسب ضرورت انجام گرفته است، با كنترل صحیح زمان نگهداري نشان داده شده است که اندازه دانه ها در اين روش ريز كردن ، با تلقيح ساير مواد جوانه زا يكي مي باشد وبطور كل به دليل كم بودن زمان ميرايي و حل شدن سريع اين جوانه ها در مواردي كه زمان سرعت ريخته گري بالا است و زمان ميرايي نداريم از اين روش ميتوان استفاده نمود. [6]

1- 3- روشهاي ديناميكي
1-3-1- بررسي اثرات لرزانش مذاب در خلال انجماد بر روي ريز دانگي آلياژهاي آلومينيم :
بررسي هاي به عمل آمده بيانگر مزاياي فراوان لرزانش مذاب در حين انجماد است. در اثر اين عمليات ساختار دانه بندي قطعات ريختگي از حالت ستوني به محوري ظريف تبديل مي گردد. البته اثرات قابل توجه اين عمليات بر اصلاح و ظريف سازي ساختار دانه بندي در شرايطي حاصل مي گردد كه مذاب در حال انجماد به مدت زمان نسبتا زياد تحت عمليات لرزانش مكانيكي قرار گيرد .
اثرات قابل ملاحظه لرزانش مذاب بر ساختار ميكروسكوپي ناشي از ايجاد جريانات شديد داخلي در مذاب است. با شروع انجماد جوانه هاي منجمد شده عمدتا در نزديكي ديواره هاي قالب جمع مي گردند. از طرفي در شرايط طبيعي رشد دندريتي از ديواره ها شروع وبه سمت مناطق داخلي پيش مي رود . لرزانش مذاب از يك سو سبب توزيع جوانه هاي منجمد شده در همان شروع انجماد به سمت مناطق داخلي و مركزي مي گردد . از طرفي تشكيل مجدد جوانه ها در نزديكي ديواره ها به دليل انتقال حرارت شديد در اين مناطق براي ادامه انجماد ضروري است. در واقع لرزانش مذاب با جلو گيري از تجمع جوانه ها در نزديكي ديواره هاي قالب از رشد آنها جلوگيري كرده و سبب مي گردد كه انجماد با تعداد بسيار بيشتري از جوانه هاي توزيع شده در مناطق مختلف قطعه شروع و ادامه يابد كه اين خود سبب ظريف شدن ساختار ميكروسكوپي وماكروسكوپي مي گردد. از طرفي لرزانش مذاب با اعمال نيروهاي شديد داخلي در مذاب سبب خرد شدن بازوهاي دندريتي در حال رشد مي گردد اين عمل سبب توزيع بيشتر و بهتر و افزايش قابل توجه تعداد جوانه هاي جامد در مذاب در حال انجماد گرديده و عمليات لرزانش مذاب از اين طريق نيز سبب افزايش سرعت جوانه زني و نهايتا ظريف سازي ساختار مي گردد . همچنين ارتعاشات بوجود آمده سبب بوجود آمدن يك موج سينوسي در مذاب مي گردد كه اين امرخود باعث افزايش فشار در برخي از نقاط در داخل مذاب شده و افزايش فشار طبق معادله كلاسيوس كلاپايرون باعث افزايش نقطه ذوب در برخي از نقاط شده و در يك دماي مطلق سبب بوجود آمدن يك مادون انجماد حرارتي در مذاب در حال انجماد شده كه اين نيز به نوبه خود در تشكيل جوانه و ايجاد ساختاري با دانه هاي ريز مؤثر مي باشد. لرزانش مذاب همچنين با افزايش انرژي داخلي مذاب و حركت بهتر سيال سبب بهبود شرايط در مذاب رساني به منظور جبران تخلخل هاي انقباضي مي گردد و از اين طريق سبب كاهش تخلخل در قطعات ريختگي مي گردد. البته به منظور رسيدن به بهترين شرايط از نظر كاهش تخلخل مي بايست پارامترها در لرزانش مذاب در شرايط بهينه تنظيم گردند . بر اساس تحقيق به عمل آمده در بسياري از موارد افزايش شديد دامنه ارتعاشات در لرزانش مذاب آلياژهاي Al - Si مي تواند بجاي كاهش تخلخل سبب افزايش تخلخل گردد. [7]

1-3-2 - ريز كردن دانه ها از طريق هم زدن مذاب با استفاده از حبابهاي گاز در خلال انجماد :
آزمايشات نشان داده است كه فرآيند ايجاد حباب گاز (بوسیله دمش گاز) در هنگام انجماد مي تواند در توليد شمشهاي با ساختار هم محور در شرايط تجربي بطور وسيعي مؤثر باشد . با استفاده از تجربيات موجود بايد نتيجه گيري كرد كه هم زدن فلز مذاب در قالب موجب افزايش و تشويق تشكيل ساختار هم محور مي شود .
در حال حاضر مكانيزم تشكيل ديناميكي ساختارهاي هم محور با چهار نظريه مختلف بيان مي شود اين مكانيزمها عبارتند از :
1- مكانيزم حفره اي، كه در سيستم های تحت انرژي ارتعاشي بالا قرار گرفته باشد، عمل می کند.
2- مكانيزم تكثير بلوري، كه مي تواند در اثر تشديد انتقال حرارت از مذاب و در نتيجه توليد نوسانات درجه حرارت كه باعث ذوب شدن جزئي شاخه هاي انجماد مي شود فعالتر گردد.
3- مكانيزم بارشي، كه با تشكيل يك منطقه هم محور در سطح آزاد مذاب شروع شده واز آنجا ذرات بلوري در اثر هم زدن مكانيكي بصورت بارشي بطرف پايين سرازير مي شوند تا تشكيل يك منطقه هم محور مركزي را بدهند.
4- مكانيزم جدايش بلورها، كه در مراحل اوليه انجماد اتفاق مي افتد و در آن بلورهاي هم محور از ديواره قالب و يا از سطح سرد شده مذاب شروع شده و بصورت يك شكل ساده رشد كرده و قبل از تشكيل پوسته جامد پايدار از هم جدا مي شوند . اين بلورها رسوب كرده و به هم آمده و تشكيل منطقه هم محور مركزي را مي دهند.
بجز مكانيزم حفره اي كه تاثير ضعيفي بر روي تشكيل بلورهاي هم محور دارد ساير مكانيزمها مي توانند بوجود آمده و هر يك از طريق مكانيزم خاص خود در تشكيل بلورهاي هم محور نقش داشته باشند.
در كل توسط اين چهار مكانيزم ريز دانگي حاصل مي شود و افزايش دبي گاز بيشتر از يك ليتر در دقيقه فقط در افزايش منطقه ريز شده نقش داشته و در ريز كردن بيشتر دانه ها نقشي ندارد.[8]

1-3-3 - ريز كردن دانه ها با استفاده از پوششهاي فرار:
پوششهاي فرار بر روي دیواره داخلی قالب میتواند باعث ريز شدن ديناميكي دانه هاي شمش آلومينيومي شود. در اينجا عملكرد پوششهاي فرار را بر روي ريز دانگي و استحكام نهايي وبررسي هاي ميكروسكوپي از قبيل ريز مك (micro porosity) بررسي ميگردد.
اين روش بر اساس به كار گيري يك پوشش فرار مناسب بر روي سطوح قالب استوار است پوشش مذكور از مخلوط هگزا كلرور اتان (C2Cl6)و پودر آلومينا با نسبت مشخصي از آب تهيه مي گردد.
هنگامی که مذاب وارد قالب می گردد بلا فاصله جوششی از حبابهای گازی در حين انجماد مذاب به وجود می آيد که مربوط به هگزاکلرور اتان فرار و بخار مرطوب در پوشش است.
اين جريانات اغتشاشی باعث فعال شدن جوانه زنی شده ودر نتيجه ريز شدن ديناميکی دانه ها را در پی خواهد داشت . اين روش را می توان برای ريخته گری فلزات و آلياژهای غيرآهنی به خوبی مورد استفاده قرار داد . اگر چه موادی که بتوانند به عنوان ناقل مناسبی برای هگزاکلرور اتان در پوشش دادن قالب به کار روند متعددند ولی تجربه نشان داده است که بهترين مخلوط به عنوان ناقل هگزاکلرور اتان پودر آلومينا همراه با آب است. جهت فعال کردن مخلوط حداقل 10% هگزاکلرور اتان مورد نياز است. اگر چه برای اطمينان از ايجاد شدن کامل حبابهای گازی مقدار 50% هگزا کلرور اتان توصيه می شود تجربه نشان میدهد که هيچ تمايزی نمی توان بين گازهای متصاعد شده از پوشش فوق و گازهايی که از مواد ديگر بدست می آيد قايل شد . اثر پوشش مورد بحث دراين فرآيند در فوق گدازهای پايين زيادتر بوده و به تدريج با افزايش ديواره قالب فوق گداز ثابت می ماند هنگامی که فوق گداز افزايش می يابد با وجود آن که در ابتدای ديواره قالب مقدار ناچيزی از نواحی ستونی وجود دارد اما به تدريج اثر ريز کنندگی دانه ها از بين خواهد رفت . دامنه فوق گداز جهت موثر بودن اين روش از مقادير خيلی کم تا 80 درجه سانتیگراد مشاهده شده است. [9]

2- روش آزمايش عملي بررسي اثر لرزانش مذاب بر روي ريزدانگي :
جهت ريختن نمونه هاي آزمايشي از شمش Al-5%Si استفاده شده است.ذوب شمش در بوته گرافيتي و در كوره زميني صورت گرفت. پس از اينكه شمش در بوته ذوب گرديد با قرار دادن ترموكوپل در آن دماي ذوب كنترل شده و طي تمام آزمايشات دماي 750oC بوده است.
قالبهاي تهيه شده از جنس ماسه CO2 بوده كه جهت طولاني بودن زمان انجماد از آنها بهره گرفته شده است. طي اين آزمايش 6 نمونه ریخته گری شد كه سه تاي آنها در حالت Static (عادي) و سه تاي ديگر در خالت لرزش ريخته گري شدند. برای ایجاد لرزش قالب بر روی دستگاه ویبره قرار داده می شد. دستگاه ویبره مورد استفاده در این آزمایش دارای فرکانس Hz15 و ارتفاع موج 5 میلیمتر بود.
پس از عمليات ريخته گري نمونه ها را از وسط بريده وپس از پوليشكاري نمونه ها آنها رادر محلول اچ با تركيب شيميايي زير اچ كرده و نمونه ها را ماكرو اچ نموديم :
H2O 25ml , HNO3 45ml
HCL 25ml , HF 25 ml

نحوه تعیین درصد تخلخل به این صورت بوده است که ابتدا قسمتی از نمونه تعیین شده و سپس نسبت سطح تخلخل را به سطح کل قسمت مذکور محاسبه نمودیم و تعیین اندازه دانه ها به این شکل بوده است که نمونه هایی که ویبره نشده بودند راتوسط خط کش و نمونه هایی را که عمل ویبره روی آنها انجام شده بود در زیر میکروسکوپ وبا بزرگنمایی 50× اندازه آنها را بدست آوردیم.

3-نتایج آزمایش:

نمونه های متالوگرافی شده در شکل (2) و (3) مشاهده میگردد.

شکل (2) ساختار ماکروسکپی نمونه شماره 3 ( ریخته گری Static )

شکل (3) ساختار ماکروسکپی نمونه شماره 1 ( ریخته گریVibrated )

چنانچه مشاهده میکنید اسنفاده از لرزش اثر شدیدی در کاهش اندازه دانه داشته است. نتايج حاصل از اندازه گیری های ساختار نمونه های ریخته شده در جدول(2) خلاصه شده است.

جدول (2) اندازه دانه و درصد تخلخل در نمونه های مورد آزمایش

3-1-نتیجه گیری از آزمایش:
پژوهش حاضر نشان مي دهد كه لرزانش مذاب در حين انجماد اثرات قابل ملاحظه اي بر ساختار ماكروسكوپي آلياژهاي Al - Si دارد در اين آلياژها لرزانش مذاب سبب تشكيل دانه هاي محوري ريز به جاي دانه هاي درشت و ستوني در ساختار ماكروسكوپي مي گردد. (جدول 2) از طرف دیگر مشاهده می گردد که با ریز شدن دانه بندی، میزان تخلخل بشدت افزایش یافته و از چند درصد به بیش از 10 درصد افزایش یافته است. این امر باعث میگردد که بهبود خواص مکانیکی که از ریز بودن دانه بندی انتظار میرود بدلیل وجود تخلخل زیادتر حاصل نگردد.
این بدین معنا است که ریز کردن دانه ها به وسیله لرزانش باعث افزایش تخلخل نیز می گردد و در نتیجه در مجموع باعث میگردد خواص مکانیکی افزایش نیابد و در نهایت قطعات تولیدی دارای کیفیت کمی باشند. این موضوع (ایجاد تخلخل) محدودیتی است که گسترش استفاده از لرزانش را در تولید قطعات تا ده ها سال پس از دست یابی بشر به این دانش فنی در دهه 1930 میلادی به تاخیر انداخت. در دهه 1960 میلادی تکنولوژی استفاده از (Hot Isostatic Press) HIP به منظور مسدود کردن تخلخل ها پس از ریخته گری باعث گسترش استفاده از لرزانش در تولید قطعات ریخته گری گردید.[10]
HIP روشی است که در آن قطعات در دماهای بالا تحت فشار همه جانبه بالایی قرار میگیرد و طی آن تخلخل های درونی قطعه از بین می رود.
اندازه متوسط دانه ها بشدت به دامنه ارتعاشات بستگي دارد و با افزايش دامنه ارتعاشات اندازه دانه ها كاهش مي يابد. از طرف ديگر لرزانش مذاب سبب ريزتر و كروي تر شدن فاز سيليسيم مي گردد اين عمليات در صورت كم بودن دامنه ارتعاشات سبب كاهش مقدار تخلخل مي گردد ولي در نمونه ريخته شده به دليل زياد بودن دامنه ارتعاشات افزايش ميزان تخلخل مشهود مي باشد.

تشکر و قدردانی:
در پایان لازم می دانیم از همکاری صمیمانه تکنسین های کارگاه ریخته گری و آزمایشگاه متالورژی دانشگاه شهید رجایی بخصوص آقای مهندس کلانتر نیستانکی که در انجام این پروژه ما را یاری دادند، تشکر و قدردانی می نماییم.
در ضمن اصل پروژه فوق جهت استفاده علاقه مندان در دانشگاه شهید رجائی موجود می باشد.

منابع :
1-دکتر سعید شبستری،مهندس سعید کاظمی،مهندس حامد علی اکبرزاده،مهندس توحید نیک آمیز، ″بررسی تاثیر سرعت سرد شدن وجوانه زایی بر اندازه دانه و DAS آلیازآلومینیومAS5U3G ″،مجله جامعه ریخته گران ایرن-سال بیست ودوم شماره شصت وهفتم،صفحه26
2- فخر الدين اشرفي زاده، ″ آلومينيوم ريختگي با كيفيت بالا″، مجله جامعه ريخته گران –صفحه 34
3- دكتر حميد رضا هاشمي و دكتر پرويز دوامي و دكتر حسين عاشوري، ″ بررسي ساختاري آلياژي از گروه Al-Zn-Mg-Cu تحت فرايند ريخته گري كوبشي″ ، مجله جامعه ريخته گران ايران – سال بيستم شماره شصت ودوم،صفحه37
4- حميد مهدوي، ″ جوانه زني و مكانيسم ريز شدن دانه هاي الومينيوم و آلياژهاي آن″، مجله آلومينيوم پائيز 76،صفحه31
5– F.A.Fasoyinu, D.COUSINEAU, P.Newcombe, T.CASTLES and M.Sahoo,"Grain Refinment of Alloy 356with Scandium,Zirconium,and a combination of Titanium and Born",2001,American Foundry Socity
6- دكتر جلال حجازي و دكتر يوسف خرازي، ″ استفاده از پودر فلزات به عنوان جوانه زا در آلياژهاي 7075 آلومينيوم″ مجله جامعه ريخته گران ايران –سال پانزدهم شماره 1 ،صفحه1
7- دكتر سيد مهدي مير اسماعيلي، ″ بررسي اثرات لرزانش مذاب در خلال انجماد بر خواص آلياژهاي ريختگي″،ویزه نامه جامعه ريخته گران ايران –بهار هشتاد وچهارشماره 29،صفحه11
8- اردشير طهماسبي ، ″ريز كردن دانه ها از طريق هم زدن مذاب با استفاده از حبابهاي گاز در خلال انجماد″، مجله ریخته گری، سال ششم–بهار 64–شماره 4 - صفحه182
9- مهندس مهدي اعتزاري، ″ ريز كردن دانه ها با استفاده از پوششهاي فرار در ريخته گري آلومينيوم″،مجله جامعه ريخته گران ايران–صفحه80
10- “Superalloys, supercomposites and superceramics”, J.K.Tien and T. Casulfield, Academic Press, Inc., London, 1989.

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/14 ساعت 9:23 |

خبري از کنفرانس سنگ زنی تولیدی

کمیته ساخت و تولیدی شرکت Cincinnati و نیز تاریخ شرکت Studer به عنوان یکی از نوآوران پیشرو در تکنولوژی سنگ زنی استوانه ای مملو از ابداعات و اختراعات است.
در روز 22 ژوئن (1 تیر) کنفرانس سنگ زنی تولیدی توسط United Grinding ، شرکت Studer در مرکز موزه Cincinnati بر گزار خواهد شد.
موضوعاتی که در این کنفرانس مطرح می شوند، عبارتند از:
تیز کردن الماسه
نرم افزارهای سنگ زنی پیشرفته
چرخهای سنگ زنی
سنگ زنی با عملکرد بالا
سیستم های سنگ زنی تولیدی
در اين كنفرانس ماشین هایی که در معرض دید قرار داده می شوند عبارتند از:
Studer S12 - Production Grinder
Studer S33 - Universal Grinder
Studer S36 HD - Production OD Grinder
Studer S120 - Production ID Grinder

تاريخ خبر : 1384/05/28

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/07 ساعت 9:16 |

روش جديدي براي آج زني سطح تخت دهانه گيره‌هاي صنعتي ابداع شد

روش نويني براي ايجاد آج‌هاي قوسي شكل بر روي فك گيره هاي صنعتي با استفاده از ماشين ابزار تراشكاري از سوي تيم تحقيقاتي گروه مهندسي مكانيك دانشكده فني مهندسي دانشگاه رازي به جامعه صنعتي كشور ارائه شد.
به گزارش ايسنا، مهندس علي محمد رشيدي از محققان اين طرح كه با همكاري عليرضا باغبانباشي و شهريار ياقوتي پور و با پشتيباني معاونت پژوهشي دانشگاه رازي انجام شده گفت: با بهره‌گيري از اين روش كه براي اولين بار در كشور ارائه شده مي‌توان سطح تخت (دهانه فك) گيره هاي صنعتي را با استفاده از ماشين تراش معمولي (ماشين ابزار گردتراش) با طراحي قيد و بست‌ها و قلمگير مناسب آج زني كرد.
وي خاطرنشان كرد: طي آج زني يك سري فرورفتگي و برجستگي به فرم لوزي بر روي سطوح قطعات به منظور افزايش قابليت گيرايي سطوح و زيبايي آنها ايجاد مي‌شود.
آج‌هاي ايجاد شده در فرايند جديد بر خلاف آج زني با صفحه تراش كه به صورت خطوط مستقيم متقاطع هستند، به فرم قوسهاي متقاطع مي‌باشند. در روش جديد هم سرعت آج زني سطوح تخت بسيار بيشتر از روش آج زني با صفحه تراش است وهم گيرايي فك‌ها در تمامي جهات يكسان است.
طي تحقيق انجام شده چگونگي انجام فرايند تشريح شده و اين فرايند با استفاده از يك نرم‌افزار رايانه‌يي شبيه‌سازي شده و به كمك آن اثر پارامترهاي موثر مانند سرعت چرخش محور، سرعت پيشروي قلم، محل نصب آن، ابعاد قابل آج زني و ... بررسي و مقادير بهينه تعيين شده‌اند.
840323 B-1

تاريخ خبر : 1384/05/28

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در یکشنبه 1385/08/07 ساعت 9:12 |

فرسايش در ابزارهای برشی Wear in Cutting Tools

از جمله مهمترين مسائلي كه در زمينه ماشينكاري با آن روبرو هستيم، مسأله عمر ابزار و عوامل تأثير گذار بر روي آن است. لذا در اين مقاله سعي بر اين است كه بتوانيم تعريف درست و مشخصي از عمر ابزار و عوامل تأثير گذار بر روي آن داشته باشيم و علاوه بر آن در مورد مهمترين عواملي كه تأثير بسزايي در عمر ابزار دارند، بحث مي شود.
عمر ابزار به عوامل گوناگوني وابسته است .
1. درجه حرارت(محيط و ابزار)
2. هندسه ابزار برنده
3. مايع خنك كننده
4. جنس قطعه كار از لحاظ تركيب شيميايي
5. جنس خود ابزار
6. پارامترهاي ماشينكاري (سرعت برشي، عمق براده برداري، سرعت پيشروي و...)
7. ارتعاش دستگاه
8. معيار شكست ابزار
كه از اين ميان معيار شكست ابزار مهمترين عامل تأثير گذار بر عمر ابزار به شمار مي آيد.
معيار شكست ابزار Tool Life Criterion يك مقدار از قبل تعيين شده(بر اساس كيفيت و دقت برده برداري و ...) براي فرسايش و خوردگي ابزار يا رخ دادن يك پديده(مانند ترك و شكست) را گويند.
عمرابزار نيز از روي همين معيار شكست تعريف مي شود: زمان مورد نياز براي رسيدن به معيار شكست.
انواع معيارهاي شكست
1.معيار شكست مستقيم: كه با خود ابزار برنده سر و كار دارد.
2. معيار شكست غير مستقيم: كه با عوامل فرسوده شدن ابزار سر و كار دارد.
انواع معيار شكست مستقيم
الف-Chiping : جدا شدن براده از ابزار برنده را گويند.
ب- Fine Cracks: ترك خوردن ابزار برنده را گويند.
ج- Crater Wear , Wear Land : كه دو نوع فرسايش مستقيم و بسيار حائز اهميت در ابزار به شمار مي آيند.
انواع معيار شكست غير مستقيم
الف- نيروهاي براده برداري: با قرار دادن حد مشخصي براي اين نيروها (بر اساس كيفيت سطح و دقت كاري لازم) و اندازه گيري اين نيروها بر روي ابزار برشي، مي توان معيار شكست و عمر ابزار را تعيين كرد.
اين مسأله بخصوص در دستگاه هاي اتوماتيك (CNC) كاربرد فراواني دارد زيار با اندازه گيري اين نيروها و زمان رسيدن به حد مشخصي (كه قبلاً توضيح داده شد) مي توان معيار شكست و عمر ابزار را به راحتي تخمين زد.
ب- كيفيت سطح
ج- دقت ابعادي قطعه كار: كه اين موضوع نيز در دستگاه هاي CNC اهميت فراواني دارد.
از عوامل گفته شده در بالا، مهمترين آنها كه تأثير بسزايي در عمر ابزار دارد و به طور مستقيم با خود ابزار سر و كار دارد، دو نوع فرسايش اساسي در ابزار به نام Crater Wear Land است كه در ادامه اين مقاله سعي بر شناسايي و راه حلهاي جلوگيري از اين دو فرسايش شده است.
Wear Land:
اين نوع فرسايش ابتدا در سطح هاي آزاد ابزار برشي به وجود مي آيد كه با گذشت زمان، ناحيه وسيعي از نوك ابزار را در بر مي گيرد و با افزايش خوردگي و فرسايش ابزار و اصطكاك بين قطعه كار و نوك ابزار و به دنبال آن سوختگي نوك ابزار، نوك ابزار ترك برداشته و مي شكند.
Wear land خود به دو نوع تقسيم مي شود:
1. wear land يكنواخت
2. wear land غير يكنواخت
هر يك از اين دو نوع wear land در شكل(1) نشان داده شده اند.
يك wear land كه در عمق به صورت يكنواخت و بدون شيارهاي عميق است نشان مي دهد كه براده هايي كه باعث به وجود آمدن آن شده اند نازك هستند.
wear land يكنواخت حالت خوب و ايده آلي براي ابزار برشي محسوب مي شود و معمولاً ابزارهايي كه مواد با سختي كم را ماشينكاري مي كنند اين نوع فرسايش در آنها بوجود مي آيد.
بيشتر اوقات يك wear land يكنواخت زماني نمايان ميشود كه ابزار، داراي برشي پيوسته با عمق براده برداري كم مي باشد.

wear land غير يكنواخت نشانه اي از براده برداري غير پيوسته مي باشد و معمولاً در ابزارهايي كه مواد با سختي بالا را براده برداري مي كنند به وجود مي آيد. اين نوع فرسايش حاصل براده برداري با عمق زياد و سرعت برشي زياد مي باشد. حال به اين بحث مي پردازيم كه عمق مجاز براي يك wear land كه معيار شكست و در نتيجه عمر ابزار را تعيين مي كند تا چه مقداري مي تواند باشد و اين عمق چگونه اندازه گيري مي شود.
مباحث ارائه شده در اين مقاله حاصل مطالعات و تحقيقات Mr. Leo J.St. Clair در يكي از كارگاه هاي ماشينكاري واقع در ايالات متحده آمريكا مي باشد.
مطالعات انجام شده در زمينه سرعت سوختن نسوك ابزار نشان مي دهد مواد مختلف كه ماشينكاري مي شوند داراي نتيجه يكساني نيستند و سرعت سوختن نوك ابزار با يك سرعت يكنواختي انجام مي شود كه به صورت تصاعدي مي باشد. مقدار سوختن نوك ابزار بوسيله عمق weae land در كنار و آخر سطح آزاد ابزار اندازه گيري مي شود.
قطعات ماشينكاري شده در اين تحقيق، قطعات چدني مي باشد. ابزار برشي H.S.S (و ديگر ابزارهاي برشي نظير carbide) با عمق پيشروي in 02/0 ، ميانگين عمق برشي in و سرعت fmp 150 است.
تعداد قطعات ماشينكاري شده بر حسب هر in 01/0 عمق فرسايش در جدول(1) و شكل(2) نشان داده شده است. ابزار به طور كامل بعد از ماشينكاري 330 قطعه به طور كامل بعد شكسته مي شود كه معادل عمق wear land در اين زمان حدوداً in 06/0 است.
جدول(1) نشان مي دهد كه افزايش سرعت فرسايش بعد از اين كه عمق wear land از in 03/0تجاوز كرد، اتفاق مي افتد كه سرعت فرسايش از اين زمان به بعد تا 7 برابر سريع تر از سرعت فرسايش با عمق in 01/0 است.
ابزار حدوداً 75% عمر خود را قبل از مرحله اي كه عمق فرسايش به in 03/0 برسد، انجام مي دهد و مابقي عمر خود را يعني 25% باقيمانده را بعد از مرحله اي كه عمق فرسايش به in 03/0 مي رسد، انجام مي دهد. اين عمل مرزي را به وجود مي آورد. كه به طور قطع، غير اقتصادي است يعني مرزي به وجود مي آيد كه سرعت رسيدن به شكست عامل در اين مرز بسيار زياد است.

تحقيقات نشان مي دهد كه يك ابزار carbide زماني كه به 60/0 طول عمر خود(طول عمرابزار نقطه است كه مقدار wear land به in 06/0 برسد كه در اين هنگام شكست كامل ابزار رخ مي دهد) مي رسد و يك ابزار H.S.S يا ابزار آلياژي زماني كه به 70% طول عمر خود مي رسد بايد تعويض و سنگ زني شود و همان طور كه گفته شد اين موقعيت در جدول (1) و شكل (2) به صورت شماتيك نشان داده شده است(كه اين نتايج حاصل استفاده از ميكروسكوپ هاي نوري مي باشد.) در شكل (A-2) ملاحظه مي شود كه نقطه طول عمر اقتصادي براي ابزار H.S.S حدوداً 75% طول عمر ممكن ابزار است و بعد از ماشينكاري 250 قطعه از كل تعداد قطعات كه 330 قطعه است ابزار بايد سنگ زني شود و 80 قطعه آخر تحت شرايطي ماشين كاري
مي شوند كه ابزار سنگ خورده باشد.
.

همچنين براي يك ابزار carbide نقطه تعويض ابزار وسنگ زني آن، حدود 60% عمر كل ابزار است كه در اين زمان 190 تا 200 قطعه ماشينكاري مي شود. دليل اين كه چرا يك ابزار carbide بايد زودتر از يك ابزار H.S.S و يا ابزار آلياژي سنگ زني شود آن است كه ابزار carbide داراي شكنندگي زيادتري مي باشد كه اين خاصيت شكنندگي بيشتر سبب مي شود هنگامي كه wear land عميق تر مي شود نوك ابزار به راحتي شكسته شود.
زماني كه wear land عميق تر مي شود فشار زيادي از طرف قطعه كار بر روي سطح wear land وارد مي شود و وقتي ابزار carbide باشد اين فشار به طور پيوسته شوكي را به وجود مي آورد كه باعث مي شود ابزار لب پر شود. لب پر شدن بدين معناست كه نوك ابزار شكسته مي شود و همان طور كه گفته شد اين دليل عمق زياد wear land و فشار پيوسته ناشي از قطعه كار بر روي سطح wear land مي باشد مطالب گفته شده در شكل(B-2) نشان داده شده است.لب پريدگي به ندرت در ابزارهاي H.S.S و آلياژي رخ مي دهد و اين به دليل سختي و چقرمگي خوب آنها مي باشد.
اگر شكستگي زياد باشد ابزار خوب و كاملاً غير قابل استفاده مي شود از اين رو به دليل آسيب زياد ناشي از فشار wear land ، نقطه برگشتي ابزار carbide براي سنگ زني بايد 60% طول عمرش باشد كه اين برخلاف مقدار 70% براي ابزارهاي برشي ديگر(H.S.S) مي باشد.
روش ديگري براي اندازه گيري عمق مجاز wear land وجود دارد كه بر اساس تعريف زير از عميق مجاز به دست مي آيد: ثابت نگه داشتن يك نقطه تعويض ابزار در توليد انبوه.
اين تعريف بدين معناست كه با در نظر گرفتن دقت كاري و قطعه كار و كيفيت سطح مورد نياز در توليد انبوه، آخرين قطعه اي كه داراي دقت و كيفيت لازم است را به عنوان نقطه تعويض ابزار و عمق wear land در اين زمان را عمق مجاز در نظر مي گيريم.
عمق مجاز wear land كه از فرسايش مخرب ابزار جلوگيري مي كند، به اندازه ابزار نيز بستگي دارد. يك ابزار توانايي پراكنده سازي گرمايي بهتري نيست به يك ابزار كوك دارد. از اين رو در ابزارهاي بزرگ به دليل پراكنده سازي گرمايي زياد و زمان زياد براي بالا رفتن دماي نوك ابزار، فرسايش به كندي انجام مي شود.
عمق مجاز wear land نسبت به اندازه ابزار در زير آمده است:
up to ? (in) squar 1/32(in)
3/4 (in) and 1 (in) squar 3/64 (in)
(in) and (in) squar 1/16 (in)
2(in) squar or more 1/8 (in)
عمق مجاز wear land در نزديكي نقطه پرداختكاري ابزار بيشتر از نقاط ديگر است.اين قسمت وخيم ترين قسمت لبه برشي است زيرا بيشتر گرما در اين قسمت متمركز است. از اين رو زماني كه wear land مشاهده مي شود بهتر است اندازه آن در نزديكي نقطه پرداختكاري ابزار اندازه گيري شود.
Crater
زماني كه براده با سطح بالايي ابزار تماس مي گيرد باعث به بوجود آمدن
فرورفتگي هايي در سطح بالايي ابزار، نزديك به لبه برشي مي شود. نيروهاي فرسايشي سخت كه در برابر جريان براده مقاومت مي كنند عامل به وجود آمدن اين نوع فرورفتگي ها هستند. اين نوع فرسايش را اصطلاحاً crater مي گويند.
رشد crater در ابتداي امر به كندي انجام مي گيرد اما با رسيدن به مقدار معيني، سرعت رشد افزايش مي يابد. اين به دليل افزايش زياد نيروهاي فرسايشي در سطح بالا مي باشد.
سطح زير وسخت بالايي ابزار مقاومت در برابر جريان براده را افزايش مي دهد و در نتيجه عمل فرسايش سريع تر انجام مي شود.
با ادامه اين عمل (فرسايش در سطح بالا)، Crater به سمت لبه برشي پيشرفت مي كند كه باعث مي شود شرايط لبه بسيار ضعيف شود و اين معمولاً شكست سخت لبه برش را به دنبال دارد. رشد يك Crater و تأثير آن در شكل (A-3) نشان داده شده است.

شكل(B-3) چندين تغيير مهم را كه در منطقه نزديك لبه برش، هنگامي كه Crater رخ مي دهد، نشان مي دهد.
اولين تغييري كه ايجاد مي شود اين است كه زاويه شيب برش(زاويه براده) از زاويه شيب مؤثر كمتر مي شود(زاويه شيب مؤثر، زاويه بين نقطه تلاقي جايي كه شعاع Crater با سطح تماس مي گيرد و سطح افقي را گويند) با افزايش عمق Crater اين زاويه مقداري بين 30 تا 50 درجه تغيير مي كند.
اندازه زياد زاويه شيب مؤثر، لبه ابزار را به مقدار زيادي ضعيف مي كند و غالباً باعث شكست لبه برش مي شود.
دومين تغييري كه انجام مي شود آن است كه شعاع براده كاهش مي يابد و باعث مي شود شعاع و اندازه Crater افزايش يابد.
در ابتداي انجام عمل برش غالباً خواهيم ديد كه براده در شعاع يا قوس بزرگ بوجود مي آيد اما هنگامي كه ابزار فرسوده مي شود شعاع براده كوچكتر مي شود و براده ها غالباً تكه تكه هستند. اين نشان ميدهد كه Crater بزرگتر و عميق تر شده است. بدين وسيله براده ها به صورت دايره هاي سخت از قطعه جدا مي شوند.
شكست ابزار غالباً در اين هنگام به وسيله اندازه براده پيش بيني مي شود. وقتي كه ابزار در نتيجه Crater در حال شكست است، طول براده كوچك مي باشد (غالباً يبن in تا in ) و بايد در اين هنگام از شكست كامل ابزار از طريق سنگ زني و پرداختكاري دقيق مجدد، جلوگيري كنيم.
سومين تغييري كه ديده مي شود آن است كه اندازه لبه built-up تغيير مي كند. وقتي Crater به سمت لبه برشي پيش مي رود، اين لبه (built -up) كوچكتر مي شود.
اندازه لبه built-up به گسترش شيب مؤثر بستگي دارد. يعني اين كه وقتي Crater بزرگتر مي شود شيب مؤثر افزايش مي يابد كه در نتيجه اين عمل اندازه لبه built - up كاهش مي يابد.
ابزاري كه بتواند در برابر رشد Crater مقاومت زيادي داشته باشد، از طول عمر بيشتري نسبت به ابزاري كه مقاومت كمتري در براب Crater دارد، برخوردار مي باشد.
هر چيزي كه شروع و رشد يك Crater مقاومت زيادي داشته باشد، از طول عمر بيشتري نسبت به ابزاري كه مقاومت كمتري در برابر Crater دارد، برخوردار مي باشد.
هر چيزي كه شروع و رشد يك Crater را به تأخير بياندازد، در افزايش طول عمر ابزار مؤثر است.
چگونه شروع يك Crater را به تأخير بيندازيم؟
توسعه منطقه Crater بستگي زيادي به دو فاكتور دارد:
1. واحد فشار وارد بر لبه
2. مقاومت در برابر جريان براده
با مينيمم كردن اين دو عامل مي توانيم شروع يك Crater را و در نتيجه رشد آن را به تأخير بيندازيم.
واحد فشار وارد برلبه به مقدار براده برداري و زاويه برش بستگي دارد. وقتي براده برداري از قطعه كم و به صورت آهسته انجام شود، Crater نسبت به هنگامي كه براده برداري زياد است، نزديك تر به لبه برش شروع به شكل گيري مي كند. از اين رو با افزايش بار، Crater در فاصله زيادي از لبه برش شروع به شكل گيري و رشد مي كند و اين، زمان زيادي را مي خواهد تا اين كه رشد Crater براي لبه برشي مخرب باشد.(واحد فشار وارد بر لبه با نزديك شدن Crater به لبه برش افزايش مي يابد.)
مقدار زاويه برش تأثير قطعي در واحد فشار وارد بر لبه برش و از اين رو در شكل گيري Crater دارد. بزرگ شدن زاويه برش باعث كم شدن واحد فشار لبه ميشود(شايد دليلش همان شكل گيري Crater درمناطق دور از لبه برش باشد.)
بنابراين براي به تأخير انداختن شروع يك Crater زاويه برشي را تا حد امكان بايد افزايش داد.
مقاومت در برابر جريان براده شايد مهمترين عامل درتوسعه Crater باشد. هر چيزي كه بتواند اين مقاومت را كاهش دهد در شكل گيري Crater تأخير ايجاد مي كند و در نتيجه عمر ابزار را افزايش مي دهد. حال چگونه مقاومت در برابر جريان براده را كاهش دهيم.
سه راه حل مهم در كاهش مقاومت در برابر جريان براده وجود دارد:
1. پرداختكاري دقيق و جلا دادن سطح بالاي بازار
2. سنگ زني در جهت جريان براده
3. انتخاب يك روان ساز مناسب كه فرسايش بين جريان براده و سطح بالا را كاهش دهد.
از اين سه راه حل، راه حل هاي اول و دوم معمولاً شكل گيري Crater را بيشتر به تأخير مي اندازند و باعث افزايش بيشتر طول عمر ابزار نسبت به راه حل سوم مي شوند. حال به تجزيه و تحليل اين دو راه حل مي پردازيم.
درجه پرداختكاري در سطح بالا در تشكيل Crater و طول عمر ابزار دخالت دارد.
اگر سطح بالايي ابزار توسط يك چرخ زبر و خشن سنگ زني شود يك سري از شيارهاي نسبتاً عميق در سطح بالايي ابزار شكل مي گيرد كه به creating hills valleys معروفند(شكل 4)

زماني كه نوك هاي hills باريك و نسبتاً كوچك هستند، سطح تماس براده با سطح بالايي ابزار بسيار جزيي است و در نتيجه مقاومت سطحي كمي در برابر جريان براده خواهيم داشت كه اين منجر به تأخير در شكل گيري و رشد Crater مي شود.
اما زماني كه نوك هاي hills در اثر جريان براده ساييده و خورده مي شوند، سطح تماس براده با سطح بالايي ابزار افزايش مي يابد كه اين منجر به رشد سريع Crater در سطح بالا مي شود.
پرداختكاري دقيق مي تواند شروع Crater را به تأخير بياندازد. شيارها در يك پرداختكاري دقيق خيلي كوچك و در عين حال بسيار زياد هستند و براده برخلاف تعداد زيادي از نوك hills جريان مي يابد. در اين حال سطح تماس براده با سطح بالايي ابزار بسيار كم است و همين باعث به تأخير افتادن شكل گيري و رشد Crater مي شود.
جهت سنگ زني در سطح بالا، تأثير بسزايي در مقاومت در برابر جريان براده دارد.
برا اين كه يك مقاومت مينيمم را در برابر جريان براده داشته باشيم. بايد خط هاي سنگ زني در سطح بالايي ابزار جهش يكسان با جهت جريان براده داشته باشد.
اگر خط هاي سنگ زني زاويه اي متضاد نسبت به جهت جريان براده داشته باشند باعث افزايش مقاومت در برابر جريان براده شده و در نتيجه شكل گيري و رشد Crater به همراه خواهند داشت.
در آزمايشاتي كه به عمل آمد نشان داده شد در ابزارهايي كه جهت سنگ زني آنها با جهت جريان براده يكسان است، عمر آنها 30% بيشتر از عمر ابزارهايي است كه جهت سنگ زني آنها برخلاف جهت جريان براده است.
ممكن است شرايطي بوجود آيد كه هم جهت سازي خط هاي سنگ زني با جهت جريان براده بسيار مشكل باشد مانند ابزارهاي فرم تراشي. در اينجا هم ممكن است كارهايي بتوانيم انجام دهيم كه جهت اين گونه خطاها(خط هاي سنگ زني) را آنقدر تغيير دهيم كه در جهت درست قرار گيرد. اين عمل به وسيله سنگ زني قسمت هاي نزديك به لبه برشي انجام مي شود كه اين موضوع در شكل (5) نشان داده شده است.
براي كاستن زمان سنگ زني، سنگ بايد طوري قرار گيرد كه زاويه آن با زاويه لبه برش 1 تا 3 درجه اختلاف داشته باشد. اين عمل سطح باريكي را كه حدوداً عرض آن in 1/0 مي باشد به وجود مي آورد. حركت سنگ بايد در جهت جريان براده باشد. اين عمل تا زماني كه خط هاي سنگ زني هم جهت با جريان براده شوند، بايد ادامه پيدا كند.
در آخر پيشنهاد مي شود كه سنگ زني همه شكل از ابزارها بايد به صورت گفته شده انجام شود يعني سعي كنيم خط هاي سنگ زني در جهت جريان براده باشند كه قيمت عرف ابزار و افزايش عمر ابزار را در اين كار به دنبال خواهد داشت كه بسيار باارزش و معتبر است. به علاوه پرداختكاري بهتر قطعه كار نيز نتيجه اين كار است.

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در جمعه 1385/08/05 ساعت 10:31 |

تحولی عظیم در قالبسازی با استفاده از دستگاههای اسپارك و وایركات مدرن

شهر تورینگتون واقع در آمریكا:
چهل و پنج سال پیش وقتی سناتور آمریكایی زیتز شركت قالبسازی خود را راه‌اندازی كرد مهارت و كیفیت برایشان خیلی مهم نبود و به آن به عنوان ابزاری جهت جلب مشتری و بازاریابی نگاه نمی‌كردند. آنها فقط به عنوان یك تجارت به شغل‌شان می‌نگریستند.
كم‌كم تجارت زیتز به رشد و شكوفایی رسید. علت رشد و شكوفایی آنها موفقیت در ساخت چرخ‌دنده پلاستیكی برای دستگاه چاپگر در آخر سال 1970 بود. ولیكن وضعیت به همین صورت باقی نماند. بلكه در همین زمان بود كه رقابت سایر شركت‌ها نیز افزایش یافت و قیمت‌ها یك‌مرتبه افت پیدا كرد و این كاهش قیمت محصولات شركت را دچار وضعیت بدی كرد. ولی امروزه این شركت با افتخار نشان داده است كه به خاطر موفقیت در مقابله با این بحران‌ها و برگرداندن شركت به مرحله قبل از ركود و شكوفایی مجدد، سهام معتبری به عنوان جایزه از اتاق بازرگانی ایالات متحده دریافت داشته است. زیتز با در اختیار داشتن پرس‌های تزریق پلاستیک از 40 تا 400 تن و تجهیزات تست و بازرسی فنی از بهترین نوع و هر نوع وسیله فرعی دیگری كه مشتریان نیاز داشته باشند آماده پاسخگویی به نیازمندی‌های آنها می‌باشد. زیتز آماده همكاری با كلیه شركت‌ها در زمینه ساخت اولیه، تولید انبوه هر نوع قطعات پلاستیكی مربوط به هر صنعتی می‌باشد.
همه این توانمندی‌های حاصله به واسطه یك بازنگری مهندسی در كلیه سطوح شركت و سرمایه‌گذاری و تهیه دقیق‌ترین و ظریف‌ترین ماشین‌های ابزار از جمله اسپارك و وایركارت‌های مدرن می‌باشد.

مهندسی و سرمایه‌گذاری مجدد
ما هم اكنون در یكی از واحدهای كوچك شركت هستیم. آقای آلن زیتز به عنوان مدیر عامل و رئیس شركت توضیح می‌دهد، هر واحد برای خودش یك واحد تجاری است و به صورت یك شركت خودگردان عمل می‌نماید. ما هر ماهه صورت‌حسابی از سود و زیان هر بخش تهیه می‌كنیم. در اینجا واحد كنترل كیفی جهت كنترل قالب‌ها و محصولات درنظر گرفته شده است و برای قالب‌های پیچیده نیز واحد كنترل كیفی ویژه‌ای منظور كرده‌ایم. یك گروه ویژه ابزارسازی جهت ساخت و تولید ابزارها و طرح‌های مربوط به قالبهای پیچیده كه اغلب مربوط به صنعت خودرو و وسایل پزشكی می‌باشد ایجاد شده است. یكی از عوامل مهم در رقابتی‌شدن یك شركت اهمیت دادن به اتاق ابزار آن است و هم اكنون به خاطر استقرار سیستم‌های EDM AGIE در كارگاه ابزارسازی خود دارای یك اتاق ابزار رقابتی می‌باشیم. در گذشته ما كارهای وایركات و اسپارك خود را به كمپانی‌های محلی می‌دادیم. آنها فاقد دستگاههای اسپارك و وایركات از نوع AGIE بودند و این شركت‌ها برای اینكه بتوانند صافی سطح لازم برای قالب‌های ما را به دست آورند مجبور بودند سه پاس ماشین‌كاری كنند. سیستم‌های AGIE از لحاظ سودمندی برای ما خیلی خوب بوده‌اند و در تسریع در روند ساخت قالب‌های ما تاثیر بسزایی داشته‌اند ولی با وجود این ما هنوز هم برای كمپانی‌های محلی كار می‌فرستیم. ما تقریباً‌ در كمتر از یك سال پیش و از وقتی وارد تجارت ساخت قطعات و وسایل پزشكی شدیم در حدود یك میلیون دلار بواسطه استفاده از سیستم‌های AGIE سود برده‌ایم. اگر آقای زیتز افسوسی داشته باشد چیزی نیست جز اینكه چرا زودتر از سیستم‌های EDM AGIE استفاده نكرده است. ما یك سیستم AGIE ELOX Mondo 2 Manual Die Sinker خریداری كرده‌ایم و دریافتیم كه زمان ساخت بطور قابل ملاحظه‌ای نسبت به دستگاههای اسپارك معمولی كاهش یافته است. سود حاصله از بهبود روند تولید، ناشی از خرید دستگاههای فوق و تسریع در بازپرداخت بدهی‌های مربوطه باعث شد تا ما در كمتر از یك سال بعد تصمیم گرفتیم یك دستگاه وایركات AGIECUT خریداری كنیم. البته این به این معنی نیست كه ما دستگاههای منیوآل (Manual) خود را از رده خارج كنیم.

سیر تحولات ازبكار گیری دستگاههای قالب‌سازی دستی تا اتوماتیك CNC:
آقای Ed. Kaminsky خاطرنشان می‌كند كه تصمیم‌گیری در مورد زمان خوب بوده است. ما توجهمان به یكسری ازشركت‌های مختلف EDM بود و با صراحت می‌گوییم حتی فكر خرید AGIE را در سر نداشتیم. اما یك روز آقای Ken. Otzel از شركت ما بازدیدی داشت تا مهارت و توانمندی‌ و تجهیزات ما را ارزیابی كند او به ما گفت دستگاه Mondo می‌تواند حفره‌های قالب‌های ما را بدون Flushing ماشین‌كاری كند. اول من باور نمی‌كردم از اینرو آنها پیشنهاد كردند كه من یك الكترود و یك قطعه‌كار بیاورم. هدف ایجاد حفره‌ای با عرض اریب معادل 001/0 اینچ و عمق 0014/0 اینچ و شیب 1 درجه بود. AGIE این حفره را در عرض 39 دقیقه و بدون Flush ایجاد كرد. من متعجب و حیران شدم. این زمان دقیقاً نصف زمانی است كه ما قبلاً انجام می‌دادیم. سریعاً ما اقدام به خرید یك دستگاه AGIE TRON 3 U نموده و سریعاً پس از تحویل آن را تست نمودیم. زیرا ما نیاز فوری به ساخت قالب‌هایی با هفت تا هشت حفره‌ای داشتیم. ما گذاشتیم دستگاه یك شبانه‌روز كامل كار كند. تنها زمان توقف زمان لازم جهت تنظیم قطعه‌كار بر روی دستگاه بود. كلیه عملیات برنامه‌نویسی هنگامی كه یك كار درحال انجام بود برای كار بعدی نوشته می شد. ما قالب‌ها را در كمتر از هشت هفته با استفاده از دستگاههای AGIETRON 3U و AGIECUT T150 وایركات به اتمام رساندیم. ما هرگز قبلاً با اسپارك و وایركات معمولی نمی‌توانستیم با این سرعت كار كنیم. اخیراً من روی یك قالب تزریق پلاستیكی با 16 حفره كار می‌كردم .درگذشته كاری كه كمی پیچیده بود حدوداً دو هفته كار می‌برد ولی با دستگاههای مذكور من این كار را دو روزه انجام دادم. من با استفاده از AGIE فقط كار را تنظیم كرده و آن را رها می‌كردم. آقای Pete Diaglis اعتقاد به ثانیه‌های زمان هم دارد و البته حرف بی‌ربطی هم نمی‌زند. شما می‌توانید كار را درروز جمعه تنظیم كرده روشن نموده و پس از مراسم روز یكشنبه آن را چك كنید. همچنین از یك ابزارگیر اتوماتیك (تارت) استفاده نمودیم و دستگاه قادر است به صورت اتوماتیك و بدون دخالت اپراتور تا 52 ساعت بدون هیچگونه وقفه‌ای به كار خود ادامه دهد. آقای Ed. Kaminsky مثال‌های زیادی برای ارائه دارد. به عنوان مثال می‌گوید ما بر روی یك قالب چرخ‌دنده كار می‌كردیم به قطر 8 اینچ، این كار با دستگاه معمولی حدود 36 ساعت وقت می‌گرفت و این در حالی است كه همین كار توسط دستگاه A3TU 5/6 ساعت وقت میگیرد. و یكی دیگر از دلایل ما برای خرید 3U این بود كه با این دستگاه می‌توانیم قالب چرخ‌دنده مارپیچ را نصف زمان رقابتی موجود تولید نماییم.

صرفه‌جویی در ساخت الكترود
دستگاه AGIETRON نیاز به ساخت دو سری الكترود یكی جهت عملیات خشن‌كاری در الكترود و لحاظ كردن offset موردنیاز قالب با استفاده ازهمان یك الكترود كه به مقدار لازم زیر سایز اصلی ساخته شده است، تولید و پرداخت نهایی می‌شود. به عنوان مثال در یك قالب هشت حفره‌ای ما كلاً از 5 عدد الكترود استفاده می‌كنیم. و لیكن در گذشته برای هر حفره 3 الكترود نیازبود، یكی جهت خشن‌كاری و دوتای دیگر جهت پرداخت. پس قابل ملاحظه است كه تنها در ساخت یك قالب 19 الكترود صرفه‌جویی می‌شود. كنترل و هدایت دستگاه خیلی ساده و آسان است و هیچ جایی برای نگرانی در مورد كنترل دستگاه وجود ندارد. این دستگاه از نوع CNC بوده و قادر است هر صافی سطحی كه لازم باشد را تولید نماید. حتی میزان تلرانس‌ حركتی آن نیز بالاست. مثلاً می توان موقعیت الكترود را حتی به اندازه 001/0 اینچ نیز جابجا نمود. در این جا یك آسودگی خاطر وجود دارد و آن این است كه این دستگاه طوری طراحی شده است كه به هیچ‌وجه در قطعه‌كار در اثر قوس الكتریكی، آسیب‌دیدگی پدید نیاید. عملكرد ACC/ACO همراه با یك رزولوشن 00005/0 بوده كه ضمانت می‌كند كه ناپایداری و تغییر جریان در فاصله بین ابزار و قطعه‌كار (gap) كه منجر به آسیب‌دیدگی قطعه شود بوجود نیاید.
در طی هفت ماهی كه ما این دستگاهها را خریده‌ایم با وجود این كه شاید بعضی از كارها چندین روز متوالی و بدون وقفه ادامه داشته، هیچ گونه و حتی یك مورد هم DC arcs نداشته‌ایم. Mondo2 و AT3U مجهز به صفحات نمایشگری هستند كه به طور دقیق و صحیح آنچه را كه در شكاف (gap) در حال اتفاق است و چگونگی و نحوه ماشین‌كاری قطعه را نمایش می‌دهند. در صورتی كه خطایی در حین كار پدیدار شود، با فرایند سایش همراه با خوردگی مواجه شویم، دستگاه به طور اتوماتیك تنظیمات لازم جهت اصلاح عیوب مذكور را انجام خواهد داد. ویژگی‌های دستگاه AGIECUT JP زیاد است. هر نوع كاری كه فكر كنم، می‌توانم با این دستگاه انجام دهم از قبیل آبندی قالب بدون وجود Flash یا حتی ایجاد رزوه تحت زاویه و همچنین می‌توان به سیستم كنترل مسیر سیم بصورت اپتیكی اشاره كرد كه صفحه نمایش و در تمام مدت وایركات مسیر عبور و نحوه انجام عملیات را به ما نشان می‌دهد و آن را با مسیر داده شده در برنامه مقایسه می‌كند. درقوس‌ها، گوشه‌ها، و كانتورها خود دستگاه به صورت اتوماتیك سیستم را تنظیم می‌كند و نیازی به در نظر گرفتن offset نمی‌باشد. سیمی كه ما از آن استفاده می‌كنیم با قطر 0010/0 اینچ می‌باشد. آقای Jacquemin اضافه می‌كند كه درصورتی كه نیاز به تغییر سیم باشد نیازی به تغییر در راهنما (guide) سیم نمی‌باشد زیرا guide دستگاه انیورسال بوده و از قطر 004/0 تا 030/0 اینچ قابل تنظیم اتوماتیك است. كلاً جهت تعویض سیم و جایگزینی سیم جدید تا قطر متفاوت بیشتر از 10 دقیقه وقت نمی‌گیرد. در صورتی كه در سیستم‌های قبلی همین كار حدود نیم‌ تا یك ساعت وقت ما را می‌گرفت. درست هشت ماه پس از استفاده از سیستم AGIECUT ما تصمیم گرفتیم یك دستگاه دیگر خریداری كنیم زیرا سودآوری زیادی برای ما داشته است و حجم كاری انجام شده حدود سه برابر شده است.

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در جمعه 1385/08/05 ساعت 10:23 |

تحولی عظیم در قالبسازی با استفاده از دستگاههای اسپارك و وایركات مدرن

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در جمعه 1385/08/05 ساعت 10:23 |

گريدهای گرافيت و نقش آنها در عملكرد اسپارك

امروزه درآمریكا برای انتخاب جنس الكترود،گرافیت بیشترین مصرف را دارد.اگرتفاوت بین گریدهای گرافیت شناخته نشده باشند، انتخاب بهترین گرید گرافیت برای یك كاربرد خاص مشكل خواهد بود.انتخاب گرافیت می تواند عامل كلیدی در موفقیت یاشكست نتایج خواسته شده از تجهیزات باشد.دامنه گسترده ای از گریدهای گرافیت ساخته شده توسط سازندگان گوناگون وجود دارد.هرسازنده مواد اولیه،تكنیك تولید و كنترل فرآیند متفاوتی دارد كه درنتیجه محصول نهایی متفاوت خواهدبود.گریدهای هرسازنده برای بهترین عملكرد درهركاربرد خاص تعریف شده است.بمنظور انتخاب ماده،هرسازنده یك دفترچه مشخصات فنی برای تولیداتش منتشر می كند اماهیچ استانداردی برای آن وجود ندارد.از آنجاییكه هرگرید گرافیت شبیه گرید دیگر است مشخصات ظاهری نمی تواند معیار انتخاب باشد.هر گرید باید با خواص و مشخصه های فیزیكی اش انتخاب شود.برای اینكه این كار ساده باشد،گریدهای مختلف گرافیت به شش كلاس (براساس متوسط اندازه ذرات) گروه بندی شده اند.فقط چهار كلاس از این شش كلاس برای الكترودهای اسپارك و فرآیند EDM مناسب هستند.

پیشرفت گرافیت
صنعت گرافیت تلاش مستمری برای تولید گریدهای باكیفیت داشته است تابتواند نیازهای صنعت رو به رشد EDM راجوابگو باشد.برای بهبود عملكرد،پیشرفت های حاصله در ساختار میكروسكوپی گرافیت بوده است.گرافیت های خشن با اندازه ذره بالای 100 میكرون هرگز برای ساخت الكترود مناسب نیستند.در طول دهه گذشته گریدهای متوسط با اندازه ذره بین 21 تا 100 میكرون به بازار آمده اند ولی از بازار مواد اسپارك حذف شده اند.درچند سال گذشته خیلی از گریدهای كلاس نرم (Fine) (اندازه ذره 11 تا 21 میكرون) نیز از بازار حذف شده اند.فقط كلاس خیلی نرم ( Super Fine ) (اندازه ذره بین 6 تا 10 میكرون)پایدار مانده اند.كلاس مافوق نرم ( Ultra Fine ) (اندازه ذره 1 تا 5 میكرون) نتیجه تلاش های صورت گرفته درتوسعه گرافیت است. برای تولید خیلی از محصولات پلاستیكی،قالب هایی با اجزاء ظریف و پرداخت شده لازم است كه بسادگی می توان بامواد مافوق نرم تولید كرد.مواد دراین كلاس خیلی گران و مشكل ساخته می شوند.گریدهای محدودی در كلاس انگستروم هستند( اندازه ذره كمتر از 1 میكرون).به منظور كنترل یكنواختی گرافیت،این گریدهادربلوك های كوچكی ساخته می شوند و استفاده از آنها نیزبسبب قیمت بالا محدود است.عموما از آنهابرای الكترودهای حكاكی اجزاء ظریف و اشكال كوچك كه پرداخت سطح بالایی لازم دارند و امكان پولیش قالب وجود ندارد استفاده می شوند.

گریدهای میانی در كلاس های طبقه بندی شده
خواص فیزیكی هر گرید گرافیت درجه آنرا دربین كلاس های تعیین شده مشخص می كند.خواصی كه روی عملكرد تاثیر می گذارد شامل اندازه ذرات،استحكام و سختی Shore است.باتعیین این خواص و به كمك فتومیكروگرافی ساختار میكروسكوپی، می توان عملكرد گرافیت را پیش بینی كرد.بهترین گرافیت درهر كلاس،گرافیتی است كه بیشترین فشردگی باكمترین تغییرات اندازه ذره را داشته باشد.اندازه ذره عمومامتوسط سایز بوده و تخلخل گرافیت، مرز بین ذرات است.وقتی اندازه ذرات كوچك باشد،ساختار میكروسكوپی خیلی یكنواخت شده و تخلخل كاهش می یابد.ذرات بصورت مكانیكی یا شیمیایی به هم متصل می شوند و نقص دراین سیستم سبب خواهد شد كه ذرات در گپ اسپارك رهاشوند.اگر ذرات كوچك همگن و محكم چسبیده باشند،خوردگی الكترود حداقل خواهد بود.از آنجاییكه الكترود ساختار خودش را به قالب منتقل می كند،پرداخت بالای سطوح را نمی توان با گریدهایی با اندازه ذره بزرگ و غیرهمگن بدست آورد.یك میكروساختار ناهمگن بایك محدوده وسیع از اندازه ذرات همراه با تخلخل زیاد می تواند شامل نقاط نرم كه نواحی تخلخل بزرگ در بین آنها وجود دارد و یانقاط سخت باشد.نقاط سخت ناشی از تركیب ناجور ویا از ورود مواد در محافظ الكترود شكل می گیرد.از آنجاییكه چشم غیرمسلح نمی تواند این ساختارمیكروسكوپی راببیند،روشی برای دیدن این مشكل قبل از ماشینكاری نیست.شناسایی این عیوب باتست های مخرب و تست میكروگرافی امكان پذیر می باشد.

گرافیت و ماشینكاری سرعت بالا
ماشین های سنترسرعت بالا قادربه ماشینكاری اجزاء ریز و پیچیده تقریباهرنوع گریدی از گرافیت هستند.كاری كه باماشینهای سنتی و CNC معمولی امكان پذیرنیست.سرعت بالای اسپیندل با باردهی كم و پاس های زیاد، امكان ماشینكاری دیواره های نازك بدون اعمال فشار را مهیا كرده است.این ریبها در ماشین كاری معمولی خواهند شكست.گرافیت با میكروساختار ناجور ماشینكاری سرعت بالا رانیز بامشكل مواجه می كند.نقاط سخت در گرافیت می تواند باعث خیز ابزار و پس زدن آن شود.هنگام سوراخكاری، برخورد با نقاط سخت سبب كج شدن سوراخ می شود.نقاط نرم نیز كه در اثر تخلخل زیاد بوجود می آید باعث كاهش دقت می شوند.
برخلاف فلزات كه سختی انها با روشهای راكول اندازه گیری می شود،سختی گرافیت با روش Shore اندازه گیری میشود.اگرچه سختی در عملكرد اسپارك تاثیر ندارد،اما روی قابلیت ماشینكاری ماده تاثیرگذار خواهد بود.گرافیت باسختی 75-55 Shore بهترین ماده برای ماشینكاری است.گرافیت ایده آل برای الكترود دیواره های نازك گریدی با استحكام خمیدگی ( Strenght Flexural ) 10000 psi است تادرمقابل نیروهای ماشینكاری مقاومت كند.گریدی كه این خاصیت راداشته باشد طبیعتا در كلاس فوق نرم یافت می شود.بدون استحكام خمیدگی بالا،الكترودهای دیواره های نازك دراثر فشارشستشو خم شده ویاخواهند شكست.گرافیت باذرات كوچك فشرده شده درمقابل خوردگی گوشه ها و لبه ها بهتر از گرافیت با ذرات بزرگ و تخلخل مقاومت می كنند.یك الكترود شانه ای دندانه باریك از كلاس فوق نرم می تواند قالب را باموفقیت ماشینكاری كند درحالیكه همان شكل الكترود باگرید خیلی نرم و یانرم ممكن است ترك برداشته و یا بشكند.
كاهش نرخ برداشت ماده نیز مشكل دیگری ست كه دراستفاده از گریدهای پایین اتفاق می افتد.زیرا سنسورهای ماشین با مانیتوركردن گپ، پارامترهای ماشینكاری راتنظیم می كنند.ذرات بزرگ مابین گپ باعث بالا رفتن رم دستگاه و كاهش سرعت می شوند.اطلاعات مربوط به قابلیت و توانایی مواد به فرمتهای زیاد در دسترس است.(البته در آمریكا !)سازندگان گرافیت برای خدمات پس از فروش خود افراد متخصص را به كارگاه ها اعزام می كنند. آنهابرای اسپارك كاران درحل مشكلاتشان و انتخاب گرید مناسب مشاوره می دهند.

نتیجه گیری
انتخاب گرافیت در بدست آوردن عملكرد بهینه از دستگاه اسپارك بسیار موثراست.تجهیزات نمی توانند به كیفیتی بالاتر از آنچه كه گرافیت اجازه می دهد برسند.پرداخت سطح قالب، آینه شكل سطح الكتروداست.بنابراین گریدها با اندازه دانه بزرگ و متخلخل نخواهند توانست مانند گریدهای فوق نرم سطوحی با كیفیت پرداخت عالی را ایجاد كنند.

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در پنجشنبه 1385/08/04 ساعت 13:0 |

ماشِنهای فرز

در صنعت دستگاه هاي زيادي موجود است اما دستگاه فرز مهمترين و دقيقترين دستگاه صنعتي ايست که داراي انواع متعددي نيز ميباشد. ابزار برنده اين دستگاه را تيغ فرز نامند تقريبا کارهايي را که ميتوان روي اين دستگاه انجام داد ۱- صفحه تراش ۲- سياردر آوردن ۳- برش ۴- کنار تراشي ۵- چرخدنده تراشي ۶- چرخ دنده مارپيچ تراشي ۷- کارهاي کپيه بوسيله ماشين فرز کپي ۸- فرم تراشي بوسيله تيغ فرز فرم. ماشِنهای فرز را به طور کلی می توان به دو دسته تقسِم کرد: ۱-ماشِنهای فرز عمومی. ۲-ماشِنهای فرز مخصوص. ماشِنهای فرز عمومی خود به ماشِنهای فرز افقی و عمودی تقسِم می شود. ماشِنهای فرز افقی: محور اين نوع ماشينهاي فرز افقي و ميز انها در سه جهت عمود بر هم -طولي و عرضي و قائم حرکت مي کند. ماشينهاي فرز افقي ممکن است ساده يا اونيورسال باشند. ميز ماشينهاي فرز افقي اونيورسال علاوه بر حرکات مذکور دور محور قائم مي چرخد و در نتيجه نه تنها در جهت موازي يا عمود بر محور ماشين بلکه در امتداد هر زاويه اي نسبت به آن در صفحه افقي حرکت مي کند. ماشينهاي فرز افقي بيشتر براي تراشيدن سطوح و شيارهاي مستقيم و مارپيچ و فرم تراشي و رنده تراشي به کار مي رود. قسمتها اصلي ماشين فرز افقي ساده : ۱- ستون ۲- محور مکانيزم جعبه دنده ۳-جعبه دنده سرعت ۴- ميز ۵- بازوي فوقاني ۶- گلويي ۷- صفحه رنده بند ۸- زانوي ماشين ستون ماشين از آهن ريختگي و به شکل قوطي ساخته شده و در داخل آن الکتروموتور مکانيزمهاي محرک ، جعبه دنده سرعت ، مکانيزم بار و گلويي ماشين سوار شده اند. زانوي ماشين تکيه گاه محکمي براي ميز ماشين است و در قسمت فوقاني ان راهگاههايي جهت حرکت ميز تعبيه شده است. براي اينکه بتوان قطعه کار را به طور عمودي بار داد زانوي ماشين را طوري مي سازند که بتواند در روي ستون قائم حرکت کند. گلويي ماشين محوري است فولادي و مجوف که در ان تيغه هاي فرز ثابت مي شوند . جعبه دنده سرعت براي تغيير دادن سرعت دوراني گلويي (محور) در نظر گرفته شده است. جعبه دنده بار براي حرکت ميز در سه جهت به کار مي رود. ماشين فرز عمودي : ساختمان ماشين فرز عمودي همانطور که از عکس پيداست شبيه ماشين فرز افقي ست با اين تفاوت که محور آن قائم است و ميز آن در سه جهت عمود به يکديگر حرکت مي کند. از ماشينهاي فرز قائم بيشتر براي تراشيدن سطوح به وسيله فرز هايي که لبه برنده شان روي پيشاني آنها قرار دارد استفاده مي کنند. انواع تيغه هاي فرز : عمليات مختلفي که به وسيله تيغه هاي فرز انجام مي گيرد موجب تنوع شکل و اندازه اين ابزارها شده است. چنانچه از اين لحاظ بر تمام ابزارهاي ديگر که در ماشين سازي مورد استفاده واقع مي شوند رجحان دارد. با اين حال انتخاب تيغه فرز در اغلب موارد به هيچ وجه دشوار نيست زيرا شکل و اندازه سطحي که بايد فرز کاري شود و کيفيت عمل فرز کاري (زبر تراشي يا پرداختکاري) شکل و اندازه فرز را مشخص مي کند. شکل هندسي تيغه فرز به شکل هندسي رنده برنده است و علاوه بر لبه برنده اصلي يک يا دو لبه فرعي دارد. تيغه هاي فرز را مي توان از لحاظ زير تقسيم بندي کرد : الف) وضع دنده ها نسبت به محور تيغه فرز : فرز هاي غلطکي و مخروطي و زاويه اي و پيشاني تراشي. ب) شکل دنده ها : فرز هاي دنده راست و دنده مارپيچ و دنده کج. ج) ساختمان داخلي : فرزهاي يکپارچه ساده و مرکب و چندپارچه. د) طريقه بستن تيغه فرز : فرزهاي سوراخدار و انگشتي. ه) طرز انجام کار : فرزهاي غلطکي و پولکي و زاويه اي و پيشاني تراش و فرم تراش و دنده تراش و پيچ تراش و غيره. تيغه هاي فرز را بر حسب شکل و نوع کاري که انجام مي دهند به شرح زير تقسيم بندي مي کنند : ۱- فرز هاي غلطکي : فرز هاي غلطکي با دنده هاي راست يا مارپيچ که بر سطح جانبي استوانه اي قرار گرفته است براي تراشيدن سطوح همواره به کار مي رود. امروزه بيشتر فرزهاي غلطکي را با دنده هاي مارپيچ مي سازند. لبه برنده اين فرزها تدريجا در کار فرو مي رود و در نتيجه تيغه فرز آرامتر کار مي کند و سطح تراشيده شده به وسيله آن هموارتر و صاف تر ميشود. بعلاوه هدايت براده در اين فرزها بهتر انجام مي گيرد زيرا خود دنده فرز نيز در کنار زدن براده کمک مي کند. چون شماره دنده هاي فرز مارپيچي که در ان واحد با هم کار مي کند زيادتر از فرز هاي دنده راست است مي توان از شماره دنده هاي آن کاست و در نتيجه دنده هاي آنها را درشت تر از دنده هاي فرز دنده راست هم قطر آنها ساخت و به اين ترتيب هم بر استحکام دنده هاي فرز افزود و هم فاصله بين دنده ها را براي هدايت براده زيادتر کرد. امروزه از فرز هاي دنده راست فقط براي تراشيدن سطوح به عرض ۳۵ ميليمتر استفاده مي کنند . زاويه تمايل دنده هاي مارپيچي را براي فرز هاي دنده ريز در حدود ۲۰ تا ۲۵ و براي فرز هاي دنده درشت در حدود ۵۰ تا ۵۵ درجه انتخاب مي کنند. نقص فرز هاي دنده مارپيچ اين است که هنگام فرز کاري با آنها فشار محوري ايجاد مي شود. مقدار اين فشار به زاويه تمايل دنده ها بستگي دارد. به اين دليل گاهي دو تيغه فرز دنده مارپيچ را که جهت تمايل دنده هاي آنها مخالف يکديگر (يکي راست و ديگري چپ است ) ولي زاويه تمايل آنها مساوي است روي ماشين فرز مي بندند تا فشار محوري آنها روي آربور و محور ماشين خنثي شود. ۲- فرز هاي پولکي : اين فرزها را براي در آوردن شيارهاي مختلف و بريدن فلزات و کارهاي ديگر به کار مي برند. دنده هاي فرز شيارتراشي هم از جلو و هم از طرفين کار را مي تراشند يعني سطح جانبي فرز عمل اصلي فرز کاري را انجام مي دهد و پيشاني هاي آن جدار شيار را صاف و پرداخت مي نمايد. فرز هاي پولکي براي در آوردن شکافهاي باريک (شيار سرپيچها و غيره ) و بريدن فلزات به کار مي روند و گاهي فرزهاي اره اي نيز ناميده مي شوند. به وسيله اين تيغه فرزها مي توان شکاف هايي به عرض ۳/۰ تا ۴ ميليمتر در فلزات ايجاد نمود. فرزهاي غلطکي و پولکي بزرگ را اغلب دو پارچه مي سازند يعني بدنه فرز را از فولاد معمولي و تيغه هاي آن را از فولاد هاي ابزار يا تندبر ساخته به يکديگر متصل مي کنند. ０- فرزهاي انگشتي : اين فرز ها داراي ساق مخروطي يا استوانه اي هستند که به وسيله کلاهک يا فشنگهاي مخصوص در سوراخ محور ماشين فرز محکم مي شوند. از اين فرز ها براي تراشيدن شيارهاي باريک به اشکال مختلف استفاده مي شود.

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در پنجشنبه 1385/08/04 ساعت 12:53 |

نكاتی سودمند در انتخاب پارامترهای ابزار در فرزكاری فلزات سخت شده

در اين مقاله فرزكاري سرعت بالاي قطعات سخت شده تشريح شده است. ماشينكاري سرعت بالا (HSM)machining) High speed) فولاد سخت شده نه تنها پيچيده و بغرنج نيست بلكه با رعايت يك سري اصول پايه آسان خواهد شد.
عواملي كه روي فرآيند ماشين كاري تاثير دارند شامل: ماشين ابزار، ابزار برشي، هلدر ابزار و برنامه نويسي است. اگر اين پارامترها بخوبي شناخته شوند راز ماشينكاري فلزات سخت كشف مي شود و يك پروسه قابل پيش بيني خواهد شد.
انتخاب پروسه
با توجه به سختي مواد سه روش اصلي در ماشين كاري وجود دارد: ماشينكاري نرم، ماشين كاري سخت و EDM پيكربندي و سختي مواد قالب، روش ماشينكاري و يا تركيب استفاده از روشها را تعيين مي كند. ماشينكاري نرم قبل از عمليات حرارتي است و بيشتر براي قطعات بزرگ و يا قطعات با عمق زياد برش استفاده مي شود. اگر قطعه خيلي بزرگ نباشد و عمق ماشينكاري كم باشد مي توان تمام قطعه را در حالت سخت شده ماشينكاري كرد. بنابراين عمليات پرداخت و semi- finishing را مي توان بعد از عمليات حرارتي و روي مواد سخت شده انجام داد. اگر قطعه داراي اجزاء نازك و عميق باشد تنها انتخاب، فرآيند EDM (مانند اسپارك و وايركات) است.
انتخاب ابزار
انتخاب صحيح ابزار برشي در ماشينكاري فلزات سخت بسيار مهم است. سه طرح اصلي براي فرزانگشتي وجود دارد: سركره (ball end) سرگرد (ball nose) و تخت (square end)
در ماشينكاري فلزات سخت بهترين انتخاب، انگشتي ball end براي ماشينكاري خشن و بعضي عمليات پرداخت است. شعاع بزرگ اين ابزار نيروها و حرارت توليد شده ناشي از برش ماده سخت در سرعت برشي و پيشروي بالا را پخش مي كند. سركره اين ابزار، كاربر را مقدور مي سازد تا نزديك به قطعه و با سرعت و پيشروي بالاتر ماشينكاري كند. اگر يك قطعه بزرگ بوده و نواحي تخت داشته باشد يك انگشتي سرگرد ball nose)) بعد از عمليات خشن تراشي انگشتي سركره، استفاده مي شود. انگشتي ball nose شعاع به بزرگي ball end ندارد. بنابراين اين انگشتي نمي تواند به خوبي ball end حرارت و نيروها را پراكنده كند. انگشتي معمولي (square corner) بايد وقتي استفاده شود كه ابزار ball end و ball nose تا حد امكان مواد زيادي را از قطعه كار برداشته اند.
گوشه هاي تيز انگشتي square همانند يك كانون حرارت و نيرو عمل مي كند و احتمال لب پر شدن آن زياد است. فقط وقتي كه گوشه هاي تيز در كف و يا ديوارها لازم است مي توان انگشتي square استفاده كرد.
صلبيت ابزار
صلبيت ابزار عامل مهم ديگري است كه بايد به آن توجه شود. ساق ابزار در ابزارهاي با قطر كوچك بايد بزرگتر از قطر قسمت برنده آن بوده تا سفتي و صلبيت قسمت برنده افزايش يابد كه در نتيجه پرداخت سطح بهتر و عمر ابزار بيشتر شود. براي هر كاربرد بايد ابزار مناسب آن انتخاب شود. به عنوان مثال سري انگشتي هاي با زاويه هشت درجه (draft angle= 8) را مي توان براي قطعه كار با شيب سه درجه اصلاح كرد. به طور معمول زاويه ابزار بايد 2/1 درجه، خلاصي زاويه اي ابزار راتامين مي كند بعلاوه ابزار نبايد بيشتر از آنچه كه لازم است از هلدر ? ابزارگير - بيرون بيايد. اگر ماشينكاري ديواره هاي مستقيم لازم بود يك گردني در ابزار استفاده مي شود .
كنترل توليد حرارت
گرماي بيش از اندازه، ساختار سطح قطعه و مورفولوژي سطح را تغيير مي دهد كه باعث كاهش دقت ماشينكاري مي شود. يك روش براي حداقل كردن حرارت توليد شده كنترل radial step-over ابزار برشي است. Radial step-over فاصله بين خط مركز دو گام متوالي و موازي تيغه برش است. در عمليات خشن تراشي radial step-over بايد بين 25 تا 40 درصد قطر تيغه برشي باشد.
وقتي step-over خيلي بزرگ باشد گرما در شيارها و لبه ها (فلوت هاي ابزار) زياد خواهد شد زيرا زمان كافي براي خنك شدن هر فلوت قبل از ورود مجدد به قطعه كار وجود ندارد. با step-over كوچكتر گرماي كمتري توليد مي شود در هر دور چرخش، شيارها و لبه هاي ابزار درگيري كمتري با قطعه كار داشته و فرصت بيشتر براي خنك شدن دارند تا دوباره وارد كار و برش شوند بنابراين مي توان rpms بيشتري استفاده كرد.
پوشش ابزار با انتخاب پوشش مناسب مقاومت ابزار دردماهاي بالا بيشتر مي شود و مي توان سرعت هاي برشي بيشتري را به كار برد. براي مثال ماكزيمم دماي كاري براي نيتريد كربن تيتانيم (TiCN) 400 درجه سانتيگراد و براي نيتريد آلومينيوم تيتانيم 800 درجه سانتيگراد است. عموماً TiAlN به دليل مقاومت بالا در مقابل حرارت براي ماشينكاري فولاد سخت شده ترجيح داده مي شود و مي توان در سرعت هاي بالاي rpms بدون خرابي ابزار بكار برد. سرعت و پيشروي مناسب براي جلوگيري از لبه انباشته ضروري است. لبه انباشته در اثر جوش خوردگي براده با سطح برش ابزار بخاطر اصطكاك بالاي بين براده و ابزار تشكيل مي شود. براده بزرگ، گرما را دور مي كند و لبه انباشته ايجاد نمي شود اگر بار براده خيلي كم باشد عملي شبيه سنگ زني اتفاق مي افتد و گرما افزايش مي يابد. بنابراين حتي امكان بايد بار براده بزرگتري را انتخاب كرد
براي مثال اگر بار براده بردنده بايد 008/0 باشد و 002/0 استفاده شود، قطعه اي كه بايد 20 دقيقه ماشينكاري شود 80 دقيقه وقت خواهد گرفت. يعني زمان ماشينكاري چهار برابر شده است. هندسه ابزار نيز نقش مهمي در كنترل حرارت دارد. ابزار بايد براي ماشينكاري سرعت بالاي قطعات سخت شده طراحي شود. هندسه نادرست باعث شكست زودرس ابزار و كيفيت خراب سطح مي شود.
خنك كاري
سيال خنك كننده نبايد در بيشتر وقتها استفاده شود. نتيجه آزمايشها نشان مي دهد كه استفاده از سيال خنك كاري در مواد بالاي HRC40 عمر ابزار را كاهش مي دهد. خيلي از روشهاي خنك كاري شامل عبور سيال از سوراخ هاي داخل ابزار، شيارهاي خنك كننده، coolant hoses، خنك كاري تحت فشار بالا و فشار نرمال تست شده است در تمام حالت ها عمر ابزار كاربيدي به دليل شوك هاي حرارتي كاهش مي يابد. اما بايد براده ها را از محيط دور كرده و از re-cutting جلوگيري كرد. روش هاي عالي براي دور كردن براده شامل هوا و اسپري (mist coolant) است كه بايد حتي امكان نزديك نوك ابزار باشد.
تعويض ابزار
پايان عمر ابزار معمولاً با چشم غير مسلح قابل تشخيص است. يك روش ساده براي تشخيص عمر ابزار نگاه كردن به نوك ابزار هنگام براده برداري است. هنگامي كه تيغه فرز فرسوده شده باشد نيرو و حرارت افزايش يافته به شكل قرمزي نوك تيغه فرز نمايان مي شود. نور قرمز به آهستگي و هميشه در گوشه ها و يا جاييكه مواد بيشتري برداشته مي شود نمايان مي گردد. وقتي اين نور قرمز تابان، ظاهر شد ابزار معمولاً تحليل رفته و تعويض مي شود. همچنين تابش نور قرمز ممكن است معرف نواحي مشكل دار قطعه باشد كه ناشي از برنامه نويسي نامناسب است.
ابزار گير مانند ابزارگير انقباضي، تلرانس ساقه ابزار بايد in 0001/0- 0002/0 در قطر باشد. از پايداري و سازگاري سطح ابزار در هلدر اطمينان داشته باشيد.
تلرانس هاي صنعتي بالاي in 0005/0 است. اين تلرانس در هلدرها سبب لنگي و فيت نامناسب مي شود. بعلاوه تلرانس گردي (roundness) ساق (shank) ابزار بايد كمتر از in 000025/0باشد. لنگي سبب مي شود بار برده بر يك يا چند لبه برش زياد شود در حاليكه بر لبه هاي ديگر كاهش مي يابد. شوك حاصل از لنگي باعث ارتعاش ابزار و قطعه كار و كاهش عمر ابزار مي شود. اگر چه شنكهاي پوليش شده از لحاظ زيبايي خوش آيند است اما گيرندگي ابزارگير را كاهش مي دهد. با داشتن تلرانس مناسب در ابزار و ابزارگير، صلبيت و دقت و پايداري افزايش مي يابد.
ماشين ابزار
از ماشين ابزار نبايد چشم پوشي كرد. اگر چه ماشينكاري قطعات سخت شده روي ماشين ابزار قديمي امكان پذير است اما به صرفه نيست. اگر ماشيني دور اسپيندل (rpm) پاييني داشته باشد نرخ پيشروي به تناسب كم و آزاردهنده مي شود. ماشين ابزار بايد در بيشترين دقت و صلبيت ممكن باشد. در طراحي كنترلر ماشين ابزار بايد جوانب ماشينكاري سرعت بالا لحاظ شده باشد.
برنامه نويسي
برنامه نويسي روش درگير شدن ابزار با ماده و نيروهاي وارده به ابزار را تعيين مي كند. بنابراين برنامه نويسي حساسترين مرحله در موفقيت ماشينكاري سريع فلزات سخت است. به منظور حداقل كردن شوكهاي وارده به تيغه فرز، بايد مسير حلزوني (helical interpolation) در ورود به حفره قالب استفاده كرد. برنامه نويس بايد پارامترهاي ماشينكاري را به درستي انتخاب كند كه در اين مقاله به تعدادي از آن اشاره گرديد و در جد اول آورده شده است.

ROUGHING & SEMI- FINISHING

RPM
Steels 50-60 HRc	Steels 40-50 HRc	Steels 30-40 HRc	Dlam.	Tool No.
20,000-40,000	20,000-40,000	20,000-40,000	1/32"	DM-201-01
20,000-36,000	20,000-40,000	20,000-40,000	1/16"	DM-201-02
16,000-24,000	20,000-32,000	20,000-32,000	3/32"	DM-201-03
12, 000-18,000	18,000-24,000	15,000-24	1/8"	DM-201-04
8,100-12,000	12,000-16,000	10,000-16	3/16"	DM-201-06
6,100-9,100	9,100-12,000	7,600-12	1/4"	DM-201-08
4,800-7,300	7300-9,700	6,000-9	5/16"	DM-201-10
4,000-6,100	6,100-8,100	5,000-8	3/8"	DM-201-12
3, 400-5,200	5,200-6,900	4,300-6	7/16"	DM-201-14
3,000-4,500	4,500-6,100	3,800-6	1/2"	DM-201-16

(Use maximum PRM suggested ORM is higher than the machine ̉s capabilities.)

rpm پيشنهادی برای خشن تراشی و پرداخت اوليه (semi-finishing) برای ball end

PRM
Steels 50-60 HRc	Steels 40-50 HRc	Steels 30-40 HRc	Dlam.	Tool No.
20,000-40,000	20,000-40,000	20,000-40,000	1/32"	DM-201-01
20,000-40,000	20,000-40,000	20,000-40,000	1/16"	DM-201-02
20,000-40,000	20,000-40,000	20,000-40,000	3/32"	DM-201-03
20,000-30,500	20,000-40,000	20,000-36,600	1/8"	DM-201-04
16,000-20,300	20,000-32,000	20,000-24,000	3/16"	DM-201-06
12,000-15,000	18,000-24,400	15,000-18,000	?"	DM-201-08
9,700-12,000	14,600-19,000	12,000-14,000	5/16"	DM-201-10
8, 100-10,000	12,000-16,200	10,000-12,000	3/8"	DM-201-12
6,900-8,700	10,000-13,900	8,700-10,400	7/16"	DM-201-14
6,100-7,600	9,100-12,200	7,600-9,100	1/2"	DM-201-16

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در پنجشنبه 1385/08/04 ساعت 12:50 |

ماشين‌ كاری با جت آب و ذرات ساينده

اگرچه سال‌هاست كه از استفاده از تكنولوژی جت مواد ساینده و جت آب می‌گذرد لیكن اخیراً این دو فرآیند در زمینه بازار ماشین ابزار جایگاه مناسبی پیدا كرده است. این موضوع مهم و قابل توجه است و تعدادی از نوآوران قدیمی با استفاده از جایگزینی و تكمیل فرآیندهای معمولی ماشین‌كاری خود با استفاده از این دو فرآیند (ماشین‌كاری با جت‌آب و جت مواد ساینده) سود فراوانی برده‌اند.

اخیراً بر طبق گزارش Frost و Sullivan كه یك شركت بازاریابی كار می‌كنند، اعلام نموده‌اند كه abrasive waterjet به نحو چشمگیری رشد و گسترش قابل ملاحظه‌ای پیدا كرده است. رشد 1/9 درصد در فاصله سال‌های 2002-1997 برای بازار واترجت و جت مواد درآینده پیش‌بینی می‌شود.
هم واترجت و هم لیزر قادرند فلزات و دیگر مواد را برش دهند. ولیكن دستگاه‌های واترجت ارزان‌تر از دستگاه‌های لیزر می‌باشند و عملاً دستگاه‌های واترجت برتر از ماشین‌های برش معمولی می‌باشند.
چرا تعداد زیادی از مردم به خرید دستگاه‌های واترجت روی آورده‌اند، چون می‌توانند سریع برنامه‌ریزی كرده و در مدت كوتاهی پول‌دار شده و سود زیادی عایدشان شود. همچنین می‌توانند سریعاً تنظیمات دستگاه را انجام داده و كل مجموعه تنظیمات را چك كنند. آنها از ابزار دستگاه خیلی تعریف می‌كنند، زیرا ابزار هم در ماشینكاری اولیه و هم در ماشینكاری ثانویه (نهایی) یكی است و نیازی به تغییر ابزار نمی باشد. سرعت ساخت قطعات بسیار بالا و خارج از تصور می‌باشد. این روش باعث ایجاد اثرات حرارتی روی قطعه نمی‌شود. آنها می‌توانند هزینه خرید دستگاه را در مدت كوتاهی تامین نمایند. شما قبلاً عبارات واترجت و جت مواد ساینده را شنیده‌اید، این مهم است كه بدانید جهت مواد ساینده همان واترجت نمی‌باشد، اگرچه خیلی به هم شبیه هستند. تكنولوژی جت‌آب به حدود 20 سال پیش برمی‌گردد و جت مواد ساینده حدوداً 10 سال بعد به وجود آمد. اساس هر دو روش مبتنی بر افزایش فشار آب تا حد خیلی زیاد و خروج آب از یك روزنه كوچك به خارج می‌باشد. سیستم واترجت از یك باریكه آب استفاده می‌كند كه از دهانه (orifice) خارج می‌شود و می‌تواند مواد نرمی از قبیل پارچه و مقوا را برش دهد و لیكن نمی‌تواند مواد سخت‌تری را برش‌كاری كند. آب در دهانه ورودی از 20 تا 55 هزار پوند بر اینچ مربع تحت فشار قرار می‌گیرد، سپس از دهانه (jewel) كه قطر آن به طور نمونه 015/0-010/0 اینچ می‌باشد. با فشار خارج می‌شود .در سیستم جت مواد ساینده، مواد ساینده به جت‌آب افزوده شده تا بتواند مواد سخت‌تر را نیز برش دهد. سرعت خیلی زیاد جت آب باعث ایجاد خلاء شده و مواد ساینده را به داخل نازل مكش می‌كند. اغلب مردم زمانی كه منظورشان جت ساینده است، به غلط اصطلاح واترجت را به كار می‌برند. یك مجموعه كامل نازل واترجت حدود 500 تا 1000 دلار می‌باشد در صورتی كه نازل جت سازنده حدود 800 تا 2000 دلار هزینه در بر دارد. هزینه عملیاتی جت مواد ساینده به خاطر سایش تیوپ مخلوط‌كننده مواد ساینده با آب و همچنین به خاطر مصرف مواد ساینده نسبت به واترجت خیلی زیاد است.

تنها محدودیت جت‌آب نازل‌های آن می‌باشد . jewel دارای سوراخ بسیار ریزی بوده كه آب با فشار از آن به بیرون پاشیده می‌شود. Jewel ممكن است ترك برداشته و یا در اثر رسوب در آن مسدود شود.چنانچه دهانه یاقوتی نازل در اثر ورود مواد زائد و گرد و كثافت در دهانه ورودی آب (inlet water) مسدود شود می‌توان براحتی و با استفاده از یك فیلتراسیون مناسب از بروز چنین مواردی جلوگیری نمود. رسوبات در اثر مواد معدنی موجود در آب نیز ممكن است پدید آید. Jewelها را می‌توان در مدت زمان كوتاهی درحدود 2 تا 10 دقیقه تعویض نمود. همچنین قیمت بالایی نداشته و حدود 5 تا 50 دلار می‌باشد، البته نازل‌های الماسه نیز وجود دارند ولیكن قیمت آنها حدود 200 دلار می‌باشد و همچنین ساخت آنها نیز مشكل‌تر از نازل‌های یاقوتی می‌باشد. ابعاد و شكل هندسی دهانه نازل در نحوه عملكرد آن تاثیر بسیار مهمی داشته و در مورد نازل‌های الماسی تامین این دقت و تلرانس كمی مشكل و هزینه‌بر می‌باشد.

محدودیت‌های موجود در مورد نازل‌های مربوط به جت مواد ساینده :
نازل‌های جت مواد ساینده علاوه بر طرح ساده‌ای كه دارند بعضا ایجاد مشكلاتی نیز می‌كنند. طرح‌های گوناگونی ساخته شده‌اند ولی همگی در بروز یكسری مشكلات مشترك هستند.
تیوپ مخلوط‌كننده یك قطعه و مجموعه گران‌قیمت بوده و به علت سایش در اثر مواد ساینده دارای عمر كوتاهی نیز می‌باشد. همانطوری كه گفته شد، جت مواد ساینده قادر است هر چیزی را برش دهد و این توانایی بالای فرسایش و در نتیچه آن برش مسیر عبور و تیوپ مخلوط‌كننده را نیز تحت تاثیر قرار می‌دهد و همین مسئله در افزایش قیمت نهایی قطعه تولیدی تاثیر می‌گذارد.
از دیگر مشكلات موجود در مورد دستگاه‌های جت مواد ساینده این است كه تیوپ مخلوط‌كننده نه همیشه بلكه گاه‌گاهی مسدود می‌شود. معمولاً علت این امر در اثر مواد زاید و كثیف (dirt) و همچنین دانه‌های مواد ساینده كه از اندازه استاندارد بزرگ‌تر باشند نیز حاصل می‌شود.
مزایای ماشین‌كاری با جت مواد ساینده :
برنامه‌‌ریزی و تنظیم فوق‌العاده سریع:در این فرآیند نیازی به تغییر ابزار جهت كارهای مختلف نمی‌باشد، برعكس دیگر دستگاه‌های ماشین‌كاری كه حتی برای تعویض ابزار نیز باید برای دستگاه برنامه‌ریزی كرد. تنها برنامه‌ریزی لازم برای انجام عملیات ارائه نقشه قطعه به دستگاه می‌باشد و اگر مشتری نقشه قطعه كار را روی یك دیسكت به شما تحویل دهد، نصف كار انجام شده است و این به این معنی است كه شما در تولیدات كم و حتی تك‌سازی هم می‌توانید سود قابل توجهی ببرید.
برای اغلب كارها نیاز به فیكسچر خیلی ساده ای نیاز است:برای مواد تخت می‌توان پس از قرار دادن آنها روی میزكار با قراردادن دو وزنه 10 پوندی روی آن قطعه كار را فیكس نمود و برای قطعات كوچك می‌تواند با استفاده از رویندهای كوچك، كار را محكم نمود.
امكان ماشین‌كاری تقریباً هر قطعه دو بعدی و برخی از قطعات سه بعدی
امكان ماشین‌كاری شعاع‌ها و گوشه‌های داخلی با شعاع كم
امكان ساخت فلانج كاربراتور با سوراخ‌ها و همه چیزهای لازم آن
برخی از دستگاه‌های فوق‌العاده پیشرفته قادر به ماشین‌كاری سه بعدی نیز می‌باشند. ماشین‌كاری سه بعدی نیازمند و مستلزم دقت زیادی می‌باشد. به همین دلیل ماشین‌كاری سه بعدی صرفاً جهت كاربردهای خاص به كار می‌رود.
به هر حال ماشین‌كاری جت مواد ساینده دارای توانمندی فوق‌العاده در تولید اشكال دو بعدی است و لیكن در مورد اشكال سه بعدی دارای محدودیت‌هایی می‌باشد.
اعمال نیروی جانبی بسیار كم به قطعه حین ماشین‌كاری : بدین معنی كه شما می‌توانید با اطمینان قطعاتی كه ضخامت دیواره آنها به كوچكی 0025/0 اینچ باشد را به راحتی و بدون تركیدگی و یا حتی لب‌پریدگی، ماشین‌كاری كنید. همچنین پایین بودن زیاد میزان نیروی جانبی برش این امكان را فراهم می‌كند تا بتوان اشكال لانه زنبوری و تو در تو تولید نموده و با این كار را از متریال حداكثر استفاده را كرد.
اغلب هیچ گونه گرمایی روی قطعه كار ایجاد نمی‌شود.شما می‌توانید قطعه كار را ماشین‌كاری كنید. بدون ایجاد افزایش دما و سخت شدن قطعه كار ، بدون تولید دودهای سمی و بدون ایجاد پیچیدگی در قطعه كار.
شما می‌توانید قطعاتی را كه قبلاً سخت‌كاری شده‌اند و عملیات حرارتی بر روی آنها انجام شده است را به راحتی ماشین‌كاری كنید. در ایجاد سوراخ بر روی فولاد به ضخامت 2 اینچ حداكثر دمای قطعه كار به 120 درجه فارنهایت می‌رسد و لیكن ماشین‌كاری بر روی دیگر قطعات در دمای اتاق انجام می‌شود.
نیازی به ایجاد سوراخ اولیه نمی‌شود: بر خلاف ماشین‌كاری با وایركات كه نیاز به ایجاد سوراخ اولیه می‌باشد در این روش نیازی به ایجاد سوراخ اولیه نمی‌باشد.
موضوع ضخامت قطعه‌كار :
محدودیت مشخصی برای ضخامت معلوم نمی‌باشد و لیكن سرعت برش تابعی از ضخامت قطعه كار می‌باشد.
عدم آسیب‌رسانی به محیط :
شما می‌توانید از مواد ساییده شده قرمز رنگ كه از garnet بجای مانده است جهت تزئین باغچه استفاده كنید حتی اگر شما می‌خواهید قطعات زیادی از جنس مواد خطرناك از قبیل سرب و ? را ماشین‌كاری كنید، این مهم است كه مقدار خیلی كمی از ماده برداشته می‌شود. این خود در حفاظت محیط‌زیست موثر است.
باقی مانده مواد خام نیز قابل استفاده است :هنگام ماشین‌كاری قطعات گران‌قیمت از قبیل تییانیوم، باقی مانده ماده خام نیز ارزشمند است زیر عرض برش این فرآیند كوچك بوده و پس از تولید قطعه اصلی، می‌توان از مواد باقی مانده مجدداً قطعات دیگری تولید نمود.
تنها و تنها فقط به یك ابزار نیاز است :در این روش نیازی به تغییر ابزار نمی‌باشد و حتی نیازی به برنامه‌ریزی جهت تغییر ابزار نمی‌باشد. برنامه‌ریزی و تنظیم دستگاه و تمیز كردن نیز زمان زیادی نمی‌برد، از این رو در این روش سرعت تولید و بهره‌وری خیلی زیاد است.
افسانه‌ها و موهومات معمول در مورد جت مواد ساینده :
اوه! شما می‌توانید فولاد به ضخامت 6 اینچ را با آب ببرید!؟
خیر! اگر شما مشاهده می‌كنید كه یك قطعه فولادی به ضخامت 6 اینچ در حال برش‌كاری است، بدانید كه این واترجت نیست بلكه جت مواد ساینده است كه این كار را انجام می‌دهد. وظیفه آب در اینجا فقط اعمال شتاب فوق‌العاده زیاد بر مواد ساینده است. و این مواد ساینده است كه فولاد را می‌برد، نه آب!

عمر نازل برش‌كاری :
به اشتباه خیال می‌شود كه عمر نازل خیلی مهم و حساس است و این در حالی است كه عمر قسمت نازل دستگاه اهمیت آن چنانی ندارد و آنچه كه مهم است عمر تیوپ مخلوط‌كننده مواد ساینده با آب است.
Orifice یا jewelها ارزان هستند و اصلاً قابل قیاس با تیوپ اختلاط نمی‌باشد. Jewelها (قسمت نازل یا دهانه خروجی آب است كه از جنس لعل یا یاقوت می‌باشد) تقریباً ارزان و حدود 15 تا 50 دلار می‌باشند و این در حالی است كه قیمت تیوپ مخلوط‌كننده 100 تا 200 دلار می‌باشد. Jewelها نوعاً در اثر رسوبات معدنی موجود در آب آسیب می‌بینند كه البته این رسوبات قابل برداشت می‌باشند. Jewel از جنس یاقوت قرمز و آبی تقریباً یكسان هستند و تفاوتشان فقط در رنگشان است. علت رنگ قرمز rubyها به علت درصد بالای كرم موجود در آنها بوده و در مقابل sapphireها علت رنگ آبی، درصد بالای آهن موجود در آنها است ولیكن هر دو سنگ یاقوت معدنی می‌باشند. اما اگر هنوز عمر مفید نازل برای شما خیلی مهم است می‌توانید بجای نازل از جنس یاقوت قرمز یا آبی، از نازل الماسه استفاده كنید ولی بهتر است فعلاً از یك سامانه مناسب فیلتراسیون آب استفاده كنید.
مدت كاركرد مفید تیوب مخلوط‌كننده چقدر است؟
برای روشن شدن موضوع بدانید استفاده از یك تیوب مخلوط‌كننده كهنه و آسیب دیده در اثر كاركرد مانند بكارگیری یك تیغچه الماسه كند شده می‌باشد. این مشكل است كه بگوییم چه وقت یك تیوب كاملاً آسیب دیده و قابل كاربرد نمی‌باشد. اما این مهم است كه ساییدگی در تیوب باعث كاهش كارآیی ماشین‌كاری می‌گردد. برای كارهای دقیق بهتر است از یك تیوب جدید استفاده نمود.
عمر مفید تیوب به پارامترهای زیادی بستگی دارد، به عنوان مثال نوعاً از 20 تا 100 ساعت می‌تواند عمر مفید متوسط فرض شود. البته با توجه به شرایط ممكن است از این زمان سریع‌تر یا كندتر نیز سایش اتفاق بیفتد كه البته باز به شرایط كاری بستگی دارد.

پس هزینه اصلی عملیاتی چه چیزی است؟
وقتی هزینه‌هایی از قبیل تیوب اختلاط و دهنه‌های نازل كه قطعات گران‌قیمت و فرسایشی هستند را مورد توجه قرار می‌دهید بایستی هزینه كل عمیات را نیز در نظر گرفته و آن را با سودمندی و قدرت تولید دستگاه مقایسه كنید وقتی شما چنین مقایسه‌ای را انجام دهید خواهید دید كه دستگاه جت مواد ساینده شاید سودآورترین دستگاه در كارگاه شما باشد.
توجه داشته باشید كه قیمت ساعت كار دستگاه بین 20 تا 35 دلار متغیر است. البته كارگاه‌هایی نیز مشاهده شده‌اند كه به علت انجام كارهای فوق‌العاده دقیق، ساعت كار دستگاهشان بین 500 تا 2000 دلار می‌باشد. البته كمی غیر عادی نیز می‌باشد و همچنین گاهگاهی كارگاه‌هایی نیز دیده می‌شوند كه كارهایی انجام می‌دهند كه انجام آنها با سایر روش‌ها یا تقریباً غیر ممكن و یا با استفاده از روش‌هایی كه بتواند جایگزین جت مواد ساینده شود، خیلی گران می‌شود.

تلرانس‌ها و دقت‌های قابل دستیابی :
جهت تولید قطعات دقیق نیاز به دستگاه دقیق نیز می‌باشد. البته پارامترهای دیگری نیز وجود دارند كه مهم و قابل توجه می‌باشند. یك میزكار دقیق در دقت كار تاثیر دارد. فاكتور اصلی در دقت و تلرانس، نرم‌افزار دستگاه است نه سخت‌افزار آن! تلرانس قابل دستیابی به مقدار زیادی به مهارت استفاده كننده بستگی دارد. اخیراً پیشرفت‌های مهمی در خصوص كنترل فرآیند جهت دستیابی به تلرانس‌های بالاتر صورت گرفته است. دستگاه 10 سال پیش دارای تلرانس كاری بین 060/0 تا 10/0 اینچ بوده است و لیكن امروزه دستگاه‌هایی تولید شده‌اند كه قادرند قطعاتی با تلرانس 002/0 اینچ تولید كنند.
جنس قطعه كار :
مواد سخت‌تر نوعاً پس از برشكاری كمتر taper شده‌اند و این مسئله در تعیین میزان تلرانس قابل دستیابی، قابل توجه است.
ضخامت قطعه كار :
هنگامی كه ضخامت قطعه كار افزایش می‌یابد، كنترل رفتار خروجی جت‌ ساینده در محلی كه از قطعه كار خارج می‌شود، مشكل می‌گردد و هر چه ضخامت قطعه كار افزایش یابد، میزان شیب‌دار شدن و احتمال لب‌پریدگی افزایش می‌یابد.
دقت میزكار :
واضح است است دقت بالاتر وقتی حاصل می‌شود كه حركت میز دقیق‌تر و قابل كنترل‌تر باشد.
استحكام و پایداری میزكار:
ارتعاشات بین سیستم حركتی و قطعه كار و ضعف در كنترل سرعت و تغییر ناگهانی در وضعیت دستگاه می‌تواند باعث بروز عیب در قطعه كار گردیده كه اغلب witness marks نامیده می‌شود .

كنترل جت مواد ساینده :
چون اساساً ابزار برشی جریانی از آب پر فشار همراه با مواد ساینده است، هنگام خروج از قطعه كار حالت اریب شكل بوجود می‌آید، لذا جهت حصول تلرانس و دقت لازم بایستی این عقب‌افتادگی با كنترل مناسب جبران گردد.

این مسلئه عقب‌افتادگی (lag) می‌تواند در موارد ذیل بروز اشكال نماید :
الف- در اطراف منحنی‌ها
هنگامی كه جت می‌خواهد از یك مسیر منحنی شكل عبور نماید، lag باعث شیب‌دار شدن می‌گردد، بنابراین برای جلوگیری از این امر بایستی سرعت حركت خطی مسیر برش را پایین آورد و اجازه داد كه قسمت انتهایی جت و قسمت ابتدایی آن كه این دو مابین محل ورود جت و محل خروج آن از قطعه كار قرار دارد در یك راستا قرار گرفته و از شیب‌دار شدن آن جلوگیری گردد.
ب- گوشه‌های داخلی
هنگامی كه جت وارد یك گوشه داخلی از مسیر برش می‌گردد بایستی سرعت پیشروی را پایین آورد تا عقب‌افتادگی قسمت انتهایی جت جبران شده و مسیر برش صاف و بدون شیب‌ تولید شود در غیر این صورت احتمال افزایش شعاع گوشه وجود خواهد داشت. همچنین پس از اتمام ماشینكاری گوشه‌ها و رسیدن به خط مستقیم نبایستی سرعت پیشروی یكمرتبه افزایش یابد زیرا این عمل باعث پس زدن ناگهانی جت و آسیب‌دیدگی قطعه كار می‌گردد.
ج- میزان پیشروی
هنگامی كه سرعت پیشروی كاهش داده می‌شود، عرض مسیر برش به مقدار اندكی افزایش می‌یابد.
د- شتاب
هر گونه حركت ناگهانی از قبیل تغییر در میزان پیشروی به طور ناگهانی باعث آسیب‌دیدگی قطعه كار می‌گردد. لذا بایستی برای كارهای فوق‌العاده دقیق، شتاب به خوبی كنترل گردد.
هـ- فاصله نازل تا قطعه كار
برخی از نازل‌ها نسبت به برخی دیگر باعث شیب‌دار شدن بیشتری در مسیر برش می‌گردد. نازل‌های بلندتر معمولاً شیب كمتری ایجاد می‌نمایند، كاهش فاصله نازل تا سطح قطعه كار باعث كمتر شدن شیب می‌گردد.
و- عرض برش
عرض برش كه همان قطر یا عرض پرتو جت می‌باشد، مشخص می‌كند كه تا چه حد شما می‌توانید گوشه‌هایی تیز و با حداقل شعاع گوشه تولید نمایید. تقریباً كوچكترین قطر پرتو جت تولید عرض برشی به پهنای 030/0 اینچ می‌نماید. دستگاه‌هایی با قدرت عملیاتی بالاتر نیازمند نازل‌های بزرگتری می‌باشد زیرا حجم آب و مواد ساینده نیز بیشتر خواهد بود.
ز- ثبات فشار پمپ
تغییرات در فشار پمپ واترجت می‌تواند باعث ایجاد اثراتی بر روی قطعه نهایی گردد. بنابراین لازم است كه در حین انجام عملیات طوری برنامه‌ریزی گردد كه تغییرات فشار پمپ به حداقل رسیده تا از ایجاد اثرات نامطلوب بر قطعه كار جلوگیری شود و این موضوع بخصوص در مواردی كه تلرانس مورد نظر در حدود 005/0 اینچ باشد، رعایت این مسئله الزامی است پمپ‌های قدیمی‌تر اغلب بیشتر باعث بروز چنین مشكلاتی می‌شدند ولیكن پمپ‌هایی كه با استفاده از سیستم میل‌لنگ كار می‌كنند باعث توزیع فشار یكنواخت‌تر و منظم‌تر می‌گردند.
ح- تجربه اپراتور
با توجه به فاكتورهای ذكر شده سیستم جت مواد ساینده قادر است قطعات را با تلرانسی از 020/0 اینچ تا 001/0 اینچ تولید نماید. امتیاز و برتری یك دستگاه جت مواد ساینده نسب به نوع مشابه خود، در سهولت دستیابی به تلرانس‌های مذكور می‌باشد در صورتی كه نازل بتواند در هر موقعیت لازم نسبت به محورهای x و y با تلرانس 01/0 اینچ قرار گیرد، بنابراین شما می‌توانید قطعه‌ای با ضخامت 5/0 اینچ را با تلرانس 002/0 اینچ تولید نمایید. علاوه بر مطالب فوق، تجربه اپراتور نیز حائز اهمیت می‌باشد.

|+| نوشته شده توسط محمدحسن محمدی در پنجشنبه 1385/08/04 ساعت 12:47 |

متالوژی چیست؟

علم شناخت و استخراج فلزات و هنر کار روی آنها را متالوژی می‌‌گویند. این علم جداسازی مواد معدنی از سنگ معدن آنها ، ذوب ، تصفیه و تولید شمش ، بهبود خواص و تهیه آلیاژها و فن کاربر روی فلزات و شکل دادن آنها را دربر می‌‌گیرد.
مقدمه از زمانی که انسان فلز را شناخت، متالوژی را به عنوان یک هنر فرا گرفت. صنعت متالوژی از دیر باز در جهان به عنوان یک صنعت مادر شناخته شده و با پیشرفتهای روز افزون تکنولوژی نقش آن اشکار می‌‌گردد. تحقیقات باستان شناسی نشان می‌‌دهند که اولین اقوامی ‌که موفق به کشف و استفاده از آن شدند، ساکنان فلات ایران بودند. با در نظر گرفتن این سابقه کهن ، همچنین نقش روز افزون فلزات در زندگی بشر و وجود معادن غنی متعدد در ایران ، شایسته است که دست اندرکاران صنعت متالوژی در شناسایی این رشته و افزایش آگاهی عمومی ‌در این زمینه کوشا باشند.
تاریخچه دوره فلزات بعد از عصر حجر و از حدود 6 تا 7 هزار سال قبل از هجرت آغاز شده است. شاید مس اولین فلزی است که بطور خالص و طبیعی و جدا از مواد معدنی مورد استفاده بشر قرار گرفته است. انواع سنگهای مس از ظاهری فلزی با رنگهای مختلف مانند نیلی ، لاجوردی ، سبز ، طلایی و سرخ برخوردار می‌‌باشند. این امر می‌‌تواند یکی از عوامل توجه بشر اولیه به ترکیبات حاوی مس باشد.
برخی معتقدند که گویا اولین بار ذرات طلا که در کنار ماسه‌های کنار رودخانه‌ها پراکنده بودند، توسط بشر شناسایی شدند. مصریان و شاید هندیان بیشتر از سایر ملل در استخراج طلا از سنگهای آن توفیق داشتند، اما در ایران از دوره هخامنشی ، آثار متعددی از طلا و نقره خصوصا در کنار رود جیحون و در شهر همدان کشف شده است. با گذشت �