مجله ساخت و تولید ورقکاری SHEET METAL WORKING کشش ورق بریدن ورق بزرگ به ورق های کوچک یا برش دور تا دور ورق یا ایجاد سوراخ بر روی آن را می گویند.

Transkript

1 ورقکاری SHEET METAL WORKING برشکاری خمکاری کشش ورق سایر عملیات شکلدهی ورقهای فلزی سنبه و ماتریس در فرآیندهای ورقکاری عملیات ورقکاری که توسط پرس قابل اجرا نمیباشند خمکاری موادی به شکل لوله واژهشناسی ورقکاری Sheet Metalworking Terminology -1 سنبه و ماتریس die Punch and ابزارآالتی که به شکل نری)پانچ( و مادگی)ماتریس( به منظور انجام برشکاری خمکاری و کشش ورق استفاده می شود. -2 پرس press Stamping 3- قطعات پرسی Stampings سه بخش اصلی از فرآیندهای ورقکاری.1 برشکاری Cutting بریدن ورق بزرگ به ورق های کوچک یا برش دور تا دور ورق یا ایجاد سوراخ بر روی آن را می گویند..2 خمکاری Bending کج کردن یک ورق حول یک محور مستقیم.3 کشش Drawing شکلدهی ورق به اشکال محدب و مقعر 77 مجله فنی مهندسی ساخت و تولید - شماره 54

2 برشکاری Cutting بریدنورقبیندولبهبرندهتیز)سنبهوماتریس( رابرشکاریمیگویند شکل 1 -مراحل برشکاری )a( لحظاتی پیش از تماس پانچ با قطعه کار )( پانچ قطعه را تحت فشار قرار میدهد که باعث ایجاد تغییر شکل پالستیک در آن میشود )c( پانچ به قطعه فشار وارد آورده و به داخل آن نفوذ میکند که باعث ایجاد سطح برش صافی میشود )d( آغاز شکست در دو لبه برش مقابل هم که ورق را جدا میسازد سه روش اصلی که در پرسکاری به برشکاری معروف است: shearing Blanking Punching روش Shearing )گیوتین - قیچی( برش ورق در امتداد یک خط مستقیم بین دو لبه برنده را می گویند. معموال برای برش ورقهای بزرگ به تکههای کوچک برای عملیات ساخت بعدی استفاده میشود شکل -3 فرآیند : Shearing مجله فنی مهندسی ساخت و تولید - شماره 54 Shearing نمای جانبی فرآیند )a( )( نما از روبروی یک دستگاه برش فلز که به تیغه فوقانی شیبدار مجهز شده است عالمت v نشاندهنده جهت حرکت است فرآیند سوراخکاری و پولک زنی Punching( )Blanking and Blanking بالنکینگ یا پولک زنی برش ورق و جداسازی تکههای برش خورده از ورق خام وقتی ورق بین سنبه و ماتریس بریده می شود قسمتی از ورق روی قالب و قسمتی از سوراخ ماتریس بیرون می افتد. اگرتکه برش 78

3 خورده که از سوراخ ماتریس بیرون می افتد قطعه دلخواه باشد آن را lank می گویند. ورق باقیمانده روی ماتریس دورریز است. پانچ یا سوراخکاری- برش ورق مشابه Blanking است با این تقاوت که تکههای بریده شده دورریز هستند و پرت ورق به حساب میآیند ورق باقی مانده قطعه دلخواه است شکل 4- فرآیندهای )a( Blanking و )( پانچ میزان لقی)بازی برش( در برش ورق Clearance in Sheet Metal Cutting لقی به فاصله بین سنبه )پانچ( و ماتریس اتاق میشود مقادیر معمول لقی بین 4 تا 8 درصد ضخامت ورق خام است - اگر میزان لقی کم باشد خطوط شکست از هم عبور میکنند که باعث ایجاد سطوح صیقلی دوگانه و نیروی بزرگی در دستگاه میشود. - اگر میزان لقی زیاد باشد فلز بین دو لبه برنده گیر میکند که باعث بزرگ شدن پلیسه میشود. میزان لقی در برش ورق لقی توصیهشده توسط رابطه زیر قابل محاسبه است: c = at که در آن c مقدار لقی a ضریب لقی وt برابر با ضخامت ورق است. مقدار ضریب لقی )a( بر اساس جنس فلز تعیین میشود. ضریب لقی )a( برای سه گروه از فلزات a گروه فلزات آلیاژهای آلومینیوم 1100S و 5052S و همه تمپر شده ها آلیاژهای آلومینیوم 2024ST و 6061ST برنج فوالد نورد سرد شده نرم استنلس استیل نرم فوالد نورد سرد نیمه سخت استنلس استیل سخت و نیمه سخت اندازه سنبه و ماتریس برای فرآیندهای بانکینگ و پانچ در : D برای برشهای گرد به قطر lanking D قطر پانچ = 2c- D قطر نمونه جداشده: که در رابطه c مقدار لقی است D h در پانچ برای سوراخ به قطر D h قطر سوراخ پانچ = D h قطر سوراخ ماتریس = 2c + که در رابطه c مقدار لقی است D در شکل - 6 اندازه ماتریس تعیینکننده اندازه تکه جداشده فرآیند lanking است اندازه پانچ تعیینکننده انداز سوراخ D است h لقی زاویهای هدف: این لقی اجازه میدهد که ماده بریده شده از ورق به آسانی از داخل ماتریس به بیرون بیفتد مقادیر معمول : 0.25 تا 1.5 در هر طرف شکل - 7 لقی زاویهای 79 مجله فنی مهندسی ساخت و تولید - شماره 54

4 54 شماره - تولید و ساخت مهندسی فنی مجله برش نیروهای است اهمیت حائز پرس تناژ تعیین برای نیروها این مقدار F = S t L طول L و ورق ضخامت t ماده برشی مقاومت S فوق رابطه در که است برش خط Bending خمکاری تغییر ایجاد منظور به مستقیم محور یک حول ورق کردن کج آن در دائمی شکل ورق خمکاری )a( 11- شکل تار بیرون و فشار تحت خنثی تار به نسبت داخل سمت در ماده است کشش تحت خنثی فرآیند در دو هر فشاری و کششی طول تغییر )( 11- شکل میافتند اتفاق خمکاری خمکاری انواع میشود اجرا V -شکل ماتریس یک وسیله به V: خمکاری ماتریس یک وسیله به : )Edge ending( لبه روی خمکاری قائم V خمکاری ارزان تولیدات برای برک پرس روی بر اجرا قابل هستند ارزان و ساده V -شکل ماتریسهای V خمکاری )a( - 12 شکل لبه روی خمکاری باال تولید تیراژ برای مناسب است نیاز مورد ورقگیر هستند گرانتر و پیچیدهتر ماتریسها لبه روی خمکاری )( 12- شکل خمکاری حین ورق آمدن کشش حین فلز باشد کوچک ورق ضخامت به نسبت خم شعاع اگر میآید. کش خمکاری که خاطر این به است اهمیت حائز آمدن کش میزان تخمین شود یکی نظر مورد ابعاد با نهایی قطعه طول خمکاری از قبل قطعه خنثی تار طول تعیین مشکل: خمکاری در ورق آمدن کشش مقدار فرمول Bend Allowance Formula BA=2π A/ 360 x(r+ K a t) 80 تولید و ساخت مجله

5 t خم شعاع R خم زاویه A آمدن کش میزان BA آن در که است. ورق آمدن کش میزان تخمین ضریب K و ورق ضخامت a R<2t K a = 0.33 R>=2t K a = خمکاری در فنری برگشت قطعه روی از سنبه برداشتن از پس خم زاویه افزایش از عبارتست کار فنری: برگشت علل االستیک انرژی میشود برداشته قطعه روی از فشار که هنگامی اصلی شکل از مقداری قطعه میشود باعث که میماند باقی قطعه در کند. بازیابی را خود شعاع افزایش و خم زاویه کاهش در را خود خمکاری در فنری برگشت 13- شکل و R شعاع تا گرفته قرار فشار تحت کار قطعه خمکاری حین )1( میدهد: نشان خم رفتن کنار از پس )2( بگیرد خود به را V( خمکاری در سنبه )منظور ابزار A زاویه میرسد. R شعاع و 'A زاویه به و برمیگردد مقداری قطعه پانچ خمکاری نیروی زده تخمین زیر صورت به خمکاری نیاز مورد نیروی حداکثر میشود: Kf TSwt F = D w ماده کششی استحکام TS خمکاری نیروی آنF در که برای است. ورق ضخامت t و خم محور راستای در کار قطعه عرض لبه روی بر خمکاری برای و Kf=1.33 ضریب V روش به خمکاری بود. خواهد 0.33 ضریب این مالشی ماتریس )( V -شکل ماتریس )a( : D ماتریس دهنه ابعاد شکل 14 - Drawing عمیق کشش جعبهای شکل فنجانی قطعات ساختن منظور به ورق شکلدهی توخالی پیچیده منحنیهای با قطعات سایر یا شکل میگیرد قرار ماتریس توخالی قسمت روی شده بریده ورق تکه میدهد. فشار ماتریس داخل به را آن سنبه سپس و نوشیدنی بطریهای : روش این به تولیدی محصوالت آشپزخانه ظروف خودرو بدنه قسمتهای مهمات پوستههای... و ظرفشویی سینک 19 شکل شکل: فنجانی قطعه یک کشش )a( متناظر کار قطعه )( کار قطعه با پانچ تماس از پیش عملیات آغاز )1( کورس انتهای در تقریبا )2( فرآیند ابتدای در ورق تکه )1( کشش از پس قطعه )2( تولید و ساخت مجله کشش در لقی زیر رابطه توسط که c لقی توسط ماتریس و سنبه جانبی وجوه شماره - تولید و ساخت مهندسی فنی مجله

6 مجله فنی مهندسی ساخت و تولید - شماره 54 تعیین میشود از هم جدا میشوند: c = 1.1 t که در رابطه فوق t ضخامت ورق است به عبارت دیگر لقی برابر با 10 درصد بیشتر از ضخامت ورق است نسبت کشش ( DR DR (Drawing Ratio برای شکل استوانهای رابطه به سادهترین شکل تعریف میشود: D DR = D p که در آن D قطر تکه ورق است و Dp قطر پانچ است این نسبت نشانگر کشش پذیری ورق است. حد باالیی برابر با 2 است p کوچک شدن r مجددا برای شکل استوانهای به صورت زیر تعریف میشود: D D r = D 82 مقادیر r باید کمتر از 0.5 باشد نسبت ضخامت به قطر حاصل تقسیم ضخامت ورق بر قطر آن پیش از کشش t/d نسبت ضخامت به قطر ورق = t/d الزم است بیشتر از 1 درصد باشد. مقدار مطلوب نسبت t/d قطعه به سمت چروک شدن میرود. با کاهش نسبت تعیین اندازه بالنک ورق پیش از کشش به منظور درست بودن اندازههای قطعه نهایی پس از کشش الزم است اندازه تکه ورق آغازین D صحیح باشد. با برابر گذاشتن حجم تکه ورق آغازین و حجم قطعه کار نهایی میتوان به D دست یافت برای سادهسازی محاسبات از نازک شدن ورق در دیوارهها چشمپوشی شود. سایر اشکال غیر استوانهای قوطیهای چهارگوش یا مستطیلی )نظیر سینک ظرفشویی( گلدانهای پلهدار )پاشنه دار( مخروطها فنجانیهایی با کف کروی به جای کف صاف منحنیهای غیر منتظم )نظیر بدنه خودرو( هر کدام از این اشکال از لحاظ فنی مشکات خاص خود را در فرآیند کشش دارند سایر عملیات شکلدهی ورق که بر روی پرسهای رایج اجرا میشود: عملیاتی که با ابزارآالت فلزی انجام میشود. عملیاتی که با ابزارآالت منعطف الستیکی اجرا میشود. اطوکشی این فرآیند ضخامت دیواره استوانه فنجانی شکل را یکنواختتر میکند مثال: بطری فلزی نوشیدنیها و لوله توپ شکل - 25 فرآیند اطوکشی برای دستیابی به ضخامت دیواره یکنواختتر )1( آغاز فرآیند )2( حین فرآیند به نازک شدن و افزایش طول دیوارهها توجه کنید برجسته کاری Emossing از این فرآیند به منظور ایجاد فرو رفتگی در ورق نظیر حروف برجسته یا برجستگیهای تقویتی استفاده میشود شکل 26 - )a( :Emossing مقطع عرضی سنبه و ماتریس در هنگام پرس کردن ورق )( قطعه نهایی با راههای برجسته

7 فرآیند Guerin )شکلدهی با استفاده از پرس پد الستیکی( شکل 28- فرایند - Guerin )1( قبل و )2( بعد عامتهایv وF بهترتیبنشاندهندهحرکتواعمالنیرومیباشند مزایای روش Guerin هزینه ابزارآالت ارزان بلوک شکل دهنده میتواند از چوب پاستیک یا هر مادهای که به آسانی شکل گیرد ساخته شود. پد الستیکیمیتواندبابلوکهایفرمدهندهمختلفی استفادهشود. این فرآیند برای تولیدات با تعداد ضرب پایین مناسب است. قالب برای فرآیندهای ورقکاری اکثر فرآیندهای شکلدهی با پرس توسط ابزارآالت سنبه و ماتریس رایج انجام می شود. این ابزارآالت برای یک قطعه به طور اختصاصی طراحی میشوند. واژه قالب پرسی بیشتر برای قالب ها با قابلیت تعداد ضرب باال استفاده میشود. شکل - 30 اجزای سنبه و ماتریسی که برای فرآیند Blanking مورد استفاده قرار میگیرد شکل )a( 31 قالب پروگرسیو )مرحله ای( )کفشک فوقانی سنبهها نگه دارنده ورق نوار ورق ماتریس کفشک تحتانی( )( قطعه تولیدشده متناظر )نوار ورق نیم شیار سنبه چهارگوش پانچ گرد تکه کردن قطعه قطعه نهایی( شکل 32- اجزای یک دستگاه قالب پرس مکانیکی مرسوم )قوای محرک چهارچوب شاسی بستر بالشتک رم چرخطیار( انواع چهارچوب شاسی دستگاه پرس چهارچوب فضادار- به شکل حرف C است و اغلب به صورت C-frame شناخته میشود چهارچوب با وجوه جانبی مستقیم -H-frame ساختاری شبیه به جعبه دارد و برای تناژهای باال استفاده میشود مجله فنی مهندسی ساخت و تولید - شماره 54

8 مجله فنی مهندسی ساخت و تولید - شماره 54 سیستمهای محرک و قدرت پرسهای هیدرولیک- این پرسها از سیلندر-پیستونهای بزرگ برای حرکت دادن رم استفاده میکنند کورس حرکت رم نسبت به پرسهای مکانیکی بیشتر است مناسب برای کشش عمیق سرعت پایینتری نسبت به دستگاههای مکانیکی دارد پرسهای مکانیکی- حرکت دورانی موتور را به حرکت خطی رم تبدیل میکنند نیروهای باال در انتهای کورس حرکت به وجود میآید مناسب برای فرآیندهای پانچ و lanking عملیات ورقکاری که توسط پرس انجام نمیشوند شکلدهی با کشش روی سنبه )بدون ماتریس( Stretch forming رول فرمینگ و رول بندینگ Roll ending and forming چرخکاری Spinning )فرآیند شکلدهی است که در آن یک قطعه با تقارن محوری به تدریج حول یک سنبه دوار توسط یک غلتک دوار شکلدهی میشود( فرآیندها با نرخ انرژی باال Highenergyrate forming processes شکلدهی کششی بدون ماتریس - Forming Stretch ورق فلزی به طور همزمان کشیده و خم میشود تا تغییر شکل حاصل شود شکل 39 شکلدهی کششی بدون ماتریس: )1( آغاز فرآیند )2( سنبه شکلدهی به داخل قطعه کار نیروی F را وارد مینماید که باعث die کشیدگی و خمشدن آن میشود. F برابر با نیروی کششی است نیروی مورد نیاز در فرآیند شکلدهی کششی F = LtY f که در آن F نیروی کشش L طول ورق در راستای عمود بر Y f جریان تنش در قطعه کار است. کشش t ضخامت ورق و نیروی F die میتواند با برقراری تعادل بین مولفههای عمودی نیروها تعیین شود. خمکاری به روش نورد با استفاده از نورد ورقهای فلزی بزرگ به مقاطع منحنی شکل داده میشود شکل 40- خمکاری به روش نورد شکلدهی به روش نورد میتوان به وسیله نورد فرآیند شکلدهی یک کویل ورق را به صورت پیوسته توسط غلتکهای متقابل به انجام رساند شکل - 41 شکلدهی یک مقطع ناودانی شکل به صورت پیوسته ( 1 )نورد مستقیم straight rolls )2( شکلدهی جزئی partial form )3( شکلدهی نهایی final form 84 روش چرخکاری Spinning فرآیند شکلدهی است که در آن یک قطعه با تقارن محوری به تدریج حول یک سنبه دوار توسط یک غلتک دوار شکلدهی میشود. سه نوع دارد: -1 روش مرسوم Conventional spinning

9 Shear spinning برشی روش -2 Tue spinning تیوبی روش -3 و فرآیند حین )2( فرآیند ابتدای در تنظیم )1( مرسوم روش شکل فرآیند تکمیل )3( HERF باال توان با شکلدهی در انرژی زیادی مقدار مصرف با فلز که هستند شکلدهی فرآیندهای میگیرد. فرم کوتاه زمان یک میشوند: زیر موارد شامل فرآیندها نوع این الکترومغناطیسی روش به شکلدهی الکتروهیدرولیک شکلدهی انفجاری شکلدهی انفجاری شکلدهی شود. می شکلدهی ماتریس حفره داخل به فلزی ورق انفجار از ناشی انرژی از استفاده با میکند. منتقل ماتریس حفره داخل به ورق فرستادن برای را خود انرژی که میشود شوک صورت به موجی آمدن وجود به باعث انفجار هوافضا صنعت نمونه عنوان به بزرگ قطعات کاربردها: انفجاری: شکلدهی 45- شکل میروند بیرون آب سطح از انفجار گازهای و میکند شکلدهی را قطعه انفجار موج )3( و میگیرد صورت انفجار )2( آمادهسازی )1( الکترومغناطیسی روش به شکلدهی که الکترومغناطیسی میدان از ناشی مکانیکی نیروی توسط فلزی ورق.دوش می شکلدهی میشود القا سیمپیچی یک وسیله به قطعهکار در صورت به HERF فرآیندهای بین در حاضر حال در فرآیند این میگیرد قرار استفاده مورد گستردهتری تیوبی قطعات کاربردها: که آمادهسازی مرحله )1( الکترومغناطیسی: روش به شکلدهی شکل 47 - توسط که میشود داده قرار شکلی تیوبی قطعهکار داخل به سیمپیچی آن در یافته شکل قطعه )2( است شده احاطه ماتریس تولید و ساخت مجله شماره - تولید و ساخت مهندسی فنی مجله