شکل دهی فلزات فرآیندی است برای شکل دادن به مواد خام فلزی به اشکال و اندازه های مختلف با استفاده از تکنیک های مختلف. شکل دهی فلزات فرآیندی حیاتی در تولید انواع محصولات فلزی است. انواع مختلفی از فرآیندهای شکل دهی فلز وجود دارد که به دو دسته فرآیندهای گرم کاری و سرد کار طبقه بندی می شوند.
فرآیند شکل‌دهی فلزات گرم شامل حرارت دادن فلزات بالاتر از دمای تبلور مجدد آنها است که باعث شکل‌پذیری آنها می‌شود و در نتیجه شکل دادن آنها به اشکال مختلف را آسان‌تر می‌کند. فرآیند کار گرم شامل تکنیک هایی مانند آهنگری و اکستروژن است. آهنگری شامل استفاده از چکش یا پرس برای شکل دادن به فلز در حالت گرم است. از طرف دیگر، اکستروژن فرآیندی است که فلز را با فشار هیدرولیک از طریق قالب عبور می دهد.
از طرف دیگر، فرآیندهای سرد کاری فرآیندهایی هستند که نیازی به حرارت دادن فلز بالاتر از دمای تبلور مجدد آن ندارند و از این رو به عنوان فرآیندهای دمای اتاق شناخته می شوند. فرآیندهای سرد کار شامل تکنیک هایی مانند نورد، خمش و کشیدن می باشد. در نورد، فلز از بین دو غلتک عبور داده می شود که برای کاهش ضخامت و فرم دادن به آن، آن را فشرده می کنند. در خمش، فلز با استفاده از رول های خمشی کانتور یا ابزارهای دیگر به شکل مورد نظر خم می شود. از سوی دیگر، طراحی شامل کشیدن فلز از طریق قالب برای ایجاد شکل دلخواه است.
نوع دیگری از فرآیند شکل دهی فلز، شکل دهی ورق فلزی است که برای تولید محصولاتی مانند بدنه خودرو، سقف و لوازم خانگی استفاده می شود. شکل دهی ورق فلز شامل تکنیک هایی مانند مهر زنی، کشیدن عمیق و ریسندگی است. در مهر زنی، فلز با مهر زنی بین قالب های نر و ماده شکل می گیرد. در کشش عمیق، فلز با استفاده از قالب سوراخ کننده یا نگهدارنده خالی به داخل قالب کشیده می شود. در چرخش، یک دیسک فلزی با سرعت زیاد می چرخد و با فشار دادن آن بر روی سنبه به شکلی در می آید.
انواع فرآیندهای شکل دهی فلزات
در نتیجه، فرآیندهای شکل دهی فلز در تولید محصولات فلزی مختلف حیاتی هستند. نوع فرآیند شکل دهی فلز مورد استفاده به ویژگی های فلز مانند استحکام، شکل پذیری و ضخامت آن و شکل و اندازه مطلوب محصول بستگی دارد. تکنیک های مختلف شکل دهی فلز دارای مزایا و معایب متمایز است که آنها را برای کاربردهای مختلف مناسب می کند. انتخاب فرآیند شکل‌دهی مناسب فلز برای اطمینان از کیفیت بالای محصولات فلزی که مشخصات مورد نیاز را برآورده می‌کنند، بسیار مهم است.
فرمینگ فلزی آهنگری
فرمینگ فلزی آهنگری فرآیند شکل دادن به قطعات فلزی با اعمال نیروهای فشاری به آنها است. این فرآیند هزاران سال پیش آغاز شد و از آن زمان به یک تکنیک حیاتی در دنیای صنعتی تبدیل شده است. در این مقاله به بررسی انواع آهنگری، مزایا و معایب و کاربردهای آنها خواهیم پرداخت.
اولین شکل آهنگری آهنگری بود که در آن فلز را در فورج گرم می کردند و با چکش به آن شکل می دادند. آهنگری از آن زمان تا کنون راه طولانی را پیموده است و انواع مختلفی از آهنگری از جمله آهنگری قطره ای، آهنگری پرس و فورج رولی توسعه یافته است. آهنگری قطره ای شامل قرار دادن یک قطعه فلز گرم شده روی سندان و سپس ضربه زدن به آن با یک چکش سنگین است. از طرف دیگر آهنگری پرس از یک پرس هیدرولیک برای اعمال فشار به فلز استفاده می کند. آهنگری رول شامل عبور فلز از میان غلتک ها برای فشرده سازی آن است.
یکی از مزیت های آهنگری این است که فلز را با تراز کردن ساختار دانه آن قوی تر می کند. این بدان معناست که فلز آهنگری در مقایسه با فلز ریخته‌گری شده کمتر در اثر تنش ترک خورده یا شکسته می‌شود. فلز آهنگری همچنین ترکیب یکنواخت تری دارد که از نظر خواص آن را قابل پیش بینی تر می کند. با این حال، آهنگری محدودیت هایی دارد. به عنوان مثال، ایجاد اشکال پیچیده با استفاده از آهنگری می تواند دشوار باشد زیرا به نیرو و دقت زیادی نیاز دارد.
آهنگری فرآیندی حیاتی در تولید محصولات فلزی مختلف از جمله قطعات خودرو، ابزار و قطعات هوافضا است. آهنگری همچنین برای ساخت سلاح استفاده می شود، زیرا به فلز اجازه می دهد استحکام و دوام بالاتری داشته باشد. به عنوان مثال، شمشیر دمشق با استفاده از تکنیکی ساخته شد که الگویی از لایه‌ها را در فولاد ایجاد کرد که آن را قوی‌تر و در برابر شکستگی مقاوم‌تر کرد.
در نتیجه، فرم دهی فلزات یک فرآیند حیاتی است که در آزمون زمان مقاومت کرده است. طی هزاران سال تکامل یافته و به یک تکنیک مهم تولید تبدیل شده است. انواع مختلف آهنگری بسته به نتیجه مطلوب مزایا و معایب خود را دارند. با این حال، به طور کلی، آهنگری یک راه عالی برای قوی‌تر و بادوام‌تر کردن فلز است که آن را به یک منبع ارزشمند در صنایع مختلف تبدیل می‌کند.
فرمینگ فلزی نورد
شکل دهی فلز نورد فرآیندی است که از طریق اعمال فشار، فلزات را به شکل ها و اندازه های دلخواه در می آورد. این فرآیند یکی از قدیمی ترین و رایج ترین روش های مورد استفاده برای فلزکاری است. برای قرن ها برای ایجاد طیف گسترده ای از اجزاء، از پین های کوچک گرفته تا سازه های بزرگ مانند پل ها و ساختمان ها استفاده می شود. شکل دهی فلز نورد متکی به استفاده از غلتک ها برای اعمال فشار به فلز است که سپس به شکل مورد نیاز در می آید.
فرآیند شکل دهی فلز نورد دارای مزایای متعددی است که آن را به یک انتخاب محبوب در صنعت تولید تبدیل می کند. اولین مزیت مقرون به صرفه بودن است. این فرآیند در مقایسه با سایر فرآیندهای فلزکاری، مانند ریخته‌گری یا آهنگری، به سرمایه‌گذاری اولیه کمتری نیاز دارد که آن را به گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه‌تر برای مشاغل تبدیل می‌کند. علاوه بر این، این فرآیند در مقایسه با سایر فرآیندها به هدر رفت مواد کمتری نیاز دارد که به صرفه جویی در هزینه نیز کمک می کند.
یکی دیگر از مزایای فرم دهی فلز نورد، تطبیق پذیری آن است. از این فرآیند می توان برای شکل دادن به فلزات به طیف وسیعی از اشکال، از جمله ورق، میله و لوله استفاده کرد. این تطبیق پذیری به سازندگان اجازه می دهد تا قطعات و اجزای مختلفی را برای صنایع مختلف ایجاد کنند. علاوه بر این، این فرآیند امکان سفارشی سازی شکل، اندازه و ضخامت فلز را برای مطابقت با نیازهای خاص تولید فراهم می کند.
سومین مزیت فرآیند شکل دهی فلز نورد کیفیت محصولات نهایی است. این فرآیند با ارائه خواص مواد یکنواخت در کل اجزا و ارتقای یکنواختی در ابعاد، محصولات با کیفیت بالا را تضمین می کند. محصولات به دست آمده از این فرآیند نیز قوی تر و بادوام تر هستند و آنها را برای کاربردهای مختلف ایده آل می کند.
علاوه بر این، این فرآیند در مقایسه با سایر فرآیندهای فلزکاری نسبتاً سازگار با محیط زیست است. برخلاف ریخته‌گری یا آهنگری، این فرآیند نیازی به گرم کردن کل ذخایر فلزی ندارد، که مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد. این فرآیند همچنین مواد ضایعات کمتری تولید می‌کند و تأثیر آن بر محیط‌زیست را به حداقل می‌رساند.
با این حال، فرآیند شکل دهی فلز نورد نیز دارای محدودیت هایی است. یکی از محدودیت ها عدم توانایی در دستیابی به اشکال پیچیده است. این فرآیند محدود به اشکالی است که می توان با استفاده از غلتک های ساده ایجاد کرد. علاوه بر این، این فرآیند را نمی توان برای فلزات خیلی سخت یا شکننده استفاده کرد، زیرا ممکن است این فلزات در طول فرآیند نورد آسیب ببینند.
یکی از مزیت های آهنگری این است که فلز را با تراز کردن ساختار دانه آن قوی تر می کند. این بدان معناست که فلز آهنگری در مقایسه با فلز ریخته‌گری شده کمتر در اثر تنش ترک خورده یا شکسته می‌شود. فلز آهنگری همچنین ترکیب یکنواخت تری دارد که از نظر خواص آن را قابل پیش بینی تر می کند. با این حال، آهنگری محدودیت هایی دارد. به عنوان مثال، ایجاد اشکال پیچیده با استفاده از آهنگری می تواند دشوار باشد زیرا به نیرو و دقت زیادی نیاز دارد.
آهنگری فرآیندی حیاتی در تولید محصولات فلزی مختلف از جمله قطعات خودرو، ابزار و قطعات هوافضا است. آهنگری همچنین برای ساخت سلاح استفاده می شود، زیرا به فلز اجازه می دهد استحکام و دوام بالاتری داشته باشد. به عنوان مثال، شمشیر دمشق با استفاده از تکنیکی ساخته شد که الگویی از لایه‌ها را در فولاد ایجاد کرد که آن را قوی‌تر و در برابر شکستگی مقاوم‌تر کرد.
در نتیجه، فرم دهی فلزات یک فرآیند حیاتی است که در آزمون زمان مقاومت کرده است. طی هزاران سال تکامل یافته و به یک تکنیک مهم تولید تبدیل شده است. انواع مختلف آهنگری بسته به نتیجه مطلوب مزایا و معایب خود را دارند. با این حال، به طور کلی، آهنگری یک راه عالی برای قوی‌تر و بادوام‌تر کردن فلز است که آن را به یک منبع ارزشمند در صنایع مختلف تبدیل می‌کند.
در نتیجه، فرآیند شکل دهی فلز نورد یک فرآیند فلزکاری موثر و همه کاره است که محصولات مقرون به صرفه، با کیفیت بالا و سازگار با محیط زیست را ارائه می دهد. در حالی که محدودیت های خود را دارد، مزایای آن آن را به یک انتخاب محبوب در صنعت تولید تبدیل می کند. انعطاف‌پذیری و گزینه‌های سفارشی‌سازی آن، آن را به بخشی ضروری از فرآیند تولید برای صنایع متعدد تبدیل می‌کند.
شکل دهی فلز اکستروژن
شکل دهی فلز اکستروژن فرآیندی است برای تغییر شکل فلزات به شکل ها و اندازه های دلخواه. این یک فرآیند شکل‌دهی بسیار متنوع است که توسط صنایع مختلف اعم از هوافضا، خودروسازی، ساخت‌وساز و تولید استفاده می‌شود. این فرآیند شامل استفاده از دستگاه اکستروژن برای تحت فشار قرار دادن فلزات مذاب از طریق قالب است. قالب فلز مذاب را به شکل و اندازه خاصی تبدیل می کند.
فرآیند شکل دهی فلز اکستروژن را می توان به دو نوع اکستروژن گرم و اکستروژن سرد طبقه بندی کرد. اکستروژن گرم معمولاً برای فلزاتی که نقطه ذوب بالایی دارند مانند فولاد، آلومینیوم و مس استفاده می شود. فلز حرارت داده می شود تا ذوب شود و سپس با فشار زیاد از داخل قالب ها عبور داده می شود تا شکل مورد نظر ایجاد شود. این فرآیند معمولاً برای ساخت لوله ها، لوله ها و سایر اجزای صنعتی استفاده می شود. از طرف دیگر اکستروژن سرد برای فلزاتی که نقطه ذوب پایینی دارند و بدون نیاز به حرارت دادن قابل تغییر شکل هستند استفاده می شود. این فرآیند معمولاً برای تغییر شکل فلزاتی مانند برنج، روی و قلع استفاده می شود.
شکل دهی فلز اکستروژن طیف وسیعی از کاربردها، از ایجاد اشیاء ساده مانند میله ها و لوله ها تا اجسام پیچیده تر مانند اجزای خودرو و قطعات هواپیما را دارد. این فرآیند می تواند برای ایجاد اشیاء با طول ها، شکل ها و اندازه های مختلف استفاده شود و می تواند اشکال هندسی تولید کند که به سختی از طریق هر فرآیند ساخت دیگری به دست می آید. استفاده از محصولات فلزی اکسترود شده نیز برای کاهش هزینه ها با کاهش زمان ساخت و بهبود کیفیت محصول قابل توجه است.
یکی از مزایای قابل توجه شکل دهی فلز اکستروژن این است که می توان آن را با دو یا چند ماده انجام داد. به عنوان مثال، اکستروژن کامپوزیت به طور گسترده در صنعت هوافضا استفاده می شود. دستگاه اکستروژن می تواند مواد مختلفی مانند آلومینیوم و تیتانیوم را در یک جزء واحد ترکیب کند. ترکیب این دو ماده محصولی سبک وزن و با استحکام بالا را فراهم می کند که برای کاربردهای هوافضا ایده آل است.
در نتیجه، شکل دهی فلز اکستروژن فرآیندی همه کاره است که کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف دارد. این فرآیند می تواند اشیایی با اشکال، اندازه ها و طول های مختلف با استفاده از اکستروژن سرد یا گرم ایجاد کند. توانایی ترکیب مواد به ایجاد محصولات سبک وزن و با استحکام بالا، ایده آل برای اجزای هوافضا و سایر کاربردهای صنعتی کمک می کند. ثابت شده است که شکل دهی فلز اکستروژن مفید، مقرون به صرفه و قابل اعتماد است.
سایر فرآیندهای شکل دهی فلزات
سایر فرآیندهای شکل‌دهی فلز به طیف وسیعی از تکنیک‌ها اشاره دارد که برای شکل دادن به فلزات به اشکال مختلف استفاده می‌شود. این تکنیک ها برای تبدیل فلزات به محصولات مختلف از جمله قطعات خودرو، قطعات هواپیما، مصالح ساختمانی و لوازم خانگی استفاده می شود. برخی از تکنیک های رایج مورد استفاده در شکل دهی فلزات عبارتند از اکستروژن، آهنگری، ریسندگی فلز و شکل دهی ورق فلز. این مقاله به بررسی هر یک از این تکنیک ها و کاربرد آنها در صنعت می پردازد.
اکستروژن یک فرآیند شکل دهی فلز است که شامل فشار دادن شمش فلزی از طریق قالب برای ایجاد یک شکل جدید است. این تکنیک برای ایجاد محصولاتی مانند لوله، لوله کشی و سایر اشکال پیچیده استفاده می شود. این فرآیند شامل گرم کردن شمش فلزی تا دمای بالا و سپس فشار دادن آن از طریق قالب در حین اعمال فشار است. فلز اکسترود شده شکل قالب به خود می گیرد و در نتیجه قوی تر می شود. اکستروژن یک تکنیک محبوب است زیرا می تواند قطعات را با درجه بالایی از دقت تولید کند.
آهنگری یکی دیگر از فرآیندهای شکل دهی فلز با سابقه طولانی است. در آهنگری، شمش فلزی حرارت داده می شود و سپس با چکش یا پرس کوبیده می شود تا شکل خاصی به دست آید. آهنگری می تواند قطعاتی را تولید کند که قوی تر از آنهایی هستند که توسط سایر تکنیک های شکل دهی فلز تولید می شوند. این تکنیک برای ساخت قطعاتی مانند چرخ دنده، دیسک ترمز و شاتون استفاده می شود. آهنگری اغلب در صنایعی استفاده می شود که قطعات نیاز به تحمل بارهای سنگین مانند ساخت و ساز و حمل و نقل دارند.
ریسندگی فلزی فرآیندی است که برای ایجاد قطعات منحنی یا گرد مانند کاسه یا آباژور استفاده می شود. این فرآیند شامل چرخاندن یک دیسک فلزی بر روی یک دوک در حالی است که ابزاری روی آن اعمال می شود. این ابزار فلز را مجبور می کند تا خم شود و شکل مورد نظر را ایجاد کند. ریسندگی فلز یک تکنیک دقیق است که برای اجرای صحیح آن نیاز به یک صنعتگر ماهر دارد. معمولاً در ساخت اقلام خانگی مانند ظروف و وسایل آشپزی استفاده می شود.
شکل دهی ورق فلزی یک فرآیند شکل دهی فلز است که شامل استفاده از پرس برای شکل دادن به ورق های فلزی صاف به قطعات سه بعدی است. این فرآیند شامل ایجاد یک سری عملیات خمش و تاشو است که به تدریج ورق را به شکل خاصی تبدیل می کند. شکل دهی ورق فلزی برای ایجاد قطعات با حجم بالا مانند پانل های بدنه خودرو و لوازم خانگی استفاده می شود. این تکنیک به طراحی ابزار دقیق نیاز دارد و معمولاً در تولید در مقیاس بزرگ استفاده می شود.
در نتیجه، فرآیندهای شکل‌دهی فلز برای صنعت تولید ضروری است. از ایجاد قطعات پیچیده تا شکل‌دهی وسایل خانه، هر تکنیک دارای مزایا و کاربردهای خاص خود است. اکستروژن قطعات دقیق را تولید می کند، آهنگری قطعات قوی تری ایجاد می کند، ریسندگی فلز قطعات منحنی تولید می کند، و شکل دهی ورق فلز قطعات با حجم بالا را ایجاد می کند. با ادامه پیشرفت فناوری، تکنیک‌های جدید شکل‌دهی فلز پدیدار خواهند شد و تکنیک‌های موجود برای رفع نیازهای صنعت تطبیق و تکامل خواهند یافت.
