0
04136674922

شکل دادن خیلی سریع با انرژی بالا

فرایندهای شکل دهی که در آن ها از انرژی الکتریکی، شیمیایی و مغناطیسی استفاده می شود، به عنوان فرایندهای شکل دادن خیلی سریع یا شکل دادن با انرژی بالا نامیده می شوند. زیرا انرژی فرایند در مدت زمان بسیار کوتاهی آزاد می شود.

شکل دادن با صرف انرژی زیاد در فاصله زمانی کوتاه و یا شکل دادن با ایجاد تغییر شکل نسبی زیاد در فاصله زمانی کوتاه نام های دیگری است که به این روش اطلاق می گردد. برای اینکه قطعه معینی به ابعاد مشخص شکل گیرد، باید انرژی لازم، که معمولاً متناسب با میزان تغییر شکل و وزن یا حجم جسم است، موجود باشد. اینکه منبع تولید انرژی چیست، اهمیتی ندارد. تا وقتی نیرو و انرژی کافی موجود باشد، تغییر شکل انجام خواهد گرفت.

بر اساس بعضی تعریف ها شکل دادن خیلی سریع به روشی اطلاق می شود که سرعت شکل دادن آن ها بیشتر از ۵۰ فوت بر دقیقه باشد. در یک نوع تقسیم بندی این روش به دو گروه تقسیم شده است: گروه اول ماشین های تغییر شکل که پیستون یا سنبه ای با سرعت خیلی زیاد دارند و تحت سرعت، قطعه مورد نظر را شکل می دهند، پس این روش بر انرژی جنبشی اعمالی به سنبه تکیه دارد. گروه دوم شکل دادن با ماشین هایی انجام می شود که در آن ها انرژی از منابعی مانند فشار حاصل از انفجار مواد منفجره یا تخلیه ناگهانی الکتریکی به دست می آید. در این روش انرژی مستقیماً به فلز منتقل می شود. در گروه اول فلز عمدتاً به شکل بیلت (شمشال) است؛ در حالی که در گروه دوم قطعه کار به شکل ورق یا استوانه جدار نازک است. 

از مهم ترین روش های شکل دادن سریع می توان از شکل دادن انفجاری، شکل دادن الکتروهیدرولیکی، شکل دادن الکترومغناطیسی، شکل دادن مکانیکی و پنوماتیکی نام برد. 

 

شکل دادن انفجاری 

 

نیرو و انرژی حاصل از انفجار مواد منفجره، بسیار عظیم است و همه کم و بیش با تاثیرات ویرانگر آن آشنا هستیم. در شکل دهای انفجاری از نیروی انفجار برای تغییر شکل معین و مشخصی استفاده می شود. این فرایند فرم دهی برای فلزات از سال ۱۸۸۸ میلادی آغاز شده است اما تا سال ۱۹۵۰ بسیار کم برای شکل دادن فلزات مورد استفاده قرار می گرفت اما از این سال به بعد به دلیل نیاز صنایع مختلف به قطعات با تعداد کم ولی با شکل و هندسه پیچیده و ابعاد بزرگ که ساخت آن ها از طریق روش های معمول تولید امکان پذیر نبوده است، توجه به این فرایند بیشتر شده و کاربرد آن افزایش یافت. 

در این روش شکل دهی، اول قطعه کار روی یک قالب بسته می شود. سپس هوای داخل حفره قالب تخلیه می گردد. سپس مجموعه قالب و قطعه کار به ته تانک محتوی آب منتقل می شود. در این وضعیت، مقداری مواد منفجره در یک ارتفاع معینی قرار گرفته و انفجار صورت می گیرد. تبدیل سریع مواد منفجره به گاز سبب ایجاد موج های ضربه ای و انتشار آن در سراسر مایع می شود. این موج با انرژی کافی به قطعه کار ضربه وارد می کند و آن را درون ماتریس داخلی یا مادگی می راند.

یک فاکتور مهم در شکل دهی انفجاری، فاصله بین مواد منفجره و قطعه کار می باشد. فاصله بین سطح آب و مواد منفجره نباید کم باشد، زیرا باعث پراکندگی و تلف شدن انرژی تولید شده می شود. عامل مهم دیگر تراکم پذیری و چگالی جرمی ماده واسطه (آب یا هوا) است. هر قدر تراکم پذیری ماده واسطه پایین تر و چگالی آن بالاتر باشد. فشار حداکثر بالاتر خواهد بود. 

سرعت انفجار یک ماده منفجره مثل TNT با چگالی ۱٫۵۹۵ گرم بر سانتیمتر مکعب در حدود ۶٫۷ کیلومتر بر ثانیه است. سرعت انفجار مواد مختلف متفاوت است و دامنه وسیعی دارد. دامنه سرعت مواد منفجره بین ۰٫۹۳ تا ۹٫۳۲۵ کیلومتر بر ثانیه گزارش شده است. سرعت تغییر شکل فلز در حدود ۳۰ تا ۲۰۰ متر بر ثانیه تخمین زده می شود.

در صورتی که ماده دارای خواص شکل پذیری خوبی باشد تنوع در تولید شکل های مختلف وجود دارد. جنس قالب در این فرایند می تواند از آلیاژهای الومینیوم، فولاد، آلیاژ روی و بتون مسلح باشد. در شکل دهی انفجاری محدودیتی برای شکل و اندازه وجود ندارد. مهم ترین مسئله در این روش فرم دهی، سایش و شکست قالب ها می باشد.

 

شکل دهی الکتروهیدرولیکی 

 

به این نوع فرایند شکل دهی، شکل دهی با تخلیه الکتریکی و یا با جرقه زیر آب نیز گفته می شود. در این روش، منبع انرژی جرقه حاصل از الکترودهایی می باشد که توسط یک سیم نازک به هم وصل شده اند. اول انرژی در یک سری خازن با ولتاژ زیاد ذخیره می شود. با تخلیه سریع این انرژی، آب سیستم تبخیر یا یونیزه می شود. انبساط بخار یونیزه شده یک ضربه فشاری قوی ایجاد می کند که به طور شعاعی به طرف خارج حرکت کرده، قطعه کار را تغییر شکل می دهد. این فرایند شبیه فرایند شکل دهی انفجاری می باشد، با این تفاوت که در این فرایند میزان انرژی به کار گرفته شده جهت فرم دهی کمتر می باشد و برای شکل دهی قطعات کوچک تر به کار می رود. 

 

شکل دادن الکترومغناطیسی

 

فرایند شکل دهی الکترومگنتیک یا الکترومغناطیسی حاصل تخلیه انرژی ذخیره شده در خازن از طریق یک کویل مغناطیسی در مدت زمان کوتاه می باشد. در این فرایند یک کویل حلقه ای را روی یک قطعه لوله ای که قرار است فرم داده شود می گذارند. این قطعه روی یک قالب قرار داده می شود تا تغییر شکل بر اساس حفره قالب انجام شود. میدان مغناطیسی حاصل از کویل از لوله فلزی عبور می کند و در لوله تولید جریان فوکو یا گردابی (Eddy Current) می نماید. جریان تولیدی باعث به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی دیگر می گردد. دو میدان مغناطیسی تشکیل شده باعث به وجود آمدن نیروهای مخالف جهت یکدیگر می گردد، در نتیجه یک نیروی دافعه بین کویل و لوله حاصل می شود که سبب تغییر شکل قطعه مورد نظر می گردد.

مقدار نیروی مغناطیسی با قابلیت انتقال الکتریکی قطعه نسبت مستقیم دارد و با افزایش آن بالا می رود. مقدار این نیرو با خاصیت آهن ربایی ماده ارتباطی ندارد. فشارهای حاصل از تخلیه الکترومغناطیسی معمولاً ۳۵۵۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع، ولتاژ دو سر خازن ۱۵-۲ کیلوولت، جریان موثر در حدود  ۱۰۵ -۱۰۴ آمپر و زمان تخلیه در حدود ۲۰ – ۱۰ میکروثانیه است.

از این روش برای تولید قطعات مختلف استفاده می شود. برای مثال، اتصال لوله های جدار نازک روی کابل و میله.

 

شکل دادن گازی

 

در این فرایند، نیروی اعمالی توسط گاز (گاز در اثر تبخیر مایع موجود در مخزن ایجاد می گردد) سبب به حرکت در آوردن سنبه می شود و سنبه با سرعت زیادی نیرو را بر قطعه کار وارد می کند که باعث شکل گرفتن فلز می گردد. از این روش برای ساخت بشقاب و قطعات صنعتی مختلف استفاده می شود. 

ارسال دیدگاه