0
04136674922

شکل دهی چرخشی فلزات (فرایندهای اسپینینگ، فلوفورمینگ و شییر فورمینگ)

اسپینینگ (Spinning) یکی از روش‌ های شکل ‌دهی ورق های فلزی است که در آن از ترکیب نیرو و چرخش، برای تولید قطعات توخالی و بدون درز با تقارن محوری استفاده می‌شود. اساس این فرایند به این صورت است که یک ورق فلزی دایره ای شکلی (گرده یا بلنک (blank)) بر روی یک قالب (مندرل (mandrel)) می نشیند و با آن شروع به چرخیدن می کند. چرخش قالب توسط محور چرخان یک ماشین تامین می شود. با حرکت چرخشی بلنک و مندرل، نیرویی فشاری توسط یک ابزار فرم دهی (اهرم یا غلتک) روی بلنک اعمال می شود. فشار ابزار بر روی بلنک در حال چرخش باعث می شود تا بلنک به تدریج و طی چندین مرتبه حرکت ابزار بر روی آن خم شده و بر روی قالب یا مندرل کشیده شود و در نهایت شکل آن را بگیرد.

 

 

 

شکل های استوانه ای، مخروطی، گنبدی و لوله ای را می توان با اسپینینگ تولید نمود. در فرایند اسپینینگ، تغییر شکل با مکانیسم خم کاری انجام می شود و کرنش های صورت گرفته به نحوی است که یکدیگر را خنثی می نمایند، در نتیجه تغییر ضخامت محسوسی در قطعه به وجود نمی آید و می توان گفت که ضخامت تقریباً ثابت می ماند. در اسپینیگ نیروی تغییر شکل در ناحیه ی کوچکی از قطعه اثر می کند، بنابراین نیروی وارده بر قطعه نسبت به بسیاری از روش های شکل دهی کمتر است. اسپینینگ معمولاً به صورت سرد و در دمای محیط انجام می گیرد.

 

اسپینینگ قطعات استوانه ای (راست) و مخروطی (چپ)

 

با توجه به نوع دخالت و نقش اپراتور در فرایند اسپینینگ، آن را به دو دسته ی دستی (Manual spinning) و ماشینی یا قدرتی (Power spinning) تقسیم می کنند. اسپینینگ دستی در ماشین اسپینینگ (مشابه دستگاه تراش و ماشین خراطی) انجام می گیرد، ورق بین مندرل و مرغک بسته می شود و با فشار موضعی ابزارهای سر فرم دار فلزی (و حتی چوبی) یا غلتک های کوچک، ورق روی قالب (مندرل) خم و کشیده می شود و فرم آن را به خود می گیرد. تفاوت اسپینینگ دستی و ماشینی در این است که در روش دستی، حرکت ابزار اسپینینگ و نیروی تغییر شکل توسط دست اپراتور اعمال و هدایت می شود ولی در فرایند ماشینی، حرکت ابزار شکل دهی و نیروی تغییر شکل توسط مکانیزم هیدرولیکی و مکانیکی کنترل و هدایت می شود. اسپینینگ دستی بیشتر برای تولید قطعات کم ضخامت از فلزات نرم مثل آلومینیوم و مس استفاده می شود. با افزایش ضخامت یا سخت تر شدن فلزات، وظیفه ی هدایت ابزار اسپینینگ به عهده ی تجهیزات مکانیکی و هیدرولیکی گذاشته می شود. امروزه استفاده از اسپینینگ اتوماتیک در ماشین های CNC برای انجام این فرایند توسعه زیادی پیدا کرده است و می توان قطعات با تقارن صفحه ای را نیز با این روش تولید نمود.

 

ماشین اسپینینگ

ماشین اسپینینگ CNC

 

اگر نیاز به ساخت ماشین اسپینینگ دارید با عصر مواد تماس بگیرید: ۰۴۱۳۶۶۷۴۹۲۲

 

در کنار فرایند اسپینینگ، روش های دیگری با اصول یکسان و مشابهت های زیاد و البته تفاوت های اندک با آن توسعه یافته و به کار می گرفته می شود. روش هایی از قبیل شییر فرمینگ (Shear Forming) یا شکل دهی برشی، فلو فرمینگ (Flow Forming)، فلو فرمینگ رینگ تایر (Wheel Rim Flow Forming)، آهنگری چرخشی (Rotary Forging)، گلویی کردن سر سیلندر (Necking-in) و شکل دهی پولی (Pulley Forming) از جمله ی این روش ها هستند. همه ی این روش ها را می توان در قالب فرایند اسپینینگ دسته بندی نمود. واژه ی Spinning در برگردان به فارسی به واژه ی “شکل دهی چرخشی” ترجمه شده است. با این وجود، در بیشتر منابع فارسی و مطالب فارسی موجود در جستجوهای اینترنتی، شکل دهی چرخشی در یک دسته بندی به سه گروه اصلی اسپینینگ، فلوفورمینگ و شییر فورمینگ تقسیم شده است. در منابع انگلیسی هم دسته بندی ثابتی برای فرایند اسپینینگ وجود ندارد و هر کدام از روش های ذکر شده در چند سطر قبلی به همراه روش های جدیدی که با مکانیسم چرخش قطعه و اعمال نیرو و ضمن توسعه ی ماشین آلات مناسب مورد استفاده قرار می گیرند، علیرغم مجزا بودن، از جمله روش های شکل دهی چرخشی شمرده می شوند و به دلیل مشابهت با اصول اسپینینگ، در رده ی این نوع روش شکل دهی دسته بندی و ذکر می شوند.

 

عصر مواد در این مطلب به معرفی مختصر فرایندهای اسپینینگ، فلوفورمینگ و شییر فورمینگ می پردازد. به سایر روش ها نیز در مطالب بعدی خواهیم پرداخت.

 

 

همان طور که گفته شد اصول فرایندهای اسپینینگ، فلوفورمینگ و شییر فورمینگ یکی است. در همه ی آن ها، قطعه به چرخش در می آید و ضمن چرخش، با یک نیرویی شکل داده شده و شکل قالب را به خود می گیرد.

 

  • اسپینینگ:

توضیحاتی در ابتدای مطلب راجع به اسپینینگ داده شد. در این روش تغییر شکل با مکانیسم خم کاری انجام می شود و ضخامت تقریباً ثابت می ماند، ولی قطر کاهش می یابد.

 

  • فلوفورمینگ:

در فرایند فلوفرمینگ، قطعه پریفرم (پیش شکل داده شده) که معمولاً به صورت استوانه توخالی یا فنجانی و مخروط است، بر روی مندرل سوار شده و شروع به چرخیدن می کند. در اثر نیروی برشی وارده از ابزار شکل دهی که معمولاً شامل چند غلطک است، از ضخامت قطعه کاسته و بر طول آن اضافه می شود. مکانیسم فلوفورمینگ از نوع اکسترود بوده و بر سیلان دانه های فلزی و کشیده شدن آن ها استوار است. از فرایند فلوفرمینگ بیشتر برای شکل دهی و ساخت لوله از استوانه توخالی استفاده می شود. در این صورت فلوفرمینگ را اسپنینگ لوله (Tube Spinning) هم می گویند. دو نوع روش رایج در صنعت برای فلوفرمینگ یا اسپینینگ لوله وجود دارد که عبارتند از: فلوفورمینگ مستقیم یا پیش رو و فلوفورمینگ معکوس یا پس رو. مشخصات مهم هر یک از این روش ها به شرح زیر است:

 

فلوفورمینگ مستقیم:

  • در فلوفورمینگ مستقیم، سیلان ماده یا امتداد ازدیاد طول قطعه کار در جهت حرکت محوری غلتک ها است.
  • این روش برای شکل دهی به پریفرم هایی که یک طرف آن به صورت کامل یا ناقص بسته است کاربرد دارد.
  • در این روش، یک زبانه ی اضافی روی مندرل برای ثابت نگه داشتن پریفرم استفاده می شود.
  • در این روش، مسیر طی شده ی غلطک ها برابر با طول مندرل و قطعه تولیدی است.
  • در این روش، مشکل پیچش در قطعه کار نهایی وجود ندارد.

 

فلوفورمینگ معکوس:

  • در فلوفورمینگ معکوس، سیلان ماده یا امتداد ازدیاد طول قطعه کار در خلاف جهت حرکت محوری غلتک ها است.
  • این روش برای شکل دهی به قطعات با سوراخ راه به در کاربرد دارد.
  • در این روش، یک حلقه ی دندانه دار روی مندرل برای ثابت نگه داشتن پریفرم استفاده می شود.
  • در این روش، مسیر طی شده ی غلطک ها برابر با طول پیشفرم است. این مورد از مزایای اصلی روش معکوس است، چون نسبت به روش مستقیم، غلتک ها مسافت کمتری برای تولید یک لوله با طول مشخص طی می کنند.
  • در این روش، احتمال پیچش در قسمت سر لوله در قطعه کار نهایی وجود دارد.

 

اسپینینگ مستقیم لوله (سمت راست) و اسپینینگ معکوس لوله (سمت چپ)

 

اگر عملیات شکل دهی فلوفورمینگ روی قطر داخلی قطعه کار انجام بگیرد و فشار تغییر شکل توسط توسط غلتک هایی به سطح داخلی لوله اعمال شود، به آن اسپینینگ داخلی لوله یا اکستروژن غلتکی می گویند. در این روش هنگامی که غلتک ها به آرامی روی قطعه کشیده می شوند، فلز بین غلتک ها و قالب خارجی، در خلاف جهت حرکت غلتک ها سیلان می یابد.

 

اسپینینگ لوله

 

  • شییر فورمینگ

در فرایند شکل دهی برشی یا شییر فورمینگ (Shear Forming)، نیروی وارده از نوع برشی است، بنابراین مکانیسم شکل دهی با برش و لغزش دانه های فلزی همراه است و ضخامت قطعه کار در طی فرایند به نحو چشم گیری کاهش می یابد. به دلیل برشی بودن نیروی تغییر شکل در این روش، آن را اسپینینگ برشی هم می گویند.  شییر فرمینگ بر روی قطعات مخروطی انجام می گیرد و به همین دلیل آن را فلوفورمینگ مخروطی یا اسپینیگ مخروطی هم می گویند. به دلیل زیاد بودن نیروی شکل دهی به دلیل جاری شدن ماده در اثر تنش های برشی، انجام آن به صورت دستی در ضخامت های کمتر از یک میلی متر مقدور بوده و برای ضخامت های بالاتر از روش ماشینی استفاده می شود.

 

شییر فورمینگ

 

انواع فلزات مثل آلومینیوم، مس، برنج، فولاد، فولادهای زنگ نزن، نیکل و آلیاژهای نیکل، تیتانیوم، تانتالوم و پیوتر را می توان به روش های مختلف شکل دهی چرخشی تغییر شکل داد. از این روش ها در ساخت لوازم خانگی مثل ظروف تزیینی و ظروف آشپزخانه از جمله تابه، قابلمه، دیگ، پارچ، جام، گلدان و غیره، قطعات صنعتی مثل لوله و تیوب، کلگی یا عدسی مخازن، سیلندر گاز مایع، مخازن گاز CNG، دیش آنتن ماهواره، خودروسازی مثل انواع پولی های تسمه خور، رینگ تایر و هوزینگ کلاچ، قطعات هواپیما مثل ورودی هوای موتور جت، صنایع نظامی مثل بدنه برخی موشک ها، محفظه احتراق موتور موشک ها و کلاهک آیرودینامیکی راکت ها و غیره استفاده می شود.

از مزایای روش اسپینینگ می توان به تولید بدون براده، بدون درز و سرد قطعات، عدم نیاز به فرایندهای بعدی ماشینکاری و سنگ زنی، مقرون به صرفه بودن، خواص مکانیکی مطلوب قطعه به دلیل کارسرد، تولید قطعات با ابعاد مختلف و با دقت ابعادی مطلوب اشاره کرد.

 

 

 

 

نوشته های مرتبط:

 

 

ارسال دیدگاه