با توجه به رشد روز افزون صنعت شکل دهی فلزات، به عنوان یکی از روش های مهم ساخت و تولید قطعات، شناخت هرچه بهتر و دقیق تر روش ها و فرایندهای مهم این صنعت امری ضروری به نظر می رسد. فرایند کشش عمیق یکی از این فرایندهای شکل دهی است که کاربرد زیادی در صنعت به خصوص برای ساخت قطعات فلزی مثل بدنه و گلگیر خودرو، سینک ظرفشویی، وان حمام، فشنگ گلوله، مخازن سوخت، قوطی های فلزی نوشیدنی ها، قابلمه و ماهی تابه و غیره دارد.
برخی قطعات تولید شده با فرایند کشش عمیق
کشش عمیق فرایندی کششی – فشاری است که در طی آن يک ورق مسطح، به يک پوسته توخالی و يا يک پوسته توخالی به يک پوسته با ابعاد کوچک تر تبديل می شود و اين تغيير شکل به گونه ای است که تغيير قابل توجهي در ضخامت ورق روی نمي دهد. جورج ای. دیتر در کتاب خواص مکانیکی مواد تعریفی جامع و در عین حال ساده از فرایند کشش عمیق بیان کرده است: “کشش عمیق نوعی فرایند فلزکاری است که برای شکل دادن ورق تخت و تبدیل آن به محصولات فنجانی شکل مثل وان حمام، محفظه های پوسته ای و گلگیر اتومبیل به کار می رود. این عمل با قرار دادن لقمه ای به اندازه مناسب روی قالب شکل دار و فشار دادن فلز به داخل قالب با یک سنبه انجام می شود”.
در طی این فرایند، ورق مسطح و هموار می تواند به شکل های استوانه ای، مخروطی و جعبه ای شکل تبدیل شود. سادهترین عملیات کشش عمیق، تولید فنجان استوانه ای از یک سطح فلزی دایره ای تخت می باشد.
در شکل زیر ابزار و بخش های مورد نیاز برای کشش عمیق مشاهده می شود. در حین کشش عمیق، ماده تحت یک تنش کششی شعاعی و به طور پیوسته به داخل قالب پیش می رود. اثر کاهش مداوم شعاع در این ناحیه، باعث ایجاد یک تنش محیطی فشاری می گردد که سبب افزایش قابل ملاحظه ضخامت ماده می شود. مگر اینکه یک فشار عمود بر ورق به وسیله ورق گیر اعمال شود. این تنش محیطی فشاری، عموماً سبب چین و چروک یا موج می شود. هنگامی که ماده از داخل قالب عبور می کند، تحت تنش کششی دچار خمیدگی شده و نازک می شود. در نتیجه قسمت های داخلی به وسیله کشش بین قالب و سنبه نازک می شوند. برایند اثر چنین عملکردی برای قسمت های خارجی، افزایش ضخامت ماده است.
فرایند کشش عمیق، ابزار و تجهیزات اصلی
مراحل یک فرایند کشش عمیق ساده را می توانید در شکل های زیر مشاهده بفرمایید:
تصاویری از مراحل فرایند کشش عمیق
در طراحی عملیات کشش عمیق، خیلی از جنبه های فرایند ممکن است با توجه به عواملی هم‌چون نیروی ورق گیر، نوع روانکار، شعاع انحناء قالب، شعاع انحناء سنبه، لقی بین سنبه و دهانه قالب، نسبت های کشش در یک فرایند که شامل سرعت بازکششی و کشش است، تغییر کند. لذا برای طراحی یک سیکل فرایند که منجر به ساخت و تولید محصولاتی بدون عیب و استاندارد بشود، لازم است که این جنبه‌های فرایند را مورد توجه قرار داد. در ادامه به بیان شرح مختصری از متغیرهای فرایند می‌پردازیم:
- ورق گیر
عموماً دو نوع ورق گیر استفاده می شود. ورق گیر لقی و ورق گیر فشاری. کار هر یک از انواع ورق گیر جلوگیری از چین و چروک سطح در هنگام کشش شعاعی، با حداقل دخالت کشش است.
- نسبت کشش
به نسبت قطر سطح (گِرده) به قطر دهانه قالب نسبت کشش می گویند. معلوم شده است که برای تمام شرایط کشش، نیروی سنبه با قطر گرده تقریباً به طور خطی افزایش می یابد. هنگام تولید فنجان ها با مواد رایج مهندسی از ورق های دایره ای تخت، حداکثر نسبت کشش مرحله اول با توجه به این که نسبت ارتفاع فنجان به قطر آن حدود یک است، به ندرت از ۲٫۲ تجاوز می کند. به طوری که اگر تناسب نهایی فنجان از این مقدار حدی تجاوز کند، بازکشش در یک یا چند مرحله ضروری می گردد.
- شعاع انحناء قالب
برای قالب با شعاع انحناء کم، حداکثر نیروی سنبه افزایش می یابد، چرا که کار ناشی از خمش مومسان تحت کشش افزایش می یابد. در نتیجه کاهش شعاع قالب به کمتر از ۱۰ برابر ضخامت گرده، باعث کاهش نسبت کشش حدی می شود.
- شعاع انحناء سنبه
شکل هندسی پروفیل سنبه بیشترین اهمیت را دارد. چرا که شکست معمولاً در اطراف انحناء سنبه رخ می دهد. هر چه قدر شعاع انحناء سنبه ملایم تر باشد، افزایش نیروی سنبه تدریجی تر و تغییر مکان سنبه طولانی تر می شود. اما بر حداکثر نیروی سنبه تقریباً بی اثر است. مشخص شده است که انحناء سنبه تاثیر کمی روی کرنش های نهایی دیواره فنجان ها دارد.
- لقی شعاعی
لقی شعاعی بین سنبه و دهانه قالب ممکن است مستقیماً به وسیله کنترل کردن درجه آزادی دیواره ها همراه با ضخیم شدن یا نازک شدن و چین خوردن روی فرایند کشش عمیق تاثیر بگذارد. لقی زیاد ممکن است باعث ایجاد دهانه گشاد در نزدیکی لبه فنجان شود که در این صورت به عملیات بازکشش نیاز می گردد.
- سرعت کشش
تنش تسلیم ماده و راندمان روان کاری متاثر از سرعت کشش می باشد. آزمایشات سیستماتیک تا سرعت ۹ متر بر دقیقه روی مجموعه ای از گرده های خشک و مجموعه ای از گرده های روان کاری شده با مخلوط گرافیت و چربی، تاثیر سرعت را ناچیز نشان می دهد. این در حالی است که روغن سبک تاثیرات شدید سرعت را نشان می دهد، به طوریکه یک گرده به قطر ۲۱۸ میلی متر در سرعت های بالاتر به طور موفقیت آمیزتری نسبت به گرده به قطر ۲۰۸ میلی متر در سرعت های کشش خیلی پایین تر کشیده می شود.
- روان سازی
روان سازی تاثیر بسیار چشم گیری روی حداقل اندازه گرده ای که می تواند به طور موفقیت آمیز کشیده شود، دارد. بدیهی است که شرایط بهینه برای یک اندازه گرده مشخص هنگامی واقعیت می یابد که کوچک ترین نیروی پس کششی شعاعی را بدهند و هم چنین کرنش در ناحیه شعاع انحناء سنبه را محدود کنند.
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.