0
04136674922

شکل دهی با کشش عمیق چیست و چه متغیرهایی بر این فرایند موثر است؟

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.

 

ارسال دیدگاه