جوشکاری زیر آب

                                               

به گزارش پايگاه اطلاع رساني SMEIR جناب مهندس ياشار جوادی طي دفاع از پروژه فوق ليسانس خود در زمينه جوشکاري زير آب گفت: جوشکاري زير آب از زمان جنگ جهاني دوم هنگامي که کشتي هاي خسارت ديده بايد سريعاً در آب تعمير مي شدند به وجود آمد. بيرون آوردن کشتي براي تعمير کردن آن، هم اکنون هم بسيار هزينه بر است و صرفه اقتصادي ندارد.
شايد بسياري از مردم جوشکاري زير آب را بسيار عجيب مي پندارند چون ماهيت آن را از آتش مي دانند. ولي جوشکاري ماهيت قوس الکتريکي دارد و روشن شدن آن زير آب کار عجيبي نيست. براي جوشکاري در خشکي، هوا يونيزاسيون مي شود و در آب، بخار آب يونيزاسيون مي شود.
جوشکاري زير آب به دو صورت انجام مي شود: جوشکاري خشک و مرطوب. اثرات منفي جوشکاري مرطوب عبارتنداز ترک خوردگي هيدروژني، افت شديد دما که باعث تغييرات ساختاري و متالورژيکي مي شود و همچنين اکسيژن با عناصر آلياژي ترکيب مي شود و اکسيد اين آلياژها در آب حل مي شوند.
جوشکاري خشک در يک اتاقک در داخل آب انجام مي گيرد و داخل اتاقک هواي فشرده وجود دارد که فشار داخل و خارج اتاقک را بالانس مي کند. اتاقک ها را دو تکه مي سازند و داخل آب، و روي قطعه مورد نظر دو تکه را به هم وصل مي کنند. يک لوله رابط بين کشتي و اتاقک است و وسايل مورد نياز را به وسيله اين لوله به اتاقک مي فرستند. اين روش براي اولين بار در آمريکا انجام گرفت اما چون بسيار پرهزينه و وقت گير است دانشمندان سعي مي کنند مشکلات جوشکاري مرطوب را حل کنند چون سريعتر و ارزانتر است.
وسايل ايمني همان وسايل ايمني جوشکاري روي خشکي است بعلاوه وسايل غواصي.
وي در پايان گفت : جوشکاري زير آب با صنعت نفت و گاز کشورمان گره خورده است و کشور ما نيز داراي منابع عظيم نفت و گاز است درنتيجه تحقيق در اين زمينه براي ما يک ضرورت محسوب مي شود ولي ما در جوشکاري مرطوب هنوز اول راه هستيم.
840318 B-1

ساخت و توليد قطعات سوپر آلياژی

گزارشي از وضعيت كشور در زمينه ساخت و توليد قطعات سوپرآلياژي (دکتر عسگري)

قطعات سوپرآلياژي کاربردهاي متنوع و وسيعي در صنايع مختلف از جمله ايمپلنت­ها، صنايع زيردريايي، هوافضا و غيره دارند، اما كاربرد عمدة سوپر آلياژها، در پره­هاي توربين­هاي گازي است. اين توربين­ها در سه وزارت­خانة دفاع، نفت و نيرو داراي اهميت فوق­العاده­اي مي­­­­­­باشند. ساخت پره­هاي اين توربين­ها نياز به توانايي بالايي از لحاظ تكنولوژي دارد. دکتر سيروس عسگري، عضو هيأت علمي دانشکدة مهندسي و علم مواد دانشگاه صنعتي شريف در گفتگوي با شبكه تحليلگران تكنولوژي ايران (ايتان) دربارة توليد قطعات سوپرآلياژي و وضعيت كنوني كشور در اين زمينه مطالبي را بيان كرد که خلاصه­اي از آن، در زير آورده شده است:

روش­هاي توليد

قطعات سوپرآلياژي، به دو روش عمده توليد مي­شوند:

الف) روش ريخته­گري دقيق: اين روش، عمدتاً براي توليد پره­هاي ثابت و متحرک توربين استفاده مي­شود. به اين دسته از محصولات، "قطعات سوپرآلياژي ريختگي" (Cast Super alloy) مي­گويند.

ب) روش شکل­دهي: اين روش، شامل فرآيندهايي چون فورج و نورد است و محصولات آن از قبيل ديسک، ورق، ميلگرد، لوله و مفتول مي­باشد. به اين گروه از محصولات، "قطعات سوپرآلياژي کارپذير" (Wrought Super alloy) گفته مي­شود.

در روش ريخته­گري، مهم­ترين تجهيزات مورد نياز يک کورة تحت خلاء است، ولي در مورد روش شکل­دهي، معمولاً تجهيزات پيچيده­تر است. البته در حال حاضر امکانات وسيع شکل­دهي در سطح کشور وجود دارد و مشکل اصلي در اين بخش، ضعف در دانش فني است.

توليد قطعات سوپرآلياژي به روش ريخته­گري

براي توليد يک قطعة سوپرآلياژي به روش ريخته­گري به­خصوص پرة توربين که مهم­ترين قطعه سوپرآلياژي است، چهار مرحله بايد انجام شود:

1- مهندسي معکوس (جهت تهية نقشه و مشخصات فني)

2- ساخت قالب و ريخته­گري دقيق

3- ماشين­کاري قطعات ريخته­شده

4- پوشش­دهي

اين چهار مرحله براي توليد پره، به خصوص "پره­هاي متحرک" رديف اول و دوم بايد انجام شوند. البته "پره­هاي ثابت" ممکن است بخش پوشش­دهي را نداشته باشند. همچنين پره­هاي متحرک در رديف­هاي سوم و بالاتر در بعضي موتورها ممکن است از طريق فرايند فورجينگ توليد شده و پوشش نداشته باشند. همچنين براي ايجاد هر صنعت، سه عامل تجهيزات، نيروي انساني ماهر و دانش فني، لازم است كه با توجه به اين سه عامل، مي­توان به بررسي وضعيت کشور در مورد مراحل چهارگانة فوق و نيز مشکلات آنها پرداخت:

1- مهندسي معکوس

در اينجا منظور از مهندسي معکوس فرايندي است که در آن از تعدادي نمونه موجود، مشخصات فني و نقشه­هاي مورد نياز براي توليد و ساخت نمونه­هاي مشابه بدست آيد.

اين فرايند شامل اندازه­گيري­هاي ابعادي به وسيله CMM و دستگاه­هاي مخصوص ديگر و سپس تهية نقشه مي­باشد. تجهيزات لازم، تقريباً در کشور موجود بوده و CMM و نرم­افزارهاي مورد نياز نيز موجود است. نياز اصلي به نيروي انساني متخصصي است که توانايي Surface modeling با دقت کافي را داشته باشد.

مشکلي که در توليد پره­هاي توربين وجود دارد، اين است که پره، محصول نهايي نيست بلکه محصول نهايي "توربين" است و پره­ها بايد طوري دقيق ساخته شوند، تا وقتي تعداد زيادي پره در توربين نصب مي­شوند شرايط لازم را ايجاد نمايند. ممکن است قطعه توليد شده چيزي شبيه به پره اصلي باشد، اما رعايت تلرانس­هاي مجاز، بالاخص در نقاط حساس پره، نيازمند تجربه کافي است. تلرانس­هاي قسمت­هاي مختلف پره بالاخص در نقاط حساس بر توان خروجي موتور بويژه در موتورهاي هوايي تا‌ثير تعيين­کننده­اي دارد.

براي حل اين مشکلات و تربيت نيروهاي ماهر، بايد انتقال دانش فني لازم انجام شود و اين دانش فني بايد از شرکت­هايي انتقال يابد که داراي اعتبار بين­المللي در اين زمينه هستند. معمولاً شرکت­هايي توانايي اين کار را دارند که از اطلاعات OEM بهره­مند ­باشند؛ يعني با طراحي موتور آشنا بوده و تلرانس­ها را بدانند، حساسيت­ها را بشناسند و با پارامترهايي که بايد از نظر ابعادي کنترل شوند، آشنايي داشته باشند.(رجوع شود به: نقد و بررسي روش انتقال تکنولوژي پره‌هاي توربين)

با توجه به مطالب بالا شايد اين تصور پيش آيد که بحث مهندسي معکوس منتفي است، چون نيازمند دانش طراحي و ساخت توربين است. اما بايد توجه کرد که در قطعات با حساسيت كم و نيز توربين­هايي که قدرت پاييني دارند، براحتي مي­توان مهندسي معکوس را پياده كرد. براي قطعات بزرگ و حساس و به­خصوص پره­هاي هوايي اين نکات قابل چشم­پوشي نيست و بايد با شرکتي که توان کافي را دارا باشد، همکاري شود. فعاليتي که در اين بخش در کشور انجام شده روي پره­هاي کوچک و ساده بوده که در آنها حفره­هاي خنک­کننده وجود ندارد.

2- ريخته­گري دقيق

در ريخته­گري دقيق، ابتدا قالب موم ساخته­شده و سپس قطعات از جنس تزريق شده و پس از مونتاژ روي خوشه مومي پوسته سراميک ايجاد مي­شود. در مرحله بعد موم تبخير شده و پوستة سراميكي به­عنوان قالب عمل كرده و ريخته­گري انجام مي­گردد.

براي ساخت قطعات کوچک، دو کورة دوچمبره (Double chamber vim) موجود است. اما براي ساخت قطعات بزرگتر نياز به کوره­هايي با ظرفيت بالاتر است. در حال حاضر براي ظرفيت­هاي بالا، در داخل كشور فقط دستگاه تک­چمبره وجود دارد که معمولاً براي توليد شمش به صورت نيمه­صنعتي بکار مي­رود. تاکنون چند قطعه به­صورت آزمايشگاهي ريخته­گري شده است. در اين راستا چند بازديد انجام شده و امکاناتي نيز وارد شده است ولي اين امکانات جهت توليد انبوه جوابگو نيست.

موضوع حايز اهميت ديگر اين است که در فرايند ريخته­گري پارامترهاي بسياري از جمله پارامترهاي محيطي مثل رطوبت، دما و غيره دخيل است که تجهيزات خاصي را جهت كنترل نياز دارد. در شرکت­هاي معتبر اين پارامترها از طريق سيستم کنترل مرکزي تنظيم مي­شوند که بايد روي اين موارد کار شود. از نظر دانش فني قلب فرايند ريخته­گري ساخت قالب سراميکي بويژه براي پره­هاي نازک و ماهيچه­خور است.

از نظر نيروي انساني، در اين 10 سال خوب عمل شده است اما از نظر دانش فني بايد روي قطعات مورد نظر با دقت کار شود، چون توليد قطعات به اين روش دشواري خاص خود را دارد.

البته براي توليد قطعات ساده و با ضخامت­هاي زياد (توربين­هاي قديمي و صنعتي) که از نظر تلرانس­هاي ابعادي حساسيت کمتري دارند، مشکل چنداني وجود ندارد. اما در مورد قطعات نازك و قطعات ماهيچه­خور و سوراخ­دار پيچيدگي­ها و حساسيت­هاي خاص وجود دارد. از آنجا که در ريخته­گري دقيق، دانش پاية آن موجود است، در بحث دانش فني بايد بيشتر به نکات پيچيده و ظريف توجه شود. يعني بعد از اين بايد براي کسب دانش فني قطعات نازک، قطعات پيچيده و قطعات بزرگ داراي حساسيت بيشتر، تلاش شود. قطعات پس از ريخته­گري معمولاً بايد تحت عمليات HIP قرار گيرند. به دليل عدم وجود تجهيزات مورد نياز در حال حاضر قطعات ريختگي در خارج از کشور HIP مي­شوند.

3- ماشين‌كاري

قطعات سوپرآلياژي بعد از ريخته­گري بايد ماشين­کاري شوند که نقشه­ها و دستورالعمل­هاي لازم از طريق مهندسي معکوس آماده مي­شود. ماشين‌كاري سوپرآلياژها صنعت مربوط به خود را دارد. سوپرآلياژها و به­خصوص آنهايي كه ريخته­گري مي‌شوند، بسيار سخت و محكم مي­باشند. در 10 سال گذشته براي تراشكاري‌هاي ساده، تجهيزات خوبي خريداري شده است و دانش فني آن در حال تکميل و توسعه مي‌باشد و تقريباً در تراشكاري پرة ريخته شده، مشكلي وجود ندارد.

اما تكنولوژي بعدي مورد نياز در اين قسمت، تکنولوژي سوراخكاري پره­ها به روش الکتروشيميايي جهت ايجاد سوراخ­هاي خنک­کننده هوا روي پره­ها مي‌باشد. در اين بخش فعلاً دانش فني و تجهيزات لازم موجود نيست و وزارت نيرو در حال وارد كردن تكنولوژي آن است. در حال حاضر شركت‌هاي داخلي براي سوراخكاري قطعات، آنها را به خارج از كشور ارسال مي‌كنند.

4- پوشش‌دهي

براي پوشش‌دهي در كشور، دو مركز خوب موجود است. يك مركز در "صها" است كه پوشش‌دهي پره‌هاي هوايي را انجام مي‌دهد و با استانداردهاي 30 سال پيش كار مي‌كند. مشكل اين مركز، قطع ارتباط با صنعت مادر خود و عدم به­روزكردن استانداردهاي خود است. مركزي نيز در کرج وجود دارد که روي پوشش­دهي پره‌هاي صنعتي وزارت نيرو مشغول فعاليت است.

مطلب قابل توجه در اينجا، حرکت به سمت پوشش‌هاي جديد است. در حال حاضر قطعاتي در داخل کشور وجود دارند که با "پلاسما اسپري" تحت خلاء، پوشش داده مي‌شوند. هرچند که تجهيزات آن قبلاً خريداري شده است، ولي به طور متمرکز روي آن کاري صورت نگرفته است، لذا برنامه­ريزي در اين زمينه نيز ضروري است.

وضعيت كنوني كشور در رابطه با توليد توربين گازي

اقداماتي توسط وزارت­خانه­هاي نيرو و نفت، جهت تمركز توليد توربين در حال انجام است. يكي از مشكلات مهم در بحث ساخت و تعمير توربين­ها، تنوع آنها مي­باشد كه در نتيجه توجيه اقتصادي از بين مي­رود. بنابراين در اين وزارت خانه­ها تصميم گرفته شد كه تنوع، پايين آورده شود و انتقال دانش روي موتور­هاي خاصي انجام گيرد.

در اين رابطه وزارت نيرو براي توليد 30 عدد توربين گازي "زيمنس" که با استفاده از شرکت­هاي داخلي ساخته خواهد شد، قراردادي با شرکت Ansaldo ايتاليا منعقد کرده است كه در اين راستا شرکت "توگا" تأسيس شده است. در اين قرارداد، تکنولوژي تمامي بخش­هاي توربين بجز پره­هاي آن انتقال داده مي­شود و اخيراً براي توليد پره­هاي اين توربين­ها با شرکت­هاي Non-OEM ارتباط برقرار شده است.

وزارت نفت نيز قراردادي با "Alstom" جهت ساخت 50 دستگاه توربين، براي انتقال دانش فني به داخل کشور منعقد کرده است که البته در اينجا نيز پره­ها جزء قرارداد نيست.

در بخش هوايي اطلاعات دقيقي در مورد برنامه کلان ساخت موتورهاي توربين گازي در دسترس نيست. اما رشد صنعت پره­هاي هوايي در کشور نياز مبرم به برنامه­ريزي کلان و تعيين اهداف درازمدت در اين زمينه دارد.

تحليل مرتبط:

توليد شمش­هاي سوپرآلياژ، ضرورتي استراتژيك, كه در آينده اقتصادي نيز خواهد شد

لیزر تراکینگ چیست؟

اين نوع دستگاه يكي از ابزارهاي جديد اندازه گيري است كه بر اساس قابليت منحصر به فرد ليزر(همدوس بودن و حفظ همگرايي تا فواصل طولاني)، طراحي و انواعي از آن نيز به بازار آمده اند. اين دستگاه ها عمدتاً براي اندازه گيري قطعات بزرگ و مخصوصاً هنگام Set Up كردن يا تنظيم موقعيت آنها هنگام مونتاژ مورد استفاده قرار مي گيرند. به اين صورت كه يك كله گي ليزر (عموماً ليزر نئون) در موقعيتي ثابت تنظيم شده و يك رفلكتور كه انعكاس دهنده نور ليزر به كله گي مي باشد بر روي قسمت هاي مختلف قطعه مورد نظر قرار داده شده و موقعيت سه بعدي آنها نسبت به كله گي ليزر با دقت بالا اندازه گيري مي شود. با محاسبات نرم افزاري كه عمدتاً اين دستگاه ها مجهز به آن هستند موقعيت نسبي بخش هاي مختلف يك مجموعه بزرگ قابل اندازه گيري خواهد بود.

فرسايش در ابزارهاي برشی

از جمله مهمترين مسائلي كه در زمينه ماشينكاري با آن روبرو هستيم، مسأله عمر ابزار و عوامل تأثير گذار بر روي آن است. لذا در اين مقاله سعي بر اين است كه بتوانيم تعريف درست و مشخصي از عمر ابزار و عوامل تأثير گذار بر روي آن داشته باشيم و علاوه بر آن در مورد مهمترين عواملي كه تأثير بسزايي در عمر ابزار دارند، بحث مي شود.
عمر ابزار به عوامل گوناگوني وابسته است .
1. درجه حرارت(محيط و ابزار)
2. هندسه ابزار برنده
3. مايع خنك كننده
4. جنس قطعه كار از لحاظ تركيب شيميايي
5. جنس خود ابزار
6. پارامترهاي ماشينكاري (سرعت برشي، عمق براده برداري، سرعت پيشروي و...)
7. ارتعاش دستگاه
8. معيار شكست ابزار
كه از اين ميان معيار شكست ابزار مهمترين عامل تأثير گذار بر عمر ابزار به شمار مي آيد.
معيار شكست ابزار Tool Life Criterion يك مقدار از قبل تعيين شده(بر اساس كيفيت و دقت برده برداري و ...) براي فرسايش و خوردگي ابزار يا رخ دادن يك پديده(مانند ترك و شكست) را گويند.
عمرابزار نيز از روي همين معيار شكست تعريف مي شود: زمان مورد نياز براي رسيدن به معيار شكست.
انواع معيارهاي شكست
1.معيار شكست مستقيم: كه با خود ابزار برنده سر و كار دارد.
2. معيار شكست غير مستقيم: كه با عوامل فرسوده شدن ابزار سر و كار دارد.
انواع معيار شكست مستقيم
الف-Chiping : جدا شدن براده از ابزار برنده را گويند.
ب- Fine Cracks: ترك خوردن ابزار برنده را گويند.
ج- Crater Wear , Wear Land : كه دو نوع فرسايش مستقيم و بسيار حائز اهميت در ابزار به شمار مي آيند.
انواع معيار شكست غير مستقيم
الف- نيروهاي براده برداري: با قرار دادن حد مشخصي براي اين نيروها (بر اساس كيفيت سطح و دقت كاري لازم) و اندازه گيري اين نيروها بر روي ابزار برشي، مي توان معيار شكست و عمر ابزار را تعيين كرد.
اين مسأله بخصوص در دستگاه هاي اتوماتيك (CNC) كاربرد فراواني دارد زيار با اندازه گيري اين نيروها و زمان رسيدن به حد مشخصي (كه قبلاً توضيح داده شد) مي توان معيار شكست و عمر ابزار را به راحتي تخمين زد.
ب- كيفيت سطح
ج- دقت ابعادي قطعه كار: كه اين موضوع نيز در دستگاه هاي CNC اهميت فراواني دارد.
از عوامل گفته شده در بالا، مهمترين آنها كه تأثير بسزايي در عمر ابزار دارد و به طور مستقيم با خود ابزار سر و كار دارد، دو نوع فرسايش اساسي در ابزار به نام Crater Wear Land است كه در ادامه اين مقاله سعي بر شناسايي و راه حلهاي جلوگيري از اين دو فرسايش شده است.
Wear Land:
اين نوع فرسايش ابتدا در سطح هاي آزاد ابزار برشي به وجود مي آيد كه با گذشت زمان، ناحيه وسيعي از نوك ابزار را در بر مي گيرد و با افزايش خوردگي و فرسايش ابزار و اصطكاك بين قطعه كار و نوك ابزار و به دنبال آن سوختگي نوك ابزار، نوك ابزار ترك برداشته و مي شكند.
Wear land خود به دو نوع تقسيم مي شود:
1. wear land يكنواخت
2. wear land غير يكنواخت
هر يك از اين دو نوع wear land در شكل(1) نشان داده شده اند.
يك wear land كه در عمق به صورت يكنواخت و بدون شيارهاي عميق است نشان مي دهد كه براده هايي كه باعث به وجود آمدن آن شده اند نازك هستند.
wear land يكنواخت حالت خوب و ايده آلي براي ابزار برشي محسوب مي شود و معمولاً ابزارهايي كه مواد با سختي كم را ماشينكاري مي كنند اين نوع فرسايش در آنها بوجود مي آيد.
بيشتر اوقات يك wear land يكنواخت زماني نمايان ميشود كه ابزار، داراي برشي پيوسته با عمق براده برداري كم مي باشد.

wear land غير يكنواخت نشانه اي از براده برداري غير پيوسته مي باشد و معمولاً در ابزارهايي كه مواد با سختي بالا را براده برداري مي كنند به وجود مي آيد. اين نوع فرسايش حاصل براده برداري با عمق زياد و سرعت برشي زياد مي باشد. حال به اين بحث مي پردازيم كه عمق مجاز براي يك wear land كه معيار شكست و در نتيجه عمر ابزار را تعيين مي كند تا چه مقداري مي تواند باشد و اين عمق چگونه اندازه گيري مي شود.
مباحث ارائه شده در اين مقاله حاصل مطالعات و تحقيقات Mr. Leo J.St. Clair در يكي از كارگاه هاي ماشينكاري واقع در ايالات متحده آمريكا مي باشد.
مطالعات انجام شده در زمينه سرعت سوختن نسوك ابزار نشان مي دهد مواد مختلف كه ماشينكاري مي شوند داراي نتيجه يكساني نيستند و سرعت سوختن نوك ابزار با يك سرعت يكنواختي انجام مي شود كه به صورت تصاعدي مي باشد. مقدار سوختن نوك ابزار بوسيله عمق weae land در كنار و آخر سطح آزاد ابزار اندازه گيري مي شود.
قطعات ماشينكاري شده در اين تحقيق، قطعات چدني مي باشد. ابزار برشي H.S.S (و ديگر ابزارهاي برشي نظير carbide) با عمق پيشروي in 02/0 ، ميانگين عمق برشي in و سرعت fmp 150 است.
تعداد قطعات ماشينكاري شده بر حسب هر in 01/0 عمق فرسايش در جدول(1) و شكل(2) نشان داده شده است. ابزار به طور كامل بعد از ماشينكاري 330 قطعه به طور كامل بعد شكسته مي شود كه معادل عمق wear land در اين زمان حدوداً in 06/0 است.
جدول(1) نشان مي دهد كه افزايش سرعت فرسايش بعد از اين كه عمق wear land از in 03/0تجاوز كرد، اتفاق مي افتد كه سرعت فرسايش از اين زمان به بعد تا 7 برابر سريع تر از سرعت فرسايش با عمق in 01/0 است.
ابزار حدوداً 75% عمر خود را قبل از مرحله اي كه عمق فرسايش به in 03/0 برسد، انجام مي دهد و مابقي عمر خود را يعني 25% باقيمانده را بعد از مرحله اي كه عمق فرسايش به in 03/0 مي رسد، انجام مي دهد. اين عمل مرزي را به وجود مي آورد. كه به طور قطع، غير اقتصادي است يعني مرزي به وجود مي آيد كه سرعت رسيدن به شكست عامل در اين مرز بسيار زياد است.

تحقيقات نشان مي دهد كه يك ابزار carbide زماني كه به 60/0 طول عمر خود(طول عمرابزار نقطه است كه مقدار wear land به in 06/0 برسد كه در اين هنگام شكست كامل ابزار رخ مي دهد) مي رسد و يك ابزار H.S.S يا ابزار آلياژي زماني كه به 70% طول عمر خود مي رسد بايد تعويض و سنگ زني شود و همان طور كه گفته شد اين موقعيت در جدول (1) و شكل (2) به صورت شماتيك نشان داده شده است(كه اين نتايج حاصل استفاده از ميكروسكوپ هاي نوري مي باشد.) در شكل (A-2) ملاحظه مي شود كه نقطه طول عمر اقتصادي براي ابزار H.S.S حدوداً 75% طول عمر ممكن ابزار است و بعد از ماشينكاري 250 قطعه از كل تعداد قطعات كه 330 قطعه است ابزار بايد سنگ زني شود و 80 قطعه آخر تحت شرايطي ماشين كاري
مي شوند كه ابزار سنگ خورده باشد.
.

همچنين براي يك ابزار carbide نقطه تعويض ابزار وسنگ زني آن، حدود 60% عمر كل ابزار است كه در اين زمان 190 تا 200 قطعه ماشينكاري مي شود. دليل اين كه چرا يك ابزار carbide بايد زودتر از يك ابزار H.S.S و يا ابزار آلياژي سنگ زني شود آن است كه ابزار carbide داراي شكنندگي زيادتري مي باشد كه اين خاصيت شكنندگي بيشتر سبب مي شود هنگامي كه wear land عميق تر مي شود نوك ابزار به راحتي شكسته شود.
زماني كه wear land عميق تر مي شود فشار زيادي از طرف قطعه كار بر روي سطح wear land وارد مي شود و وقتي ابزار carbide باشد اين فشار به طور پيوسته شوكي را به وجود مي آورد كه باعث مي شود ابزار لب پر شود. لب پر شدن بدين معناست كه نوك ابزار شكسته مي شود و همان طور كه گفته شد اين دليل عمق زياد wear land و فشار پيوسته ناشي از قطعه كار بر روي سطح wear land مي باشد مطالب گفته شده در شكل(B-2) نشان داده شده است.لب پريدگي به ندرت در ابزارهاي H.S.S و آلياژي رخ مي دهد و اين به دليل سختي و چقرمگي خوب آنها مي باشد.
اگر شكستگي زياد باشد ابزار خوب و كاملاً غير قابل استفاده مي شود از اين رو به دليل آسيب زياد ناشي از فشار wear land ، نقطه برگشتي ابزار carbide براي سنگ زني بايد 60% طول عمرش باشد كه اين برخلاف مقدار 70% براي ابزارهاي برشي ديگر(H.S.S) مي باشد.
روش ديگري براي اندازه گيري عمق مجاز wear land وجود دارد كه بر اساس تعريف زير از عميق مجاز به دست مي آيد: ثابت نگه داشتن يك نقطه تعويض ابزار در توليد انبوه.
اين تعريف بدين معناست كه با در نظر گرفتن دقت كاري و قطعه كار و كيفيت سطح مورد نياز در توليد انبوه، آخرين قطعه اي كه داراي دقت و كيفيت لازم است را به عنوان نقطه تعويض ابزار و عمق wear land در اين زمان را عمق مجاز در نظر مي گيريم.
عمق مجاز wear land كه از فرسايش مخرب ابزار جلوگيري مي كند، به اندازه ابزار نيز بستگي دارد. يك ابزار توانايي پراكنده سازي گرمايي بهتري نيست به يك ابزار كوك دارد. از اين رو در ابزارهاي بزرگ به دليل پراكنده سازي گرمايي زياد و زمان زياد براي بالا رفتن دماي نوك ابزار، فرسايش به كندي انجام مي شود.
عمق مجاز wear land نسبت به اندازه ابزار در زير آمده است:
up to ½ (in) squar 1/32(in)
3/4 (in) and 1 (in) squar 3/64 (in)
(in) and (in) squar 1/16 (in)
2(in) squar or more 1/8 (in)
عمق مجاز wear land در نزديكي نقطه پرداختكاري ابزار بيشتر از نقاط ديگر است.اين قسمت وخيم ترين قسمت لبه برشي است زيرا بيشتر گرما در اين قسمت متمركز است. از اين رو زماني كه wear land مشاهده مي شود بهتر است اندازه آن در نزديكي نقطه پرداختكاري ابزار اندازه گيري شود.
Crater
زماني كه براده با سطح بالايي ابزار تماس مي گيرد باعث به بوجود آمدن
فرورفتگي هايي در سطح بالايي ابزار، نزديك به لبه برشي مي شود. نيروهاي فرسايشي سخت كه در برابر جريان براده مقاومت مي كنند عامل به وجود آمدن اين نوع فرورفتگي ها هستند. اين نوع فرسايش را اصطلاحاً crater مي گويند.
رشد crater در ابتداي امر به كندي انجام مي گيرد اما با رسيدن به مقدار معيني، سرعت رشد افزايش مي يابد. اين به دليل افزايش زياد نيروهاي فرسايشي در سطح بالا مي باشد.
سطح زير وسخت بالايي ابزار مقاومت در برابر جريان براده را افزايش مي دهد و در نتيجه عمل فرسايش سريع تر انجام مي شود.
با ادامه اين عمل (فرسايش در سطح بالا)، Crater به سمت لبه برشي پيشرفت مي كند كه باعث مي شود شرايط لبه بسيار ضعيف شود و اين معمولاً شكست سخت لبه برش را به دنبال دارد. رشد يك Crater و تأثير آن در شكل (A-3) نشان داده شده است.

شكل(B-3) چندين تغيير مهم را كه در منطقه نزديك لبه برش، هنگامي كه Crater رخ مي دهد، نشان مي دهد.
اولين تغييري كه ايجاد مي شود اين است كه زاويه شيب برش(زاويه براده) از زاويه شيب مؤثر كمتر مي شود(زاويه شيب مؤثر، زاويه بين نقطه تلاقي جايي كه شعاع Crater با سطح تماس مي گيرد و سطح افقي را گويند) با افزايش عمق Crater اين زاويه مقداري بين 30 تا 50 درجه تغيير مي كند.
اندازه زياد زاويه شيب مؤثر، لبه ابزار را به مقدار زيادي ضعيف مي كند و غالباً باعث شكست لبه برش مي شود.
دومين تغييري كه انجام مي شود آن است كه شعاع براده كاهش مي يابد و باعث مي شود شعاع و اندازه Crater افزايش يابد.
در ابتداي انجام عمل برش غالباً خواهيم ديد كه براده در شعاع يا قوس بزرگ بوجود مي آيد اما هنگامي كه ابزار فرسوده مي شود شعاع براده كوچكتر مي شود و براده ها غالباً تكه تكه هستند. اين نشان ميدهد كه Crater بزرگتر و عميق تر شده است. بدين وسيله براده ها به صورت دايره هاي سخت از قطعه جدا مي شوند.
شكست ابزار غالباً در اين هنگام به وسيله اندازه براده پيش بيني مي شود. وقتي كه ابزار در نتيجه Crater در حال شكست است، طول براده كوچك مي باشد (غالباً يبن in تا in ) و بايد در اين هنگام از شكست كامل ابزار از طريق سنگ زني و پرداختكاري دقيق مجدد، جلوگيري كنيم.
سومين تغييري كه ديده مي شود آن است كه اندازه لبه built-up تغيير مي كند. وقتي Crater به سمت لبه برشي پيش مي رود، اين لبه (built -up) كوچكتر مي شود.
اندازه لبه built-up به گسترش شيب مؤثر بستگي دارد. يعني اين كه وقتي Crater بزرگتر مي شود شيب مؤثر افزايش مي يابد كه در نتيجه اين عمل اندازه لبه built - up كاهش مي يابد.
ابزاري كه بتواند در برابر رشد Crater مقاومت زيادي داشته باشد، از طول عمر بيشتري نسبت به ابزاري كه مقاومت كمتري در براب Crater دارد، برخوردار مي باشد.
هر چيزي كه شروع و رشد يك Crater مقاومت زيادي داشته باشد، از طول عمر بيشتري نسبت به ابزاري كه مقاومت كمتري در برابر Crater دارد، برخوردار مي باشد.
هر چيزي كه شروع و رشد يك Crater را به تأخير بياندازد، در افزايش طول عمر ابزار مؤثر است.
چگونه شروع يك Crater را به تأخير بيندازيم؟
توسعه منطقه Crater بستگي زيادي به دو فاكتور دارد:
1. واحد فشار وارد بر لبه
2. مقاومت در برابر جريان براده
با مينيمم كردن اين دو عامل مي توانيم شروع يك Crater را و در نتيجه رشد آن را به تأخير بيندازيم.
واحد فشار وارد برلبه به مقدار براده برداري و زاويه برش بستگي دارد. وقتي براده برداري از قطعه كم و به صورت آهسته انجام شود، Crater نسبت به هنگامي كه براده برداري زياد است، نزديك تر به لبه برش شروع به شكل گيري مي كند. از اين رو با افزايش بار، Crater در فاصله زيادي از لبه برش شروع به شكل گيري و رشد مي كند و اين، زمان زيادي را مي خواهد تا اين كه رشد Crater براي لبه برشي مخرب باشد.(واحد فشار وارد بر لبه با نزديك شدن Crater به لبه برش افزايش مي يابد.)
مقدار زاويه برش تأثير قطعي در واحد فشار وارد بر لبه برش و از اين رو در شكل گيري Crater دارد. بزرگ شدن زاويه برش باعث كم شدن واحد فشار لبه ميشود(شايد دليلش همان شكل گيري Crater درمناطق دور از لبه برش باشد.)
بنابراين براي به تأخير انداختن شروع يك Crater زاويه برشي را تا حد امكان بايد افزايش داد.
مقاومت در برابر جريان براده شايد مهمترين عامل درتوسعه Crater باشد. هر چيزي كه بتواند اين مقاومت را كاهش دهد در شكل گيري Crater تأخير ايجاد مي كند و در نتيجه عمر ابزار را افزايش مي دهد. حال چگونه مقاومت در برابر جريان براده را كاهش دهيم.
سه راه حل مهم در كاهش مقاومت در برابر جريان براده وجود دارد:
1. پرداختكاري دقيق و جلا دادن سطح بالاي بازار
2. سنگ زني در جهت جريان براده
3. انتخاب يك روان ساز مناسب كه فرسايش بين جريان براده و سطح بالا را كاهش دهد.
از اين سه راه حل، راه حل هاي اول و دوم معمولاً شكل گيري Crater را بيشتر به تأخير مي اندازند و باعث افزايش بيشتر طول عمر ابزار نسبت به راه حل سوم مي شوند. حال به تجزيه و تحليل اين دو راه حل مي پردازيم.
درجه پرداختكاري در سطح بالا در تشكيل Crater و طول عمر ابزار دخالت دارد.
اگر سطح بالايي ابزار توسط يك چرخ زبر و خشن سنگ زني شود يك سري از شيارهاي نسبتاً عميق در سطح بالايي ابزار شكل مي گيرد كه به creating hills valleys معروفند(شكل 4)

زماني كه نوك هاي hills باريك و نسبتاً كوچك هستند، سطح تماس براده با سطح بالايي ابزار بسيار جزيي است و در نتيجه مقاومت سطحي كمي در برابر جريان براده خواهيم داشت كه اين منجر به تأخير در شكل گيري و رشد Crater مي شود.
اما زماني كه نوك هاي hills در اثر جريان براده ساييده و خورده مي شوند، سطح تماس براده با سطح بالايي ابزار افزايش مي يابد كه اين منجر به رشد سريع Crater در سطح بالا مي شود.
پرداختكاري دقيق مي تواند شروع Crater را به تأخير بياندازد. شيارها در يك پرداختكاري دقيق خيلي كوچك و در عين حال بسيار زياد هستند و براده برخلاف تعداد زيادي از نوك hills جريان مي يابد. در اين حال سطح تماس براده با سطح بالايي ابزار بسيار كم است و همين باعث به تأخير افتادن شكل گيري و رشد Crater مي شود.
جهت سنگ زني در سطح بالا، تأثير بسزايي در مقاومت در برابر جريان براده دارد.
برا اين كه يك مقاومت مينيمم را در برابر جريان براده داشته باشيم. بايد خط هاي سنگ زني در سطح بالايي ابزار جهش يكسان با جهت جريان براده داشته باشد.
اگر خط هاي سنگ زني زاويه اي متضاد نسبت به جهت جريان براده داشته باشند باعث افزايش مقاومت در برابر جريان براده شده و در نتيجه شكل گيري و رشد Crater به همراه خواهند داشت.
در آزمايشاتي كه به عمل آمد نشان داده شد در ابزارهايي كه جهت سنگ زني آنها با جهت جريان براده يكسان است، عمر آنها 30% بيشتر از عمر ابزارهايي است كه جهت سنگ زني آنها برخلاف جهت جريان براده است.
ممكن است شرايطي بوجود آيد كه هم جهت سازي خط هاي سنگ زني با جهت جريان براده بسيار مشكل باشد مانند ابزارهاي فرم تراشي. در اينجا هم ممكن است كارهايي بتوانيم انجام دهيم كه جهت اين گونه خطاها(خط هاي سنگ زني) را آنقدر تغيير دهيم كه در جهت درست قرار گيرد. اين عمل به وسيله سنگ زني قسمت هاي نزديك به لبه برشي انجام مي شود كه اين موضوع در شكل (5) نشان داده شده است.
براي كاستن زمان سنگ زني، سنگ بايد طوري قرار گيرد كه زاويه آن با زاويه لبه برش 1 تا 3 درجه اختلاف داشته باشد. اين عمل سطح باريكي را كه حدوداً عرض آن in 1/0 مي باشد به وجود مي آورد. حركت سنگ بايد در جهت جريان براده باشد. اين عمل تا زماني كه خط هاي سنگ زني هم جهت با جريان براده شوند، بايد ادامه پيدا كند.

در آخر پيشنهاد مي شود كه سنگ زني همه شكل از ابزارها بايد به صورت گفته شده انجام شود يعني سعي كنيم خط هاي سنگ زني در جهت جريان براده باشند كه قيمت عرف ابزار و افزايش عمر ابزار را در اين كار به دنبال خواهد داشت كه بسيار باارزش و معتبر است. به علاوه پرداختكاري بهتر قطعه كار نيز نتيجه اين كار است.

به نقل از :پایگاه اطلاع رسانی مهندسی ساخت و تولید 

جوشكاري اولتراسونيك پلاستيك ها

جوشكاري اولتراسونيك شامل استفاده از انرژي صوتي با فركانس بالا براي نرم كردن و ذوب كردن ترموپلاستيك ها در منطقه جوش است . قسمت هايي كه بايد به يكديگر جوش داده شوند زير فشار روي هم نگه داشته شده و تحت ارتعاشات اولتراسونيك با فركانس 20 تا 40 كيلو هرتز قرار مي گيرند. موفقيت جوش به طراحي مناسب اجزا و مناسب بودن موادي كه جوش داده مي شوند بستگي دارد.
از آنجا كه جوشكاري اولتراسونيك بسيار سريع است ( كمتر از 1 ثانيه ) و قابليت اتوماسيون دارد به طور وسيع از آن در صنعت استفاده مي شود . براي تضمين سلامت جوش طراحي مناسب اجزا بخصوص فيكسچرها لازم است . با طراحي مناسب از اين روش مي توان در توليد انبوه استفاده كرد.

 
يك ماشين جوشكاري اولتراسونيك شامل اجزاي زير است :
يك منبع تغذيه ، يك مبدل ، يك آمپلي فاير تقويت كننده به نام بوستر ، يك وسيله توليد صدا يا شيپوره ( horn )
منبع تغذيه فركانس برق شهر 50-60 هرتز را به 20-40 كيلو هرتز مي رساند . اين انرژي به مبدل مي رود و در مبدل ديسك پيزو الكتريك انرژي الكتريكي را به ارتعاش در فركانس اولتراسونيك تبديل مي كند. اغلب ماشين هاي اولتراسونيك در فركانسي بالاتر از 20 كيلو هرتز كار مي كنند و صدايي توليد مي كنند كه گوش انسان قادر به شنيدن آن نيست . امواج توليد شده در مبدل به بوستر رفته و دامنه آن تا حد دلخواه افزايش پيدا مي كند و سپس در شيپوره ( كه يك وسيله صوتي مكانيكي است) امواج صوتي مستقيماً به قطعه كار منتقل مي شود. همچنين شيپوره نقش اعمال فشار بر روي قطعه را نيز بر عهده دارد.بعد از انتقال امواج صوت به قطعه كار در منطقه اتصال در اثر اصطكاك زياد اين انرژي تبديل به گرما شده و باعث نرم شدن و ذوب پلاستيك و بهوجود آمدن جوش ميشود.

مزاياي اين روش عبارتند از :
- راندمان بالا
- توليد بالا با قيمت پايين
- سهولت در اتوماسيون
- سرعت جوش بالا
- تميز بودن آن
مهمترين محدوديت اين روش محدوديت در انرژي اعمالي و كوچك بودن عرض شيپوره ( كمتر از 250 ميلي متر ) است و در نتيجه طول جوشي كه به وجود ميآيد كوچك است .
موارد استفاده از جوش التراسونيك ترموپلاستيك ها :
- جوشكاري ساده يك اتصال
- جاسازي يك قطعه در قطعه اي ديگر همرا با اتصال بين آن دو
- جوش نقطه اي ورق ها و صفحات پلاستيكي
- ...

صنايعي كه اين نوع جوشكاري در آن كاربرد دارد :
- استفاده در صنعت بسته بندي
- استفاده در صنعت اتومبيل سازي
- استفاده در صنعت پزشكي
- استفاده در صنعت اسباب بازي
- صنايع مرتبط ديگر

به نقل از :پایگاه اطلاع رسانی مهندسی ساخت و تولید 

طراحی و ساخت پرس مکانیکی پیشرفته در شرکت پرس ایران

طراحی پرس مکانیکی پیشرفته

صنعت رو به گسترش ایران با کمبود نمایان متون و مطالب طراحی روبرو می باشد. این کمبود در مورد ماشین های ابزار بویژه ماشینهای تغییر شکل فلزات که تاثیر و نقش اساسی در پویایی و خودکفایی صنعتی دارند بارزتز می باشد. مقاله حاضر و مطالبی که تحت این عنوان از این پس ارائه خواهد شد تشریح عملکرد شرکت پرس ایران در راستای دستیابی به تکنولوزی ساخت پرسهای مکانیکی تناژ بالا می باشد.

در سال های اخیر نصب و راه اندازی خطوط پرسهای مکانیکی در صنایع مادر و شرکت های بزرگ خودرو ساز کشور به شکل گسترده ای مورد توجه قرار گرفته است. از اینرو گردآوری و دسته بندی اطلاعات و دستیابی به دانش پرسهای مکانیکی چه به منظور نگهداری و تعمیر خطوط پرس راه اندازی شده و چه به منظور طراحی و ساخت و نصب خطوط جدید که سالانه دهها میلیون دلار ارز از کشور خارج می نماید ‘ امری بدیهی و ضروری می باشد. شرکت پرس ایران بعنوان بزرگترین شرکت پرس ساز داخلی با عنایت به مطالب فوق در سال 1383 پروژه طراحی و ساخت پرس مکانیکی 630 تن پیشرفته را در سازمان گسترش و نوسازی صنایع ایران به تصویب رساند. اکنون که 18 ماه از تصویب طرح مذکور می گذرد ‘ کلیه فعالیت های تحقیقاتی و شناسایی اجزای طرح به پایان رسیده و تیم طراحی بصورت منسجم به پشتوانه اندوخته علمی خود در فاز تحقیقاتی  ‘ دانش لازم بزای طراحی این پروژه عظیم را بدست آورده است.

در طراحی پرس مکانیکی 630  تن ‘ ضمن بررسی مدارک فنی و اسناد موجود از شرکت های بزرگ پرس ساز خارجی همچون هیتاچی ‘ فوکوی و هیوندای از تجربیات اندوخته شده شرکت در ساخت نصب و راه اندازی خطوط سایت سایپا پرس که توسط این شرکت و شرکت فاگور صورت گرفت استفاده شده است. در طراحی بخشهای مختلف پرس مکانیکی 630 تن با مقایسه طرحهای مختلف بهترین روش برای پروژه تحقیقاتی استفاده شده است و در بسیاری از موارد یک طرح تلفیقی با ویژگیهای مثبت طرحهای مختلف ارائه گردیده است.

مشخصات فنی پرس مکانیکی 630 تن با مکانیزم link drive(مدل MLS-630-2)

1-     مکانیزم رانش : اهرمی (link)

2-     ظرفیت نامی در 13 میلیمتر بالاتتر از نقطه مرگ پایین:6300 KN

3-     تعداد نقاط اویز: دو نقطه ای

4-     تعداد عمل پرس: تک عمله

5-     ابعاد میز: 3000×1500mm

6-     کورس:600mm

7-     تنظیم دهانه:400mm

8-     دهانه کاری(S.D.A.U):1000mm

9-     تعداد ضربه در دقیقه: 10-20spm

10- ظرفیت نامی کوشن:850KN

11- کورس کوشن:قابل تنظیم 0-260mm

12- مجهز به سیستمهای :

-گایدینگ پلانجری

-حفاظت در برابر اضافه بار هیدرولیک overload

-سیستم کنترل PLC

این مقاله به نقل از مجله انجمن مهندسان مکانیک ایران-سال چهاردم شهریور ماه ۱۳۸۴ شماره ۴۲ است.

با سلام خدمت همه دوستان. بزودی این وبلاگ با مطالب جدید علمی و مقالات در خدمت شما می باشد. از کلیه دوستانی که در زمینه مهندسی مکانیک اطلاعاتی دارند دعوت به همکاری می شود.