دانلود تحقیق اهنگری دقیق

آهنگری دقیق

لغت آهنگری دقیق یک فرآیند مجزای آهنگری نیست تنها به معنایی از آهنگری نزدیک می‌شود.

هدف از این نگرش تولید یک شکل خالص است یا حداقل نزدیک به آن در مقایسه با قطعه آهنگری شده.

عبارت خالص نشان دهنده عدم نیاز به ماشینکاری یا فرآیندهای نهائی کردن سطح آهنگری شده می‌باشد.

بنابراین یک شکل خالص آهنگری شده به هیچ کار اضافی در هیچ یک از سطوح آهنگری شده نیازی ندارد.

گرچه اعمال ثانوی ممکن است برای ایجاد سوراخها، رزوه ها و جزئیاتی از این دست نیاز باشد.

یک آهنگری نزدیک به خالص می‌تواند برخی سطوح و نه در تمام آنها تنها نیاز به یک ماشینکاری حداقل یا نهائی کاری داشته باشد.

آهنگری دقیق گاهی با آهنگری تلرانس بسته یاد می‌شود تا تا کیدی داشته باشد به هدف بدست آمده.

فقط در طی عملیات آهنگری ابعاد و دقت نهائی سطوح مورد نیاز است در قطعه تمام شده.

فرآیند های آهنگری سرد به صورت سنتی، دقیق تلقی می‌شوند.

ودر مباحث اکستروژن سرد در باره آن بحث خواهد شد.در این جلد درباره جزئیات صحبت نخواهد شد.

به صورت مشابه فرآیند های آهنگری پودری نیز در گروه آهنگریهای دقیق طبقه بندی می‌شوند.

(مبحث آهنگری پودری را ببینید) باید توجه شود که آهنگری پودری تنها هنگامی‌اقتصادی است که تهیه قطعه از یک توده خام قابل انجام نباشد.

در بیشتر مواقع سعی شده دقت بیشتری روی فرآیند های سرد انجام شود.

بطور سنتی آهنگریهای گرم جز فرآیندها ی دقیق به شمار نمی‌روند.

آهنگری نیم گرم حالتی است که در زیر دمای تک فاز انجام شود و مزایای هر دو روش آهنگری سرد وگرم را دارا می‌باشد.

مثالهای این مبحث روی آهنگری فولاد متمرکز شده است.

اطلاعات جزئی تر مربوط به آهنگری دقیق آلیاژهای آلومینیوم و تیتانیوم نیز در مبحث آهنگری آلیازهای آلومینیوم و آهنگری آلیاژهای تیتانیوم قابل دستیابی است.

مزایای آهنگری دقیق:
در ارتباط با مشکلات دسترسی به تلرانسهای بسته و کیفیت سطح قابل قبول آهنگری گرم به صورت سنتی با یک وسعت ماشینکاری طراحی شده اند (در حدود3mm یا بیشتر).

انگیزه برای آهنگری دقیق حذف ویا کاهش فرآیند گران ماشینکاری است این هزینه ها نه تنها قیمت ماشینکاری است که هزینه مواد براده شده نیز شامل می‌شود.

صرفه جوئی ناشی از مواد به وضوح صرفه جوئی ناشی از ماشینکاری نکردن نیست ولی می‌تواند لحاظ شود.

وزن یک قطعه که به صورت سنتی آهنگری شده است اغلب دو برابروزن قطعه تمام شده ماشینکاری شده است.

و این مربوط به نوع قالبهائی است که استفاده می‌شود.

یک مطالعه انجام شده توسط انجمن صنعتی آهنگری تخمین زد که حدود 20 تا 40 درصد وزن هر قطعه آهنگری شده پرت می‌باشد.

گرچه گاهی اوقات جهت اطمینان از پر شدن قالب در تمامی‌گوشه ها این پرت ها ضروری است.

در طراحی دقیق این پرتها کاهش داده شده ویا گاها حذف می‌شوند.(مثال 1 را ببینید).

علت دیگر جهت استفاده از آهنگری دقیق این است که خواص یک قطعه آهنگری دقیق شده اغلب از ماده ای که پس از آهنگری معمولی ماشینکاری می‌شود بهتر است.

واین به علت ساختار مولکولی در این فرآیند است.

و مزیت دیگر استفاده از آهنگری دقیق در کارگا ه های تولید ی، نرخ بالاتر تولید آن است.

کاربرد آهنگری دقیق : پس از اینکه تصمیم بر این گرفته شود که یک قطعه باید به روش آهنگری تولید شود باید یا به روش سنتی ویا به روش دقیق انجام شود.

وتمام قطعات قرار نیست به روش دقیق انجام شوند.

و همینطور که قبلا گفته شد دقت یک فرآیند آهنگری بستگی به دقت نهائی تولید، هندسه مورد نیاز، تلرانسهای ابعادی وکیفیت سطح دارد.

این نیازها باید برای هرقطعه تشخیص داده شوند.

اثر این نیازها در پارامترهای تولید باید در تحلیل طراحی مورد نظر قرار گیرد.

ماهیت فرآیند آهنگری بازه وسیع هندسی قطعات مورد استفاده خواص مشخصه این فرآیند هستند.

فرضیات هندسی : فرض اولیه براین است که آهنگری باید قابلیت این را داشته باشد که پس از عملیات، به راحتی قطعه جدا شود.

پس قطعات با شیب منفی نمی‌توانند بااین فرآیند تولید شوند.

علاوه بر این صفحات موازی با محور آهنگری اغلب نیروه های اصطکاکی زیادی هنگام فورج قطعه ایجاد می‌کنند.

بنابراین آهنگری اغلب با اضافه کردن مقداری شیب به اینچنین سطوحی انجام می‌شود.

واین ایجاد زاویه نیز مسائلی ایجاد می‌کند.

ـ ظرفیت مکانیزم خروجی وسایل آهنگری که بار مورد نیاز را تهیه می‌کند.

ـ کشش مواد قطعه در دمای خروجی، قطعه باید بار مورد نیاز جهت خروج را تحمل کند.

ـ خوردگی قالب وصدمه دیدن سطح قطعه ممکن است بخاطر اصطکاک اتفاق بیافتد.

فیزیک جریان فلز طی عملیا ت آهنگری همچنین کاربرد های آهنگری دقیق را محدود می‌کند.

بعنوان مثال برای فلزات این امکان وجود ندارد که تیغه های نازک ویا گوشه های تیز را پر کنند.

علاوه بر این نیروهای زیاد در قالب نیز ممکن است باعث بروز مشکلات در جریان فلز شود.

خنک شده قطعه توسط قالب نیز جریان فلز را محدود می‌کند.

واین یکی از دلایل استفاده از آهنگری قالب داغ یا هم دما می‌باشد.

(قسمت آهنگری در قالب داغ ـ هم دما را ببینید) و همچنین جریان فلز در آهنگری دقیق نیز می‌تواند باعث بروز مشکلاتی بشو د.

دیدگاه اقتصادی : دید گاه های اقتصادی نیز کاربردهای آهتگری دقیق را تحت تاثیر قرار میدهد.

اگر تنها قیمت فرآیند آهنگری در نظر گرفته شود آهنگری دقیق عموما از نوع سنتی آن گرانتراست.

این بر عوامل موثر در آهنگری دقیق بر می‌گردد.

که در ادامه در بالا آن بحث خواهد شد.

که مقدار زیاذی از آنها در آهنگری سنتی صرف نظر میشوند.

اگر تعداد قطعات کم باشد استفاده از آهنگری دقیق اقتصادی نیست.

آهنگری دقیق هنگامی‌جالب تراست که هدف تولید قطعه ای با سطوح پیچیده و مشکل جهت ماشینکاری است.

واین روش از لحاظ هزینه قابل مقایسه با فرزکاری، تراشکاری ویا سنگ زنی است.

دقت ابعادی قابل وصول با این روش می‌باشد ودر بعضی مواقع دقتهای بهتر نیز بدست آمده است.

و دوباره اگر مقایسه ای انجام شود بین قطعه ای که با آهنگری دقیق تمام سطوح آن نهائی شده است با قطعه های که نیاز به ماشینکاری دارد.

نقع این روش مشخص می‌شود.

دیدگاه طراحی قالب : طراحی ابزار جهت آهنگری باید شامل تحلیل تمامی‌اثراتی که می‌توانند در دقت قرآیند موثر باشد بگردد.

باید در نظر گرفته شود که قالب مقداری انبساط انجام می‌دهد به علت تماس با قطعات داغ، وهمین دید گاه باید برای قطعه کار باشد که پس از آهنگری شدن انقباض خواهدداشت.

تاثیرات حرارتی قطعه وقالب تقریب زده شده است.(معادله 1 را ببینید) تغییر شکل ارتجاعی ابزار و وسایل آهنگری حین فرآیند رخ می‌دهد وباید اثر آن روی دقت قطعه در نظر گرفته شود.

در اکثر موارد این تغییر شکل ناچیز می‌تواند صرف نظر شود.

ابعاد قطعه آهنگری شده متناسب با ابعاد حفره قالب کاهش خواهد داشت.

یک لایه روغن نیز روی قالب موجود است که اکثرآن نیز میتواند نادیده گرفته شود.

ضخامت بیشتر روغن باعث جلوگیری از اکسیدا سیون سطحی می‌گردد.

چنانچه قبلا در باره آن بحث شد جریان فلز فرض مهمی‌در آهنگری دقیق می‌باشد.طراحی قالب بایستی طوری باشد که پر شدن تمامی‌حجم قالب را کنترل کند.

کار پذیری قطعه نیز یک مبنای بررسی است.

این امر درآهنگری دقیق بسیار بحرانی تر است چون تغییر شکلهای بیشتری نیاز است تا به دقتهای لازم برسیم.

در عمل لحاظ کردن پارامترهای فوق بسیار مشکل است.

تحلیل دقیق دمای قطعه وقالب نیازمند یک تحلیل دقیق انتقال حرارت است.

محاسبات تغییر شکل ارتجاعی نیازمند داشتن نیروی آهنگری و تحلیل تنش می‌باشد وتحلیل جریان فلز برای طراحی از تمام اینها مشکل تر است.

مدل ریاضی : مدل ریاضی فرآیند آهنگری بر اساس روش اجزا محدود، توسعه پیدا کرده برای کمک به مهندس طراح که نیازمند این تحلیل هاست.

این مدلها در قالب برنامه های کامپیوتری ارائه شده ومی‌تواند نمودارهای تنش ودما را به طراح نشان دهد.

بررسی شبیه سازی و مدل در قسمت (تکنیکهای مدل کردن) آمده است تحلیل آهنگری دقیق بر اساس مدل کامپیوتر مفید است اگر قالب نیز با همین روش طراحی و ساخته شده باشد.

هدف از شکل خالص ویا حداقل نزدیک آن، باعث این خواهد بود که آهنگری دقیق و ابزارهای آن دقیقتر و مشکلتر باشد.

علاوه براین محاسبات دقیق مربوط به حجم وسطح که به طور خودکارتوسط نرم افزار انجام می‌شود در قالبهای آهنگری دقیق بحرانی هستند.

شبیه سازی فیزیکی : شبیه سازی فیزیکی یکی از انتخابها برای شبیه سازی ریاضی آهنگری دقیق توسط کامپیوتراست شبیه سازی فیزیکی ساخت یک مدل و قطعه قالب را در گیر میکند.

بعنوان مثال مشاهد ه جریان یک ما ده خمیری در دمای اتاق مفید واقع شده ه جهت دریافت جریان فلز حین آهنگری قالب در شبیه سازی فیزیکی نوعی مخصوص پلاستیک شفاف است که قادر می‌سازد مارا که مشاهده پیوسته ای از فرآیند داشته باشیم.

الگوهای جریان فلز نیز می‌تواند با استفاده از مداد رنگی مشاهده شود.

شبیه سازی فیزیکی در مبحثی بنام تکنیک های شبیه سازی استفاده شده در آهنگری دقیق بحث شده است.

حتی با استفاده از روشهای تحلیلی با هم نکاتی در ساخت قالب فقط جنبه تجربی داشته ودر کارگاه قابل دسترسی است.

در برخی موارد پارامترهای آهنگری ویا ابعاد حفره قالب می‌تواند تنظیم شود برای دستیابی به دقت های لازم.

میزان توسعه عموما با مقدارزیاد کار تحلیلی افزایش پیدا می‌کند.

راهبرد بهینه برای آهنگری دقیق ایجاد تعادل مابین سعی وخطا در ساخت واستفاده از روشهای تحلیلی است.

نگرش تحلیلی برای حالتی که تجربه ای موجود نیست می‌تواند مفید واقع شود.

نرم افزارهای قدرتمندی نیز جهت این امر موجود می‌باشد واز تلفیق آن با دانش وتجربه می‌تواند به پیش فرضهایی در زمینه ساخت قالبهای آهنگری دقیق دست یافت.

فرضیات کنترل فرآیند : پس از معین کردن یک قطعه برای آهنگری دقیق، در ساخت قالب باید به کنترل فرآیند توجه شود.

ودر ارتباط با عوامل مطرح شده در زیر بایستی حداقل مطالعه صورت گیرد.

دقت قالب : یک آهنگری دقیق نیاز به قالب دقیق دارد.

دقت ابعادی بدست آمده، بهترازدقت ابعادی قالب نخواهد بود.

پس بایستی دقت ساخت قالب از دقت مورد نظرجهت قطعه بالاترباشد.

این همانند کاربرد گیج ها می‌باشد که بایستی دقت ساخت آنها ازآنچه مورد اندازه گیری می‌باشد، بیشترباشد.

پس از ساخت قالب بایستی بازرسی شود تا اطمینان حاصل شود که احتیا جات طراحی را شامل شود یا خیر.

این بازرسی مشکل خواهد بود اگر قالب دارای سطوح منحنی باشد.

و اگر قالب بازرسی نشود، مشکل خواهد بود تا منشا خطاهای بوجود آمده را پیدا کرد.

اساس اندازه گیری توسط گیج برروی قطعات نمی‌تواند برای اندازه گیری قالب مورد استفاده قرار گیرد.

ماشینهای اندازه گیری محوری (cmm) اغلب برای بازرسی قالب استفاده می‌شوند.

برای طراحی قالب لازم است دقت ماشینهای مورد استفاده در ساخت قالب را بداند.

بعنوان مثال : اگر قرار است حفره قالب توسط اسپارک انجام شود دقت الکترود ودقت باربرداری بایستی دانسته شود.

پس از قرارگیری قالب در تولید دقت آن فرق خواهد کرد بعلت وجود فرسایش در سطح قالب واین از عوامل مهم تغییر دقت ابعادی است.

وقتی فرسایش اندک می‌تواند خروج از اندازه مورد نظر را در پی داشته باشد.

هزینه تعمیر قالب ویا جاگذاری هسته جدید بایستی در بعد اقتصادی طراحی دید ه شود.

دقت تنظیم : کنترل جهت وتنظیم قالب در پرس نیز همانقدر مهم است.

نگهدارنده هایی که برای بستن بلوکه های قالب استفاده می‌شوند نیز از درجه اهمیت بالایی برخوردارند.

تنظیم قالب، ضخامت قطعه آهنگری شده را تحت تاثیر قرار می‌دهد و ضخامت، خود جزو عوامل هندسی قطعه است که می‌تواند درجه اهمیت زیادی داشته باشد.

از طرف دیگر ضخامت وحجم نهائی قطعه به یکدیگر وابسته هستند.

از آنجائیکه آهنگری دقیق برای پرت کم ویا بدون پرت طراحی می‌شود، مورد ضخامت کاملا بهرانی است.

اگر تنظیم قالب طوری باشد که پرت درخط جدایش تشکیل شود، در آنصورت گوشه های تیز پر نخواهند شد.

واگر تنظیم از حد معمول دو کف قالب را به هم نزدیکتر کند، قالب صدمه خواهد دید.

دقت ماده اولیه: در آهنگری دقیق یک مرحله ای ماده اولیه، برشی از میلگرد ویا یک مقطع استاندارد دیگر است ولی در نوع برنامه ای یا چند مرحله ای progressive)) محصول هر مرحله ماده اولیه است برای مرحله بعدی.

ولی در هرصورت دقت ماده اولیه اثر مستقیم در دقت محصول هر مرحله دارد.

همانطور که در بالا بحث شد ارتباط تنظیم قالب با حجم ماده اولیه و حجم محصول کاملا بحرانی است.

هنگامی‌که شکل ماده اولیه پیچیده است، گسترش ماده در آن مهم است جهت اطمینا ن از صحت جریان فلز حین فرآیند.

آهنگری دقیق نیاز به ماده اولیه دقیق دارد.

درآهنگری چند مرحله ای، هر مرحله بایستی به عنوان یک فرآیند دقیق در نظر گرفته شود.

حجم همچنین می‌تواند با وزن کردن نیز کنترل شود.

ویا پیش بینی مکانی جهت فرار مواد اضافی در قالب در صورت اضافه بودن مواد به آنجا هدایت شود.

کیفیت سطح ماده اولیه نیز مهم است چرا که می‌تواند کیفیت سطح قالب را تحت شعاع قراردهد.

جلوگیری از اکسید اسیون یکی از عوامل مهم است ودر بخش فرآیند های حرارتی درباره آن بحث شده است.

کیفیت سطوح برش خورده نیز مهم است گرچه گاهی اوقات قالبها طوری طراحی می‌شوند که آن سطوح در سطوح غیر بحرانی