عنوان :

تحقیق طراحی اکستروژن

تعداد صفحات : ۹۷

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

هدف کلی از نگاشت این پروژه شناخت روشی از طراحی اکستروژن ضربه ای است که مشکلات طراحی به روش تجربی را از بین برده است. این پروژه از دو بخش تشکیل شده است که در بخش اول تعریف فرایند اکستروژن ضربه ای کاربردهای آن امتیازات و محدودیت های فرایند و مقایسه آن با دیگر فرایندهای مشابه و همچنین تجهیزات مورد نیاز و مواد ابزار و نحوه عملیات حرارتی آنها پرداخته می شود و در بخش دوم نیز فاکتورهای طراحی و نحوه طراحی ابزار و همچنین چگونگی طراحی سنبه، قالب و تعیین مراحل شکل دهی از طریق کامپیوتر مورد توجه و بررسی قرار می گیرید.

اکستروژن ضربه ای یکی از فرایندهای مهم در ساخت و تولید قطعات نظامی و صنعتی بشمار می رود که قطعات تولیدی این روش بسیار دقیق تر نسبت به روش های مشابه و تنها فرق آن با اکستروژن  ضربه ایست که به قطعه در هنگام اکسترود وارد می شود.

طراحی قالبها به روش سعی و خطا و کارگاهی کار مشکل پرهزینه و وقت گیر بود و در نهایت نیز نمی توان مطمئن بود که نتایج طراحی بهینه باشد.علاوه بر این انجام چنین عملی نیاز به مهندسینی کار آزموده و با تجربه طراحی غالب دارد.به کار گیری کامپیوتر در این زمینه باعث کاهش هزینه ها و کم شدن زمان طراحی گردیده و از نیاز به افراد با تجربه در حد زیادی کاسته است . امروزه در اغلب شاخه های مهندسی اثر گذاشته است و انسجامی را در تحلیل طراحی و ساخت به وجود آورده است در طی دهه گذشته پیشرفتهای حاصل شده در این زمینه بیش از حد تصور بوده است به طوریکه طراحان به جای استفاده از تکنیکهای تجربی و ابتکاری اکنون از تکنیکهای کامپیوتری برای تحلیل طراحی و مدلسازی استفاده می کنند.

واژه های کلیدی: اکستروژن ضربه ای، ماشین های برش شمش، کوره، فاکتورهای طراحی

فهرست مطالب

بخش اول
فصل اول : تعریف و کاربردها ۲
۱-۱انواع اکستروژن۲
۱-۲امتیازات و محدودیت ها اکستروژن ضر به ای۳
۱-۳کاربردها اکستروژن ضربه ای۶
۱-۴مقایسه اکستروژن ضربه ای با دیگر فرایندهای مشابه۷
فصل دوم: دستگاهها و تجهیزات مورد نیاز: ۱۴
۱-۲ دستگاه برش شمش۱۴
۲-۲ کوره۱۴
۲-۳ دستگاههای انتقال شمش و محصول۱۶
۲–۴ انتخاب پرس برای اکستروژن ضربه ای۱۶
۲-۴-۱ پرس هیدورلیکی۱۷
۲-۴-۲ پرس مکانیکی۲۰
۲-۵  تهیه شمش برای اکستروژن ضربه ای ۲۴
فصل سوم : مواد ابزار برای اکستروژن ضربه ای۳۵
۳-۱ انواع فولادهای ابزار۳۶
۳-۲ عملیات حرارتی۳۹
۳-۳ ابزار مخصوص کاربردهای ویژه۴۳
۳-۴ ابزار مخصوص اکستروژن داغ۴۸
بخش دوم:
فصل چهارم: فاکتورهای طراحی در اکستروژن ضربه ای ۵۰
۴-۱ موارد کاربرد۵۰
۴-۲ نکات طراحی در اکستروژن معکوس۵۱
۴-۳ اکستروژن مستقیم۵۷
۴-۴ اکستروژن مرکب۵۹
۴-۵ اکستروژن بعنوان مرحله ای از مراحل تولید۶۰
فصل پنجم : طراحی ابزار اکستروژن ضربه ای۶۲
۵-۱ مقدمه۶۲
۵-۲ بسته۶۴
۵-۳ قالب۷۱
۵-۴ روشهای طراحی قالب۷۵
۵-۴-۱ روش خلاصه شده لامه۷۵
۵-۴-۲ یک روش تجربی ۷۸
فصل ششم : طراحی ابزار اکستروژن ضربه ای به کمک کامپیوتر ۸۱
۶-۱ انتخاب پارامترها ۸۲
۶-۲ تعیین فشار۸۴
۶ – ۳ طراحی ابزار و تعیین مراحل شکلدهی۸۵
۶-۵ مثال هایی از کاربرد نرم افزار طراحی قالب۸۷
بحث نتیجه گیری پیشنهادات۹۳
منابع ۹۴

منابع :

[۱] مهندس محمود شریعتی. « اکستروژن ضربه ای  » نشرصنایع دفاع. ۱۳۷۶

[۲] محمود شریعتی. «پایان نامه کارشناسی ارشد بنام طراحی ابزار اکستروژن معکوس به کمک کامپیوتر » ۱۳۷۴

[۳] محمد حسین صادقی.« پایان نامه کارشناسی ارشد بنام  یک روش تحلیلی مراحل شکلدهی در اکستروژن ضربه ای » ۱۳۷۴

مقدمه:

تاریخچه اکستروژن

صنعت اکستروژن دارای تاریخی بالغ بر ۱۵۰ سال است اولین نوشتار در مورد این فرایند گزارش از جوزف براماه و مربوط به سال ۱۸۷۰ میلادی است . این گزارش پرس به شرح زیر است که سرب ذوب شده یا دیگر مواد نرم را به داخل یک قالب استوانه ای پمپ می کرد در حالیکه یک مندرل مخروطی در محلی هم مرکز با قالب ثابت شده بود. در سال ۱۸۲۰ توماس بور برای تولید لوله بوسیله اکستروژن ، پرسی هیدرو لیکن ساخت و بوسیله آن سیلندرهای سربی تولید کرد.

در طول جنگ چهانی لول پرسهایی با ظرافت بالا شکلدهی آلیاژهای سخت مس ، تولید لوله و دیگر محصولات ساخته شد. بعد از جنگ جهانی لول لوله های آلومینیومی و فقسه های رویی کندانسورها بصورت سرد اکسترود شدند.

اولین بار اکستروزن سرد فولاد در اروپا و در اواسط دهه۱۹۳۰ شروع و بعضی از ساز و برگهای نظامی مثل پوکه گلوله و غیره از فولاد تولید شد. در همین زمان توسط آلمانی ها نیز تحقیقاتی در زمینه اکستروژن سرد فولاد انجام شده بود که بدلیل حفظ اسرار نظامی تا سال ۱۹۲۴ آنها را به چاپ نرساندند.

بلافاصله بعد از جنگ جهانی دوم ارتش آمریکا با همکاری شرکت HmfG توانستند با اکستروژن سرد پوسته های فولادی MMFG کار خودش را در اکستروژن سرد فولاد توسعه بخشید و توانست توپهای ۱۰۵ میلیمتری را با موفقیت بسازد.

این پروژه از دو بخش تشکیل شده است که در بخش اول تعریف فرایند اکستروژن ضربه ای کاربردهای آن امتیازات و محدودیت های فرایند و مقایسه آن با دیگر فرایندهای مشابه و همچنین تجهیزات مورد نیاز و مواد ابزار و نحوه عملیات حرارتی آنها پرداخته می شود و در بخش دوم نیز فاکتورهای طراحی و نحوه طراحی ابزار و همچنین چگونگی طراحی سنبه، قالب و تعیین مراحل شکل دهی از طریق کامپیوتر مورد توجه و بررسی قرار می گیرید.

 بخش اول

فصل اول : تعریف و کاربردها

۱-۱  انواع اکستروژن

۱-۱-۱ تغییر شکل

فرآیند اکستروژن از لحاظ تغییر و نوع شکل و نوع فرآیند ، عمدتاً به سه نوع گروه تقسیم بندی می شود.

۱-    اکستروژن مستقیم که در آن سنبه و قالب وضعیت افقی داشته در حالیکه ماده در حال تغییر شکل سنبه در یک جهت حرکت می کنند

۲-    اکستروژن غیر مستقیم این فرآیند همانند اکستروژن مستقیم بوده بااین تفاوت که در آن سنبه ثابت بوده و قالب متحرک است .

۳-      اکستروژن ضربه ای این فرآیند بصورت ضربه ای عمل کرده و در آن پرس ، قالب و سنبه بصورت عمودی قرار دارند . گاهی اوقات این فرآیند بعنوان یکی از انواع فرآیندهای فورجینگ نام برده می شود. فرآیند فوق را می توان به سه بخش تقسیم بندی کرد:

الف) اکستروژن ضربه ای مستقیم که در آن مطابق شکل  جهت جریان ماده با جهت حرکت سنبه یکسان می باشد.

ب) اکستروژن ضربه ای معکوس در اکستروژن معکوس فلز تحت اثر نیرو در جهت مخالف حرکت سنبه جریان می یابد. همانطور که در شکل دیده می شود، شمشی در حفره ثابت قالب جای داده شده و بوسیله سنبه پرس ، فشاری بر سر آن اعمال می گردد. فلز به شکل تیوپ (حلقوی) بین قالب و سنبه به طرف بالا حرکت کرده و هر لحظه به تناسب افزایش طول کورس سنبه ، ارتفاع محصول در امتداد قائم افزایش می یابد.

ج) اکستروژن ضربه ای مرکب که در آن مطابق شکل جهت جریان ماده بطور همزمان بصورت مستقیم و معکوس می باشد.

۱-۱-۲ از لحاظ درجه حرارت

بطور کلی اکستروژن ضربه ای را از لحاظ درجه حرارت می توان به سه دسته تقسیم کرد:

۱ – اکستروژن سرد ، که در آن فرآیند اکستروژن در دمای اتاق انجام می گیرد.

۲ – اکستروژن گرم ، که در آن فرآیند اکستروژن در دمایی بالاتر از دمای اتاق و زیر درجه حرارت تبلور مجدد انجام می شود.

۳ – اکستروژن داغ ، که در آن فرآیند بالای درجه حرارت تبلور مجدد انجام می شود.

۱-۲ امتیازات و محدودیتهای اکستروژن ضربه ای

اهمیت اقتصادی اکستروژن ضربه ای ، در بکار گیری موثر ماده اولیه، کاهش هزینه های کارگری ، حذف عملیات میانی ، بهبود کیفیت محصول و میزان بالای تولید با ابزار نسبتاً ساده است. بعضی امتیازات و محدودیتهای فرآیند در زیر آمده است.

 الف) امتیازات

۱– صرفه جویی در مصرف ماده اولیه – چون همه یا اعظم شمش اولیه به محصول نهایی تبدیل می شود و ماده خام تلف شده بسسیار کم است.

۲– کاهش یا حذف تجهیزات ماشینکاری نهایی – در بسیاری از مواقع نمونه های تولید شده توسط این روش ، بدلیل اینکه تلرانسهای قطعه تولید شده و همچنین صافی سطح آن (۳۵۰ تا ۷۵۰ میکرون)  کاملاً قابل قبول واستفاده مستقیم بوده و نیاز به ماشینکاری بعدی ندارد.

۳– امکان استفاده مواد با هزینه کمتر – بسیاری از قطعات اگر با روشهای ماشینکاری مرسوم تولید شوند، لازم است قبل از تولید یک سری عملیات مقدماتی ، مثل نورد، کشش و غیره روی آنها انجام شود، در حالیکه در اکستروژن ضربه ای با استفاده از شمش استوانه ای ، با یک فرآیند می توان به محصول نهایی دست یافت.

۴– کاهش هزینه های انبار داری مواد – در این روش هزینه های انبار داری مواد ف بدلیل وجود روشهای اوتوماتیک بارگذاری ، باربرداری و انتقال مواد کاهش می یابد.

۵– سادگی فرایند – این فرآیند ساده بوده بطوریکه تعداد زیادی از قطعات فقط با یک مرحله قابل تولید بوده و نیازی به مراحل میانی ندارد.

۶– تولید انبوه – میزان تولید بالا یک امتیاز اصلی اکستروژن ضربه ای است . قطعات کوچک را تا میزان بیشتر از ۵۰ قطعه در دقیقه می توان تولید کرد و برای قطعات بزرگتر این تعداد به حدود ۱۵ قطعه در دقیقه می رسد.

۷– مستقل بودن ضخامت ته محصول از ضخامت دیواره آن تولید قطعاتی با زاویه جدایش صفر.

۸– دستیابی به خواص مکانیکی بالا و تولید قطعه ای متشکل از چند جزء در یک مجموعه (به شکل ۱-۴ توجه  شود.)

۹– بهبود خواص مکانیکی و متالوژیکی – در کار سرد فولاد (تغییر شکل پلاستیکی زیر درجه حرارت تبلور مجدد)، دانه های فریت و ساختارهای کاربیدی در جهت اصلی جریان تغییر شکل کشیده می شوند . بطوریکه جسم دارای ساختار جهت یافته ای مشابه جریان دانه های فورجینگ داغ می شود. از این رو سختی نمونه اکسترود شده افزایش می یابد. تغییر شکل پلاستیک باعث افزایش استحکام تسلیم و کششی ماده شده و بالعکس درصد قابلیت کشیده شدن آن را کاهش می دهد . مشکل بودن عملیات بعدی از همین افزایش استحکام و کاهش کار پذیری ناشی می شود.

اکستروژن ضربه ای معمولاً فولادهای با کربن متوسط را بسته به مقدار تغییر شکل از ۳۰% تا ۱۲۰% ، استحکام تسلیم را از ۱۰۰% تا ۳۰۰% و سختی را از ۶۰% تا ۱۵۰% افزایش می دهد. برای مثال ، هنگامیکه فولاد ۱۰۱۸SAE که دارای استحکام تسلیم آن pa M 250 و استحکام کششی Mpa 375 بود اکسترود شدن پس از انجام فرآیند ، استحکام تسلیم آن به Mpa 600 و استحکام کششی اش به Mpa 665 و سختی آن برحسب راکول به ۱۰۰ افزایش یافت.

ب – محدودیت ها:

۱– محدودیت جدی اقتصادی بودن فرآیند است، برای مثال تولید نمونه هایی از جنس فولادآلیاژی و فولاد پر کربن با این روش ، بدلیل نیاز به فشار بالا و چندین عمل پرسکاری و آنیل میانی غیر اقتصادی هستند.

۲– اکستروژن ضربه ای معمولاً به محصولاتی با هندسه مقطع استوانه ای ، چهار گوش ، شش گوش ، بیضوی ، یا دیگر اشکال متقارن با سطح مقطع پر یا توخالی ، محدود می شود.

۳– برای تولید قطعات خارج از مرکز با ضخامت دیواره متفاوت ، بدلیل اعمال فشارهای نامتقارن و ناهمسان به ابزار در طی فرآیند معمولاً اکستروژن ضربه ای مناسب نیست.

۴– نسبت طول به قطر محصول و شمش محدود است.

۵– فرآیند اکستروژن ضربه ای سرمایه بر بوده و هزینه اولیه تجهیزات آن نسبتاً زیاد است، لذا برای اقتصادی بودن فرآیند ، حجم تولید می بایست زیاد باشد.(تولید انبوه)

۱-۳  کاربردهای اکستروژن ضربه ای

کاربردهای اکستروژن ضربه ای بطور خلاصه بشرح زیر است.

الف) صنعت مهماتسازی- پوکه گلوله، توپ و کلاهک موشک .

ب) صنعت اتومبیل سازی-مفصل(انگشتی ) پیستونها، پوسته شمعهای جرقه زنی موتور، تیوب های جذب کننده شوک ، پیچها و مهره ، نگهدارنده شیرهای هیدرولیکی ، اتصالات گوی فرمان ، پیستونهای ترمز هیدرولیکی ، پوسته فیلترهای روغنی ، کوپلینگ های لوله ای،هوزینگ ها و تکیه گاههای موتور ، دنده ، مجاری یاتاقان ،پوسته آلترناتورهاو ژنراتورها ، خازن های تهویه مطبوع ، جاسویچی و روتورهای قفل درب .

ج) صنعت هواپیما سازی – پیستون های هیدرولیکی بدنه پمپ ها وشیرها، خازنها، اجزای چرخ هواپیما ، سگدستها ، فیتینگها و سخت کننده ها .

د) صنعت الکتریک و الکترونیک- پوسته های موتور و ژنراتور ، کفشهای قطب الکتریکی ، قابهای (پوسته های)تیوبی و جاسویچی ها.

ه) صنعت حرارتی و تهویه مطبوع – مبدل های حرارتی ، مخازن تحت فشار ، اجزای پمپ ، پیستونها و سیلندرها ، فیتینگها،مانیفولدها و پوسته فیلترها.

و)متفرقه( قوطی های کمپوت ،کنسرو و آشامیدنیهای ، اجزاء وسایل خانگی ، اجزاء ماشین های تأسیساتی ، تیوب های یکبار مصرف و غیره.)

بطور کلی توسط ترکیببی از این فرآنید و فرآیندهای دیگر از قبیل upsetting ، coining،Heading، lroning و غیره محدوده وسیعی از قطعات ساده و پیچیده را می توان تولید کرد که تعدادی از آنها در شکل ۱-۳ آورده شده است.

۱-۴ مقایسه اکستروژن ضربه ای با دیگر فرآیندهای مشابه

الف – کشش عمیق

برای تولید قطعات فنجانی که ضخامت ته و دیواره نسبتاً ضخیمی داشته باشند، این فرآیند معمولاً اقتصادی تر است. در عین حال ، کشش عمیق ممکن است برای تولید کاپهای با ته نازک تر و برابر با ضخامت دیواره و کاپهایی نازک با قطر زیاد، اقتصادی تر باشد . با اکستروژن ضربه ای ، ته کاپها را می توان به ضخامت دلخواه و به صورت پروفیل های مختلف بدون توجه به ضخامت دیواره و دیگر ابعاد ،شکل دادو همچنین وقتی طول نمونه بزرگتر از دو برابر قطر آن باشد ، کشش عمیق نمی تواند با این روش رقابت کند. زیرا در اکستروژن ضربه ای ،فلز به داخل محفظه بین سنبهو قالب فشرده می شود و در این حالت تحت تنشهای فشاری است ، در حالیکه در کشش قرار دارد . در نتیجه تحت این شرایط امکان پارگی نمونه های جدار نازک در کشش عمیق وجود دارد. در حالی که این محصول ، اغلب با یک مرحله توسط اکستروژن ضربه ای قابل تولید است. تلف نشدن ماده نیز این روش را مقرون به صرفه تر می کند، زیرا این تلفات در کشش عمیق ممکن است به ۲۰ %و یا بیشتر نیز برسد.میزان بالای حجم تولید قطعات با جداره ضخیم تر ، از دیگر امتیازات این روش بر کشش عمیق است. اگرقطعات با عملیات پرسکاری مرسوم تولید شوند، باید متعاقباً باید متعاقباً بوسیله لحیم کاری، جوشکاری یا دیگر روشها مونتاژ شوند، در حالیکه با اکستروژن ضربه ای ف می توان کل مجموعه را بصورت یک پارچه تولید کرد.

ب – ماشینکاری

فرآیند ماشینکاری دارای اتلاف ماده ای (به شکل پلیسه) در حدود ۶۰% و یا بیشتر می باشد و همچنین برای تولید قطعه به وجود مرغک و تنظیم کننده های ابزار ماشینکاری است . در حالیکه در اکستروژن ضربه ای ، پرداخت سطح بهتر ، استحکام بیشتر ، سرعت بالاتر و اتلاف ماده کمتر از امتیازات این روش است. اما وقتی به کمک ماشینکاری نمونه ها را بتوان با محورهای چند گانه و ماشینهای اتوماتیک با مقدار نسبتاً کم اتلاف فلز و بدون مرغک گذاری مجدد ف تولید کرد، اکستروژن ضربه ای از امتیاز کمتری برخوردار است . هرگاه در تولید یک قطعه به روش ماشینکاری مرسوم ، اتلاف ماده خام از ۱۰ % بیشتر شده و یا نیاز به مرغک گذاری مجدد ، تولید کرد، اکستروژن ضربه ای از امتیاز کمتری برخوردار است . هرگاه در تولید یک قطعه به روش ماشینکاری مرسوم ، اتلاف ماده خام ۱۰% بیشتر شده و یا نیاز به مرغک گذاری مجددباشد، از لحاظ اقتصادی بهتر است که آن قطعه با روش اکستروژن ضربه ای تولید شود. تلرانس های حاصل شده از اکستروژن ضربه ای با تلرانس های ماشینکاری معمولی قابل مقایسه بوده و محصول تمام شده اغلب به عملیات سنگ زنی و صیقل کاری بعدی نیاز ندارد.

90,000 ریال – خرید نهایی کردن خرید مورد به سبد خرید اضافه شد

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .