فرایند فرم‌دهی چرخشی
 | پیشنهاد شده است که این مقاله در شکلدهی چرخشی و اثر فرآیند فرم‌دهی چرخشی بر آلیاژهای تیتانیوم ادغام شود. (بحث) پیشنهاد شده از ژوئن ۲۰۱۹. |
فرایند فرم‌دهی چرخشی (Rotary Swaging)[۱] یا آهنگری با استفاده از قالب‌های چرخان، یک نوع خاصی از فرایندهای آهنگری شعاعی[۲] است که در ساخت لوله‌ها و شفتهای فلزی به کار می‌رود.[۳][۴] در نتیجهٔ حرکت نوسانی قالب‌ها که در اثر ضربات متعدد ساچمه‌های محیطی به دست می‌آید، قطعه کاری که به ناحیهٔ فضای بین قالب‌ها وارد شده، به صورت تدریجی تغییر شکل یافته که عموماً این تغییر شکل همراه با کاهش قطر است.
قالب‌های مورد استفاده در این فرایند، از سه بخش تشکیل شده‌اند:
بخش اول که در ورودی قالب قرار دارد، عبارت است از ناحیهٔ کالیبراسیون که در انتهای این بخش صفحهٔ خنثی (Neutral Plane) قرار دارد. یعنی پس از عبور متریال از این صفحه، در اثر ضربات شعاعی حرکت محوری رو به عقب ندارد.
ناحیهٔ دوم، بخش تغییر شکل است که در آن قطر قطعه کار کاهش یافته.
ناحیهٔ سوم که قطعه کار به قطر نهایی رسیده و تثبیت می‌گردد.
این فرایند برای ساخت محصولات متنوعی از آلیاژهای Al ,Cu ,Fe ,Ti به کار برده شده‌است.
انواع ماشین های فرم دهی چرخشی (Rotary Swaging)[ویرایش]
به صورت کلی با توجه به نحوۀ حرکت ابزار و قطعه کار، سه نوع دستگاه Rotary Swaging وجود دارد:
1-در ماشین هایی که تنها سیستم داخلی می چرخد، رینگ خارجی (Outer Ring) ثابت بوده و شفت اصلی (Main Shaft) می چرخد. با استفاده از این ماشین ها، قطعات بلند و متقارن ساخته می شوند.
2-در نوع دوم، سیستم خارجی می چرخد. به گونه ای که در این ماشین ها در حالی که شفت اصلی ثابت است ، رینگ خارجی همراه با چرخش سبب ایجاد حرکت نوسانی می گردد. در ساخت قطعات غیر متقارنی که قطعه کار می بایست همراه با تکه های قالب بچرخد، از این نوع ماشین ها استفاده می شود.
3-رینگ خارجی و شفت اصلی هر دو می توانند با هم و در جهت مختلف بچرخند، در این صورت فرکانس سیستم افزایش می یابد.
روش های شکل دهی در فرآیند فرم دهی چرخشی (Rotary Swaging)[ویرایش]
شکل دهی با استفاده از فرآیند Rotary Swaging به سه طریق انجام می شود:
1-فرم دهی چرخشی همراه با تغذیۀ قطعه کار (In-feed Swaging) : در این روش قطعه کار با سرعت ثابت به درون ناحیۀ شکل دهی، تغذیه می شود.
2-فرم دهی چرخشی با حرکت شعاعی قالب (Recess Swaging) : پس از اینکه قطعه کار در مکان از پیش تعیین شده قرار گرفت در اثر حرکت شعاعی تکه های ابزار (علاوه بر حرکت نوسانی)، شکل دهی قطعه کار صورت می پذیرد.
3-فرم دهی چرخشی با استفاده از ماندرل: این شیوه، هم می تواند با روش In-feed و هم Recess انجام گیرد. به صورتی که قبل از اجرای فرآیند، یک ماندرل درون لوله قرار گرفته سپس مرحلۀ شکل دهی اجرا می گردد.[۱] [۵]
شکل دهی لوله با استفاده از فرآیند فرم دهی چرخشی[ویرایش]
شکل دهی لوله با استفاده از فرآیند فرم دهی چرخشی به هر دو صورت In-feed و Recess انجام می شود.[۶]
ساخت اجزاء هوشمند (Smart Structures) با استفاده از فرآیند فرم دهی چرخشی[ویرایش]
با استفاده از فرآیند فرم دهی چرخشی می توان پروسه های شکل دهی و اتصال را به طور همزمان انجام داد(Conjoint Forming). نمونه ای از این فرآیند، کاهش قطر یک شفت توخالی به همراه اتصال یک سنسور هوشمند جهت کنترل بارهای وارد شده بر شفت می باشد.[۲]
[۷]
پوشش دهی فلزات ( Plating) با استفاده از فرآیند فرم دهی چرخشی[ویرایش]
هدف اصلی از این فرآیند ساخت قطعاتی با ترکیب مواد مقاوم به خستگی در لایۀ درونی به همراه قطعات سخت، مقاوم به خوردگی و با ضریب اصطکاک پایین در لایۀ خارجی می باشد.[۳][۸]
اثر فرایند فرم دهی چرخشی بر استحکام و مقا ومت به خوردگی آلیاژهای منیزیم[ویرایش]
ایمپلنت‌های قابل تجزیه در بدن، یکی از شاخه‌های جدید در علم بیو مواد هستند که به تازگی، تحقیقات گسترده‌ای در رابطه با آنها در حال جریان است. به تازگی منیزیم و آلیاژهایش در این دسته جای گرفته‌اند. منیزیم به علت سمی نبودن، تطابق بسیار خوبی باشرایط بدن داشته و به‌طور طبیعی در بافت استخوان وجود دارد. منیزیم قابلیت حلالیت در بافت‌ها را داشته و به‌طور همزمان در رشد بافت جدید نیز اثر گذار است. تحقیقات زیادی در زمینهٔ پوشش مواد زیست خنثی مثل Ti-6Al-4V با آلیاژ منیزیم، جهت ایجاد بافت استخوانی در جریان است. به عنوان مثال، پیوند نفوذی منیزیم و آلیاژهایش برروی آلیاژ Ti-6Al-4V به همراه Zr، که منجر به ایجاد ساختاری هیبریدی گردیده‌است. علاوه بر این، کاربرد منیزیم به عنوان بیرینگ افزایش یافته که به دلیل ویژگی‌های منیزیم و آلیاژهایش است که تطابق و شباهت زیادی به رفتارهای استخوان دارند. یعنی پس از مجاورت ایمپلنت با استخوان، در اثر مرور زمان از چگالی استخوان کاسته نخواهد شد. ([۴] (Stress Shielding Effect با این وجود به علت خوردگی بالای آلیاژ منیزیم بعد از ۱۸–۱۲ هفته، یکپارچگی مکانیکی آن از بین رفته، در حالی که در (طی این زمان بهبود بافت آسیب دیده امکان‌پذیر نیست. تلاش‌های زیادی در راستای بهبود مقاومت به خوردگی از طریق آلیاژسازی یا ایجاد پوشش برروی آلیاژهای منیزیم، صورت گرفته‌است.این فرایند سبب کاهش اندازهٔ دانه و نتیجتاً افزایش استحکام این آلیاژها گردیده‌است. در یک بررسی برای افزایش استحکام آلیاژ WE43 که به عنوان ایمپلنت‌های فناپذیر در بدن کاربرد دارند، از فرایند RS استفاده گردیده‌است. در این تحقیق آلیاژ ذکر شده تحت دو رژیم تغییر شکل با نسبت‌های تغییر شکل مختلف و در دماهای متفاوت، به وسیلهٔ فرایند RS تحت تغییر شکل قرارگرفته است. قبل از اجرای فرایند بیلت اکسترود شدهٔ اولیه به مدت ۸ ساعت در دمای ۵۲۵ درجهٔ سانتی گراد، همگن شده‌است. بر اساس نتایج به دست آمده در بررسی ریز ساختار آلیاژ تغییر شکل داده شده، فرایند RS سبب کاهش اندازهٔ دانه به‌طور قابل ملاحظه ای گردیده، به گونه ای که میانگین اندازهٔ دانه پس از دو رژیم تغییر شکل به ترتیب برابر با ۰٫۰۲±۰٫۶۶ میکرو متر و ۰٫۰۲±۰٫۶۱میکرومتر گزارش شده‌اند. در حالی که میانگین اندازهٔ دانهٔ اولیه قبل از تغییر شکل برابر با ۵٫۹±۶۱٫۳ میکرومتر بوده‌است. مقایسهٔ ویژگی‌های مکانیکی قبل وبعد از تغییر شکل نشان داد که فرایند RS اثر قابل توجهی بر خواص مکانیکی آلیاژ WE43 داشته‌است. نقاط تسلیم، شکست و حداکثر تغییر طول آلیاژ WE43 قبل و بعد از فرایند، در جدول زیر درج گردیده‌اند. (µ=ln(A0/Af علاوه بر این، کاهش دما سبب افزایش استحکام آلیاژ گردیده‌است به گونه ای که فازها نیز به صورت پراکنده تری توزیع شده‌اند.[۹]
| %,El | UTS,MPa | YS,MPa | State of Alloy |
|---|---|---|---|
| ۹ | ۲۳۴ | ۱۶۱ | Initial State |
| ۱۵٫۵ | ۳۳۶ | ۲۲۰ | T=۴۰۰°C , µ=۱٫۷۸ |
| ۱۲٫۵ | ۳۳۹ | ۲۶۰ | (T=۳۵۰°C , µ=2.78 (Regime ۱ |
| ۷٫۲ | ۴۱۶ | ۲۸۷ | (T=۳۲۵°C , µ=2.56 (Regime ۲ |
مقاومت به خوردگی آلیاژ WE43 که تحت فرایند RS قرار گرفته، تغییر چندانی نکرده‌است. عموماً مقاومت به خوردگی فلزاتی که تحت تغییر شکل پلاستیک قرار می‌گیرند، کاهش می‌یابد. دلایل آن عمدتاً عبارتند از: افزایش طول مزردانه‌ها و چگالی نابه جایی‌ها، همچنین ایجاد دوقلویی‌هایی که پس ار تغییرشکل پلاستیک شدید در ریزساختار ایجاد می‌گردند. با این وجود آزمایش اخیر در مورد آلیاژ WE43 تصویر پیچیده تری را ارائه داده‌است. همان گونه که ذکر گردید، در بعضی از موارد استفاده از ایمپلنت به جای بافت استخوانی، پدیدهٔ Stress Shielding Effects یا اثر محافظت تنشی اتفاق می‌افتد. به گونه ای که به دلیل تفاوت مدول الاستیک استخوان با ایمپلنت، تمام بار وارده بر استخوان توسط ایمپلنت تحمل شده و بافت استخوانی به مرور از بین رفته و جذب شده و منجر به از بین رفتن مکان استقرار ایمپلنت می‌گردد. یکی از راه حل‌ها برای رفع این مشکل، استفاده از موادی با مدول الاستیک نزدیک به استخوان است. علاوه بر این، مقاومت به خوردگی ایمپلنت در محیط بدن نیز بسیار با اهمیت است. به عنوان نمونه افزایش منیزیم معادل درکامپوزیت بی متال Ti-Mg به عنوان ایمپلنت باعث می‌شود که مدول الاستیک آن پایین آمده و در حوزهٔ مدول الاستیسیتهٔ استخوان‌های اسفنجی قرار گیرد. همچنین کاهش چگالی شدت جریان با افزایش منیزم معادل حاصل از نتیجهٔ آزمایش مقاومت به خوردگی به صورت in-Vitro، حاکی از افزایش مقاومت به خوردگی است. مضافاً تولید اکسید منیزیم و هیدروکسید منیزیم به صورت پوسته بر روی سطح پودرهای منیزیم در کامپوزیت، از دیگر دلائل این موضوع می‌باشند. نهایتاً، وجود مرزدانه‌های طولانی از آلیاژهای منیزیم سبب جلوگیری از خوردگی حفره ای گردیده و توزیع فازهای ثانویه به صورت یکنواخت، (در این مورد اینتر متالیک غنی از فلزات نادر خاکی) نیز در این زمینه اثرگذار می‌باشند. در این بررسی جهت ساخت این کامپوزیت علاوه بر روش متالورژی پودر، برای افزایش چگالی، کاهش تخلل و زینتر شدن بهتر ذرات پودر، از فرایند RS گرم استفاده گردیده‌است.[۱۰]
منابع[ویرایش]
- ↑ آشنایی با آهنگری سرد یا فرم دهی چرخشی
- ↑ "Radial Forging | Metalworking: Bulk Forming | Handbooks". dl.asminternational.org (به English). Retrieved 2019-06-22.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ "Rotary Swaging". www.metalltechnik-menges.de (به English). Retrieved 2019-06-22.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ "Forming characteristics of tubular product through the rotary swaging process". ResearchGate (به English). Retrieved 2019-06-22.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ Görtan، Mehmet. , Severe plastic deformation of metallic materials by equal channel angular swaging: Theory, experiment and numerical simulation.صفحه پودمان:Citation/CS1/fa/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ Q. Zhanga, K. Jina, D. mua, P. Mab, J. Tianc. «, Rotary swaging forming process of tube workpieces».صفحه پودمان:Citation/CS1/fa/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ M. Krech, A. Trunk, P. Groche. «Controlling the sensor properties of smart structures produced by metal forming».صفحه پودمان:Citation/CS1/fa/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ V. Şchiopu, D. Luca. «A new net-shape plating technology for axisymmetric metallic parts using rotary swaging».صفحه پودمان:Citation/CS1/fa/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ «Strengthening of Magnesium Alloy WE43 by Rotary Swaging». Materials Science Forum.صفحه پودمان:Citation/CS1/fa/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ «Titanium–magnesium based composites: Mechanical roperties and in-vitro corrosion response in Ringer's solution». Materials Science & Engineering A.صفحه پودمان:Citation/CS1/fa/styles.css محتوایی ندارد.
This article "فرایند فرم‌دهی چرخشی" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:فرایند فرم‌دهی چرخشی. Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.
