اخبار ومقالات

 خانه / اخبار ومقالات
کشش در صنعت

آشنایی با فرآیند کشش

 

فرایند کشش از قسمت های مختلفی مانند جهت دادن به شافت،مفتول و یا لوله و عبوردادن انتهای قسمت جهت داده شده از داخل قالب و در نهایت اتصال آن به یک بلوک کششی تشکیل می شود.

این بلوک که برای چرخش توسط یک موتور الکتریکی ساخته شده،شافت،مفتول و یا لوله روغن کاری شده  را از طریق قالب می کشد،قطر آن را کاهش و طول آن را افزایش می دهد.

در واقع این فرایند با کاهش سطح مقطع  تعریف می شود.

فرآیند کشش و اکستروژن اگرچه در ظاهر به هم شباهت دارند اما در اصل یکسان نیستند. دلیل این امر این است که در فرایند کشش مفتول،... به جای فشار دادن از درون قالب کشیده می شود.هم چنین فرایند کشش اغلب در دمای اتاق انجام می شود و جز فرایند های سرد تلقی می شود.

 

نیازمندی های  فرایند کشش

-ماده  مورد نظر باید به اندازه کافی انعطاف پذیر باشد تا بتواند نیروی کششی را حفظ کند.

-دارای تنش کششی بالا باشد.

-قبل از انجام هرگونه عملیانی باید به درستی تمیز شود و عاری از گرد و غبار یا رسوب باشد.

-به درستی روغن کاری شود تا اصطکاک مربوط در حین کار کاهش یابد.

 

انواع مختلف کشش

 

کشش مفتول:مفتول یک میله منعطف دایره ای با قطر کوچک است. کشیدن مفتول یک فرآیند سرد (دمای اتاق) کار است. این عملیات،تولید سیم با اندازه های مختلف در محدوده تلرانس های متفاوت است و شامل کاهش قطر مفتول ضخیم با عبور دادن آن از درون تعداد قالب های سیم کشی به صورت متوالی است که اندازه قطر قالب ها به طور پیوسته کاهش می یابد. قالب ها عمدتاً از چدن سرد، کاربید تنگستن، الماس یا مواد ابزار دیگر ساخته می شوند.حداکثر کاهش سطح مفتول کمتر از 45٪ در یک بار عبور از قالب است است.

 

کشش شافت مانند کشش مفتول است با این تفاوت که شافت نسبت به مفتول استحکام و قطر بیشتری دارد. این فرآیند در مقایسه با کشش مفتول به تجهیزات سنگین تری نیاز دارد زیرا سیم را می توان روی قرقره های مختلف پیچید اما شافت باید صاف نگه داشته شود. سر شافت ابتدا وارد قالب می شود و توسط کالسکه ای  کشیده می شود که طول آن را افزایش و سطح مقطع را کاهش می دهد.

 

جوشکاری زیر آب (Underwater Welding) از شروع دهه هفتاد میلادی به دلیل استخراج نفت و گاز از عمق دریا به عنوان مساله ای مهم در صنعت دریایی مطرح شد. بر حسب نوع پروژه و کیفیت مورد نظر برای جوش، در مورد روش مناسب جوشکاری، نوع فولادیا آلیاژ مورد استفاده عمق مناسب برای جوشکاری و کیفیت جوش تصمیم گیری می شود. نیاز به دست یابی به جوش های با کیفیت  بالا در زیر آب، باعث انجام تحقیقات و آزمایش های گسترده ای در این زمینه شد و تا کنون نیز پیشرفت های قابل توجهی در زمینه های تکنیکی و متالورژیکی جوشکاری زیر آب حاصل شده است. تعمیر و نگهداری نیز همواره به عنوان یکی از مشکلات سازه های دریایی مطرح بوده است. بسیاری از سازه های تخریب شده می توانند با تکنیک های جوشکاری زیر آب تعمیر شوند.

 
جوشکاری زیر آب از نظر محیط اطراف جوش به دو دسته جوشکاری در حالت تر و جوشکاری در حالت خشک تقسیم می گردد. عمده تحقیقات در مورد این دو روش از سال 19600 میلادی صورت گرفته است. مهمترین فرآیندهای جوشکاری که در حالت مرطوب مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:
1- جوشکاری قوسی با الکترود دستی
2- جوشکاری قوسی با گاز محافظ
3- جوشکاری اصطکاکی
4- جوشکاری قوس پلاسما
5- جوشکاری زائده ای
6- جوشکاری انفجاری
7- جوشکاری قوس با الکترود توپودری (FCAW)
8- جوشکاری ترمیت

فرآیند های جوشکاری خشک نیز به دو گروه عمده تقسیم می گردند:
1- جوشکاری تحت فشاری معادل فشار هیدرواستاتیک آب
2- جوشکاری تحت فشار اتمسفری         
در نوعی از جوشکاری زیر آب که به جوشکاری با منطقه جزئی خشک شده معروف است حالتی بین خشک و تر وجود دارد. در این روش قسمتی از سیستم شامل قوس و قسمت هایی از قطعه کار است به وسیله محفظه کوچکی از گاز پر شده و از آب جدا می شوند؛ ولی جوشکار در آب می ماند و راه هایی برای دسترسی به قسمت مورد نیاز در محفظه تعبیه می شود. در این روش حتی قسمت پشت قطعه کار ممکن است درتماس با آب باشد.

 

تازه ترین دستگاه جوشکاری از آب آتش می سازد
به تازگی، در یکی از مراکز تحقیقات اروپایی نمونه اولیه دستگاهی تولید شده که از آب آتش می سازد. دستگاهی که می تواند صنعت لحیم و جوشکاری را متحول کند.
آندرو الیس، از جمله پژوهشگران فعال در این زمینه است. او می گوید:«این یک دستگاه برق کافت (الکترولیزر) است که با برق شهری عمل می کند. و می تواند اکسیژن و هیدروژن آب را تجریه کند. این گازها وارد لوله ای ویژه و سپس مشتعل می شوند تا مثل سوخت برای جوشکاری یا لحیم کردن بکار گرفته شوند. در یک کلام، آب را به آتش تبدیل می کند.»
تا امروز، دلیل اصلی عدم استفاده از این فن آوری بهای بالای استفاده از اینگونه دستگاه ها برای تجزیه گاز از طریق برق بوده است، اما پژوهشگران این مرکز سعی دارند راه حلی برای این مساله نیز بیابند.
آندرو الیس می افزاید: «یک تیم شیمیدان در حال کار و تحقیق در این زمینه هستند. هدف آنها یافتن فرمول های کارآمدتر برای افزایش عملکرد دستگاه برق کافت و کاهش هزینه ها است. در این راستا، کاتالیزورهای مختلفی آزمایش شدند و مواد جایگزین و ارزان تر از پلاتین مورد استفاده در این دستگاه نیز در نظر گرفته شده است که در مجموع نتیجه بخش بودند.»
نتیجه اینکه آتش تولیده شده کم خطرتر و قابل استفاده تر از نمونه های معمول است.
روری اونلی، کارشناس و مشاور در جوشکاری می گوید: «می بینید که شعله این دستگاه از دستگاه های جوشکاری اکسی استیلن روشن تر است. آتش زمان خروج از دهانه لوله داغ نیست و تشعشع آن نیز کمتر است و در نتیجه برای چشم آزار دهنده نیست. به این دلیل هم هست که من از عینک های ویژه جوشکاری استفاده نمی کنم.»
ذخیره استیلن، آنهم در مخازن تحت فشار، همواره خطرناک بوده و در برخی مناطق ممنوع شده است. استفاده از آن در برخی صنایع مثل آلومینیوم بسیار خطرناک است.
استیون بینس، کارشناس فلزات و مشاور این پروژه است. او می گوید:«یکی از جنبه های منفی جوشکاری با استیلن این است که دمای آتش و سرعت جوش و ترکیب فلزات بسیار بالا است.»
اما جوشکاری با آتش تولیده شده از هیدروژن بسیار امن تر و قابل کنترل تر است. و وقتی که می سوزد آب تولید می کند!
نیک لودفورد، پژوهشگر فلزات بر این باور است که «براساس محاسبات ما، بهای مصرف گاز در این نمونه اولیه ۲۰ بار ارزان تر از دستگاه های معمول است. به ویژه که مخراج مربوط به تولید و ذخیره گاز، و همچنین بیمه دستگاه های کنونی بسیار زیاد است.»
بی تردید استفاده از این فن آوری جدید به شرکت های کوچک و متوسطی که از منظر اقتصادی در مضیقه هستند، کمک خواهد کرد.
در حال حاضر، متخصصان جوشکاری در بریتانیا نمونه اولیه این دستگاه را آزمایش می کنند.
روری اونلی می گوید:«یکی از خوبی های این دستگاه این است که دهانه لوله هیچگاه داغ نمی شود. چرا که در واقع، شعله های آتش تنها وقتی از دهانه خارج می شوند می سوزند، در نتیجه درون لوله و دهانه آن کامل سرد است. و هر چقدر هم از آن استفاد کنید، این بخش داغ نمی شود. و وقتی دستگاه را خاموش می کنید نیز می توانید با خیالی راحت هر کجا که می خواهید قرارش دهید.»

 

Sydney College in Virginia

بهبود اتصالات جوشکاری در صنایع هوافضا و خودروسازی با نانوذرات

پژوهشگران دانشگاه تهران با بهره‌گیری از نانوذرات روشی را برای ایجاد اتصالات جوشی مقاوم برای صنایع خودروسازی، حمل‌ونقل ریلی و هوافضا عرضه کردند.
به گزارش سرویس علمی ایسنا، آلومینیوم فلزی با چگالی کم و درعین ‌حال خواص مکانیکی بسیار قابل ملاحظه‌ای است. از این ‌رو استفاده از این فلز ارزشمند در بسیاری از صنایع گسترش یافته است. علی رغم گستردگی طیف‌های آلیاژهای آلومینیوم، برخی اتصال قطعات آلیاژی این فلز توسط روش‌های رایج جوشکاری با مشکلاتی مواجه است.
از سوی دیگر اتصالات جوشکاری نسبت به سایر مناطق قطعه معمولا خواص متفاوتی دارند. از این ‌رو تلاش‌هایی به ‌منظور بهبود عملکرد این اتصالات صورت پذیرفته است و در این راستا پژوهشگران دانشگاه تهران تحقیقاتی را در این زمینه اجرایی کردند.
مهندس مهدی سعیدی، از محققان این طرح هدف از انجام این مطالعات را بهبود عملکرد مکانیکی و متالورژیکی اتصال جوشی دو نوع آلیاژ آلومینیوم با خواص مختلف با بهره‌گیری از نانوذرات عنوان کرد و گفت: با توجه به بهبود برخی خواص مکانیکی و متالوژیکی اتصالات نانوکامپوزیتی، این اتصالات از عمر طولانی‌تری بهره‌مند هستند. ازاین‌رو دوره‌های تعمیر و تعویض این اتصالات با فواصل زمانی طولانی‌تری صورت خواهد گرفت و این موضوع کاهش هزینه‌ها را در پی خواهد داشت.
وی با تاکید بر این که در این طرح، از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای اتصال دو نوع آلیاژ مختلف آلومینیوم، یکی با خواص خوردگی قابل ‌توجه و دیگری با نسبت استحکام به وزن عالی استفاده‌ شد، ادامه داد: به ‌منظور بهبود خواص این اتصالات از نانوذرات آلومینا هنگام اعمال فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی استفاده شد؛ چراکه این نانوذرات موجب شده در ناحیه جوش یک منطقه نانوکامپوزیتی متشکل از فاز آلیاژی آلومینیوم به ‌عنوان فاز زمینه و نانوذرات آلومینا به ‌عنوان فاز پراکنده تشکیل شود.
سعیدی با اشاره به مراحل انجام این طرح، خاطر نشان کرد: در ابتدا آلیاژهای پایه که شامل آلیاژهای آلومینیوم می‌شود و همچنین ابزار مورد استفاده در ابعاد هندسی مشخصی ایجاد شدند. سپس نانو ذرات Al2O3 در شیارهایی که برای این منظور در محل اتصال آلیاژهای پایه ایجاد شده بودند، قرار گرفتند. پس‌ از آن، فرایند جوشکاری با پارامترهای مشخصی انجام گرفت.
این محقق اضافه کرد: مقایسه بین نتایج آزمون‌های مربوط به اتصالات تقویت شده و نشده با نانو ذرات بیانگر بهبود مقاومت به خوردگی، مقاومت به سایش و سختی اتصالات تقویت شده است.
نتایج این تحقیقات که حاصل تلاش‌های مهندس مهدی سعیدی، مهندس محسن برموز از دانش‌آموختگان دوره کارشناسی ارشد دانشگاه تهران و دانشجویان دکترای دانشگاه صنعتی اوکلند و دکتر محمدکاظم بشارتی گیوی عضو هیأت علمی دانشگاه تهران است، در مجله‌ Materials Research به چاپ رسیده است.