شکل دادن فلزات و مهم ترین روش های شکل دادن فلزات

علم شکل دادن فلزات (Metal forming) علمی است که در آن اصول و روش های تغییر شکل فلزات شکل پذیر، با اعمال نیرو به آن بررسی می شود. از جمله موارد مهمی که در شکل دادن فلزات مورد توجه قرار می گیرند عبارتند از:

1- شناخت کمیت ها، معیارها و عوامل موثر مورد نیاز برای بررسی فرآیند های شکل دادن فلزات.

2- آشنایی با فرآیند هایی مختلف شکل دادن فلزات.

3- تعیین تنش های موضعی موثر در ناحیه تغییر شکل در هر یک از روش های شکل دادن فلزات، محاسبه نیرو و کار یا انرژی لازم برای رسیدن به حالت شکل پذیری پلاستیکی، نگهداری این حالت تا پایان عملیات شکل دهی در هر یک از مراحل تغییر شکل.

4- بررسی چگونگی فرآیند تولید با توجه به تاثیر فرآیند و جنبه های متالورژیکی موثر بر خواص ماده به منظور کسب محصول با کیفیت مورد نظر، از لحاظ ساختار میکروسکپی، خواص مکانیکی، نوع سطح خارجی و دقت ابعادی، برای کاربرد های مختلف، به ویژه در قطعاتی که تحت تاثیر تنش های دینامیکی قرار می گیرند.

5- شناخت و طراحی مراحل مختلف شکل دادن به منظور تولید قطعاتی با شکل هندسی اولیه ساده (مانند شمش هایی با مقاطع گرد یا چهار گوش) و تغییر شکل و تبدیل آن به شکل نهایی با توجه به کیفیت، زمان و هزینه تولید.

6- بررسی و انتخاب مناسب ترین روش تغییر شکل با توجه به خواص مکانیکی ماده و خواص مورد نظر محصول در ارتباط با کاربرد آن، هزینه تولید و مسائل مربوط به حفظ محیط زیست.

7- تعیین مشخصات اصلی تجهیزات لازم برای تغییر شکل از لحاظ توان و انرژی و انتخاب بهینه ابزار و تجهیزات از لحاظ شکل هندسی، ابعاد، مرغوبیت و بازدهی بالای تولید در هر یک از مراحل متوالی تغییر شکل به کمک جمع آوری اطلاعات لازم، محاسبه آزمایش و تحقیق.

8- اتخاذ تدابیر لازم در جهت کاهش هر چه بیشتر نیرو و کار مورد نیاز با توجه به صرفه جویی در مصرف انرژی، کاهش زمان تولید، کاهش هزینه های تولید، استفاده بهینه از مواد اولیه و افزایش کیفیت محصول در جهت بالا بردن توان رقابت.

امروزه در زمینه تکنولوژی شکل دادن فلزات، همانند سایر زمینه ها، با استفاده از جمع آوری تحقیقات علمی و تجربه های عملی به دست آمده در مراکز پژوهشی و هم چنین مراکز صنعتی، به ویژه در کشور های صنعتی پیشرفت هایی حاصل شده است که همگی افزایش کیفیت و کمیت محصول شده است .

هر فرآیند شکل دادن فلزات شامل تمام متغییرهای ورودی، از قبیل جنس قطعه یا شمش اولیه و هندسی آن، ابزار شکل دادن (از لحاظ ماده و هندسه آن)، شرایط موجود در فصل مشترک ابزار و ماده، حالت تنش در منطقه تغییر شکل، نوع و نحوه کاربرد ابزار، خصوصیات محصول نهایی و نهایتا شرایط محیط کارگاه می شود.

در فرآیند شکل دادن فلزات لازم است ارتباط بین ورودی و خروجی تاثیر متغییرهای فرآیند بر کیفیت محصول و مسایل اقتصادی آن مورد توجه قرار گیرد. کلید دست یابی به عملیات شکل دهی موفق، یعنی کسب محصول سالم با شکل و خواص مطلوب، مستلزم شناخت کافی در مورد سیلان فلز و کنترل آن است. عواملی مانند جهت سیلان فلز، مقدار تغییر شکل، درجه حرارت و سرعت تغییر شکل تاثیر فراوانی بر ریزساختار و خواص محصول دارند.

از مهمترین روش های شکل دادن فلزات می توان به موارد زیر اشاره کرد:

- نورد گرم

- نورد سرد

- اکستروژن سرد

- اکستروژن گرم

- اکستروژن ضربه ای

- آهنگری یا فورجینگ

- آهنگری قالب باز

- آهنگری قالب بسته

- باز کشش

- کشش عمیق

- کشش لوله

- کشش سیم