آهنگری دورانی: تفاوت میان نسخه‌ها

محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده

درخط

نسخهٔ ‏۱ ژوئیهٔ ۲۰۱۸، ساعت ۲۳:۴۴

آهنگری دورانی(Orbital Forging) یکی از فرآیندهای شکل دهی فلزات است که با استفاده از یک ابزار شکل دهی مخروطی ، نیرو های وارد بر قطعه را کاهش داده و سبب شکل دهی تدریجی قطعه تا حصول شکل نهایی می شود. دستگاه های مورد استفاده در این فرآیند، معمولا دارای حرکت دورانی و خطی تغذیه (feed) مجزایی می باشند. حرکت دورانی توسط ساز و کار خارج از مرکز و حرکت تغذیه با یک عملگر خطی انجام می شود. سینماتیک مورد استفاده این دستگاه ها از نوع مستقیم است که برای ایجاد پروفیل حرکتی ، اطلاعات مربوط به هندسه قطعه را مد نظر قرار نمی دهد؛ از این رو رسیدن به یک پروفیل خاص که تطابق کامل را با قطعه داشته باشد میسر نیست. آهنگری دورانی یکی از روش های شکل دهی حجمی است که در آن محور قالب بالایی با زاویه کمی نسبت به محور قالب پایینی انحراف دارد. وقتی که یک قالب نسبت به دیگری حرکت می کند سطح تماس بین قالب و قطعه کار - که به آن ردپا یا اثر قالب میگویند - به صورت پیوسته داخل قطعه کار توسعه پیدا می کند و تدریجا تغییر شکل صورت می گیرد تا زمانی که شکل نهایی حاصل شود. زاویه انحراف بیشتر، باعث ردپای کوچکتر و اندازه نیروی کمتر در شکل دهی می گردد.^[۱]

تقسیم بندی انواع آهنگری دورانی

دستگاه های آهنگری دورانی بر مبنای سینماتیک حرکتی قالب، به سه دسته اصلی تقسیم می شوند. این تقسیم بندی اولین بار توسط استندرینگ و اپلتون انجام گرفته است

در دسته اول دستگاه های آهنگری دورانی، محور قالب بالا و قالب پایین هردو ثابت است و هر دو قالب تنها حول محور خود حرکت دورانی دارند. این دسته از اولین دستگاه های ساخته شده در صنعت آهنگری دورانی هستند. از نمونه های این دسته می توان به دستگاه های آسیای اسلیک - که توسط ادوین اسلیک ابداع شد- و دستگاه آهنگری چرخ دنده مخروطی - که در اتحاد جماهیر شوروی سابق ساخته شد - اشاره کرد

در دسته دوم دستگاه های آهنگری دورانی، قالب بالا علاوه بر دوران حول محور خود، نسبت به محور قطعه کار نیز دوران می کند. در انگلستان مسی یک دستگاه آهنگری دورانی از نوع دوم ابداع کرد.^[۲]
با بررسی فرآیند شکل دهی و جریان فلز، پدیده خزش دورانی مطرح شد و برای اولین بار آثار سوء آن در عملیت شکل دهی در نظر گرفته شد و برای این مشکل چندین طرح ارائه شد. نهایتا با ارائه طرح مسی برای جلوگیری از چرخش قالب حول محور خودش، دسته سوم از دستگاه های آهنگری دورانی به وجود آمدند.
دسته سوم دستگاه های آهنگری دورانی تا حد زیادی شبیه دسته دوم هستند و فقط از یک جنبه با دسته دوم تفاوت دترند و آن نیز به واسطه ساز و کار محدود کننده ای است که قالب بالایی، امکان دوران حول محور خودش را ندارد. دسته سوم خود به دو گروه تقسیم می شوند:
1. در این گروه،زاویه ی بین محور بالایی و قطعه کار هیچ تغییری نمی کند
2. در این گروه زاویه بین محور بالایی و قطعه کار متعیر است. تغییر زاویه قالب برای اولین بار توسط مارسینیاک با استفاده از یک ساز و کار خارج از مرکز معرفی شد. متغیر بودن زاویه قالب، این امکان را فراهم می آورد که قالب بالایی بتواند حرکت های مختلفی از قبیل الاکلنگی(خطی) ، گل مرواریدی، دورانی و مارپیچی را اجرا کند.

نیروی شکل دهی در آهنگری دورانی

با ارائه ساز و کار خارج از مرکز برای ایجاد پروفیل های حرکتی گوناگون، آهنگری دورانی بیشتر مورد توجه قرار گرفت. در زمینه فرآیند آهنگری و برآورد نیروی شکل دهی در آهنگری دورانی نیز کار های زیادی انجام شده است که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ژینگ و همکاران آهنگری معمولی و دورانی را مورد مقایسه قرار دادند و نشان دادند که نیروی مورد نیاز برای آهنگری دورانی یک پنجم نیروی مورد نیاز در آهنگری معمولی است.^[۳]
- هان و هوا به بررسی تاثیر ابعاد قطعه اولیه و پارامتر های تنظیمی دستگاه، بر روی نیروهای آهنگری دورانی پرداختند و نشان دادند که تاثیر افزایش قطر قطعه اولیه بر نیروی آهنگری، نسبت به افزایش ارتفاع قطعه اولیه بیشتر است. همچنین نشان دادند که با افزایش زاویه قالب بالایی و میزان پیشروی عمودی، نیروی مورد نیاز آهنگری افزایش می یابد^[۴]
- سامویک میزان نیروی مورد نیاز دو پروفیل مارپیچی و پروفیل گل مرواید را با هم مقایسه کرد و نشان داد نیروی مورد نیاز در پروفیل مارپیچی نسبت به پروفیل گل مرواریدی کمتر است.^[۱]
- هان و همکاران آهنگری دورانی را برای حالتی که پروفیل مقطع قالب بالایی غیر دایره ای است شبیه سازی کردند و نشان دادند که حداثر نیروی آهنگری به دست آمده از شبیه سازی و آزمون عملی تنها به اندازه 6.76 درصد اختلاف دارند.^[۵]

روابط حاکم بر سینماتیک حرکتی قالب

در تمامی دستگاه های ذکر شده در بخش قبل، حرکت دورانی از ترکیب یک حرکت صفحه ای و یک حرکت خطی در راستای محور قالب تامین می شود. حرکت صفحه ای به کمک یک ساز و کار خارج از مرکز که شامل دو صفحه دوار می باشد، تامین می گردد. مراکز این صفحات بر هم منطبق نموده و نسبت به هم اختلاف دارند.

همانطور که در شکل زیر مشاهده می شود مرکز صفحه ی B در نقطه c بر روی صفحه A یاتاقان بندی شده است و نسبت به مرکز به اندازه r₁ اختلاف دارد. همچنین اهرم مربوط به قالب مخروطی نیز در نقطه ’c به صفحه B متصل است که فاصله آن نسبت به مرکز صفحه B به اندازه r₂ می باشد . در اکثر دستگاه های آهنگری دورانی مرسوم ، اندازه r₁ و r₂ قابل تنظیم است. با دوران دو صفحه A و B حول محور خودشان، نقطه ’c ترکیبی از دو حرکت انتقال و دوران خواهد داشت. با تغییر سرعت دورانی صفحات A و B و همچنین تغییر اندازه ی r₁ و r₂ حرکات مختلفی از قالب به دست می آید. معادله مسیر حرکت نقطه ’c با مشخص بودن اندازه r₁ و r₂ از رابطه های پایین به دست می آید:

$x(t)=r_{1}\cos \alpha (t)+r_{2}\cos \beta (t)$

$y(t)=r_{1}\sin \alpha (t)+r_{2}\sin \beta (t)$

در این روابط (t)α و (t)β به ترتیب زوایای r₁ و r₂ نسبت به محور افق و (t)x و (t)y مختصات نقطه ’c نسبت به مرکز صفحه A در زمان های مختلف هستند که با توجه به مشخص بودن سرعت های دورانی صفحه A و صفحه ی B در هر زمان به دست می آیند.

↑ ^۱٫۰ ^۱٫۱ "Investigation of the cold orbital forging process of an AlMgSi alloy bevel gear". Journal of Materials Processing Technology (به انگلیسی). 213 (10): 1692–1702. 2013-10-01. doi:10.1016/j.jmatprotec.2013.03.027. ISSN 0924-0136.
↑ Impression-die forging (closed-die forging). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. صص. ۱۲۳–۱۴۰. شابک ۹۷۸۳۵۴۰۳۳۲۱۶۹.
↑ Han, Xinghui; Hua, Lin (2009-10). "Comparison between cold rotary forging and conventional forging". Journal of Mechanical Science and Technology. 23 (10): 2668–2678. doi:10.1007/s12206-009-0624-9. ISSN 1738-494X. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
↑ "Effect of size of the cylindrical workpiece on the cold rotary-forging process". Materials & Design (به انگلیسی). 30 (8): 2802–2812. 2009-09-01. doi:10.1016/j.matdes.2009.01.021. ISSN 0261-3069.
↑ "Process design and control in cold rotary forging of non-rotary gear parts". Journal of Materials Processing Technology (به انگلیسی). 214 (11): 2402–2416. 2014-11-01. doi:10.1016/j.jmatprotec.2014.05.003. ISSN 0924-0136.

[:0-1] ۱٫۰ ^۱٫۱ "Investigation of the cold orbital forging process of an AlMgSi alloy bevel gear". Journal of Materials Processing Technology (به انگلیسی). 213 (10): 1692–1702. 2013-10-01. doi:10.1016/j.jmatprotec.2013.03.027. ISSN 0924-0136.

[2] Impression-die forging (closed-die forging). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. صص. ۱۲۳–۱۴۰. شابک ۹۷۸۳۵۴۰۳۳۲۱۶۹.

[3] Han, Xinghui; Hua, Lin (2009-10). "Comparison between cold rotary forging and conventional forging". Journal of Mechanical Science and Technology. 23 (10): 2668–2678. doi:10.1007/s12206-009-0624-9. ISSN 1738-494X. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)

[4] "Effect of size of the cylindrical workpiece on the cold rotary-forging process". Materials & Design (به انگلیسی). 30 (8): 2802–2812. 2009-09-01. doi:10.1016/j.matdes.2009.01.021. ISSN 0261-3069.

[5] "Process design and control in cold rotary forging of non-rotary gear parts". Journal of Materials Processing Technology (به انگلیسی). 214 (11): 2402–2416. 2014-11-01. doi:10.1016/j.jmatprotec.2014.05.003. ISSN 0924-0136.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

@@ خط ۱: / خط ۱: @@
-[[آهنگری (متالورژی)|آهنگری]] دورانی(Orbital Forging) یکی از [[فرایندهای شکل‌دهی|فرآیندهای شکل دهی]] فلزات است که با استفاده از یک ابزار شکل دهی مخروطی ، نیرو های وارد بر قطعه را کاهش داده و سبب شکل دهی تدریجی قطعه تا حصول شکل نهایی می شود. دستگاه های مورد استفاده در این فرآیند، معمولا دارای حرکت دورانی و خطی تغذیه (feed) مجزایی می باشند. حرکت دورانی توسط ساز و کار خارج از مرکز و حرکت تغذیه با یک عملگر خطی انجام می شود. [[سینماتیک]] مورد استفاده این دستگاه ها از نوع مستقیم است که برای ایجاد پروفیل حرکتی ، اطلاعات مربوط به هندسه قطعه را مد نظر قرار نمی دهد؛ از این رو رسیدن به یک پروفیل خاص که تطابق کامل را با قطعه داشته باشد میسر نیست. آهنگری دورانی یکی از روش های شکل دهی حجمی است که در آن محور قالب بالایی با زاویه کمی نسبت به محور قالب پایینی انحراف دارد. وقتی که یک قالب نسبت به دیگری حرکت می کند سطح تماس بین قالب و قطعه کار - که به آن ردپا یا اثر قالب میگویند - به صورت پیوسته داخل قطعه کار توسعه پیدا می کند و تدریجا تغییر شکل صورت می گیرد تا زمانی که شکل نهایی حاصل شود. زاویه انحراف بیشتر، باعث ردپای کوچکتر و اندازه نیروی کمتر در شکل دهی می گردد.
+<references responsive="" />[[آهنگری (متالورژی)|آهنگری]] دورانی(Orbital Forging) یکی از [[فرایندهای شکل‌دهی|فرآیندهای شکل دهی]] فلزات است که با استفاده از یک ابزار شکل دهی مخروطی ، نیرو های وارد بر قطعه را کاهش داده و سبب شکل دهی تدریجی قطعه تا حصول شکل نهایی می شود. دستگاه های مورد استفاده در این فرآیند، معمولا دارای حرکت دورانی و خطی تغذیه (feed) مجزایی می باشند. حرکت دورانی توسط ساز و کار خارج از مرکز و حرکت تغذیه با یک عملگر خطی انجام می شود. [[سینماتیک]] مورد استفاده این دستگاه ها از نوع مستقیم است که برای ایجاد پروفیل حرکتی ، اطلاعات مربوط به هندسه قطعه را مد نظر قرار نمی دهد؛ از این رو رسیدن به یک پروفیل خاص که تطابق کامل را با قطعه داشته باشد میسر نیست. آهنگری دورانی یکی از روش های شکل دهی حجمی است که در آن محور قالب بالایی با زاویه کمی نسبت به محور قالب پایینی انحراف دارد. وقتی که یک قالب نسبت به دیگری حرکت می کند سطح تماس بین قالب و قطعه کار - که به آن ردپا یا اثر قالب میگویند - به صورت پیوسته داخل قطعه کار توسعه پیدا می کند و تدریجا تغییر شکل صورت می گیرد تا زمانی که شکل نهایی حاصل شود. زاویه انحراف بیشتر، باعث ردپای کوچکتر و اندازه نیروی کمتر در شکل دهی می گردد.<ref name=":0">{{Cite journal|date=2013-10-01|title=Investigation of the cold orbital forging process of an AlMgSi alloy bevel gear|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013613001192|journal=Journal of Materials Processing Technology|language=en|volume=213|issue=10|pages=1692–1702|doi=10.1016/j.jmatprotec.2013.03.027|issn=0924-0136}}</ref>
 == تقسیم بندی انواع آهنگری دورانی ==
@@ خط ۷: / خط ۷: @@
 در دسته اول دستگاه های آهنگری دورانی، محور قالب بالا و قالب پایین هردو ثابت است و هر دو قالب تنها حول محور خود حرکت دورانی دارند. این دسته از اولین دستگاه های ساخته شده در صنعت آهنگری دورانی هستند. از نمونه های این دسته می توان به دستگاه های آسیای اسلیک - که توسط ادوین اسلیک ابداع شد- و دستگاه آهنگری [[چرخ‌دنده|چرخ دنده]] مخروطی - که در اتحاد جماهیر شوروی سابق ساخته شد - اشاره کرد
-* در دسته دوم دستگاه های آهنگری دورانی، قالب بالا علاوه بر دوران حول محور خود، نسبت به محور قطعه کار نیز دوران می کند. در انگلستان مسی یک دستگاه آهنگری دورانی از نوع دوم ابداع کرد.
+* در دسته دوم دستگاه های آهنگری دورانی، قالب بالا علاوه بر دوران حول محور خود، نسبت به محور قطعه کار نیز دوران می کند. در انگلستان مسی یک دستگاه آهنگری دورانی از نوع دوم ابداع کرد.<ref>{{یادکرد کتاب|نشانی=http://dx.doi.org/10.1007/3-540-33217-0_13|عنوان=Impression-die forging (closed-die forging)|ناشر=Springer Berlin Heidelberg|شابک=9783540332169|مکان=Berlin, Heidelberg|صفحات=123–140}}</ref>
-* با بررسی فرآیند شکل دهی و جریان فلز، پدیده خزش دورانی مطرح شد و برای اولین بار آثار سوء آن در عملیت شکل دهی در نظر گرفته شدو برای این مشکل چندین طرح ارائه شد. نهایتا با ارائه طرح مسی برای جلوگیری از چرخش قالب حول محور خودش، دسته سوم از دستگاه های آهنگری دورانی به وجود آمدند.
+* با بررسی فرآیند شکل دهی و جریان فلز، پدیده خزش دورانی مطرح شد و برای اولین بار آثار سوء آن در عملیت شکل دهی در نظر گرفته شد و برای این مشکل چندین طرح ارائه شد. نهایتا با ارائه طرح مسی برای جلوگیری از چرخش قالب حول محور خودش، دسته سوم از دستگاه های آهنگری دورانی به وجود آمدند.
 * دسته سوم دستگاه های آهنگری دورانی تا حد زیادی شبیه دسته دوم هستند و فقط از یک جنبه با دسته دوم تفاوت دترند و آن نیز به واسطه ساز و کار محدود کننده ای است که قالب بالایی، امکان دوران حول محور خودش را ندارد. دسته سوم خود به دو گروه تقسیم می شوند:
 *# در این گروه،زاویه ی بین محور بالایی و قطعه کار هیچ تغییری نمی کند
@@ خط ۱۶: / خط ۱۶: @@
 * با ارائه ساز و کار خارج از مرکز برای ایجاد پروفیل های حرکتی گوناگون، آهنگری دورانی بیشتر مورد توجه قرار گرفت. در زمینه فرآیند آهنگری و برآورد نیروی شکل دهی در آهنگری دورانی نیز کار های زیادی انجام شده است که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
-** ژینگ و همکاران آهنگری معمولی و دورانی را مورد مقایسه قرار دادند و نشان دادند که نیروی مورد نیاز برای آهنگری دورانی یک پنجم نیروی مورد نیاز در آهنگری معمولی است.
+** ژینگ و همکاران آهنگری معمولی و دورانی را مورد مقایسه قرار دادند و نشان دادند که نیروی مورد نیاز برای آهنگری دورانی یک پنجم نیروی مورد نیاز در آهنگری معمولی است.<ref>{{Cite journal|last=Han|first=Xinghui|last2=Hua|first2=Lin|date=2009-10|title=Comparison between cold rotary forging and conventional forging|url=http://dx.doi.org/10.1007/s12206-009-0624-9|journal=Journal of Mechanical Science and Technology|volume=23|issue=10|pages=2668–2678|doi=10.1007/s12206-009-0624-9|issn=1738-494X}}</ref>
-** هان و هوا به بررسی تاثیر ابعاد قطعه اولیه و پارامتر های تنظیمی دستگاه، بر روی نیروهای آهنگری دورانی پرداختند و نشان دادند که تاثیر افزایش قطر قطعه اولیه بر نیروی آهنگری، نسبت به افزایش ارتفاع قطعه اولیه بیشتر است. همچنین نشان دادند که با افزایش زاویه قالب بالایی و میزان پیشروی عمودی، نیروی مورد نیاز آهنگری افزایش می یابد
+** هان و هوا به بررسی تاثیر ابعاد قطعه اولیه و پارامتر های تنظیمی دستگاه، بر روی نیروهای آهنگری دورانی پرداختند و نشان دادند که تاثیر افزایش قطر قطعه اولیه بر نیروی آهنگری، نسبت به افزایش ارتفاع قطعه اولیه بیشتر است. همچنین نشان دادند که با افزایش زاویه قالب بالایی و میزان پیشروی عمودی، نیروی مورد نیاز آهنگری افزایش می یابد<ref>{{Cite journal|date=2009-09-01|title=Effect of size of the cylindrical workpiece on the cold rotary-forging process|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306909000284|journal=Materials & Design|language=en|volume=30|issue=8|pages=2802–2812|doi=10.1016/j.matdes.2009.01.021|issn=0261-3069}}</ref>
-** سامویک میزان نیروی مورد نیاز دو پروفیل مارپیچی و پروفیل گل مرواید را با هم مقایسه کرد و نشان داد نیروی مورد نیاز در پروفیل مارپیچی نسبت به پروفیل گل مرواریدی کمتر است.
+** سامویک میزان نیروی مورد نیاز دو پروفیل مارپیچی و پروفیل گل مرواید را با هم مقایسه کرد و نشان داد نیروی مورد نیاز در پروفیل مارپیچی نسبت به پروفیل گل مرواریدی کمتر است.<ref name=":0" />
-** هان و همکاران آهنگری دورانی را برای حالتی که پروفیل مقطع قالب بالایی غیر دایره ای است شبیه سازی کردند و نشان دادند که حداثر نیروی آهنگری به دست آمده از شبیه سازی و آزمون عملی تنها به اندازه 6.76 درصد اختلاف دارند.
+** هان و همکاران آهنگری دورانی را برای حالتی که پروفیل مقطع قالب بالایی غیر دایره ای است شبیه سازی کردند و نشان دادند که حداثر نیروی آهنگری به دست آمده از شبیه سازی و آزمون عملی تنها به اندازه 6.76 درصد اختلاف دارند.<ref>{{Cite journal|date=2014-11-01|title=Process design and control in cold rotary forging of non-rotary gear parts|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013614001708|journal=Journal of Materials Processing Technology|language=en|volume=214|issue=11|pages=2402–2416|doi=10.1016/j.jmatprotec.2014.05.003|issn=0924-0136}}</ref>
 == روابط حاکم بر سینماتیک حرکتی قالب ==