ورق‌کاری

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
نمای میکروسکوپی از یک ورق فلزی فولادی نرم
نمونه ای از قطعات ساخته شده توسط فرایند کشش عمیق

ورق فلزی (به انگلیسی: Sheet Metal) یا به‌طور خلاصه ورق، یک صفحه صاف و تخت فلزی است که توسط فرایندهای صنعتی نازک شده‌است و ضخامت کمی دارد.[۱] ورق‌کاری (به انگلیسی: Sheet metal Working) به مجموعه عملیاتی اطلاق می‌شود که به منظور فرم دادن ورق‌ها انجام می‌گیرد. ورق یکی از گونه‌های اصلی توزیع فلز است که در فلزکاری کاربرد فراوان دارد و می‌توان آن را به اشکال مختلف برش داد و خم کرد. اجزا و قطعات روزمره بسیاری توسط فرایندهای ورقکاری از ورق‌های فلزی ساخته شده‌اند. ضخامت ورق‌های فلزی می‌تواند بسیار متفاوت باشد؛ به ورق‌های خیلی نازک فویل گفته می‌شود.[۱] و به ورق‌های با ضخامت بیش از ۶ میلیمتر، پلیت یا «فولاد ساختمانی» گفته می‌شود.[۱]

ورق‌ها به صورت کویل یا صفحات تخت در بازار عرضه می‌شوند. فلزات مختلفی از قبیل آلومینیوم، برنج، مس، فولاد، قلع، نیکل و تیتانیوم به صورت ورق در بازار موجود هستند.

از ورق‌های فلزی در ساخت قوطی‌های نوشابه، ظروف آشپزخانه، بدنه اتومبیل، بدنه و بال هواپیما، میزهای پزشکی، سقف ساختمان‌ها و بسیاری کاربردهای دیگر استفاده می‌شود.

در ساخت قطعات فلزی از ورق، از عملیات‌های مختلفی استفاده می‌شود. با این حال، از آنجایی که اکثر این عملیات‌ها توسط دستگاه‌های پرس و به کمک قالب‌های مخصوص انجام می‌شود، به صورت عمومی به آنها پرسکاری گفته می‌شود.[۲] این عملیات‌ها بسیار متنوع می‌باشند که از جمله می‌توان عملیات‌های برشکاری، خم‌کاری، کشش عمیق، فرایندهای اتصال و مونتاژ ورق‌ها و … را نام برد.

انواع فرایندهای مورد استفاده در ورق کاری[ویرایش]

خم‌کاری[ویرایش]

در انواع کارهای ورقکاری به موارد زیادی برخورد می‌کنیم که برای تأمین فرم مورد نظر، افزایش مقاومت در مقابل خمش، جلوگیری از آسیب به دست، ایجاد اتصال و غیره نیاز به خمکاری وجود دارد. وسایل و ماشین آلاتی که برای این منظور بکار می‌روند متنوع بوده و با هر کدام خم‌های معینی را می‌توان به وجود آورد.

دستگاه خم‌کن دستی[ویرایش]

این دستگاه برای خم‌های گوشه‌دار و آنهائی که دارای انحناء محدودی می‌باشند بکار می‌رود.

این دستگاه دارای پایه‌ای است که فک زیرین بر روی آن سوار شده‌است. فک روئی به کمک مکانیزم پیچ و مهره قابل حرکت بوده و به وسیلهٔ آن می‌توان ورق را بین دو فک محکم نمود. فک دیگری بنام فک خم‌کننده وجود دارد که حول محوری به صورت شعاعی قابل حرکت بوده و به وسیلهٔ آن می‌توان ورقی را که قبلاً بین فک‌های روئی و زیرین محکم شده‌است خم نمود. برای خنثی کردن نیروی وزن فک خم‌کننده، معمولاً در انتهای محور آن وزنه‌ای قرار دارد که به آن وزنه تعادل می‌گویند. در لبه فک‌های سه‌گانه مذکور معمولاً تیغه‌هایی از جنس فولاد نصب گردیده‌است که قابل تعویض بوده و با تعویض آن‌ها می‌توان خم‌های مختلفی را به وجود آورد.

ظرفیت خم‌کاری در دستگاه خم‌کن دستی: با این نوع ماشین خمکن می‌توان ورقهای آهنی و فولاد کم کربن را تا ضخامت ۳ میلی‌متر، ورقهای آلومینیوم و آلیاژهای آن را تا ضخامت ۶ میلی‌متر و همچنین ورقهای مس و برنج را تا ضخامت ۵ میلی‌متر خمکاری کرد.

ماشین خم‌کن برقی[ویرایش]

خمکن‌های برقی: ماشین‌های خمکن برقی نسبت به ماشین‌های خمکن ساده دستی دارای کار آیی خوب و مؤثرتری هستند و به طول یک تا ۶ متر ساخته می‌شوند.

اجزای ماشین‌های خمکن برقی:

  1. موتور الکتریکی و جعبه دنده معکوس‌کننده دور.
  2. فک بالای دستگاه و وابسته‌های آن که حرکت خود را از الکترو موتوری که در قسمت پایه سمت راست نصب شده‌است، می‌گیرد.
  3. صفحه گردان و وابسته‌های آن که نیروی خود را برای خمکاری از الکترو موتور می‌گیرد.
  4. تجهیزات تبدیل و انتقال نیرو؛ این تجهیزات تبدیل نیرو و انتقال آن را به قسمت‌های متحرک ماشین امکانپذیر می‌سازد و معمولاً در پایه‌های دستگاه‌ها جاسازی می‌شوند.
  5. جعبه فرمان مجهز به کلیدهای روشن و خاموش موتور و کلید فرمان توقف دقیق تیغه‌ها به هنگام خمکاری که روی دستگاه نصب شده‌است.

تذکر :از جمله دستگاه‌های دیگری که برای خم کردن ورق‌های فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند دستگاه‌های پرس خم هستند از جمله دستگاه‌های پرس خم مکانیکی و دستگاه‌های پرس خم هیدرولیکی

گردسازی لبه[الف][ویرایش]

تاب‌گیری ورق[ب][ویرایش]

کشش عمیق[ویرایش]

تور سیمی سازی[پ][ویرایش]

سجاف و درزبندی[ت][ویرایش]

هیدروفرمینگ[ویرایش]

شکل‌دهی تدریجی ورق[ویرایش]

نازک سازی[ث][ویرایش]

برش لیزری[ویرایش]

ماشین‌کاری فتوشیمیایی[ویرایش]

پرفوراسیون یا سوراخکاری[ج][ویرایش]

پانچینگ[چ][ویرایش]

رول فرمینگ[ح][ویرایش]

نورد[ویرایش]

نورد و خمکاری ورق

مهرزنی[خ][ویرایش]

برش‌کاری با واترجت[د][ویرایش]

برشکاری[ویرایش]

معمولاً قبل از اینکه قطعه ای توسط ورق کاری ساخته شود، ورق‌های بزرگ به ورق‌های کوچکتری برش داده و در اصطلاح یک ورق خام[ذ] با ابعاد معین ساخته می‌شود. به این فرایند، برشکاری[ر] گفته می‌شود. ورق‌ها با قرار گرفتن در معرض تنش برشی شدید، برش داده می‌شوند. این کار معمولاً توسط یک پانچ و قالب انجام می‌شود. عوامل اصلی مؤثر در برشکاری عبارتند از:[۲]

  • شکل سنبه[ز] و قالب
  • سرعت حرکت سنبه
  • روانکاری
  • میزان لقی[ژ] بین سنبه و قالب

فرایندهای برشکاری[ویرایش]

سنبه زنی و خالی کردن[ویرایش]

متداول‌ترین عملیات‌های برشکاری مورد استفاده سنبه زنی[س] و خالی کردن[ش] است. در سنبه زنی ورق پاره وسط ضایعات بوده و در خالی کردن یا بلنکینگ ورق پاره نگه داشته شده و باقی ورق ضایعات می‌باشد.[۲]

برش با قالب[ص][ویرایش]

فرایند یرش با قالب می‌تواند شامل عملیات‌های زیر باشد:[۲]

  • سوراخ کردن[ض]: ایجاد تعدادی سوراخ بر روی ورق.
  • تقسیم کردن[ط]: برش ورق به دو یا چند قسمت مختلف.
  • شکاف زنی:[ظ]: ایجاد شکاف با هر نوع شکلی بر روی لبه ورق.
  • لنسینگ[ع]:: ایجاد شیاری که ماده ای از قطعه جدا نمی‌کند.

ورق‌های سوراخ کاری شده معمولاً در ساخت قطعاتی مانند صافی‌ها، فیلترها، حفاظ‌های ماشین آلات و در کاهش ورن قطعات کاربرد دارند. این سوراخ‌ها می‌تواند از ۱ میلیمتر تا ۷۵ میلیمتر قطر داشته باشد و نرخ سرعت تولید آنها با پرس‌های میل لنگی حتی می‌تواند به ۳۰۰ هزار سوراخ در دقیقه نیز برسد.[۲]

خالی کردن تمیز[غ][ویرایش]

توسط فرایند خالی کردن تمیز[ف] می‌توان به قطعاتی ورقی با لبه‌هایی با دقت بالا و گوشه‌هایی کاملاً مربعی دست پیدا کرد.

شکاف دهی[ق][ویرایش]

فرایند برشکاری، مانند کنسرو بازکن، می‌تواند توسط یک جفت تیغه دایره ای شکل نیز انجام شود. به این فرایند برشکاری، شکاف دهی[ک] می‌گویند. برش‌های ایجاد شده توسط روش شکاف دهی معمولاً دارای لبه برجسته تیز می‌باشد که به این لبه برجسته تیز در ورق کاری [گ] می‌گویند.[۲] این لبه تیز را با نورد می‌توان مسطح کرد.

قالب خط‌کش فولادی[ویرایش]

همان‌طور که کاغذ و چرم را می‌توان با قرار دادن در کنار خط‌کش برید، فلزات نرم را نیز می‌توان توسط یک خط‌کش فولادی برش داد. این خط‌کش فولادی یک قالب بوده و Steel-rule die یا قالب خط‌کش-فولادی خوانده می‌شود. جنس این قالب‌ها از فولاد سختکاری شده بوده و با فشار دادن آن توسط پرس بر روی ورق آن را برش می‌دهند.[۲]

زبانه زنی[ل][ویرایش]

در فرایند زبانه زنی، دستگاهی به نام Nibbler یا زبانه زن، یک سنبه صاف کوتاه را با سرعت زباد به داخل یک قالب بالا و پایین می‌برد. ورق به سمت آن هل داده شده و تعداد زیادی سوراخ همپوشانی[م] بر روی آن ایجاد می‌شود. با کنترل دستی یا اتوماتیک می‌توان هر نوع شکل مورد نیازی را برش داد.[۲]

قیچی‌کاری[ویرایش]

برای بریدن ورق‌ها از انواع قیچی‌های دستی، اهرمی و ماشینی کمک می‌گیرند. قیچی‌کاری یکی از فرایندهای برشکاری مکانیکی است. به وسیله قیچی می‌توان انواع ورقها، میله‌ها و شمش‌ها را برید. عمل برش به وسیله قیچی شبیه برشکاری با قلم است؛ با این تفاوت که در قیچیکاری تیغه‌ها که در طرفین قطعه قرار گرفته‌اند، به وسیله نیروی دست یا ماشین از کنار هم عبور داده می‌شوند و عمل برش انجام می‌پذیرد.

برشکاری به وسیله قیچی (قیچی کردن) عبارت است از بریدن یا قطع کردن بدون براده برداری به وسیله دو تیغه بُرنده گوه‌ای شکل که مخالف جهت یکدیگر حرکت می‌کنند و از کنار یکدیگر می‌گذرند.

هنگام برشکاری با قیچی معمولاً باید بین دو تیغه قیچی مقداری فاصله وجود داشته باشد که در اصطلاح آن را «لقی» می‌گویند. این فاصله از سویی موجب می‌گردد که تیغه‌ها با هم اصطکاک نداشته باشند و از سوی دیگر، برشکاری را آسان می‌کند. لقی بین دو تیغه به ضخامت و جنس قطعه کار بستگی دارد که معمولاً آن را در حدود۱/۲۰ ضخامت قطعه کار در نظر می‌گیرند.

چرخ حلبی‌سازی[ویرایش]

به کمک این دستگاه می‌توان در دیواره ظروف تو خالی یا لوله‌ها و همچنین سطح ورقها، فرمهائی به منظور افزایش مقاومت در مقابل خمش، ایجاد اتصال و جلوگیری از آسیب به دست ایجاد کرد. این ماشین دارای دو محور موازی می‌باشد که در پیشانی هر یک از آن‌ها می‌توان قالب‌های مدوری را بسته و با هدایت ورق از بین آن‌ها فرم لازم را در قطعه مورد نظر ایجاد نمود. لازم است ذکر شود که با بستن تیغه‌های مدوری (مشابه قیچی گرد بر) می‌توان برش‌های مستقیم را نیز با آن‌ها انجام داد. حرکت گردشی این دستگاه‌ها به وسیلهٔ دست یا با استفاده از الکترو موتور تأمین می‌گردد؛ ولی در هر حال بایستی قالب‌ها با سرعت مساوی و در جهت عکس یکدیگر حرکت نمایند؛ تا بتوانند ورق را به سمت جلو هدایت نمایند. کارهائی که با این دستگاه می‌توان انجام داد متنوع می‌باشند، که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان مفتول پیچ کردن، رخ انداختن، فرنگی پیچ کردن و لبه زدن (خم کردن لبه با عرض کم) را نام برد.

I- مفتول پیچ کردن: برای آنکه لبه ظروف به دست آسیب نزده و علاوه بر شکل ظاهری بهتر، دارای مقاومت بیشتری نیز در مقابل تغییر فرم باشند، لبه آن‌ها را لوله کرده و چنانچه بخواهند مقاومت آن‌ها را باز هم افزایش دهند، در داخل آن از مفتول نیز استفاده می‌کنند. این عمل را در اصطلاح ورقکاری و حلبی‌سازی مفتول پیچ کردن گویند.

II- رخ انداختن: ایجاد فرورفتگی قوس دار در دیواره ظروف یا سطح ورقها را رخ انداختن نامیده و از ان به منظور افزایش مقاومت در مقابل تغییر فرم و خمش، سود می‌برند. این عمل را می‌توان به کمک چرخ حلبی‌سازی یا به وسیلهٔ سندان و چکش مخصوصی که به ابزارهای ورقکاری تعلق دارند نیز انجام داد.

III- لبه زدن: برای ایجاد مقاومت در لبه قطعات یا اتصال آن‌ها به یکدیگر، گاهی اوقات لبه ورق را به مقدار مورد لزوم خم می‌کنند. این عمل را لبه زدن نامیده و ممکن است که با استفاده از چرخ حلبی‌سازی یا به وسیلهٔ دست و با کمک چکش و قالب‌های زیر سری انجام گیرد. لازم به تذکر است که برای این منظور ماشین‌های خاصی بنام ماشین‌های لبه زنی وجود دارند.

IV- فرنگی پیچ کردن: خمکاری لبه‌های ورق، داخل یکدیگر قرار دادن و کوبیدن آن‌ها به منظور اتصال را فرنگی پیچ کردن گویند. این عمل برای اتصال ورقهای فولادی تا ضخامت ۵/۱ میلی‌متر مناسب می‌باشد. از این اتصال که بر حسب نوع و مورد استفاده برای انوع گوناگونی می‌باشد، برای اتصال گوشه کانال‌ها، بدنه لوله‌ها، کف و بدنه ظروف (منبع نفت، سطل آب، قوطی کنسرو و غیره) و نظایر آن‌ها استفاده می‌شود. برای ایجاد خم‌های مربوط به این نوع اتصال می‌توان از چرخ حلبی‌سازی در طی مراحل مختلف و همچنین از دستگاه‌های مخصوصی که به همین منظور ساخته شده‌اند استفاده نمود.

پرسکاری[ویرایش]

در سری کاری قطعاتی که تعداد آن‌ها زیاد بوده و بخواهند قطعاتی را با فرم و ابعاد یکنواخت تهیه کرده و صرفه جوئی در وقت و نیروی انسانی نیز مورد نظر باشد، از روش‌های مختلفی برای بریدن و فرم دادن قطعات استفاده می‌نمایند که مجموعه آن‌ها را می‌توان به دلیل استفاده از پرس، به عنوان دستگاه اصلی انجام دهنده کار، پرسکاری نامید. پرسهائی که برای این منظور مورد استفاده قرار می‌گیرند متنوع بوده و هر کدام از آن‌ها را می‌توان برای منظورهای خاصی بکار برد. این پرس‌ها عبارتند از: پرس‌های پیچی، اصطکاکی، ضربه‌ای (با مکانیزم لنگ) و هیدرولیکی. از انواع این پرس‌ها می‌توان برای بریدن استفاده کرد ولی برای بعضی از کارهای فرم دادن (مانند کشش) لازم است که از پرس‌های هیدرولیکی یا اصطکاکی کمک گرفت. ابزارهای مورد استفاده در پرسکاری که وظیفه تأمین فرم قطعه مورد نیاز را به عهده دارند، قالب نامیده می‌شوند. قالب‌ها معمولاً از دو قسمت توپر (سنبه) و تو خالی (ماتریس) تشکیل شده و بر حسب کاری که انجام می‌دهند بنام قالب‌های برش یا قالب‌های فرم معروف می‌باشند.

فرایندهای اتصال و مونتاژ ورق‌ها[ویرایش]

فرایندهای اتصال و مونتاژ ورق‌ها توسط فرایندهای جوش، فرنگی پیچ، پرچ، پیچ و مهره، گوه و پین، اشپیل‌ها، رزین‌ها و … صورت می‌گیرند.

جوش‌پرسی[ویرایش]

تحت عنوان جوش پرسی روش‌هائی مورد نظر است که در آن‌ها قطعات گداخته شده‌ای را که به صورت خمیری درآمده‌اند بدون استفاده از قطعه اضافی (سیم جوش) تحت تأثیر فشار به یکدیگر متصل نمایند.

جوش پرسی نیز روش‌های متنوعی دارد که مهم‌ترین آن‌ها گروه جوش‌های مقاومتی می‌باشند.

جوش مقاومتی[ویرایش]

دو قطعه فلز را روی هم قرار داده و در محل اتصال از آن‌ها جریان برق را با شدت زیادی عبور می‌دهند، به دلیل مقاومت قطعات و مخصوصاً مقاومت فاصله هوائی کمی که بین آن‌ها قرار دارد، محل عبور جریان به سرعت گداخته شده و بحالت خمیری درمی آید. حال اگر جریان برق را قطع کرده و آن‌ها را با نیروی فشاری مناسبی به یکدیگر بفشارند، بهم جوش خواهند خورد. ولتاژی که برای این منظور لازم است از ۴ تا ۶ ولت بوده ولی به شدت جریان زیادی احتیاج می‌باشد. مقدار این جریان به ضخامت قطعات بستگی داشته و در بعضی از ماشین‌های جوشکاری به ۵۰۰۰۰ آمپر نیز می‌رسد. طبیعی است که برای این منظور برق شهر مناسب نبوده و بایستی از ترانسفورماتور برای کاهش ولتاژ و افزایش شدت جریان استفاده شود؛ لذا به همراه این دستگاه‌ها ترانسفورماتوری وجود دارد که جریان مورد نیاز را تأمین می‌نماید. لازم به تذکر است که دستگاه‌های جوش مقاومتی کلاً با جریان متناوب کار می‌کنند.

از روش‌های جوش مقاومتی می‌توان روش‌های جوش نقطه، درز جوش، جوش تکمه‌ای و جوش مقاومتی با استفاده از قالب را نام برد.

الف- جوش نقطه[ویرایش]

در این روش قطعات را به صورت نقطه‌ای به یکدیگر جوش می‌دهند. نیروی فشاری مورد لزوم را در این دستگاه از طریق قطب‌های مسی بخصوص عبور جریان، به قطعات اعمال می‌نمایند. این نوع دستگاه‌ها را در دو نوع ثابت و متحرک و با مکانیزم‌های فشار دهنده متفاوتی مانند استفاده از اهرم یا هوای فشرده می‌سازند. نوع ثابت آن‌ها ممکن است که فقط در یک نقطه یا به‌طور هم‌زمان در نقاط متعددی عمل جوشکاری را انجام دهد.

ب- جوش درز[ویرایش]

از این روش برای جوشکاری درزهای طولی مستقیم یا فرم داری که بایستی آب‌بندی نیز باشند استفاده می‌نمایند. این دستگاه دارای مکانیزمی مشابه دستگاه‌های جوش نقطه‌ای بوده و تفاوت آن‌ها در استفاده از قطب‌های غلطکی به جای قطب‌های میله‌ای می‌باشد. مکانیزم کار آن‌ها به این ترتیب است که در هنگام عبور ورقها از بین غلطکها، جریان برق به‌طور خودکار بنحوی قطع و وصل می‌شود که تقریباً در هر ۱۰ میلی‌متر طول درز، چهار نقطه جوش گذاشته شود. در کنار هم قرار گرفتن این نقاط باعث می‌شود که بتوان ورقهای تا ضخامت ۲ میلی‌متر را نیز به یکدیگر به‌طور آب‌بندی جوش داد.

یادداشت[ویرایش]

  1. Curling
  2. Decambering
  3. Expanding
  4. Hemming and seaming
  5. Ironing
  6. Perforating
  7. Punching
  8. Roll forming
  9. Stamping
  10. Water jet cutting
  11. Blank
  12. Shearing
  13. Punch
  14. Clearance
  15. punching
  16. blanking
  17. Die Cutting
  18. Perforating
  19. Parting
  20. Notching
  21. Lancing
  22. Fine Blanking
  23. Fine blanking
  24. Slitting
  25. Sliting
  26. Burr
  27. Nibbling
  28. Overlap

منابع[ویرایش]

  1. ۱٫۰ ۱٫۱ ۱٫۲ "Sheet metal". Wikipedia. 2019-12-10.
  2. ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ ۲٫۳ ۲٫۴ ۲٫۵ ۲٫۶ ۲٫۷ Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid. Manufacturing Engineering and Technology (ویراست SI Edition, ۷e). صص. ۳۸۱. شابک ۹۸۱۰۶۹۴۰۶۷.