فرآیند ساخت و تولید بخش دوم
وقتی حرارت اعمال می شود ، پیوندهای ثانویه (بین رشته ها) ضعیف شده شروع به شکستن می کنند و زنجیرها براحتی روی یکدیگر می لغزند . با این حال ، پیوند های کوالانسی قوی تر (خود رشته ها) همچنان سالم باقی می مانند تا اینکه دما بسیار بالا برود . این پدیده علت اصلی چسبنده بودن بسیار زیاد پلیمرها در دماهای بالاست .
- فرآیندهای ساخت
این بخش شامل گزیده ای از فرآیندهای اصلی و بسیار متداول ساخت و تولید در صنعت امروز است . هر کدام از این فرآیند ها میتوانند در تولید یک قطعه به کار گرفته شوند . همچنین به خاطر داشته باشید که هنگام تعیین چگونگی تولید اجزا ، ممکن است یک جزء جهت تسهیل در ساخت به ترکیبی از این فرآیند ها نیاز داشته باشد . برای مثال یک قطعه ریخته گری شده ممکن است پیش از تبدیل شدن به محصول نهایی به مقداری ماشین کاری نیاز داشته باشد . یا یک قطعه ممکن است توسط متالورژی پودر تولید گردد و سپس برخی عملیات شکل دهی روی آن انجام شود .درادامه روشها و تکنیک هایی که در هر یک از این فرآیند ها وجود دارند را توضیح خواهیم داد . همواره به یاد داشته باشید چگونه ویژگی های ماده به فرآیند ساخت مربوط میشود .
بیشتر فرآیند های تولید که در ذیل توصیف می گردند مربوط به فلزات هستند . فرآیندهای تولید سرامیک ها و پلیمر ها در بخشهای بعدی بصورت جداگانه شرح داده می شوند . اغلب این فرآیندها ذاتا شبیه فرآیندهای مربوط به فلزات هستند ، (یعنی پلیمرها نیز مانند فلزات ریخته گری و فرم دهی می شوند اما با تکنیک های متفاوت ) ولی در هر حال اجرای این روشهای مشترک آنقدر متفاوتند که در دسته بندی های جداگانه آورده شوند .
- ریخته گری :
بی تردید ریخته گری یکی از قدیمی ترین فرآیندهای تولید است . این روش به ۶۰۰۰ سال قبل باز می گردد . اصولا ریخته گری شامل پر کردن یک قالب توسط ماده مذاب است . این ماده به محض انجماد شکل قالب را به خود میگیرد . دو نوع کلی فرآیند ریخته گری در فلزات وجود دارد ، ریخته گری با قالب مصرفی و ریخته گری با قالب دائم .
ریخته گری گاهی می تواند منجر به ایجاد محصول نهایی گردد و تنها فرآیند مورد نیاز باشد . یار در برخی مواقع اولین فرآیند تولید در ساخت یک قطعه چند فرآیندی باشد . ریخته گری قطعات می تواند در ساخت قطعات با اشکال پیچیده هم بصورت داخلی و هم بصورت خارجی مورد استفاده قرار گیرد . با روش ریخته گری ، قطعات با اشکال پیچیده هندسی می توانند بصورت یک تکه تولید گردند .
ریخته گری می تواند قطعات بسیار کوچک مانند جواهرات را تولید نماید یا منجر به تولید قطعات با وزن چند صد تن ، مانند اجزای بسیار بزرگ ماشی آلات ، گردد . اگرچه دقت در پارامترهای ریخته گری تاثیر گذار و روش کار می تواند در کنترل ویژگی های ماده موثر باشد ، یک عیب کلی فرآیند ریخته گری آن است که محصول نهایی دارای عیوبی است و استحکام و شکل پذیری کمتری در مقایسه با سایر فرآیندهای تولید مانند شکل دهی فلزات دارد .
- شکل دهی :
مقوله تولید با استفاده از شکل دهی شامل گروه بزرگی از فرآیند هاست که با استفاده از نیرو باعث تغییر شکل یک فلز می گردند و با کار مکانیکی موجبات تغییر شکل پلاستیکی را فراهم می آورند . مطلوب ترین خواص کیفی برای تولید یک ماده بروش شکل دهی ، چکش خواری و شکل پذیری بالا و داشتن استحکام تسلیم پایین است . هنگام کار کردن روی فلزات ، افزایش دما منجر به افزایش شکل پذیری و کاهش استحکام تسلیم می گردد . در صنعت ساخت و تولید ، فلزات اغلب در دماهای بالا مورد تغییر شکل قرار می گیرند . علاوه بر تغییر شکل ، فرآیند شکل دهی فلزات عموما خواص مکانیکی ماده را نیز تغییر می دهد . شکل دهی فلزات می تواند حفره های فلزات را پر کند ، ناخالصی ها را بشکند و آنها را توزیع نماید و مرز دانه های جدید و قوی تری ایجاد کند . بخاطراین دلایل ، فرآیند شکل دهی فلزات به تولید قطعات با خواص مکانیکی عالی شهرت دارد . از نظر حرارتی سه نوع شکل دهی وجود دارد . کار سرد (دمای اتاق )، کار گرم و کار داغ . همچنین از نظر ارتباط مساحت با حجم ماده دو دسته بندی عمده وجود دارد ، تغییر فرم حجمی و تغییر فرم ورقه های نازک .
- فراوری پودر :
فراوری پودر یک تکنیک ساخت است که منجر به تولید قطعات از پودر مواد مشخصی می گردد . پودر ها به شکل مورد نظر فشرده می شوند (که پرسکاری نامیده می شود ) ، و به اندازه کافی حرارت می گیرند تا باعث شوند ذرات به یکدیگر پیوند خورده و یک شکل جامد ایجاد گردد (این فرآیند پخت کردن نام دارد ).
هرچند فراوری پودر برای فلزات رایج است ، ممکن است سرامیک ها نیز به روش فراوری پودر تولید گردند . مزیت های زیادی برای فراوری پودر وجود دارد . با این روش شما می توانید کنترل پایداری ابعادی یک محصول را با تلرانس بسته ای (±.۰۰۵ اینچ ) بدست آورید . این روش می تواند منجر به تولید قطعات با سطح تمام شده خوب شود . بنابراین قطعات می توانند به شکل نهایی خود تولید شوند و نیاز به هیچ فرآیند تولید اضافه نیست . با فراوری پودر اتلاف ماده بسیار کم است . از آنجا که این فرآیند می تواند اتوماتیک باشد نیاز به نیروی کار و مهارت فردی در آن به حداقل می رسد . فلزاتی که کارکردن روی آنها با روشهای دیگر مشکل است (مانند تنگستن)با این روش براحتی تولید می شوند . همچنین ترکیبات آلیاژی مشخص و سرامیک-فلزها که نمیتوانند با روشهای دیگر تولید شوند ، توسط این تکنیک تولید می گردند . نهایتا در این روش قطعات با سطح تخلخل کنترل شده ای با توجه به ذات فرآیند تولید می گردند . فراوری پودر دارای عیوبی نیز هست . اولین اشکال این روش با لا بودن قیمت آن است . پودر ها نسبت به مواد جامد گران هستند و انبارداری آنها مشکل است . کوره های پخت و پرس های مخصوص نسبت به ماشین های متداول ساختار پیچیده ای دارند .ابزار ها نیز بسیار گران هستند . از آنجا که پودر ها نمیتوانند براحتی از پهلو حین پرس در قالب حرکت کنند ، قطعاتی که تولید می گردند دارای محدودیت های هندسی هستند . قطعات تولید شده با این روش خواص مکانیکی پایینی دارند (مگر آنکه تحت فرآیند آهنگری قرار گیرند ). نهایتا تغییرات در چگالی ماده در طول کل قطعه مخصوصا در قطعات پیچیده تر می تواند یک اشکال باشد . روش تولید با استفاده از فراوری پودر جهت تولید قطعات پیچیده با تعداد بالا و درابعاد کوچک و متوسط که نیاز به خواص مکانیکی قوی ندارند مناسب است . این موضوع در ارتباط با برخی روشهای جایگزین فرآیند های پودر مانند پرس ایزو استاتیک ، که می تواند قطعات با خواص مکانیکی بسیار بهتر تولید نماید ، صادق نیست . با این حال روش پرسکاری ایزو استاتیک جهت تولید قطعات با تعداد بالا مناسب نیست .
- ماشین کاری :
در روش ماشین کاری قطعه هندسه ابعادی خود را از طریق برداشتن ماده اضافی از یک قطعه کار توسط نیروی اعمال شده از سوی یک ابزار براده برداری به دست می آورد .
مشخصات کیفی مطلوب برای موادی که با این روش تولید می گردند عبارتند از :
- استحکام برشی پایین (برای آسان تر شدن برش)
- مقاومت به شوک (برای تحمل بارهای ضربه ای)
- ماده نباید تمایل به چسبیدن به ابزار برشی داشته باشد .
- ماده اضافی بایستی براحتی و بطور کامل از قطعه کار جدا شود .
توانایی نسبی یک ماده به انجام ماشین کاری را قابلیت ماشین کاری می نامند . برش سرامیک ها که استحکام برشی بالایی دارند مشکل است . آنها همچنین مقاوم به شوک نیستند ، که باعث می شود د ر اثر وجود بارهای ضربه ای بین ابزار و قطعه کار بشکنند . پلیمر ها اگر چه استحکام تسلیم پایینی دارند ، ذوب شدنشان بعلت حرارت ایجاد شده در فرآیند موجب چسبیدن آنها به ابزار می گردد . بعلاوه چکش خواری بسیار بالا در پلیمر ها می تواند برداشت ماده از آنها را دشوار نماید و این در حالی است که روش ماشین کاری بر مبنای برداشتن مواد اضافی کار می کند . بخاطر این دلایل سرامیک ها و پلیمرها قابلیت ماشین کاری پایینی دارند . ماشینکاری عموما برای فلزات قابل اجراست . قابلیت ماشین کاری میان فلزات مختلف متفاوت است ، فلزات سخت شده بعلت داشتن استحکام برشی بالا مشکلاتی را برای ماشین کاری ایجاد می کنند . اغلب فلزات پیش از سخت کاری تا حد امکان توسط ماشین کاری به ابعاد نهایی خود نزدیک می شوند . با این روش ماده سخت کاری شده فقط مجبور به تحمل عملیات پایانی اندکی خواهد بود .این نوع فرآیند مزایای زیادی دارد . ماشین کاری می تواند منجر به تولید با بیشترین دقت ابعادی گردد که عموما بیشتر از تک تک روشهای تولید است ( در این روش تلرانس ها کمتر از ±.۰۰۵ اینچ هستند ) . همچنین این روش می تواند گوشه های تیز و سطوح تختی ایجاد نماید که توسط سایر روشهای تولید امکان پذیر نیست . دقت بالای ماشین کاری منجر به تولید سطح نهایی پرداخت شده ای می شود که توسط روشهای دیگر قابل دستیابی نیست . با ترکیب روشهای ماشینکاری متفاوت ، قطعات بسیار پیچیده می توانند تولید شوند . این فرآیند معایبی نیز دارد : این روش بر مبنای براده برداری است و بنابر این اتلاف ماده وجود دارد . اگر چه این روش هنگامی که تیراژ قطعات تولید شده کم است روشی اقتصادی به شمار می رود اما هزینه نیروی انسانی ، انرژی ، تجیهزات و ضایعات برای تعداد بالای قطعات نسبتا بالاست . ماشین کاری بعنوان عملیات نهایی بر روی کالاهای تولید شده کاربرد بسیاری دارد .
