پارامترهاي عملي معيين شده عملي در روشEMF
- توضیحات
- دسته: مجموعه شماره 9
- منتشر شده در دوشنبه, 18 دی 1391 11:09
- نوشته شده توسط Mehdi Jahanbakhsh
پارامترهاي عملي معيين شده عملي در روشEMF:
ميتوان فرم دادن را از بين دو لايه يا محفظه غير فلزي انجام داد زيرا ميدان مغناطيسي از بين نارساناهاي الکتريکي عبور مي کند.
بيشترين ميدان فرم دادن بعد از نيروي فشاري ضربه اي در پايان کار است و بيشترين تفاوت آن باساير روشهاي فرم دادن فلزات در همين ميباشد که انرژي لازم براي فرم دادن در يک زمان کوتاه به قطعه کار وارد ميشود و قطعه کار به سرعت فرم داده ميشود.
فرم دادن فلزاتي مانند مس‚ آلومنيوم‚ برنج‚ فولاد کم کربن وموليبدن به وسيله EMFو انتقال الکتريسيته بالا بازده بهتري دارد فلزاتي با انتقال دهي پايين مانند فولاد زنگ نزن را مي توان به وسيله به کار بردن انرژي بالا فرم داد.
نوع قطعاتي که در قالب به کار ميرود به استحکام مکانيکي و خصوصيات الاستيکي قطعه کار بستگي دارد.
در قطعه کار در عمل گشتاوري به وجود نمي آيد به همين دليل در کار تغيير فرم اضافي به وجود نمي آيد.
در اين روش احتياج به روانساز نيست زيرا تماس اصطکاکي بين ميدان مغناطيسي و قطعه کار وجود ندارد.
محدوده حداکثر فشار در کارهاي برش و سوراخ کاري انرژي کمتري نياز دارد.
سرعت تکرار روش الکترومغناطيسي به وسيله اينرسي مکانيکي به وجود آمده را به وسيله دقت معيني مي توان هماهنگ کرد.وزمان بندي جنبش مغناطيسي را هماهنگ کرد و ماشن وظيفه خود را که آهنگ وسرعت تکرار است را صد بار در دقيقه انجام دهد قدرت جنبش مغناطيسي را مي توان با دقت بالايي به وسيله الکتريسيته کنترل کرد.
کاربرد اعظم EMF در اولين قدم در مجموعه فلزات ميباشداگر چه شکل قطعه هم مهم است به عنوان مثال در صنعت حمل ونقل يک توليد کننده قطعات يدکي‚ يک مجموعه محورهاي گردنده آلومنيومي را بدون استفاده از روشهاي معمول جوشکاري با استفاده از روشEMF توليد کرده است ودر اين روش ديگر حرارت متمرکز بر محل جوشکاري وجود ندارد. ديگر استفادههاي متعدد EMF در قسمتهاي ديگر توضيح داده مي شود.
شرح دادن روشEMF
ساده ترين موارد در استفاده از روشEMF ظرفيت توده سيم پيچ فرم دادن و شکل ميدان جريان و همچنين انتقال الکتريسيته به قطعه کار و به وجود آمدن ميدان مغناطيسي قوي واستفاده مفيد از آن براي انجام کار است. ميدان مغناطيسي قوي به وجود آمده‚ از تخليه کردن منبع ظرفيت در سيم پيچ فرم داده شده‚ فقط بعد از چند هزارم ثانيه توليد شده است. جاري شدن توده جريان موجب انتقال جريان از بين قطعه و سيم پيچ بسته به وسيله جريان مغناطيسي مي شود و در محفظه دو طرفه ميان قطعه کار و سيم پيچ فرم‚ عمليات دفع و فرم گرفتن صورت مي پذيرد ونيروي دفع به مقدار کافي وتنش وارده به قطعه کار فلزي بيشتر از استحکام تسليم است و دفع ايجاد شده تغيير شکل دائمي ايجاد مي کند.
سرعت فرم دادن: تلاتم جاري شدن در ضريب هدايت قطعه کار به وسيله فشار خالص ناشي از ميدان مغناطيسي سيم پيچ در سطح قطعه کار موثر است. چنانچه سطح قطعه کار به سمت داخل حرکت کند نفوذ و جذب فشار و انرژي به شکل ميدان مغناطيسي است. انرژي فرم دادن قابل اجرا عملي و کاهش انرژي در نتيجه نفوذ در قطعه کار ومواد (تلف شدن انرژي بوسيله مقاومت حرارتي ) در ضربان کوتاه فرم دادن به وجود مي آيد. کاربرد ضربان فرم دادن اغلب در مدت بين 10 تا 100 ميکرو ثانيه ميباشد. در فرکانس ضربان مهم توضيح دادن قسمتهاي {الکتريسيته اصلي}ميباشد.
جريان اساسي الکترومغناطيسي به کار رفته براي فرم دادن فشاري قطعه کار استوانه اي‚ مرکب است از سيم پيچ فرم دادن وانرژي ذخيره در خازن‚کليدهاومولد نيرو که بار را تقريبا به صورت ثابت از مخزن جاري مي کنند.که در شکل 1 نشان داده شده است. در شکل 1 مدل چگالي جريان نشان داده شده و در توليد جريان مغناطيسي از خالي کردن مجدد خازن استفاده مي شود. و از مرکز سيم پيچ فرم دادن هدايت الکتريکي به قطعه کار وجود ندارد. در فضا‚ جريان به صورت يکنواخت خطي با يک چگالي مشخص در محدوده سيم پيچ وجود دارد. در شکل 1 تغييرات جريان نمونه نشان داده وقتي ناشي مي شود که جريان خازن از ميان سيم پيچ فرم دادن خالي شود و قطعه کار استوانه اي شکل‚ فلزي با قابليت بالاي هدايتي مي باشد و همچنين جريان مغناطيسي نبايد در قطعه
کار نفوذ کند وبايد بين قطعه کار وسيم پيچ به صورت طوقه مانند فاصله و محدوده کوچکي وجود داشته باشد.
شکلهاي ميدان مغناطيسي: وقتي که رسانا جريان زيادي را هدايت ميکند والقاگر‚ آن جريان را با متمرکز کردن در سيم پيچ فرم دادن مرتبط ميکند و ميدان مغناطيسي در يک نقطه به وجود مي آيد ودر اين موقع شرايط فرم دادن مهيا مي شود. در شکل c 1 ‚شکل ميدان مغناطيسي موضعي براي ايجاد فشار بر يک ناحيه مشخص از روي قطعه کار شرح داده شده است. در اين تکنولوژي بازده مورد استفاده انرژي ذخيره شده‚ معادل فشار فرم دادن متمرکز زيادي در يک مساحت مشخص ميباشد. شکلهاي ميدان اغلب به وسيله سيم پيچهاي فرم استاندارد ايجاد ميشود که براي کاربرد و استعمالهاي مختلف مورد استفاده قرار مي گيرند.
مثال1 استفاده از ميدان شکل دادن براي فرم دادن محفظه استاتور:
شکل دادن يک قطعه از محفظه استاتور موتورهاي الکتريکي در شکل 2 نشان داده شده است قطعه کار که يک قطعه فولادي است روي يک توده ورق نازک فشرده دادن شيارها انرژي بالايي نياز دارد و همچنين نيروي خيلي زياد فرم توده ورقها را از شکل خود خارج مي کند و جريان شکل دادن در داخل سيم پيچ توليد مي شود و نيروي فشاري در طول قطعه کار وارد مي شود.
روشهاي فرم دادن:فرم دادن به وسيله EMF معمولا به کمک سه روش انجام مي شود:
1- فشاري يا تراکمي 2-انبساطي يا گسترشي 3-مرزي
در شکل a3 يک قطعه کار استوانه اي نشان داده شده که به روش فشاري به وسيله شده قرار مي گيرد و کار سنبه راEMF انجام ميدهد و جاهايي از قطعه کار که روي توده ورق فشرده قرار گرفته بدون تغيير باقي مي ماند و قسمتهاي خالي فرم داده مي شود. براي اين کار kj40 انرژي لازم است زيرا فرم سيم پيچ خارجي فرم داده مي شودو قطعه کار در جهت مخالف انبساط پيدا مي کند و کاملا قطعه روي سنبه مي نشيند و در شکل b3 يک قطعه کار استوانه اي با يک سيم پيچ داخلي فرم داده مي شود که در شکل قطعه کار به داخل قالب فرو رفته وشکل محفظه قالب را به خود گرفته است.
ويژگي و موقعيت قطعه کار در روش EMF يک مشکل است که اين مسله به وسيله حرکت فلز به سمت سيم پيچ حل مي شود. اگر چه اين روش با سه متد فوق تقريبا کارآيي کافي را ندارد.
طراحي قطعه کار: در مجموع براي عمل کردن‚ قطعه کار بايد رساناي الکتريکي باشد و جاري شدن قطعه کار استوانه اي به دور يک محيط دايره اي مي باشد و قطعه اي که در شکل 4 نشان داده شده است در طول آن چاک وقطعه b4 در طول محور وتحت زاويه سوراخ شده است و قطعه c4 در دو قسمت يک شيار خورده است.
مزيتهاومحدوديتها:
روش EMF چندين مزيت دارد اما با وجود اين ميتها محدوديتهايی نيز دارد.
قابليت تکرار: اين فرايند به مقدار قابل توجهی قابل تعديل است و می توان قدرت جريان الکترومغناطيسی را درجه بندی کرد و در اين روش فرم دادن قابل تکرار است و تجهيزات EMF فقط برای فلزات کاربرد دارد و در اين امکانات پس از هر بار سيگنال فرستادن يک دفعه خازن آن شارژ وآماده کار ميشود که اين سيگنالها به وسيله ريز پردازنده (ميکروپرسور)که به وسيله يک سيستم اتوماتيک توسط اپراتور دستگاه پرس کنترل ميشود.
در مقايسه با ساير روشهاي مكانيكي كه ابزار با قطعه كار در تماس است در روش EMF ميدان مغناطيسي مسئوليت اعمال فشار بر روي كار را دارد ودر اين روش ديگر احتياج به ابزار سازي و همچنين نياز به تميز كردن بعد از فرم دادن نيست و سطحي كه در اين روش به وجود مي آيد بهتر از روشي است كه در روش مكانيكي ايجاد ميشود.
بازگشت فنري: وقتي نيرو به فلزات وارد ميشود بايد نيرو در حد پلاستيك باشد تا تغيير فرم ايجاد گردد كه در روشهاي مكانيكي مقدار بازگشت فنري خيلي بيشتر از روش EMF است وعلت اين است كه در روشEMF تماس مكانيكي وجود ندارد.
استحكام:اتصالاتي كه در روش EMF ساخته ميشود از نوع اتصالات قوي ميباشد وخواص مواد نمي تواند روي اين روش تاثير بگذارد.
سرعت: اتصالات در فرم دادن فقط به وسيله زمان بارگذاري روي قطعه وبار برداري از روي آن محدود شده است و كار در اين روش در كسري از ثانيه انجام ميشود.
تاثير چكش خواري (نرمي): در روش EMFاجازه كار روي مواد با زياد شدن نرمي براي آلياژهاي معيين آلومنيوم به كاهش اصطكاك نسبت به روشهاي مكانيكي وجود دارد و روي قطعاتي كه آنيل شده اند و به روش مكانيكي فرم داده نميشود به روش EMF ميتوان آن قطعات را فرم داد.
ابزار سازي: ابزار سازي در اين روش نسبتا ارزان است و سيم پيچها در اين روش مقصود اصلي ابزار سازي است و در اين روش قسمت خارجي قالب براي فرم دادن مورد استفاده قرار ميگيرد ودر ساخت قالبهاي مورد نظر ميدان تلرانس كوچكي وجود دارد وهمچنين جنس قالب از فولادهاي مخصوصي ميباشد كه جريان الكتريكي از وسط آن از بين قطعه كار وقالب جريان ميابد و اين در مواقعي است كه قطعه كار يك ورقه صاف باشد.
محدوديتهاي اصلي: در اين روش قطعات كوچك در مدت زمان كوتاهي فرم داده ميشود اما در كشش عميق اين مطلب صادق نيست كه در اين مسله ضريب هدايت قطعه كار نقش مهمي دارد موادهاي مورد استفاده با مقاومت الكتريكي0.15 ميكرو اهم در دقيقه بهترين مواد براي كار ميباشد واين موادها عبارتند از مس‚ آلومنيوم‚ برنج‚ فولاد نرم. مواد با مقاومت الكتريكي بالا را ميتوان به وسيله تجهيزات مخصوص EMF كه دامنه فركانس آنها .2 تا100 كيلو هرتز است فرم داد. كه اين امكانات‚ فيزيكي‚ بزرگ و همچنين گران قيمت هستند .
محدوده فشار: ماكزيمم فشار را ميتوان به كمك سيم پيچهاي استاندارد كه تقريبا فشاري معادل 340 مگا پاسكال دارند ايجاد كرد و براي فرم دادن ورقها از سيم پيچهاي انبساطي قوي استفاده ميشود.
روشهاي توليد
صنعت EMF به صورت كلي به دو روش توليد تغذيه اي و توليد اتوماتيك تقسيم ميشود.
تجهيزات تغذيه: در عمليات توليد اپراتور سرعت تغذيه را كنترل ميكند و اين كار به وسيله فيكسچرهايي كه در محل ميدان سيم پيچها قرار گرفته اند و اين فيكسچر ها موقعيت مورد نظر را به قطعه كار مي دهند و وظيفه گيره بندي قطعه كار را دارند وبه عنوان مثال با اين گيره بندي در ساعت 600 الي 1200 قطعه موضع دهي مي شوند كه نمونه اي از اين تجهيزات در شكل 5 نشان داده شده است.
تجهيزات تمام اتوماتيك: اگر در بعضي از مواد مخصوص از تجهيزات دستي استفاده كنيم توليد با نسبت كمي انجام ميشود و ميتوان همين كار را با ماشينهايي با سرعت بالا و انرژي زياد با اضافه كردن امكاناتي انجام داد. و در اين تجهيزات نسبت عمليات 12000 ميباشد كه ميتوان سرعت كار را به وسيله تجهيزات مخصوصي كنترل كرد. در شكل 6 يك فندك نشان داده شده كه با روش سرعت بالا توليد شده است . ساليانه با اين ماشينها 400 ميليون قطعه در سطح جهان توليد ميشود.
كاربردها
يكي از استفادههاي فرم دادن الكترومغناطيسي فرم دادن ورقهاي لوله اي است ممكن است روي ورقها در يك مرحله چندين عمليات كاري صورت گيرد.تجهيزات اصلي دستگاههاي EMFآكومولاتور هوا‚ محفظه فشار بالا ‚ضربه زن‚ توده لاستيكي ثابت و كلر خنك كننده روغن‚فرمان‚ گازلين براي پر كردن لوله ها و جعبه موتور فرعي ميباشد.
در روش EMF با توجه به شكل واندازه كار و همچنين نوع فلز گشتاورهاي وارده محاسبه ميشوند در اين روش تجهيزات الكتريكي EMF عبارتند از اجزا مختلف مانند فيوزهاي ولتاژ بالا‚ عايقها‚ كنتاكتورهاي پشتيباني‚ فيكسچرهاي سبك‚ قطعات الكتريكي پيچيده‚ كه همه اين وسايل براي انجام كار به وسيله كابلها وترمينالهايي به هم وصل ميشوند. در شكل 7 قطعاتي از موتور هواپيما نشان داده شده است كه اين قطعات به روش فرمينگ سنتي شش تكه ساخته ميشود كه در روش EMF همين قطعه را در يك مرحله مي سازند و با محاسبه كردن مزايا‚ معايب‚ هزينه و وقت در هر دو روش اين نتيجه به دست مي آيد كه اگر اين قطعه با روش EMF توليد شود در حالت كلي 41% صرفه جويي مي شود. در شكل 8 سه نوع مختلف قطعه با قالب نشان داده شده است . براي شكل دادن قطعات بزرگ توجه به حجم قطعه و همچنين نوع شيارهاي داخلي قطعه اهميت دارد يك شافت حجيم آلومنيومي كه به وسيله EMF توليد شده در شكل 9 نشان داده شده است.
جوشكاري الكترو مغناطيسي: در اين روش با استفاده از فركانس بالا و خيلي شديد و با استفاده از نيروي ميدان مغناطيسي قطعات به هم متصل ميشوند و آخرين رنج فشاري كه در روش EMF ميتوانيم وارد كنيم50 تن است در كار طراحي اين قالبها شكل انتهاي قطعه كار مهم است و به عنوان يك پارامتر مهم در طراحي محسوب ميشود.
ايمني
امكان به وجود آمدن خطر در روش EMF به خطرهاي مكانيكي‚ صوتي والكتريكي تقسيم ميشود.
خطرهاي مكانيكي و صوتي: اين خطرها عبارتند از خطرهاي مكانيكي كار عملي و همچنين سر وصداي ايجاد شده ميباشد كه به وسيله نوع طراحي وامكانات جانبي ديگر اين خطرها تا حد زيادي بر طرف مي گردد.
خطرهاي الكتريكي: ولتاژ مورد استفاده در روش EMF در حالتهاي عادي تا حدود 10 كيلو ولت ميباشد و در بعضي مواقع در انجام كارهاي ويژه اين ولتاژ به 50 كيلو ولت مي رسد كه اين ولتاژ بالا براي اپراتور خطر ايجاد مي كند و حتما بايد دستگاه از لحاظ محفظه بندي‚به طور مطمئن طراحي و ساخته شود.
تجهيزات
تجهيزات اصلي در سيستم EMF‚ خازن و سيم پيچ براي ايجاد شكل جريان ميباشد.
خازن: خازن تامين كننده انرژي نهايي در روش EMF است كه به وسيله دستگاههاي پشتيباني بعد از هر بار ضربه زدن خازن شارژ ميشود خازنهاي استاندارد مورد استفاده در روش EMF انرژي حدود 8 الي 200 كيلو ژول را ميتوانند در خود ذخيره كنند و كنترل اين خازنها به وسيله تجهيزات جانبي پيچيده اي انجام ميشود.
سيم پيچها وشكل جريان: طراحي شكل سيم پيچ با توجه به اندازه و قدرت آن انجام ميشود و اندازه سيم پيچ تابع اندازه كار قطعه كار است طراحي يك نوع سيم پيچ با محفظه براي ايجاد ميدان مغناطيسي مورد نظر در شكل 12 نشان داده شده است. و يك مجموعه قالب EMF در شكل 13 نشان داده شده است در شكل 15 يك قطعه پولكي تو خالي نشان داده
شده كه به وسيله عملياتEMF فرم داده شده است.
نسبت انرژي :
نسبت انرژي براي فرم دادن آلياژ آلومنيوم 6061-0 با مقاومت 0.038 ميكرو اهم و براي فولاد كم كربن با مقاومت 0.12 ميكرو اهم در نمودار شكل 17 نشان داده شده است و اطلاعات روي نمودار براساس طول قطعه كار و نيروي وارد بر آن است.
