منوی سایت
روغنهاي شكل‌دهي فلزات
فرايندهای شکل‌دهی از جمله فرايندهای بسيار متنوع در صنعت هستند. فرآيند شکل‌دهي را مي‌توان در يک نگاه کلي به دو دسته تقسيم‌بندي کرد:
• فرآيندهاي شکل‌دهي ورق‌هاي فلزي
• فرآيندهاي شکل‌دهي بوسيله روزن‌راني(اکستروژن)
اساس اين تقسيم‌بندي اينست که برخلاف فرآيندهاي روزن‌راني در فرآيندهاي شکل‌دهي ورق‌هاي فلزي، ضخامت قطعه‌هاي کار در طول محصول يکسان است. در ضمن در فرآيندهاي روزن‌راني نيروهاي بيشتري نسبت به فرآيندهاي شکل‌دهي ورق‌هاي فلزي نياز است.
در کليه فرآيندهاي شکل‌دهي ورق‌هاي فلزي، سعي بر اين است که بيشترين شکل‌دهي، با کمترين عمليات و با حداقل توليد براده و قطعه‌هاي تکه‌شده همراه باشد. هدف اصلي روانکاري در اين فرآيندها، به حداقل رساندن سايش بين ابزار و قطعه کار است. در انتخاب نوع روانکار براي فرايندهاي شکل‌دهي، دقت به ميزان سختي نوع فرآيند بسيار مهم است. نوع شبکه کريستالي فلز، کرنش، ميزان استحکام، بازده تغيير شکل، مقاومت در برابر شکل‌دهي، فشار سطح، نرخ کرنش، آنيزوتروپي، بافت و... عبارات و اصطلاحاتي هستند که جهت آگاهي هرچه بيشتر از فرآيندهاي شکل‌دهي بايد اطلاعاتي راجع به آنان داشته باشيم.
فرآيندهاي کشش عميق فلزات
طي اين فرآيند قطعه‌هاي توخالي از قطعات خام فلزي تهيه مي‌شود. براي اين کار از پانچ‌ها، قالب‌ها و همينطور نگه‌دارنده‌هاي مخصوصی استفاده مي‌شود. شرايط روانکاري در اين فرآيند بسيار پيچيده است. در نوعي از فرآيند کشش، در برخي نواحي به ضريب اصطکاک کم و در برخي نواحي ديگر به ضريب اصطکاک بالا نياز است. همانطور که در شکل 1 مشخص است، اصطکاک بين پانچ و ورق فلز، بين ورق فلز و نگهدارنده و همينطور بين ورق فلز و قالب وجود دارد.
شكل1- 1: پانچ 2: نگهدارنده 3: قالب 4: ورق فلزي
نواحي که با فلش نشان داده شده‌اند، نواحي هستند که در آنها اصطکاک بوجود مي‌آيد. بيشترين ضريب اصطکاک بين ورق فلزی و نگهدارنده وجود دارد. در اين ناحيه روانکاري ازنوع روانکاري مرزي است. روغن‌هايي با گرانروي کم که حاوی مواد قطبي و افزودني‌هاي فشارپذير هستند، مي‌توانند براي روانکاري در اين ناحيه استفاده شوند. لايه روانکار نيز نبايد ضخامت زيادی داشته باشد. در اين ناحيه، روان‌کننده‌هايي با خاصيت فشارپذيري خوب که حاوي مواد پرکننده باشند، روانکارهاي مناسبي خواهند بود.
تأثير مستقيم در بازده تغيير شکل دارد.
در نوع ديگري از فرآيند کشش به نام Stretch Drawing، فلز از دو طرف محکم نگه داشته مي‌شود و توسط يک فشار کششي شکل‌دهي مي‌شود. در اين فرآيند ضخامت لايه فلز برخلاف روش کشش عميق، در حين شکل‌دهي کم مي‌شود. کاهش ضخامت لايه فلزي باعث افزايش مساحت سطح شده و اين موضوع بايد هنگام انتخاب ميزان و نوع روانکار مورد دقت قرار گيرد.
روانکارهاي مورد استفاده در شکل‌دهي ورق‌هاي فلزي
پيشرفت روش‌هاي شکل‌دهي نياز به پيشرفت در زمينه روانکاري در اين فرآيندها را نيز بوجود آورده است. در انتخاب روانکار و استفاده آن در روش‌های شکل‌دهی ورق‌های فلزی، عوامل زير بايد در نظر گرفته شوند:
• مکان و موقعيت روانکار و قطعه کار قبل از شکل‌دهي
• رفتار روانکار در حين شکل‌دهي
• محافظت از خوردگي و قابليت پاک‌کردن روانکار بعد از شکل‌دهي
براي روانکاري قبل از شکل‌دهي از روانکارهاي مختلفي مي‌توان استفاده کرد. در انتخاب نوع روانکار در فرايندهاي شکل‌دهي سعي مي‌شود حتي الامکان از روانکارهايي استفاده شود که خاصيت جريان يافتن و پمپ شدن داشته باشند. بعضي روانکارهاي فرآيندهاي شکل‌دهي بصورت امولسيون‌هاي آب در روغن و بعضي بصورت امولسيون‌هاي روغن در آب استفاده مي‌شوند. امولسيون‌هاي آب در روغن بصورت آماده خريداري مي‌شوند ولي امولسيون‌هاي روغن در آب هنگام استفاده ساخته مي‌شوند.
در فرآيندهاي کشش عميق ورق‌هاي فلزي روانکارها بصورت پوشش‌هاي دستي، با استفاده از غلطک، پاشيدن، غوطه‌ور کردن و... وارد سيستم مي‌شوند. در بين اين روش‌ها، پاشيدن روانکار بيشترين کاربرد را دارد. البته براي روانکاري از روش‌هاي لکه‌اي هم مي‌توان استفاده کرد. در اين روش در مکانهايي که بايد روانکاري شوند مقداري روانکار قرار داده مي‌شود و بقيه محلها روانکاري نمي‌شوند. اين روش علاوه بر اين‌که از نظر اقتصادي مقرون به صرف است، آلودگي‌هاي کمتري که ناشي از استفاده کمتر از روغن است را نيز بدنبال دارد.
در موفقيت روش‌هاي شکل‌دهي ورق‌هاي فلزي سه عامل مهم موثرند:
• خواص متالوژي فلز و سطح آن
• روش شکل‌دهي و ابزار و ماشين‌‌آلات بکار گرفته شده
• نوع و ميزان روانکار مصرفي (که به استحکام و کارايي آن بستگي دارد.)
مهمترين خاصيت فلز در فرآيند شکل‌دهي، ميزان شکل‌پذيري فلز است. انتخاب روانکار به درجه سختي شکل‌پذيري مربوط مي‌شود. روانکار بايد حاوي مواد افزودني باشد تا هنگام فرآيند شکل‌دهي لايه حد فاصلي بين ابزار و قطعه کار ايجاد کند. اين مواد افزودني بايد قطبي باشند تا با سطح وارد واکنش شوند. اين افزودني‌ها ممکن است ذرات ريزی از مواد جامد نيز باشند.
انواع روانکارهاي مورد استفاده در فرايندهاي شکل‌دهي ورق‌هاي فلزي
روانکارهاي بدون آب
روانکارهاي امتزاج‌پذير با آب
در بعضي فرآيندهاي شکل‌دهي مقداري از روانکار مورد استفاده بعد از فرآيند روي سطح مي‌ماند. همين مقدار روانکار کم باعث محافظت از خوردگي قطعه در زمان انبار شدن نيز مي‌شود. اما در بيشتر موارد بعد از کار حتماً بايد روانکار را به سرعت از سطح قطعه پاک کرد. اين کار را می‌توان در حين شکل‌دهي فلزات با حرارت و يا با شستشو انجام داد. روانکارهاي مورد استفاده در شکل‌دهي بايد قابليت پاک‌شدن توسط پاک‌کننده‌ها را داشته باشند. باقي‌ماندن لکه‌هاي روانکار روي قطعه‌ها بخصوص در قطعه‌هاي بدنه‌هاي ماشين باعث پايين آمدن کيفيت رنگ خواهد شد. روانکارهاي مورد استفاده در فرايندهاي شکل‌دهي بايد توانايي جلوگيري از جوش‌خوردگي را نيز داشته باشند. اين ويژگي در روانکارهاي سنتزي بيشتر وجود دارد. روند رو به رشد فرايندهاي شکل‌دهي و استفاده از امکانات و تجهيزات جديد باعث شده است تا استفاده از روانکارها در اين فرآيندها روندي رو به کاهش داشته باشد. براي مثال تنوع روانکارهايي که قبلاً در صنعت اتومبيل‌سازي وجود داشت، امروزه وجود ندارد.
پاک‌کردن روانکارهاي فرايندهاي شکل‌دهي با استفاده از پاک‌کننده‌هاي صنعتي
همان طور که گفته شد کليه روانکارهاي مورد استفاده در فرآيندهاي شکل‌دهي بايد قابليت پاک‌شدن از روي سطوح را داشته باشند. وجود هرگونه ذره و ماده‌اي روي قطعه‌ها در بيشتر موارد منجر به ايجاد مشکل در فرآيندهاي بعدي که روي قطعات صورت مي‌گيرد، مي‌شود، در نتيجه بايد تميزکاري سطح انجام شود. اين کار ممکن است درسه زمان مختلف انجام شود:
• تميزکاري حين توليد مکانيکي
• تميزکاري قبل از شکل‌دهي با حرارت و همينطور قبل از پوشش سطح
• تميزکاري در حين نگه‌داري
در حين کار، آلودگي‌هايي که روي سطوح ايجاد مي‌شوند بايد تميز شوند. از طرفي سطوح تميز نيز به خوردگي حساس هستند. بنابراين هنگام تميزکاري بايد يک محافظت اوليه از خوردگي روي سطوح انجام شود. اضافه‌کردن بعضي مواد فعال به پاک‌کننده‌ها (که باعث می‌شوند ماده‌ی افزودنی با سطح وارد واکنش شود) به اين کار کمک مي‌کند. در مورد شکل‌دهي با حرارت نيز تميزکاري سطوح اجباري است. زيرا در اين فرآيندها فقط از سطوح تميز مي‌توان استفاده کرد. حتي مقدار کمي آلودگي مواد آلي روي سطوح مي‌تواند مشکل‌زا باشد. بسياري از ماشين‌ها و تجهيزات صنعتي هنگام کار آلوده مي‌شوند که عمل تميزکاري بر روي آنها لازم است.
روش‌هاي تميزکاري ممکن است فيزيکي، شيميايي و يا مخلوطي از هر دو باشد. جذب سطحي و واجذب، جذب و دفع ذرات، تشکيل و شکست امولسيون‌ها و... از رفتار‌هاي فيزيکي و شيميايي است که هنگام تميزکاري رخ مي‌دهد. نمک‌ها، اسيدها وصابون‌ها جزء مواد مناسب براي تميزکاري به حساب مي‌آيند. اين مواد در محلول، يونهای آزاد با بار منفي توليد مي‌کنند که تمايل به نشستن روي ذرات آلودگي را دارند. از طرفي سطح فلز نيز داراي بار منفي است و همين موضوع باعث جداشدن ذرات آلوده‌کننده از سطوح مي‌شود. استفاده از موادي مانند فسفات‌ها و سيليکات‌ها باعث مي‌شود ذرات آلوده‌کننده بصورت معلق در محلول تميزکننده باقي‌بمانند و به اين ترتيب از چسبيدن دوباره آنها به سطح جلوگيري شود.
بسته به نيازهاي مورد نظر براي تميزکاري در فرايند شکل‌دهي، مي‌توان از تميز‌کننده‌هاي آبي، حلال‌هاي تميزکننده و يا از امولسيون‌ها تميزکننده استفاده کرد.
• تميز‌کننده‌هاي آبي بيشتر در حالت خنثي يا قليايي هستند و از تميز‌کننده‌هاي اسيدي کمتر استفاده مي‌شود.
• براي تميزکاري با استفاده از تميز‌کننده‌هاي آبي مي‌توان از روش‌هاي غوطه‌وري، تميزکاري فراصوتی، پاشيدن، تميزکاري دستي و يا تميزکاري با ماشين‌هاي فشار بالا استفاده کرد.
• حلال‌هاي تميزکننده شامل هيدروکربن‌هاي کلردار و فلوئوردار هستند. مهمترين مواد اين دسته عبارتند از: تري‌کلرو‌اتيلن (تري‌کلرو‌اتن)، پر‌کلرواتيلن (تتراکلرواتيلن)، متيلن‌کلريد (دي‌کلرومتان)، 1و1و1- تري‌کلرواتان و کلروفلوئورو هيدروکربن‌هاي R11 و R113. يکي از مشکلات استفاده از اين تميزکنندهها تجزيه شدن حلال و تشکيل اسيد هيدروکلريک است که مي‌تواند خوردگي ايجاد کند. براي تميزکاري با حلال‌هاي تميزکننده نيز مي‌توان از روش‌هاي غوطه‌ورسازي، پاشيدن و... استفاده کرد.
• امولسيون‌هاي تميزکننده شبيه سيالات برشي قابل امتزاج در آب هستند. هيدروکربن‌هاي سنتزي به همراه عامل معلق‌کننده و ترکيبات ضدخوردگي اين مواد را تشکيل مي‌دهند. هنگام استفاده از اين تميزکنندهها، بکارگيري حمام‌هاي مواد تميزکننده براي غوطه‌ورسازي قطعه، يک روش معمول است.
