فورمینگ
فورمینگ
فورمینگ، صنعتی قدرتمند اما سایه نشین
فورمینگ (Forming)
صنعت فورمینگ با گسترش صنایع سنگین در جهان، بازوهای موازی بسیاری در کنار پیکره اصلی صنعت شکل گرفت که با مرور زمان خود به خود به یک صنعت گسترده تبدیل شدند. یکی از این بازوهای توانمند که در بسیاری از صنایع حضور پررنگ دارد می باشد که در شاخه های گوناگونی گسترش یافته است.
در گذشته های بسیار دور پس از تولید قطعات گوناگون در صنعت، تولیدکنندگان به گلوگاه هایی برخورد می کردند که مستقیما با عدم توانایی ابزارها ویا طراحی ارتباط مستقیم داشت. به همین دلیل طراحان ماشین آلات و فرایندهای صنعتی و تولید به دنبال راهکارهایی رفتند که با کمک آنها بتوانند تولیدات بهتری را با کمترین ضایعات و هزینه به بازار ارائه دهند. یکی از شکوفایی های بزرگ انسان در مسیر گسترش ماشین آلات صنعتی دستیابی به روشهای اولیه فورمینگ و شکل دهی بود.
فورمینگ چیست؟
در بسیاری از مواقع نیاز است که بدون اینکه به ساختار مکانیکی و حجمی مواد اولیه دست بزنیم شکل آن را تغییر داده و به ضخامتهای گوناگونی تبدیل نماییم. در زمانهای قدیم شکل دادن ورقها با جنس های مختلف با روشهای بسیار طاقت فرسا و صرف زمان و هزینه گزاف صورت می گرفت که با دستیابی به روش های فورمینگ شکل دهی و تغییر ضخامت در فلزات به فرایندی بسیار مفیدتر و کاراتر تبدیل شد.
اولین نشانه های شکل گیری صنعت فورمینگ در ابتدای قرن 17 رویت شده است. در آن زمان با استفاده از توپک های عظیم ساخته شده با چدن دیگر فلزات نرم تر را تغییر شکل و ضخامت می دادند. به هرگونه تغییر شکل و ضخامت در ورق های عمدتا فلزی بدون دستکاری حجم و خواص مکانیکی و شیمیایی آنها فورمینگ و یا رول فورمینگ گفته می شود. در حال حاضرتقریبا 90% از مجموع محصولات فلزی ساخته شده در جهان حداقل یکبار فرایند فورمینگ را پشت سر می گذارند.
در گذشته تغییر شکل دادن به ورق ها با استفاده از دستگاه ها و یا وکیوم های خم کن، پرس برک و… صورت می گرفت. اما رفته رفته و با نیاز به افزایش ظرفیت تولید روش های نورد فورمینگ جایگزین روش های قدیمی شد. در حال حاضر این عملیات به دو طریق نورد سرد و گرم انجام می شود که انجام کار با سرعت بیشتر همراه است و در نتیجه ظرفیت تولید افزایش می یابد. امروزه در صنایع فولاد و آلومینیوم با حجم بالایی از تقاضا برای فورمینگ مواجه هستیم. ورقهای فولادی و شیت های آلومینیومی نیازدارند بدون اینکه حجم ورقها دستخوش تغییر شود و به ساختار مولکولی ، مکانیکی و شیمیایی آنها خللی وارد شود در ضخامت کمتر و کمتر شوند که تمامی این درخواستها با استفاده از دستگاه های پیشرفته فورمینگ فولاد و فورمینگ آلومینیوم انجام می پذیرد.
وکیوم فورمینگ
وکیوم فورمینگ معمولا برای شکل دهی شیت های پلاستیک مورد استفاده قرار می گیرد. در وکیوم فورمینگ پس از آنکه ورق های پلاستیکی بوسیله اپراتور و یا ربات در قسمت ورق گیر دستگاه قرار گرفت با استفاده از هیترهای تعبیه شده در دستگاه حرارت مستقیم به بدنه ورقها داده می شود. پس از آنکه ورق پلاستیکی حالت خمیری به خود گرفت بسمت قالب ها و یا غلطکها حرکت داده می شود، ناگفته نماند که در طراحی بعضی از دستگاه های نورد شیت ها ثابت هستند و غلطکها به سمت ورق حرکت می کنند. با استفاده از اهرم های فشار و دما بصورت همزمان در وکیوم فورمینگ ورق های پلاستیکی را هم تغییر ضخامت می دهند و هم در صورت نیاز هوای بین توده های داخلی آنها را خارج می کنند.
انواع روشهای وکیوم فورمینگ:
- وکیوم فرمینگ یا شکل دهی با خلا
- شکل دهی با فشار هوا
- شکل دهی مکانیکی
دستگاه های فورمینگ و مکانیزم آنها
دستگاه فورمینگ در شاکله اصلی خود از غلطک هایی در ابعاد گوناگون تشکیل شده است. ورقها و لوله های فولادی و یا آلومینیومی با عبور و یا قرار گرفتن در بین این غلطک ها به ابعاد مورد نظر رسانده می شوند. طراحی دستگاه فورمینگ بگونه ای است که فشار بر مبنای میزان تعریف شده ای بر تمامی سطح ورق ها بصورت یکنواخت اعمال می شود و از فشار زیادتر بر روی یک نقطه خبری نیست.
معمولا فورمینگ ها در ابعاد گوناگون بسته به نیاز صنایع ساخته می شوند. و جالب است بدانید بسیاری از دستگاه های فورمینگ و یا نورد شخص ساز هستند، یعنی چه؟. به این معنی که هر صنعت بسته به نیاز خود برای تغییر شکل محصولات و ورق هایش نسبت به ساخت و مونتاژ دستگاه فورمینگ خود بسته به نیاز فشار و سرعت اقدام می نماید.
انواع کلی دستگاه های فورمینگ
دستگاه فورمینگ سبک
دستگاه فورمینگ سنگین
تقسیم بندی ارائه شده بسیار کلی و عمومی است و بیشتر به حجم و ظرفیت تولید دستگاه اشاره دارد، امروزه حجم وسیعی از دستگاه های فورمینگ و نورد به بازار ارائه شده است که هر یک کارایی های خاص به خود را دارند.
انواع فورمینگ
در شرایط کنونی فرم دهی و تغییر شکل ورق ها و قطعات با تقسیم بندی هایی متفاوت و بسیار پر انشعاب روبرو شده است که پرداختن به تمامی آنها در مطلب کنونی امکان پذیر نمی باشد. ولی سعی می کنیم تقسیم بندی عملیات عمده فورمینگ را برای شما شرح دهیم:
- رول فورمینگ
- هیدروفورمینگ
- فورمینگ آلومینیوم یا نورد آلومینیوم
- رول فورمینگ
به عملیات شکل دهی و فرم دهی ورق های عمدتا فولادی و یا استیل و گالوانیزه رول فورمینگ گفته می شود. حالا چرا در تقسیم بندی ورق هایی که رول می شوند اشاره ای به آلومینیوم نمی شود؟ بخاطر اینکه بحث تغییر شکل و فورمینگ آلومینیوم خود یک مبحث جداگانه ای است که در بخش نورد آلومینیوم به آن خواهیم پرداخت.
در رول فورمینگ ورقهای فلزی عمدتا بصورت طولی و موازی در خط فورمینگ قرار می گیرند و عملیات شکل دهی بر روی آنها صورت می پذیرد. در فورمینگ ورق های فولادی و استیل و گالوانیزه اهرم های اصلی کار مانند دما و فشار با مقوله فورمینگ آلومینیوم بسیار متفاوت هستند برای همین معمولا دستگاه های فورمینگ آلومینیوم با ماهیت و طراحی متفاوتی نسبت به بقیه نوردها ساخته می شوند.
استفاده از خطوط رول فورمینگ در صنایع
- زمانی که برنامه تولید با تیراژ بالا و حجم بالا در دستور کار قرار گرفته است لاجرم مجبور به استفاده از فورمینگ برای دستیابی به یک توان و ظرفیت بالا از تولید هستیم.
- زمانی که باید پروفیل های بلند و باریک در یک پروژه تولید نماییم و تیپ نقشه پروفیل ها به یک تغییر ضخامت یکسان نیاز دارد.
- زمانی که مقاطع U شکل و یا H شکل در پروژه وجود دارد .
- زمانی که پانچ های یک شکل در پروفیل دارید. دستگاه های فورمینگ بگونه ای هستند که می توان قبل یا بعد از فرایند فرم دهی محل و یاایستگاه کاری برای انجام جوش و یا سوراخکاری های یک شکل بر روی ورق ها تعبیه کرد.
مزایای استفاده از رول فرمینگ
رول فورمینگ مزایای بسیاری در تولید دارد که فقط به بخشی از آنها اشاره می کنیم :
1- رول فورمینگ توانایی فرم دهی و تغییر شکل تمامی فلزات را دارد و فقط بخاطر قدرت بالای آن نمی توان شیتهای پلاستیکی را با آن تغییر فرم داد که آنها با وکیوم فورمینگ تغییر شکل داده می شوند .
2- قیمت تمام شده یک دستگاه رول فورمینگ آنچنان بالا نیست و نسبت به توان تولید نورد مقرون به صرفه است و خروجی محصول آن بسیار با کیفیت است .
3- در پروسه ای بسیار تکرار پذیر می تواند حجم بسیار بالایی از ورقهای فلزی را نورد و تغییر شکل دهد .
4- با اضافه نمودن ایستگاه برش ، جوش و سوراخکاری بر روی میز فورمینگ می توان کارایی آن را به مراتب توسعه داد.
5- رول فورمینگ توانایی کاهش تنش وارد بر قطعات را هنگام نورد از خود نشان می دهد و در به حداقل رساندن مشکلات ناشی از تحمل و در سطح استاندارد بودن سطح ورقها بسیار با کیفیت عمل می کند.
فورمینگ آلومینیوم
آلومینیوم با دارا بودن خواص بسیار متفاوت از دیگر فلزات در بخش فورمینگ نیازمند تجهیزاتی با طراحی متفاوت است. سطح پذیرش دمای ورق های آلومینیوم با دیگر فلزات تفاوت بسیاری دارد و با توجه به اینکه آلیاژهای مختلف آلومینیوم ویژگی های خاص خود را در دما و فشار پذیری دارند طراحی و ساخت دستگاه های فورمینگ آلومینیوم بسیار تخصصی تر از بقیه تجهیزات فورمینگ است.
علت اقبال گسترده به فورمینگ آلومینیوم
ازآنجا که امروزه ورق های آلومینیوم در ابعاد و ضخامت های گوناگون بازار عرضه و تقاضای بسیار پر رونقی دارند تولید این ورقها بصورت تخصصی با عملیات نورد و فورمینگ یک بازار کار تخصصی را ایجاد نموده است. پیشرفت های تکنولوژی و فناوری در صنایع هواپیمایی ، خودرو سازی، حمل و نقل دریایی و ریلی و ساختمان منجر به افزایش روز افزون تقاضا برای موادی با نسبت مقاومت / وزن بالا ، مدول خاص بالا ، مقاومت در برابر خوردگی خوب و هدایت گرمایی عالی شده است. آلومینیوم و آلیاژهای آن ترکیبی از خواص بسیار ویژه را بصورت یکجا را ارائه می دهند.
محصولات آلومینیومی نورد شده از مایحتاج ضروری صنعت و حتی زندگی روزمره ما هستند. اگر نگاهی به محیط اطرافمان داشته باشیم انواع محصولات نورد شده آلومینیومی را می بینیم. قوطی های کنسرو، ظروف بسته بندی مواد غذایی، قوطی های نوشابه و نوشیدنی و حتی ورقهای قرص و دارو. تمام اینها را فورمینگ و نورد آلومینیوم به ما رسانده است. حالا تصور کنید چه حجم عظیمی از قطعات فورمینگ آلومینیوم در صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.
طبق آمار منتشر شده از سوی سازمان تجارت جهانی ورقهای نورد شده آلومینیومی حجمی بالغ بر 2 میلیون تن در سال را فقط در صنعت نوشیدنی و قوطی های آنها به خوداختصاص داده اند. محصولات نورد شده ، یعنی صفحه ، ورق و فویل ، تقریباً 50٪ از کل آلیاژهای آلومینیوم مورد استفاده را تشکیل می دهند. در آمریکای شمالی ، صنعت بسته بندی بیشتر ورق و فویل را برای تولید قوطی های نوشیدنی ، ظروف فویل و بسته بندی فویل مصرف می کند. این ورق همچنین در پوشش سقف و نما ، برای اسکلت هواپیما ، وسایل نقلیه جاده ای و ریلی ، در حمل و نقل ، از جمله سکوهای دریایی ، و روبناها و بدنه قایق ها مورد استفاده قرار می گیرد.
فورمینگ آلومینیوم به سه دسته از صنایع تعلق دارد:
1-نورد سرد الومینیوم
2- نورد گرم آلومینیوم
3-نورد فویل ساز
فورمینگ آلومینیوم
در فورمینگ آلومینیوم که عمدتا بصورت نورد گرم انجام می شود با یک حد بالا از دما روبرو هستیم که این سطح از دمای بالا برای کاهش تنش در ساختار ورق ها مورد استفاده قرار می گیرد. در حین فورمینگ آلومینیوم در دمای بالا ذرات درشت و فله ای از ساختار این فلز به ریزدانه هایی یک شکل و اندازه تبدیل می گردند. نورد یک فرآیند مکانیکی است که در بسیاری از عملیات های فلزکاری دخیل است.
زمانی هم وجود دارد که ما به ضخامت کمتری نیاز داریم ولی از سوی دیگر به حجم آلومینیوم نباید دست زده شود و در این مرحله با یک دمای تعریف شده فورمینگ روی ورق ها انجام می شود. از نظر تناژ تولیدی فورمینگ آلومینیوم تقریبا در بین تمامی فرایندهای تولید پیشتاز است . اسلب های ریخته گری شده در اقطار متفاوت بوسیله فورمینگ آلومینیوم به ضخامت های مورد تقاضا و سفارش رسانده می شوند. این عملیات در ترکیبی از فشار و دما با سرعتی قابل طراحی و تغییر توسط نوردهایی با تعداد غلطک های متفاوت صورت می گیرد.
در بخش رولینگ لوله های آلومینیوم هم با استفاده از ماهیت نورد لوله های آلومینیومی در بدنه غلطک ها قرار گرفته و با ترکیبی از دما و فشار از طرفین بوسیله غلطک های دیگر به قطر دلخواه رسانده می شوند. در بسیاری از مواقع رسیدن به ضخامت دلخواه در پوسته لوله های آلومینیومی بوسیله تراشکاری و حتی CNC زمان زیادی را از خطوط تولید می گیرد که همین امر باعث می شود با استفاده از رولینگ آلومینیوم لوله های آلومینیومی را بسرعت به قطر دلخواه برسانیم.
آلومینات پیشرو در صنعت فورمینگ آلومینیوم در ایران
مجتمع تولیدی صنعتی آلومینات اراک در بسیاری از فرایندهای تولید مقاطع آلومینیوم در کشور پیشتاز است ، از اکسترود گرفته تا تولید قطعات پیچیده آلومینیومی بوسیله CNC و از آنجا که بخش تحقیق و توسعه این مجموعه صنعتی پیوسته در حال گسترش و توسعه میزان توانمندی خود می باشد. همراه با رصد بازارهای هدف جدید بالطبع نیاز به تجهیزات بروز تر و پیشرفته بیش از پیش احساس می شود که در پی این تفکر بر مبنای بهبود مستمر و دائمی خط فورمینگ این مجموعه نیز وارد مدار ارائه خدمات به صنعت کشور گردید.
خطوط رینگ رولینگ و نورد آلومینیوم شرکت آلومینات اراک با دارا بودن تجهیزات به روز و توانمند با ظرفیت روزانه 5 تن نورد و رولینگ آلومینیوم در حال خدمت رسانی به صنایع سبک و سنگین کشور است. نکته جالب اینجاست که شرکت آلومینات با توانایی تولید اسلبهای آلومینیومی در آلیاژها و ابعاد مختلف می تواند سفارش انواع ورقهای آلومینیومی را از صفر تا صد در داخل مجموعه انجام و به مشتریان تحویل دهد.
این مجتمع بزرگ صنعتی دارای 3 خط نورد با نوردهایی 4،6 و 2 غلطکه می باشد و یک خط اختصاصی رولینگ لوله های آلومینیومی هم کار نورد لوله ها را انجا می دهد.
بسیاری از سفارشات لوله های درزدار و بدون درز در بازار تقاضا نیاز به عملیات تراشکاری برای دستیابی به ضخامت دلخواه دارند . اما توانایی بالای خطوط رولینگ شرکت آلومینات این امکان را ایجاد کرده است که بدون صرف زمان و هزینه در خطوط تراشکاری و بدون حصول حجم بالایی از ضایعات ضخامت دلخواه برای لوله را بدست آورد. در مجموع خطوط رولینگ و فورمینگ آلومینیوم در شرکت آلومینات اراک توانایی بالایی در ارائه خدمات نورد و فرم دهی آلومینیوم دارند.