ماشینکاری فرا صوتی

ماشینکاری فرا صوتی

 

مقدمه:

ماشینکاری آلتراسونیک (USM ) یکی از فرایندهای غیرسنتی ماشینکاری مکانیکی میباشد این فرایند به منظورماشینکاری مواد سخت ویا  شکننده(رسانا و غیر رسانا) که سختی آنها معمولا"بیش از RC 40 است بکار گرفته میشود.این روش ماشینکاری از یک ابزار به شکل معین و حرکت مکانیکی با بسامدبالاو یک دوغاب ساینده استفاده میکند .درUSM  برداشت مواد توسط دانه های سایندهای صورت می گیردکه به وسیله یک ابزاردر حال ارتعاش (به صورت عمود بر سطح قطعه کار) به حرکت واداشته شده اند.  

 

 

 

 

در USM   از اصل تغییر طول مغناطیسی استفاده می شود .هنگامی که یک جسم فرومغناطیس در یک میدان مغناطیسی متغیر پیوسته قرار داده شد طول آن تغییر می کند.

وسیله ای که صورت های دیگرانرﮋی را به امواج مافوق صوت تبدیل می کند مبدل فراصوتی می نامند. مبدل در USM سیگنال الکتریکی با بسامد بالا را به حرکت مکانیکی خطی(یا ارتعاش) با بسامد بالا تبدیل می کند این ارتعاشات بابسامد بالا از طریق ابزارگیر به ابزار منتقل می شود .برای دست یابی به نرخ برداشت ماده(MRR) بهینه ابزارو ابزار گیربه گونه ای طراحی می شوند تا بتوان به حالت تشدید دست یافت .تشدید (یا بیشترین دامنه ارتعاش )زمانی صورت می گیرد که بسامد ارتعاش با بسامد طبیعی ابزار و ابزارگیر یکی شود.

 

 

 

ادامه نوشته

جوشكاري با ليزر

> جوشكاري با ليزر

ليزر يك نام اختصاري به معني تقويت نور با انتشار برانگيخته تابش است . فرآيند به برخورد يك اشعه نور تكرنگ همفاز جهت دار و شديد به قطعه كاري كه ماده به وسيله تبخير از آن خارج ميشود بستگي دارد .
جوشكاري و برشكاري با استفاده از اشعه ليزر از روشهاي نوين جوشكاري بوده كه در دههاي اخير مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر كيفيت ، سرعت و قابليت كنترل آن به طور وسيعي در صنعت از آن استفاده مي شود .به وسيله متمركز كردن اشعه ليزر روي فلز يك حوضچه مذاب تشكيل شده و عمليات جوشكاري انجام مي شود .

اصول كار و انواع ليزرهاي مورد استفاده در جوشكاري :
به طور عمده از دو نوع ليزر در جوشكاري و برشكاري استفاده مي شود : ليزرهاي جامد مثل Ruby و ND:YAG و ليزرهاي گاز مثل ليزر CO2 . در زير اصول كار ليزر Ruby كه از آن بيشتر در جوشكاري استفاده مي شود توضيح داده مي شود . اين سيستم ليزر از يك كريستال استوانه اي شكل Ruby (Ruby يك نوع اكسيد آلومينيوم است كه ذرات كرم در آن پخش شده اند . ) تشكيل شده است . دو سر آن كاملا صيقلي و آينه اي شده و در يك سر آن يك سوراخ ريز براي خروج اشعه ليزر وجود دارد . در اطراف اين كريستال لامپ گزنون قرار دارد كه لامپ فوق براي كار در سرعت حدود 1000 فلاش در ثانيه طراحي شده است . لامپ گزنون با استفاده از يك خازن كه حدود 1000 بار در ثانيه شارژ و تخليه شده فلاش مي زند و هنگامي كه كريستال Ruby تحت تاثير اين فلاش ها قرار بگيرد اتمهاي كرم داخل شبكه كريستالي تحريك شده و در اثر اين تحريك امواج نور از خود سطع مي كنند و با باز تابش اين اشعه ها در سطوح صيقلي و تقويت آنها اشعه ليزر شكل مي گيرد . اشعه ليزر شكل گرفته از سوراخ ريز خارج شده و سپس به وسيله يك عدسي بر روي قطعه كار متمركز شده كه بر اثر برخورد انرژي بسيار زيادي در سطح كوچكي آزاد مي كند كه باعث ذوب و بخار شدن قطعه و انجام عمل ذوب مي شود .
محدوديت ليزر Ruby پيوسته نبودن اشعه آن است در حاليكه انرژي خروجي ان بيشتر از ليزر هاي گاز مانند ليزر CO2 است كه در آنها اشعه حاصله پيوسته است، از ليزر CO2 بيشتر به منظور برش استفاده مي شود و از ليزر ND:YAG بيشتر براي جوشكاري آلومينيوم استفاده ميشود .
از انجا كه در اين روش مقدار اعظمي از انرژي مصرف شده به گرما تبديل مي شود اين سيستم بايد به يك سيستم خنك كننده مجهز باشد .
در جوشكاري ليزر دو روش عمده براي جوشكاري وجود دارد : يكي حركت دادن سريع قطعه زير اشعه است تا كه يك جوش پيوسته شكل بگيرد و ديگري كه مرسوم تر است جوش دادن باچند سري پرتاب اشعه است .
در جوشكاري ليزر تمامي عمليات ذوب و انجماد در چند ميكروثانيه انجام مي گيرد و به خاطر كوتاه بودن اين زمان هيچ واكنشي بين فلز مذاب و اتمسفر انجام نخواهد شد و از اين رو گاز محافظ لازم ندارد .
طراحي اتصال در جوشكاري ليزر : بهترين طرح اتصال براي اين نوع جوشكاري طرح اتصال لب به لب مي باشد و با توجه به محدوديت ضخامت در آن مي توان ازطرح اتصال هاي T يا اتصال گوشه نيز استفاده نمود .

ادامه نوشته

روش جوشکاری GTAW

 

جوشکاری قوسی با الکترود تنگستنی و در پناه گاز محافظ که گاهی اوقات Heliarc و یا جوش تیگ TIG(جوشکاری با تنگستن و گاز خنثی) نیز نامیده می شود، در سال 1930 برای جوشکاری فلز منیزیم اختراع شد.Russell Meredith  از الکترود تنگستنی همراه با گاز خنثی هلیوم برای جوشکاری فلز منیزیم استفاده کرد.این روش جایگزین روش پرچ برای اتصال قطعات هواپیما از جنس آلومینوم و منیزیم شد.روش جوشکاری Heliarc در طی این مدت تا کنون اصلاح زیادی یافته است ولی مکانیسم اصلی آن همان است که مردیت آن را بکار برده بود.

درجه حرارت ذوب برای اتصال از نگهداری قوس بین الکترود تنگستن و قطعه کار فراهم می شود.(شکل1)دمای حوضچه مذاب تا 2500 C میرسد.گاز خنثی حوضچه مذاب را احاطه می کند وآنرا در مقابل آلودگی های اتمسفری محافظت می کند.معمولا گاز خنثی آرگون،هلیوم و یا مخلوطی از آن دو است.

کاربردها:

روش جوشکاری با الکترود تنگستن و گاز محافظ برای جوشکاری فولادهای زنگ نزن ،آلومینوم ،منیزیم،مس و فلزات فعال(مثل تیتانیوم و تانتالوم) ونیز فولادهای کربنی و آلیاژی استفاده می شود.در جوشکاری فولادهای کربنی معمولا برای جوشکاری پاس های ریشه کار می رود.

مزایا و محدودیت ها

مزایای روش GTAW عبارتند از:

·         جوش با کیفیت بالا و اعوجاج کم تولید می کند.

·         پاشش مذاب در مقایسه با روش های دیگر در این روش وجود ندارد.

·         در هر دو حالت با و بدون فلزپرکننده می توان استفاده کرد.

·         منابع نیروی مختلفی رامی توان بکار گرفت.

·         انواع مختلفی از فلزات حتی فلزات غیرمشابه را می توان با این روش جوشکاری کرد

·         کنترل دقیقی بر روی میزان گرمای تولیدی و ورودی می توان دشات.

روش GTAW زمانی استفاده می شود که به جوش با کیفیت بالا نیاز باشد.همانطوریکه در بالا اشاره شد، گرمای تولیدی که میتواند اثر منفی بر فلز داشته باشد،بدقت کنترل می شود و نیز حوزه دید جوشکار بوسیله دودهای حاصله محدود نمی شود.

محدودیت های این روش در زیر آمده اند:

·         نرخ رسوب آن در مقایسه با جوشکاری با الکترودهای مصرفی پایین تر است.

·         به جوشکار ماهر نیاز دارد.(نسبت به SMAW,GMAW)

·         برای جوشکاری ضخامت های بیشتر از 9.5 mm مقرون به صرفه نمی باشد.

·         در وضعیت های جوشکاری غیر تخت جوشکاری مشکل است زیرا حفاظت قوس کامل نیست.

علاوه بر مشکلات یادشده می توان به برخی از مشکلات این روش نیز در ذیل اشاره کرد:

·         در صورتیکه الکترود تنگستنی با حوضچه مذاب تماس داشته باشد، آخالهای تنگستن می تواند وارد فلز جوش شود.

·         اگر حفاظت قوس و مذاب توسط جریان مداوم گاز خنثی انجام نشود و یا مختل شود،فلز مذاب آوده می شود.

·         آلودگی یا حفره در مذاب تحت تاثیر نشتی آب از تورچها سرد شونده با آب

·         وزش و یا انحراف قوس مثل روش های دیگر

منابع نیرو  برای GTAW از نوع جریان ثابت همراه با منحنی ولتاژ – آمراژ منفی می باشند.راکتورهای قابل اشباع و نیز واحدهای کنترل شده با تریستور نیز مرسوم هستند.پیشرفت هایی که در صنایع الکتریکی اتفاق افتاده است،در این حوزه نیز موثر بوده وباعث شده است که منابع نیروی با کارایی بیشتر و با وزن کمتر تولید شوند.امروزه منابع نیروی ترانزیستوری با جربان مستقیم نیز بسیار استفاده می شوند و  منابع نیرو یکسوکننده –مبدل ها بسیار پیچیده تر هستند.مبدل های نیرو شامل سه نوع تبدیل هستند:

·         جریان متناوب اولیه 60 mHz به جریان مستقیم تبدیل می شود.

·         جریان مستقیم به جریان متناوب با فرکانس بالا تبدیل می شود.

·         این جریان متناوب به جریان مستقیم تبدیل می شود.

مبدل ها را می توان از حالت جریان مستقیم به جریان متناوب برای جوشکاری GMAW تغییر داد و بکار برد که این سبب کاهش هزینه و صرفه جویی در آن خواهد شد.منابع نیرو که با مبدل کنترل می شوند در مقایسه با منابع سیلیکونی SCR زمان های پاسخ سریعتری دارند.در شکل 2 رفتار دو نوع ماشین جوشکاری با کنترل مبدلی و با کنترل تریستوری نشان داده می شود.

ادامه نوشته

جوشکاری MAG) GMAW)

جوشکاری MAG) GMAW)

دي اكسيد كربن از گازهاي ديگري كه در روش قوس الكتريكي استفاده مي شوند، ارزانتر است. اولين گازي كه در دستگاه هاي تمام اتوماتيك بكار رفت دي اكسيد كربن بود. اكنون هم از اين گاز در دستگاه هاي تمام اتوماتيك و نيمه اتوماتيك استفاده مي شود. دي اكسيد كربن خاصيت حفاظتي بسيار خوبي دارد و به طول قوس بسيار حساس است، در موقع استفاده از اين گاز بايد طول قوس را ثابت نگه داشت، بنابراين در دستگاه‌هاي تمام اتوماتيك و نيمه اتوماتيك كه طول قوس بايد ثابت نگه داشته شود استفاده از اين گاز ايده آل است. درموقع استفاده از اين گاز براي ثبات قوس و پيشگيري از ناجور شدن آن، از الكترودهاي روپوش شده يا تنه كار استفاده مي كنند. بيشترين گازي كه در جوشكاري فولاد معمولي بكار مي رود CO2 است. بزرگترين مزيت اين گاز همانطور كه گفته شد ارزان قيمت بودن آن است(1/0 بهاي آرگون) بر خلاف گازهاي اتمي، دي اكسيد كربن در محل قوس الكتريكي به اكسيژن و مونو اكسيد كربن تجزيه مي شود، هر چند گازهاي مزبور بعد از خنك شدن به CO2 تبديل مي شوند. در اين حالت گازها و ساير مواد موجود قبل از جامد شدن جوش از آن خارج مي شوند. جريان بيشتري كه در موقع استفاده از CO2 مصرف مي شود (در حدود %25) باعث تلاطم بيشتر حوضچه مذاب شده و در نتيجه حباب هاي گازهاي موجود در داخل جوش به سطح فلز صعود كرده و قبل از انجماد از آن خارج مي شوند، در نتيجه تخلخل جسم كمتر خواهد بود. چون درموقع جوشكاري مقداري مونو اكسيد كربن و حتي گازهاي اُزُن توليد مي شوند، كارگاه حتماً بايد بخوبي تهويه شود، به هر حال بايد از جمع شدن گازهاي سمي در اطراف جوش جلوگيري كرد.

ادامه نوشته

جوشكاري ترميت ( Thermit Welding )

جوشكاري ترميت ( Thermit Welding )

جوشكاري ترميت به مجموعه فرآيندهايي گفته مي شود كه در آن جوش ازفلز مذابي كه توسط يك كنش شيميايي بشدت گرمازا بوجود آمده است ، تشكيل مي شود. اين نوع جوشكاري بيشتر شبيه به ريخته گري بوده و دور دو قطعه اي كه بايد به هم جوش داده شوند يك قالب قرار دارد كه فلز مذاب ناشي از اين واكنش شيميايي به اين قالب هدايت شده و  پس از سرد شدن فلز مذاب داخل قالب جوش شكل مي گيرد.
واكنش شيميايي يا ترميت معمولا بين اكسيد يك فلز  ( معمولا آهن يا مس )  و فلز احيا كننده مانند آلومينيوم انجام مي شود . براي انجام واكنش از يك پودر كه به سرعت محترق شده به عنوان چاشني استفاده مي شود كه گرماي لازم براي شروع واكنش را فراهم مي آورد . دو نمونه از واكنش هاي مورد استفاده در اين نوع جوشكاري :

 

ادامه نوشته

جوشكاري ترميمي

جوشكاري ترميمي
در قطعات توليد شده عيوب مختلفي را مي توان مشاهده كرد كه اين عيوب مي توانند ناشي از فرآيند توليد و يا حين كاركرد قطعه بوجود آمده باشند . بسته به نوع و علت ايجاد عيب ، جوشكاري ترميمي به چند دسته تقسيم مي شود :
- جوشكاري تكميلي در حين توليد ( finishing weld )
- اصلاح جوشكاريهاي غير قابل قبول ( correction of non confirming weld )
- جوشكاري تعميري حين كاركرد قطعه ( repair weld

ادامه نوشته

راهنمای جوشکاری فولادهای زنگ نزن بر اساس استاندارد EN-1011

 موارد عمومي :
ابزارهاي مورد استفاده در آماده سازي فولادهاي زنگ نزن بايد مخصوص اين فولادها بوده و در مورد ديگر فلزات استفاده نشوند . آلودگي ابزار به فلزات ديگر ميتواند باعث ايجاد خوردگي در فولادهاي زنگ نزن گردد .
اكسيد هاي سطحي بوجود آمده در اثر جوشكاري بايد با روشهاي مناسب حذف شوند . قطعات مورد استفاده براي آغاز و اتمام قوس جوشكاري بايد از جنسي مشابه فلز پايه انتخاب شوند .
در صورتيكه قطعه فقط از يكطرف جوشكاري شود پاس ريشه بايد از طرف مقابل تحت حفاظت گازهاي محافظ قرار گرفته و پاس اول توسط TIG يا پلاسما اجرا شود .
در صورت استفاده از پشت بند دائم ، اين پشت بند بايد از جنس فلز پايه باشد . همچنين در صورت امكان ايجاد خوردگي شياري نبايد از پشت بند دايم استفاده شود .
در صورت استفاده از پشت بند موقت مسي بايد سطح پشت بند در قسمت ريشه جوش شياري ايجاد گردد تا احتمال نفوذ مس در جوش كاهش يابد . مي توان از آبكاري كرم يا نيكل نيز استفاده كرد .
در صورت استفاده از گاز محافظ در سمت ريشه جوش بايد زمان اعمال گاز بدرستي رعايت گردد تا احتمال اكسيد شدن ريشه از بين برود .
تميز كاري پس از جوش بايد حتما" اجرا گردد تا مقاومت خوردگي فولادها كاهش پيدا نكند . تميز كاري را مي توان بروشهاي مختلف انجام داد :
- برس زني با برس سيمي از جنس فولاد زنگ نزن
- بلاست با ذرات شيشه يا گوي هاي فولاد زنگ نزن
- سنگ زني با سنگ هاي تميز و مخصوص فولاد زنگ نزن
- اسيد شويي
- پرداخت الكتروليتي

ادامه نوشته

جوشکاری فولادهاي آستنيتي منگنز دار

 

فولادهاي آستنيتي منگنز دار كه به فولادهاي منگنزي هادفيلد Hadfield نيز موسوم هستند . بسيارچقرمه tough بوده و غير مغناطيسي مي باشند . معمولا" درجه حرارت تغيير حالت و سختي پذيري فولادهاي كم آلياژي توسط مقدار بالاي منگنز پايين آورده مي شوند و آوستينت تا درجه حرارت محيط نيز پايدار مي ماند . اين فولادها با استحكام بالا ، انعطاف پذيري خوب و مقاومت در برابر سايش عالي مشهور هستند و بصور مختلف ريختگي ، ورق ، سيم ، ميله و غيره عرضه مي شوند . قطعات ريخته شده يا نورد شده اين گروه فولادها غالبا" بصورت كوينچ شده بكار مي روند .

نكته جالب توجه اينكه برعكس اغلب فولادها اين گروه از فولاد بعد از كوينچ يا سريع سرد شدن در آب چقرمه تر يا سمج تر مي شوند اما تحت عمليات حرارت دادن مجدد يا تمپركردن ترد مي شوند. عمليات حرارتي معمول در فولادهاي آستنيتي حرارت دادن و آوستينيته كردن حدود (1800 -1950°F) 980 – 1060°C براي مدت حدود 30 -20 دقيقه و سريع سرد كردن در آب است تا خواص مكانيكي مطلوب بدست آيد . بالاي اين دما ساختار كاملا" آستنيتي مي باشد . اگر قطعه در زمان كافي و درجه حرارت مناسب قرار گرفته و در آب سريع سرد شود ساختار بوجود آمده زمينه روشن و با مرزدانه ها و ذرات ريز سرباره يا اكسيدها ديده مي شود. (زمينه روشن آوستينت است ) .

ادامه نوشته

آشنايي با احمد شاكر خراساني اسطوره تاريخ مكانيك ايران

احمد فرزند موسي خراساني (خوارزمي) دكتر هوشنگ طالع احمد، فرزند موسي شاكر خراساني را مي‌توان از پيشگامان شگردشناسي (تكنولوژي) دانش مكانيك در دوران پس از اسلام، در ايران و جهان، به‌شمار آورد. كتاب اين دانشمند بزرگ ايراني «‌‌‌‌‌‌الحيل»‌نام دارد و به مقتضاي زمان به زبان «‌‌‌‌‌‌تازي» است. از اين كتاب كه در حدود سال 229 خورشيدي (850 ميلادي) نوشته شده است. از اين كتاب، چهار نسخه‌ي خطي شناخته شده در جهان وجود دارد كه عبارتند از: نسخه‌ي كتابخانه‌ي واتيكان (ايتاليا)، دو نسخه در كتابخانه‌هاي برلن و گوتا (Gotha) در آلمان و سرانجام نسخه‌ي خطي موزه‌ي «‌‌‌‌‌توپ گاپو»، در شهر اسلامبول (تركيه). كارهاي مكانيكي احمد فرزند موسي شاكر خراساني در زمان زندگاني وي و نيز در سده‌هاي پس از آن، از شهرت بسياري برخوردار بوده است. به‌طوري كه بيش‌تر تذكره‌نويسان به اين كتاب اشاره‌هايي دارند. ابن النديم در كتاب «‌‌‌‌‌‌الفهرست» مي‌نويسد:...

((حتما ادامه مطلب رو ببینین مطمئن ام که براتون خیلی جالبه وتازگی داره ...نظر یا دتون نره!!!

ادامه نوشته

ماشین کاری سریع

پس زمینه تاریخی
عبارت ماشین کاری سریع (HSM)، عموماً به فرزکاری انگشتی با سرعت دورانی بالا و پیشروی سریع بر می گردد؛ به عنوان نمونه، پاکت تراشی در بدنه آلومینیومی هواپیماهابا نرخ براده برداری بالا. در طی 60 سال گذشته، ماشین کاری سریع در مورد گستره وسیعی از تولید قطعات فلزی و غیر فلزی با وضعیت سطحی خاص در ماشین کاری مواد با سختی 50 HRC و بالاتر اعمال گردیده است...

ادامه نوشته