کشیدن میله، مفتول، یا سیم
اصولی که در کشیدن میله، مفتول یا سیم به کار گرفته می شوند، یکسان هستند. با این تفاوت که مفتولها و میلههایی که نمی توانند کلاف شوند روی میزهای کشش تولید می شوند. در حقیقت گیرههای فک کشش مفتول را گرفته و به وسیلهی یک مکانیزم هیدرولیکی حرکت می کنند. سرعت میزهای کشش می تواند تا حدود 150 سانتی متر بر ثانیه و کشش میزها تا حدود 135 متغییر باشد.
امروزه جهت انجام فرایند کشش سیم از تجهیزات مختلفی استفاده می شود. در بعضی از کارگاههای شکل دهی این فرایند به سادهترین وجه صورت می پذیرد. واضح است که با این روش توانایی نازک کردن مفتول و یا سیم های ضخیم وجود ندارد. اگر چه این روش در بسیاری از کارگاههای شکل دهی مرسوم است ولی در صنعت کاربردی ندارد.
قالب های کشش
برای تولید سیم طی فرایند کشش از قالب یا حدیده های کشش استفاده می شود. زاویه ی ورودی قالب آنقدر بزرگ است که فضای مناسبی برای ورود سیم و روان ساز به وجود آورد. در حقیقت، نقش اصلی در کشش را طول تماس سیم با قالب که ارتباط مستقیم با زاویه ی قالب دارد، بازی می کند. دهانهی ورودی و خروجی قالب به صورت استوانه است. نقش این دو قسمت ورود و خروج سیم است. از آنجا که تمام تغییر شکل در قالب صورت می پذیرد، نیروهای وارد شده به قالب زیاد است. به این دلیل امروزه بیشتر قالب های کشش با طول عمر بالا را از جنس کاربید تنگستن می سازند.
کشش تسمه
تسمه یکی از محصولات نورد تخت است که پهنایی کمتر از 610 میلی متر و ضخامت بین 13/0 تا 76/4 میلی متر دارد. تسمه های پس از نورد داغ، عملیات آنیل و سپس اسیدشویی، نورد سرد می شوند. بسته به میزان ضخامت درخواستی نورد سرد در چند مرحله انجام می شود. هرگاه یک تسمه ی فلزی با پهنای و ضخامت اولیه از میان یک قالب گوهای شکل با شیب یکسان به سوی خط مرکزی کشیده شود، به این فرایند کشش تسمه گفته میشود. با این که کشش تمسه فرایند تولید متداولی نمی باشد، ولی مسئله ای است که در مکانیک نظری فلزکاری در باره آن مطالعات زیادی شده است. از آنجا که است لذا در حین کشش حالت کرنش صفحه ای به وجود می آید و پهنای تسمه تغییر نمی کند.
کشش لوله
لولهها یا استوانه های توخالی که توسط فرایندهای شکلدهی مانند اکستروژن و نورد تولید می شوند معمولا توسط فرایند کشیدن به شکل نهایی در آمده و پرداخت سطح می شوند. اگر چه هدف اصلی از این فرایند کاهش قطر و ضخامت لوله است، ولی در موارد نادری افزایش ضخامت نیز ایجاد می شود. به طور کلی می توان فرایند کشش لوله را به چهار دسته کشش لوله بدون توپی، کشش لوله توسط سمبه، کشش لوله توسط توپی شناور تقسیم بندی کرد. در کلیه ی این روشها یک انتهای لوله، با پرس کاری توسط دو فک نیم گرد باریک می شود و این انتهای باریک شده از قالب کشش عبور داده و توسط ابزاری که روی کالسکه دستگاه بسته شده محکم گرفته می شود. سپس کالسکهی کشش لوله را از داخل قالب بیرون می کشد.
کشش لوله بدون میله توپی
در فرایند کشش لوله بدون توپی که در مواردی به آن فروکش نیز اطلاق می شود، لوله از داخل تکیه گاهی ندارد و با نیروی کششی از درون قالب کشیده میشود.از نکات برجسته دراین روش افزایش ضخامت لوله، کاهش قطر و سطح داخلی غیر یکنواخت لوله پس از عمل فروکشی است.
کشش لوله توسط توپی ثابت
توپی ها قطعات خیلی سختی هستند که تحت تاثیر تنش تغییر شکل نمی دهند. این قطعات برای ثابت نگاه داشتن قطر داخلی لوله در هنگام کشیده شدن از قالب درون لوله گذاشته می شوند. توپی ها ممکن است استوانه ای و یا مخروطی باشند. توپی، شکل و اندازه ی قطر داخلی را تحت کنترل دارد و لوله هایی که از این طریق کشیده می شوند، دقت ابعادی بالاتری نسبت به فرایند فروکشی دارند که در آن از توپی استفاده نمی شود.
کشش لوله توسط توپی شناور
همان گونه که قبلاً گفته شد استفاده از توپی های ثابت محدودیت هایی را به وجود می آورند. برای رهایی از این محدودیتها از توپی شناور (غیر ثابت) استفاده می شود. در حقیقت در این فرایند توپی وارد لوله شده و به همراه لوله از درون قالب عبور می کند. توپی در اثر اصطکاک با لوله و عدم امکان خارج شدن از درون قالب، در جای خودش مستقر می شود. ولی از آنجا که انتهای آن به جایی بسته نشده است، هنگامی که اصطکاک در اثر سیلان ماده بشدت افزایش یابد، حرکت کوچکی در سر جای خود خواهد کرد این حرکت جزیی مانع چسبیدن توپی به لوله می شود. اگر چه در این فرایند هنوز اصطکاک یکی از مشکلات عمده است، ولی این توپیها می توانند تا 45 درصد کاهش سطح مقطع ایجاد کنند، در حالی که این عدد برای توپی های ثابت به ندرت از 30 درصد تجاوز می کند. با توجه به پایین تر بودن نیروی مزاحم اصطکاک، به نیروی کششی کمتری در مقایسه با کشیدن لوله با توپی ثابت نیاز است.از ویژگیهای مهم استفادهاز توپی های شناور برای کشیدن لوله، کشیدن و کلاف کردن لوله های بلند می باشد.
کشش لوله توسز سنبه ی متحرک
هدف از انجام این فرایند کاهش ضخامت و افزایش طول لوله است و سعی می شود که قطر لوله تغییر جدی پیدا نکند. بدین منظور قبل از وارد کردن لوله به قالب بک میله صلب (سنبه) در آن وارد می شود و لوله و میله ی صلب همزمان از درون قالب عبور می کند. در کشیدن لوله با سنبه متحرک، قستی از نیروی کشش توسط نیروی اصطکاک تامین می شود. چون سنبه با سرعتی معادل سرعت خروج لوله از قالب حرکت می کند و این سرعت از سرعت فلز محبوس در مجرای قالب بیشتر است؛ بنابراین یک نیروی اصطکاکی مقاوم به حرکت سنبه جلو، در سطح مشترک بین سنبه و لوله وجود دارد. اگر چه نیروی اصطکاکی دیگری که در سطح مشترک بین لوله و قالب ثابت ایجاد می شود و به سمت عقب است وجود دارد.
اکستروژن (روزنرانی)
فرایند اکستروژن یکی از جوانترین فرایندهای شکلدهی محسوب میشود. به طوریکه اولین فرایند مربوط به اکستروژن لوله های سربی در اوایل قرن نوزدهم است. به طور کلی اکستروژن برای تولید اشکال باسطح مقطع نامنظم به کار گرفته می شود. اگر چه میله های استوانه ای و یا لوله های تو خالی از جنس فلزات نرم می توانند با استفاده از این فرایند تغییر شکل یابند. امروزه اکستروژن فلزات و آلیاژهایی مانند آلومینیم روی فولاد و آلیاژهای پایهی نیکل میسر می باشد. فرایند اکستروژن، بسته به تجهیزات مورد استفاده به دو دسته اصلی اکستروژن مستقیم و اکستروژن غیر مستقیم تقسیم بندی می شوند.
اکستروژن سرد
اولین کاربرد اسکتروژن سرد جهت تولید لوله های سربی در اوایل قرن نوزدهم می باشد. به تدریج و با پیشرفت صنعت استفاده از این فرایند در تولید قطعات فولادی نیز آغاز گردید. اسکتروژن سرد به نوعی از فرایند های شکل دهی سرد اطلاق می شود که ماده ای اولیه به شکل میله، مفتول برای تولید قطعات کوچکی مانند بدنه های شمع اتومبیل، محورها، قوطی کنسرو و استوانه های تو خالی و ..... به کار گرفته شود. در حقیقت قطعاتی که دارای تقارن محوری، دقت ابعادی و پرداخت سطحی خوب هستند، مناسب ترین و ارزان ترین روش برای تولید آنها، اکستروژن می باشد.
در اکستروژن سرد به دلیل وجود مقاومت تغییر شکل بالا (کار سختی)، محدودیت استفاده از آلیاژهای سخت وجود دارد. گاهی اوقات جهت افزایش بازدهی فرایند اکستروژن سرد، عملیات پیش پرس در دمایی زیر 400 درجه سانتیگراد و استفاده از روانسازهای مناسب پیشنهاد گردیده است. امروزه استفاده از این فرایند در تولید قطعات خودرو، تجهیزات نظامی، ماشین آلات صنعتی و تجهیزات الکترونیکی مرسوم می باشد.
اکستروژن گرم
ابن فرایند جهت تولید محصولات فلزی نیمه تمام با طول تقریباً زیاد و مقطع ثابت مانند انواع پروفیل های توپر و تو خالی، متقارن آلومینیومی، مسی، فولادی و آلیاژهای آنها به کار گرفته می شود. از دلایل عمده بکار گیری فرایند اکستروژن گرم، کاهش تنش سیلان ماده ناشی از کرنش سختی می باشد. در حقیقت از طریق گرم کردن شمش اولیه، مشکل دستیابی به فشارهای بسیار بالا رفع می گردد.
نکته ی قابل توجه در اکستروژن گرم مشکلات ایجاد شده از گرم کردن فلز می باشد. از جمله این مسایل می توان به اکسید شمش و ابزار کار، نرم شدن ابزار کار و قالب و مشکل روغنکاری اشاره نمود. بدین منظور همواره سعی می گردد که فلز تا حد اقل دمایی که تغییر شکل پلاستیک مناسبی را داشته باشد حرارت داده شود. به علت تغییر شکل زیادی که در اکستروژن به وجود می اید، گرمای داخلی زیادی ناشی از آن در قطعه ایجاد می شود. بنابراین دمای کاری در اکستروژن گرم باید به گونه ای انتخاب شود که قطعه در حین تغییر شکل به دامنه سرخ شکنندگی و یا حتی نقطه ذوب نرسد.
در اکستروژن فولادها که به صورت گرم صورت می گیرد شمش ها در محدوده حرارتی 1100 تا 1200 درجه سانتی گراد حرارت داده می شوند و جهت جلوگیری از شوک های حرارتی ابزار کار در محدوده حرارتی 350 درجه سانتیگراد نگه داشته می شود. محدوده فشار اکستروژن برای فولادها 870 تا 1260 مگا پاسکال قرار دارد.
اکستروژن مستقیم
در اکستروژن مستقیم که به اکستروژن پیش رو نیز شهرت دارد جهت سیلان ماده و حرکت سنبه ای ایجاده کننده فشار، یکسان است. در حقیقت فلزی در محفظه ای قرار گرفته و سپس توسط سنبه به درون قالب رانده می شود.
اکستروژن غیر مستقیم
در این فرایند که اکستروژن پس رو نیز مشهور است،سیلان ماده بر خلاف جهت حرکت پیستون می باشد. به دلیل پایین بودن اصطکاک ( و در مواردی نبودن اصطکاک) نیروی لازم در مقایسه با فرایند اکستروژن مستقیم کمتر است. به این دلیل در لایه ی خارجی تنش افزایش نمی یابد و بنابراین شمشی که توسط این فرایند تغییر شکل داده می شود، عیوب و ترک های کمی در لبه ها و سطوح محصول نهایی دارد. از مزایای دیگر این روش وارد نشدن ناخالصیهای سطحی شمش به داخل محصول است. یا به بیان دیگر، فرایند اکستروژن غیر مستقیم عاری از عیب حفره ی قیفی شکل از مشخصه های اکستروژن مستقیم است،می باشد.
آهن گری
آهن گری کاربر روی فلز به منظور تبدیل آن به یک شکل مفید توسط پتک کاری و یا پرس کاری می باشد. آهن گری از قدیمی ترین هنرهای فلزکاری محسوب می شود و منشاء آن به زمان های بسیار دور برمی گردد. در حقیقت در چندین هزار سال پیش فلزاتی مانند نقره و طلا بدون استفاده از قالب آهن گری (آهن گری باز) می شدند. اما از 2000 سال پیش استفاده از قالب جهت آهن گری قطعات مرسوم گردید. ایجاد ماشین آلات و جایگزینی آن با بازوهای آهنگر از دوران انقلاب صنعتی آغاز گردید. امروزه ماشین آلات و تجهیزات آهنگری متنوعی وجود دارند که به کمک آنها می توان به ساخت قطعات کوچکی به اندازه یک مهره تا قطعات بزرگ مانند روتور توربین و قطعات کشتی و خودرو اشاره کرد.
