نانو پژوه صنعت آریا تکاپوی در تهران

روش‌های ساخت قطعات صنعتی

روش‌های ساخت قطعات صنعتی می‌تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. زیرا هر فرآیند دارای نقاط قوت، مواد سازگار و فرایندهای خاص خود است. درک عمیق و شناخت بهتر طیف روش‌های تولید، این فرآیند تصمیم گیری را بهبود می‌بخشد. ساخت قطعات فلزی یا ساخت قطعات صنعتی شامل فرایندهایی از جمله برش، شکل دهی، جوش است. این فرایندها موجب تبدیل شدن مواد خام به قطعه و سازه نهایی می‌شودانتخاب فرایند یا روش‌های مناسب جهت ساخت قطعات صنعتی به موارد مختلفی همچون جنس قطعه، پارامترهای تاثیرگذار در محصول نهایی مثل تلرانس‌ها و حساسیت‌های مونتاژی احتمالی بستگی خواهند داشت.

مهمترین روش تولید قطعات صنعتی

1. ماشین کاری CNC (فرز CNC و تراشکاری CNC)
2. اکستروژن
3. ریخته گری فلزات
4. دایکستینگ یا ریخته گری دایکاست
5. قالب گیری تزریق فلز
6. آهنگری
7. شکل دهی ورق و پرسکار
8. پرینت سه بعدی فلزی

۱- ماشین کاری CNC

روش ماشینکاری CNC (فرزکاری CNC و تراشکاری CNC) در ساخت و تولید قطعات صنعتی به دلیل هزینه پایین، دقت ابعادی بالا و تکرار پذیری مناسب، کاربرد فراوانی دارد و واژه CNC یا همان (Computer Numerical Control-CNC) به معنی کنترل عددی کامپیوتری می‌باشد.

طراحان قطعات صنعتی، از ماشین‌کاری CNC جهت براده برداری و جدا کردن لایه‌ای از قطعه کار به کار گرفته و با استفاده از نرم‌افزارهایی از جمله Solidworks و CATIA قطعات پیچیده را طراحی می‌کنند. بکارگیری نرم‌افزارهای واسط برنامه ماشین‌کاری قطعه طراحی شده را استخراج می‌نماید و با ارسال آن به دستگاه CNC فرآیند ماشین‌کاری را انجام می‌دهند. ماشینکاری CNC یک فرآیند کم کننده است که شامل ایجاد طرح‌های سفارشی شکل از یک قطعه کار از طریق کنترل‌های رایانه‌ای است. این فرایند از این نظر به اصطلاح «کم کننده» است که محصول به جای افزودن مواد برای تولید محصول، با خرد کردن مواد از قطعه اولیه تولید می‌شود.

۲- اکستروژن

روش دیگر ساخت قطعات صنعتی فلزی یا غیرفلزی، اکستروژن است. اکستروژن شامل فشردن فلز یا پلاستیک گرم از طریق یک قالب است. مثل فشردن یک لوله خمیر دندان. اکستروژن قطعات فلزی معمولاً نیاز به تکمیل پس از اتمام دارد، مانند برش، سوراخ کاری یا ماشین کاری ولی برای قطعاتی با حجم بالا که نیاز به سطح مقطع ثابت دارند ایده آل است. به این دلیل که پروفیل‌های اکستروژن می‌توانند تقریباً هر شکلی با مقطع پیوسته داشته باشند. یک مثال عالی، پروفیل درب و پنجره است، با چندین ویژگی برای ایمن‌کردن قاب‌های مختلف در مجموعه. این قاب‌ها حتی می‌توانند توخالی باشند، مانند لوله‌های مربع، گرد یا شش ضلعی. تولید کنندگان هنگام ایجاد شکل قالب، ساختار آن را تعیین می‌کنند.

روش ساخت اکستروژن

سه نوع اکستروژن عبارتند از اکستروژن گرم، اکستروژن سرد و اصطکاک. اکستروژن گرم شامل دماهای بالا برای جلوگیری از سخت شدن مواد استفاده می‌شود. اکستروژن سرد شامل دمای نزدیک به اتاق است که مزایایی نسبت به اکستروژن گرم دارد؛ این ماده ممکن است قوی‌تر باشد، اکسیداسیون کمتری داشته باشد یا مقاومت کمتری داشته باشد. در نهایت، اکستروژن اصطکاکی شامل استفاده از نیرو برای فشردن بار به قالب است.

3- ریخته گری فلز

ریخته گری فلزات یک فرآیند تولید طولانی مدت ساخت قطعات صنعتی است. شامل ریختن فلز مایع در قالب. در این روش فلز مایع به شکل دلخواه سخت می‌شود سپس سرد شده و از قالب خارج می‌شود. ریخته‌گری فلزات روشی مدرن و خودکار بوده و از ابزارهای پیشرفته استفاده می‌کند. اما اصول آن ثابت است و استفاده گسترده از آن گواهی بر موفقیت این روش است.

موارد استفاده ریخته گری و صنایع

تقریباً هر دستگاه مکانیکی که به صورت تجاری و انبوه تولید می‌شود امروزه از نوعی ریخته گری استفاده می‌کند. در تولید سریال، ریخته‌گری معمولاً از ماشین‌کاری CNC در هزینه‌ها و توان عملیاتی بهتر عمل می‌کند. ریخته‌گری فلز می‌تواند به اجزای ساختاری با تحمل بالا برای انواع موارد استفاده دست یابد. ماشین‌های لباسشویی، ماشین‌ها و لوله‌های فلزی همگی از ریخته‌گری فلزی استفاده می‌کنند.

4- دایکستینگ یا ریخته گری دایکاست

ریخته‌گری برای تولید و ساخت حجم زیادی از قطعات صنعتی، بهترین گزینه است. در حالت ریخته‌گری سنتی یا همان ماسه‌ای، این نیروی وزن مواد مذاب است که آن‌ها را به درون محفظه سرازیر می‌کند. تحت فشار بودن مواد مذاب در تمام مراحل ریخته‌گری، از جمله انجماد، باعث افزایش استحکام و قطر آن‌ها می‌شود. ضمن این که برای تولید فلزات هیچ راهکاری کارآمدتر از دایکست نیست، کوتاه‌ترین راه تولید یک محصول فلزی نیز همین روش ریخته‌گری دایکاست است.

کلیت این روش شباهت زیادی به روش‌های سنتی دارد و تنها تفاوت آن با روش‌های سنتی تحت فشار بودن مذاب است. ریخته گری از قالب‌های فولادی و فلزات با نقطه ذوب پایین به عنوان مواد استفاده می‌کند. مهندسان از ریخته گری برای پروژه‌های پیچیده استفاده می‌کنند که در آن دقت، قابلیت اطمینان و توان تولید در سطح، حیاتی است. ریخته‌گری از ابزارهای سخت قابل استفاده مجدد مشابه فرآیند قالب‌گیری تزریقی استفاده می‌کند که به قطعات سطح صاف‌تری می‌دهد و در عین حال هزینه کم را در مقادیر انبوه حفظ می‌کند.

5- قالب گیری تزریقی فلز

قالب گیری تزریقی، رایج‌ترین روش برای ساخت قطعات صنعتی پلاستیکی است. اما سازندگان از این روش برای تولید قطعات فلزی نیز استفاده می‌کنند. برای پروژه‌های بزرگ مقرون به صرفه است، حتی با دقت بالا. اگرچه این روش برای پروژه‌هایی که نیاز به قطعات کوچک دارند مناسب است، اما می‌توان از قالب تزریق فلز یا MIM برای قطعات با هر اندازه‌ای استفاده کرد.

6- آهنگری

مانند ریخته گری فلز، آهنگری برای قرن‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. این فرآیند ساخت قطعات صنعتی گرم کردن و شکل دادن به قطعات فلزی با زور است، با این تفسیر احتمالا تصویر آشنای آهنگر و سندان در حالی که به سختی کار می‌کند و زور خود را به کار گرفته، به ذهنتان خطور خواهد کرد. امروزه آهنگری به طور گسترده در فرآیندهای صنعتی خودکار استفاده می‌شود.

7- شکل دهی ورق و پرس کاری برای ساخت قطعات صنعتی

ساخت ورق فلزی شامل برش قطعات از ورق‌های فلزی است. سپس ورق های خالی ممکن است از طریق ترمزها و پرس های قالب پردازش شوند تا خمیدگی ها و فرم های زاویه ای ایجاد کنند و ساختاری سه بعدی بسازند. خدمات ورق فلزی دارای مهر زنی برای تولید این قطعات با سرعت بالا است. در واقع، مهر زنی سریعتر از هر فرآیند فلزکاری دیگری است.

8- پرینت سه بعدی و ساخت قطعات صنعتی

خدمات چاپ سه بعدی فلزی از لیزرهای دقیق برای ساخت قطعات صنعتی استفاده میکند. این برای آزمایش و قطعات کم حجم و با ارزش ایده آل است، اما به اندازه بسیاری از فرآیندهای فلزی دیگر، مقیاس پذیر نیست. به همین دلیل است که اغلب برای نمونه‌های اولیه و همچنین جایگزین‌هایی برای ریخته‌گری کم حجم، استفاده می‌شود

روش ساخت پرینت سه بعدی

چاپ سه بعدی به عنوان تولید افزودنی نیز شناخته می‌شود، که فلز را در یک محیط مورد کنترل از طریق یک منبع انرژی ذوب می‌کند. فرآیند ساخت اولیه برای پرینترهای SLM و DMLS بسیار مشابه است.

هم اکنون به چگونگی کارکرد آن می‌پردازیم: محفظه ساخت ابتدا با گاز بی‌اثر (به عنوان مثال آرگون) پر می‌شود تا حداقل اکسیداسیون پودر فلز به حداقل برسد و سپس تا دمای مطلوب ساخت گرم شود. یک لایه نازک از پودر فلز بر روی سکوی ساخت پخش می‌شود و یک لیزر پرقدرت سطح مقطع آن را اسکن می‌کند، ذرات فلزی را با هم ذوب می‌کند و لایه بعدی را ایجاد می‌کند.هنگامی که فرآیند اسکن کامل شد، سکوی ساخت با ضخامت یک لایه به سمت پایین حرکت میکند و رکاب ساز لایه نازک دیگری از پودر فلز را پخش می‌کند. این روند تا زمانی که کل قسمت کامل شود، تکرار می‌شود. پس از اتمام مراحل ساخت، قطعات کاملاً در پودر فلز محصور می‌شوند. هنگامی که محفظه خنک می‌شود، پودر اضافی به صورت دستی از بین می‌رود و اجزا معمولاً تحت گرما قرار می‌گیرند در حالی که هنوز به سکوی ساخت متصل شده‌اند تا هرگونه تنش‌های باقی مانده را رها کند. سپس قطعات از طریق برش، ماشینکاری یا سیم EDM از صفحه ساخت جدا می‌شوند. سپس برای استفاده یا پردازش بیشتر پس از آن آماده هستند.