ماشینکاری و عملیات براده برداری

ماشینکاری و عملیات براده برداری 

2-5-1 ساخت با عملیات براده برداری - ماشینکاری          

% 90 قالبها با عملیات ماشینکاری ، شامل تراشکاری ، فرزکاری ، سوراخکاری و سنگ زنی ساخته می شوند . ماشین آلات ، غالباً تجهیزات خاص ، باید طوری محصول را آماده کنند که عملیات اضافی کمی ، اغلب کاردستی ( پولیش ، لپینگ و پرداخت نهایی) باقی بماند .

کارگاههای امروزی ، ماشینهای کنترل عددی ( NC ) به کار می برند ، این ماشینها دقت بیشتری دارند و ضایعات آنها کمتر می باشد . نتیجه یک بررسی نشان می دهد که در ساخت قالب % 25 از ماشینکاری NC و % 75 از روش کپی کاری استفاده می شود ،البته این آمار برای کارگاههای قالبسازی مدرن و همچنین در ساخت قالبهای بزرگ صحت ندارد . قطعات استاندارد فقط تا ابعاد mm 900 Í 600 ارائه شده اند . بنابراین قالبهای بزرگ ، مثلاً قطعات بدنه خودرو ، باید از بلوکهای فولادی فرزکاری شوند . به علت اینکه زمان از دست رفته قابل جبران نیست و همچنین به خاطر امتناع از زیانهای اقتصادی نباید ضایعاتی ایجاد شود .

فولادهای نیتریدی ، سختکاری سطحی ، سختکاری مغزی و همچنین فولادهایی که به صورت از پیش سخت شده تا استحکام Mpa 1500 را می توان با ماشین آلات مدرن ماشینکاری کرد . البته اقتصادیترین کار ، ماشینکاری فولادهایی با استحکام تسلیم Mpa 800 – 600 است ( 19 ، 18 ) . ماشینکاری تنشهای پس ماند موجود را آزاد می کند . این عمل باعث تابیدگی قالب پس از ماشینکاری و در حین عملیات حرارتی بعدی می شود . بنابراین بهتر است که پس از خشن کاری ، با پخت قطعه تنشها را آزاد کرد . تابیدگی که در قطعه به وجود می آید با عملیات پرداخت نهایی جبران می شود و این عمل تنش دیگری ایجاد نمی کند .

از آنجا که شرایط سطح حفره قالب ، تعیین کننده کیفیت سطحی قطعه قالبگیری است و جدا شدن از قالب هم تابع آن است ، بنابراین پس از عملیات حرارتی ، مغزیهای ماشینکاری شده ، صاف ، سنگ زده و پولیش می شوند تا کیفیت سطحی خوبی به دست آید . نقصهای روی سطح حفره قالب ، با توجه به ماده قالبگیری و شرایط فرآیند کم و بیش بر روی قطعه ایجاد می شوند . اختلاف شکل سطح حفره قالب از طرح هندسی ایده آل ، مثل موج دار بودن و زبری ، زیبایی ظاهری قطعه را کم کرده و در آن شیار ایجاد می کند ، این عامل باعث افزایش نیروی جدایش می شود .

2-5-2 عملیات سطحی ( پرداخت نهایی )

در تولید تمامی محصولات نوری ، شرایط سطح حفره قالب ( تخلخل ، موجها ، زبری ) در کیفیت محصول نهایی بسیار مهم هستند . این موضوع تأثیر زیادی بر زمان و در نتیجه بر هزینه ساخت قالب دارد . این مورد بر نیروی جدایش و مقدار رسوب ترموستها و لاستیکها نیز اثر دارد .

بیشترین پرداخت در سطح پرداخت آینه ای لازم است که خروج قطعه از قالب را راحت می کند . بر خلاف موارد فوق ، در تولید قطعاتی که زیبایی ظاهری آنها لازم نیست ، از حفره قالب با سطح آماده نشده استفاده می شود . در این موارد ، خواص جدایش تعیین کننده شرایط سطحی حفره قالب است . سطوح بافت دار هم به همین صورت هستند .

بافت قطعه ، تعیین کننده جدایش آسان قطعه است و اگر بافت قطعه شیارهایی مایل نسبت به جهت خروج قطعه از قالب داشته باشد نیروی جدایش بیشتر از نیروی جدایش در قالبهای پرداخت شده است . در ادامه برخی از روشهای پولیش بیان می شوند .

2-5-2-1 سنگ زنی و پولیش ( دستی یا کمکی )

پس از تکمیل حفره قالب با تراشکاری ، فرزکاری ، EDM و ... سطح را باید با سنگ زنی و پولیش صاف کرد تا کیفیت سطحی لازم برای تولید قطعه و جدایش آسان ایجاد شود . این کار حتی امروزه نیز اغلب به صورت دستی انجام می شود و تجهیزات با توان الکتریکی و بادی و همچنین مافوق صوتی نیز به کار می روند ( 23-21 ) . جزئیات ترتیب مراحل عملیات ، سنگ زنی خشن و دقیق و پرداخت در شکل 19 نمایش داده می شود .

با سنگ زنی خشن ، سطح فلزی تمیز و از نظر هندسی صحیح با زبریm µ 1 > R به دست می آید ، که آن را می توان با یک مرحله سنگ زنی دقیق یا پولیش تمام کرد ( 24 ) .

 اگر مرحله پولیش با دقت انجام شود و برخی قوانین ابتدائی رعایت شوند سطحی با زبری به ارتفاع m µ 01 . 0 – 001 . 0 به دست می آید . البته پیش شرط این عمل ، استفاده از فولادهای عاری از ناخالصی با ساختار دانه بندی ظریف ، مثل فولادهای ذوب مجدد شده است ( بخش 1-1-8 ) . پرداخت کاملاً اتوماتیک ، ضعفهای زیادی دارد . بنابراین ، این روشها فقط در ترکیب با روشهای مکانیکی دستی به کار می روند . این روشها برای تکمیل مطالب به صورت خلاصه بیان شده اند .

2-5-2-2 پرداخت ارتعاشی

پرداخت ارتعاشی ، یک حالت از روش حرکت چرخشی سریع مرسوم است . قطعه کارها در داخل یک ظرف قرار روی دانه ای ( granulated zing  ) ، آب ، آلومین به عنوان محیط پرداخت و عامل مرطوب کننده یا ترکیب ضد زنگ پر می شود . سپس در ظرف حرکت ارتعاشی ایجاد می شود . به این ترتیب ، ترکیب به شدت مخلوط و بر دیوارهای قالب فشرده می شود . بنابراین ، یک عامل تمیز کاری ، که دیواره ها را صاف می کند انجام می شود . ضعف این روش ، سایش لبه ها است . باید این لبه ها را با پوشش کردن محافظت کرد  ( 25 ) . محدودیت این روش ، اندازه و وزن قالبها است .

2-5-2-3 سند بلاست ( لپینگ افشانه ای )

سند بلاست یکی از معروفترین و کاربردی ترین روشها است . در این روش ، ترکیب هوا – آب که حاوی دانه های شیشه ای است ، محیط دمیدن را تشکیل می دهد . سطوح قالب ، تحت فشار kpa 1000 – 500 و به وسیله این ترکیب آماده سازی می شوند .

این کار تمامی ناصافیها از قبیل شیارها را تسطیح می کند . کیفیت سطحی حاصل ، با سطوحی که به صورت مکانیکی آماده شده اند قابل مقایسه نیست . ارتفاع زبری تقربیاً m µ 5 است ( 25 ) . محدودیت این روش ، اندازه و وزن قالبها است .

2-5-2-4 لپینگ فشاری

این روش یک حالت لپینگ افشانه ای است که به الکترود – هونینگ هم معروف است . کاربرد آن محدود به آماده سازی سوراخها است . همانطور که از اسم آن پیداست ، این روش در ساخت ابزارهای تزریق پروفیل که در آنها سوراخهایی به اشکال مختلف و با کوچکترین اندازه باید پولیش شوند کاربرد ویژه ای دارد . در این فرآیند ، از یک ترکیب پرداخت خمیری با ویسکوزیته های مختلف که شامل کاربید سیلیسیم ، کاربید بور و یا ذرات الماس که نسبت به ابعاد سوراخ اندازه های مختلفی از آن به کار می روند ، استفاده می شود . این مجموعه به عقب و جلو حرکت داده می شود و ارتفاع زبری متوسط m µ 05 .0 = R به دست می آید ( 28 ، 26 ) . فرآیند به صورت اتوماتیک انجام می شود و فقط یک زمان کوتاه برای نصب و تنظیم لازم دارد .

2-5-2-5 پرداخت الکتروشیمیایی

در پرداخت الکترشیمیایی ، لایه های رویی قطعه کار به صورت آندی و بدون تأثیر مکانیکی یا گرمایی بر قالب جدا می شوند ( 29 ) . برداشت ماده از یک عنصر میکرسکوپی آغاز می شوند و با افزایش زمان فرآیند به آرامی ، سطوح ناصاف بزرگتر را نیز صاف و گرد می کند . سطح به دست آمده صاف است ولی تخت نمی باشد و موجهای باقیمانده روی آن مشخص هستند ( 30 ) . نقصهای فولاد مانند ناخالصیها و تخلخل مشخص می شوند . بنابراین بساری از انواع فولادها ، مخصوصاً فولادهای کربنی ، را نمی توان پرداخت الکتروشیمیایی کرد ( 25 ) .

2-5-2-6 پرداخت با تخلیه الکتریکی

پرداخت با تخلیه الکتریکی یک روش جدید و مستقل نیست . این تکنیک یک روش ماشینکاری با تخلیه الکتریکی ( بخش 2-6-1 ) است و سریعاً پس از پرداخت سایشی ظریف انجام می شود . بنابراین سایش و پرداخت در یک دستگاه و با یک تنظیم انجام می شوند . ساختار سطح پس از پرداخت با تخلیه الکتریکی ، با صفی از گودیهای حاصل از تخلیه که متصل و به هم بسته هستند ، مشابه ماشینکاری با تخلیه الکتریکی ، شناخته می شود . البته در اینجا ، این چاله ها عمیق و بیشتر آنها دایروی هستند و اندازه تمامی آنها تقریباً مساوی است . زبری سطح قالبهایی که به این روش پرداخت شده اند تقریباً m µ 3 .0 – 1 . 0 =R و قطر چاله های تخلیه حدود m µ 10 است . این کیفیت در حد سطوح سنگ زده شده ظریف است و اغلب نیازها در قالبسازی را بر طرف می کند . بنابراین پولیش دستی ، که در قطعات پیچیده مشکل است ، دیگر لازم نیست .