اتخاذ یک رایگان بهینه شده فرآیند جعل می تواند از ضایعات مواد ناشی از مقدار زیاد آهنگری مورد نیاز برای شفت های کوچک در هر دو انتهای آن جلوگیری کند. شاخه فلنج در فرآیندهای سنتی و در عین حال از برخی خطرات کیفی ناشی از روش های آهنگری سنتی تا حد زیادی اجتناب می شود.
فرآیند آهنگری سنتی برای شفت های فلنج
محور فلنج مهم است آهنگری بزرگ برای انتقال در تجهیزات بزرگ مانند دمنده ها استفاده می شود و کاربردهای گسترده ای در صنعت دارد. شکل تقریبی در شکل 1 نشان داده شده است و مواد به طور کلی است 45 # فولاد، 42CrMo، و غیره. فرآیند پردازش به طور کلی: آهنگری → ماشینکاری خشن → عملیات حرارتی خاموش و معتدل → ماشینکاری دقیق → بسته بندی. این مقاله عمدتاً یک فرآیند جدید در فرآیند آهنگری را مورد بحث قرار می دهد.
شکل.1 شفت فلنج
ساختار شفت فلنج منحصر به فرد است، با یک فلنج بزرگ در وسط و چندین پله شفت کوچک در دو طرف توزیع شده است که به صورت متقارن و با قطر کمتر و طول بیشتر است. تفاوت سطح مقطع بین فلنج و شفت کوچک قابل توجه است. فرآیند آهنگری سنتی به شرح زیر است:
- حرارت اول: شمش فولاد ماده خام را تا 1240 گرم کنید ℃ با توجه به الزامات مشخصات و پس از تخلیه از کوره شروع به فشار دادن گیره کنید → پخ زدن → برش نازل → ناراحت كننده → گرد کردن
- گرمای دوم: ناراحت کننده → گرد کردن → علامت گذاری → بیرون کشیدن پله ها در دو انتها → تکمیل آهنگری و صاف کردن دقیق → عملیات حرارتی پس از آهنگری
مهم ترین و دشوارترین بخش این فرآیند، بیرون کشیدن مراحل در هر دو انتها پس از تکمیل چاپ اعداد است. این فرآیند در شکل 2 نشان داده شده است و بعد D در شکل برای اطمینان از الزامات پردازش زیر است. اگر در طول فرآیند آهنگری خروج از مرکز وجود داشته باشد، باید به سرعت جبران شود و حاشیه زیادی باقی بماند. به طور کلی، باید از اندازه قطر فلنج آهنگری 50 تا 80 میلی متر بیشتر باشد. با توجه به مشخصات فرآیند آهنگری، بعد A در شکل باید بزرگتر یا مساوی با بعد D/3 باشد. در غیر این صورت، ممکن است یک مرکز مقعر در طول فرآیند افزایش طول ایجاد شود و در نتیجه آهنگری به درستی تکمیل نشود. اما به دلیل قطر زیاد فلنج، معمولاً بعد D بزرگ است. حداقل یک بعد D/3 باید باقی بماند تا از مرکز مقعر اجتناب شود، اغلب بسیار بزرگتر از اندازه تقسیم محاسبه شده در هر دو انتها. با این حال، به دلیل نیاز به فناوری آهنگری برای جلوگیری از مرکز مقعر، این مواد اضافی نیز باید رها شود، که میزان استفاده از مواد اولیه را تا حد زیادی کاهش می دهد و هزینه های غیر ضروری را افزایش می دهد. طبق آمار، میزان استفاده از مواد تکمیل شده با این روش آهنگری اساساً بین 30 تا 35 درصد است. علاوه بر این، با افزایش اختلاف سطح مقطع بین فلنج و شفت، مواد اضافی بیشتری باید در هر دو انتها باقی بماند تا الزامات D/3 برآورده شود. اتلاف مواد آشکارتر خواهد شد. میزان استفاده از برخی شمش های فولادی تمام شده حتی کمتر از 30 درصد است.
شکل.2 نمودار فرآیند رسم مراحل در هر دو انتها
در تولید واقعی، به دلیل ضخامت نازک فلنج و اختلاف سطح مقطع زیاد بین فلنج و شفت، عیوب آهنگری مانند تغییر شکل فلنج، خروج از مرکز شفت و عدم تمرکز دو سر شفت مستعد در طول فرآیند آهنگری رخ می دهد که باعث ناراحتی زیادی برای پردازش بعدی می شود. حتی حوادث قراضه اغلب به دلیل ابعاد ناکافی آهنگری رخ می دهد که نمی تواند الزامات ماشینکاری دقیق را برآورده کند. دلایل خاص این مشکلات و اقدامات پیشگیرانه به طور خلاصه در جدول 1 ذکر شده است.
جدول 1 تجزیه و تحلیل دلیل و اقدامات اصلاحی برای عیوب آهنگری
| مشکل | تحلیلی بر علل | اقدامات پیشگیرانه و اصلاحی |
| تغییر شکل فلنج |
1) هنگام طویل شدن شفت های کوچک در دو انتها، به دلیل اختلاف سطح مقطع زیاد، نیروی کششی رو به پایین بر روی قسمت فلنج وارد می شود که در طی فرآیند فشرده سازی فشرده نشده است. با این حال، فلنج بسیار نازک است و می تواند نیروی کمتری را تحمل کند و در نتیجه تغییر شکل فلنج و حتی شکل S را ایجاد می کند.
2) در حین بیرون کشیدن شفت، پدیده خروج از مرکز وجود دارد و ناهماهنگی رخ می دهد. هنگامی که ناهماهنگی رخ می دهد، فلنج به عنوان تکیه گاه استفاده می شود، اما فلنج بسیار نازک است و می تواند نیروی کمتری را تحمل کند و در نتیجه تغییر شکل فلنج ایجاد می شود.
|
1) مقدار فشار را کاهش دهید، هر دو طرف شفت را به طور یکنواخت فشار دهید تا از تشکیل یک طرف جدا خودداری کنید.
2) ضخامت و قطر فلنج میانی را به طور مناسب افزایش دهید، نیرویی را که فلنج تحمل می کند افزایش دهید و حاشیه قطر فلنج را افزایش دهید.
3) قبل از خروج از کوره برای آهنگری از گرمایش یکنواخت اطمینان حاصل کنید تا از وقوع فرآیندهای غیرعادی جلوگیری شود.
4) استفاده از ابزار معقول برای ایجاد شرایط بهتر برای ناهماهنگی و کاهش تنش روی فلنج.
|
| خروج از مرکز بدنه شفت و غیر متمرکز بودن بدنه شفت در دو انتها | به دلیل دمای ناهموار گرمایش، پدیده قرمزی وجود دارد که به وجود سطوح مثبت و منفی اشاره دارد. در طول فرآیند بیرون کشیدن شفت، مواد در سمت با دمای بالا سریعتر از سمت با دمای پایین حرکت می کنند و در نتیجه جریان ناهموار مواد به بالا و پایین می شود. مشکل منعکس شده خارج از مرکز شفت است، به این معنی که مرکز شفت از مرکز فلنج منحرف می شود. با افزایش اختلاف ابعاد مقطع، این موضوع بیشتر برجسته می شود. کنترل نادرست کاهش فشار متوسط در حین کار توسط اپراتور نیز می تواند باعث خروج از مرکز شود، مانند کاهش ناهماهنگ همان مقطع، آهنگری خارج از مرکز با مراکز ناهماهنگ در سندان بالا و پایین و غیره. | اطمینان از زمان کافی برای بازگشت به کوره، اطمینان از گرم شدن یکنواخت آهنگری، و اطمینان از دمای یکنواخت در همه قسمت ها برای جلوگیری از قرمزی، پیش نیازهای بهتر برای آهنگری فراهم می کند. در طول فرآیند عملیات، اپراتور باید به شدت میزان کاهش را مطابق با الزامات فرآیند کنترل کند تا از آهنگری غیرعادی پرس جلوگیری شود. اگر در طی فرآیند آهنگری خروج از مرکز یافت شد، باید به سرعت اصلاح شود و باید از ابزارهای کمکی برای اندازه گیری خروج از مرکز و موقعیت های مختلف مرکز آهنگری استفاده کرد و خروج از مرکز هدفمند باید انجام شود.. |
تحلیل روشنی از دلایل مسائل فوق انجام شده است. اگرچه اقدامات پیشگیرانه و اصلاحی مربوطه برای پیشگیری و اصلاح علل به صورت جداگانه تدوین شده است، اما اجتناب از آنها در فرآیند اجرا دشوار است. اجتناب از برخی مشکلات دشوار است و چندین مشکل به هم مرتبط هستند. علاوه بر این، اپراتورهای مختلف سطوح عملیاتی متفاوتی دارند و فرآیند آهنگری متکی بر مشاهده بصری است که منجر به خطاهای متفاوتی می شود. بنابراین، حل کامل مشکل دشوار است. حتی برخی اقدامات می تواند به طور جدی بر راندمان تولید تأثیر بگذارد و هزینه فرآیند تولید را افزایش دهد.
جدید فرآیند آهنگری رایگان برای شفت های فلنج
این مقاله مشکلات فوق را از طریق یک فرآیند جدید فورج آزاد حل می کند. ایده اصلی این است که اندازه D را در شکل 2 کاهش دهیم، در نتیجه اندازه D/3 را کاهش دهیم به طوری که برابر یا کمی بزرگتر از نیاز واقعی جداسازی مواد در هر دو انتها باشد و ضایعات ناشی از جداسازی اضافی مواد را کاهش دهد. قسمت فلنج میانی با افزایش اندازه B و سپس استفاده از صفحه شکستن فلنج برای افزایش اندازه D، نیازهای اندازه فرآیند را برآورده می کند. فرآیند خاص به شرح زیر است:
- حرارت اول: شمش فولاد ماده خام را تا 1240 گرم کنید ℃ با توجه به الزامات مشخصات و پس از تخلیه از کوره شروع به فشار دادن گیره کنید → پخ زدن → برش نازل → ناراحت كننده → نقاشی گرد → علامت گذاری → ترسیم شفت، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است.
- گرمای دوم: همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، قسمت خالی را بلند کنید و از صفحه فلنج ناراحت کننده برای برهم زدن فلنج به اندازه فرآیند استفاده کنید. → مراحل را در هر دو انتها به اندازه فرآیند طولانی کنید → آهنگری و صاف کردن دقیق را به پایان برسانید → عملیات حرارتی پس از آهنگری
شکل.3 نمودار فرآیند آهنگری بهینه شده
شکل.4 برهم زدن فلنج
شکل.5 فرآیند شبیه سازی شکل گیری فلنج
فرآیند آهنگری بهینه، اختلاف سطح مقطع بین فلنج و شفت کوچک را قبل از تشکیل فلنج کاهش می‌دهد و سختی آهنگری را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. مسائل خروج از مرکز و غیر متمرکز به راحتی در طول فرآیند آهنگری اصلاح می شوند. پس از حل مسائل خروج از مرکز و عدم تمرکز قبل از شکل دهی فلنج، مشکلات تغییر شکل در طی فرآیندهای بعدی شکل دهی فلنج را می توان به خوبی از طریق ابزارسازی اصلاح کرد. علاوه بر این، به دلیل محدودیت‌های ابزار و گریز از مرکز، عدم تمرکز فقط در طول فرآیند تشکیل فلنج، به طور موثر از این نقص ها جلوگیری می کند. شکل 5 فرآیند شکل دهی فلنج شبیه سازی شده توسط نرم افزار DEFORM و فشار مورد نیاز در طول فرآیند شکل دهی را نشان می دهد. مشاهده می شود که اثر شکل دهی ایده آل است، اما از منظر فشار شکل دهی، الزامات فشار تجهیزات نسبتاً زیاد است. علاوه بر این، با افزایش قطر فلنج، فشار شکل‌دهی افزایش می‌یابد و برای دستیابی به فرآیند شکل‌دهی فلنج به تجهیزات تطبیقی نیاز است.
شکل.6 فرآیند شبیه سازی برهم زدن فلنج.
شکل 6 نشان می دهد که طول کل فلنج در طول فرآیند برهم زدن طولانی تر می شود و نشان می دهد که تمام موادی که قطر فلنج را افزایش می دهند از فلنج محیطی می آیند. برخی از مواد از فلنج محیطی به بدنه شفت میانی توزیع می‌شوند و در نتیجه طول کل بدنه شفت طولانی‌تر می‌شود (از لحاظ نظری، قطر برهم‌خوردن باید حدود 1630 میلی‌متر باشد، در حالی که مقدار شبیه‌سازی شده در شکل 6 (ج) نشان داده شده است. فقط حدود 1570 میلی متر، نشان می دهد که همه مواد از فلنج محیطی برای افزایش قطر بیرونی فلنج استفاده نمی شود، برخی از قطعات به سمت داخل گسترش می یابند تا طول طولی شفت را تشکیل دهند، بنابراین هنگام فرموله کردن فرآیند، اندازه فلنج میانی است. قبل از آشفتگی را نمی توان به طور کامل بر اساس اصل عدم تغییر حجم محاسبه کرد.یعنی حجم محیط فلنج قبل از برهم زدن فلنج باید برابر با حجم محیط فلنج پس از برهم زدن فلنج باشد.برای اطمینان باید یک حاشیه مشخص باقی بماند. مواد سطح فلنج کافی الزامات اندازه فرآیند را برآورده می کند. هنگام فرمول بندی فرآیند آهنگری، هنگام کاهش قطر D، تا زمانی که طول هر دو انتهای آن بتواند الزامات D/3 را برآورده کند، حتی اگر کمی کمتر از D/3 باشد. از آنجایی که شفت فلنج خراب کننده نیز در آینده طولانی تر خواهد شد)، تا حد امکان باید از کاهش بیش از حد قطر D اجتناب شود، زیرا هرچه کاهش بیشتر باشد، ضخامت فلنج B بزرگتر است که معادل یک وسط بالا است. ارتفاع در هنگام به هم خوردن فلنج، نه تنها فشار مورد نیاز برای برهم زدن را افزایش می دهد، به دلیل تغییر شکل بیش از حد در هنگام برهم زدن، ممکن است عیوب ابعادی مانند دو رشته، تا شدن و حتی پارگی ایجاد شود. این باید به طور کامل در هنگام تدوین فرآیند در نظر گرفته شود. بعد قطر D باید تا حد امکان به حداقل برسد تا دشواری فرآیند تشکیل فلنج و بروز مشکلات کیفیت کاهش یابد.
فرآیند جدید اساساً مشکل ضایعات مواد خام را حل می کند و استفاده از مواد را تا حد زیادی بهبود می بخشد. از طریق آمار، میزان استفاده از مواد از محصول نهایی به حدود 50٪ افزایش یافته است. و استفاده از ابزار کمکی مشکلات کیفی مانند تغییر شکل فلنج، خروج از مرکز و عدم تمرکز را حل کرده است. در عین حال، ابزارهای کمکی اضافه شده بسیار ساده و همه کاره هستند و می توان از آنها برای تولید مشخصات مختلف شفت فلنج استفاده کرد. عملیات واقعی نیز نسبتا ساده است.
نتیجه
- (1) فرآیند جدید مشکل استفاده کم از مواد خام را حل کرده است و نرخ استفاده از مواد محصولات نهایی را از 30٪ -35٪ به 45٪ - 50٪ افزایش می دهد. و به عنوان تفاوت در ابعاد مقطع بین فلنج و شفت ها افزایش می یابد، میزان استفاده از مواد افزایش می یابد.
- (2) فرآیند جدید تا حد زیادی از مشکلات کیفی مانند تغییر شکل فلنج، خروج از مرکز و عدم تمرکز در فرآیندهای سنتی جلوگیری می‌کند، دشواری عملیات آهنگری را کاهش می‌دهد و عملی قوی دارد.
- (3) فرآیند شکل دهی فلنج به تولید ابزار و لوازم جانبی مربوطه نیاز دارد و شکل دهی به فشار زیادی نیاز دارد که برای همکاری با تجهیزات فشار کافی نیاز دارد. جعل.
نویسنده: Chen Wenquan
پاسخ دهید