جستجوي پيشرفتهجستجو    نسخه شماره 131 - 1388/06/01 - نشريه صنعت خودروي يكصد و سي و يكم

شبيه‌سازي 3D براي قالب‌هاي تزريق لاستيكي و پلاستيكي، ابزاري جديد براي بهينه‌سازي فرايند


نكات ايمني تاير خودرو


پلاستيك با فناوري بالا


روش‌هاي لحيم‌كاري سخت مبدل‌هاي حرارتي و تأثير عناصر مختلف بر روي كيفيت اتصال و مقاومت در برابر خوردگي


دستورالعمل نگهداري و تعميرات قالب‌هاي پلاستيك


توليد و گسترش فولادهاي ميكروآلياژي فورج‌پذير


 شبيه‌سازي 3D براي قالب‌هاي تزريق لاستيكي و پلاستيكي، ابزاري جديد براي بهينه‌سازي فرايند 
نويسنده : فهيمه زارع، سميه عبدي

در طول پيشرفت و توسعه تركيبات لاستيك به‌دست آمده از قالب‌هاي تزريقي، از ابزار شبيه‌سازي به‌منظور پيش‌بيني پرشدن قالب، پخت و به‌دنبال آن فرايند خنك‌كاري مواد لاستيكي استفاده مي‌شود.
برنامه‌هاي مرسوم، نمايشگرهاي هندسي را به‌كار مي‌گيرند كه سطحي از وسط صفحه قطعه واقعي را توصيف مي‌كنند. به اين كدهاي شبيه‌سازي، معمولاً 2D/ گفته مي‌شود. اين تكنيك براي قطعات داراي نسبت سطح به حجم بالا، توسعه داده شده بود. اين توصيف هندسي براي قطعات حجيم مي‌تواند اثري منفي بر كيفيت نتايج باقي بگذارد. اين برنامه‌ها، اثرات سه‌بعدي نظير جريان سيال را نمي‌توانند محاسبه كنند. زيرا در آنها جريانات موازي با ديواره مدنظر گرفته مي‌شوند. شكل 1، قسمت‌هايي از يك قطعه را نشان مي‌دهد كه پديده جريان سه‌بعدي نقش مهمي در آنها ايفا مي‌كند.
در دسترس قرار گرفتن سيستم‌هاي 3D CAD در سال‌هاي اخير، مشوقي در زمينه توسعه برنامه‌هاي شبيه‌سازي 3D براي قالب‌هاي تزريق مواد پلاستيكي و لاستيكي بوده است.

شكل 1: مناطقي از يك قطعه كه پديده جريان 3D در آنها وجود داشته و توسط برنامه­هاي 2D/ قابل توضيح نيستند.

شبيه‌سازي 3D فرايندهاي پر كردن
1. شبيه‌سازي فرايندهاي قالب
بيش از يك دهه است كه براي شبيه‌سازي فرايندهاي قالب، از كدهاي شبيه‌سازي 3D، استفاده شده است.
بيشتر اجزاي قالب مانند سرسيلندرها، هندسه‌اي سه‌بعدي دارند كه نمي‌توان آنها را بامدل‌هاي صفحه‌ايي تشريح كرد.
كمپاني Magmasoft نوعي نرم‌افزار سه‌بعدي را طراحي كرده است كه مي‌تواند پرشدن، خنك‌‌كاري، جامدشدن و نحوه توزيع در قالب‌هاي فلزي را آناليز و بهينه‌سازي كند. طي سال‌هاي اخير مدل‌هاي جديدي براي پيش‌بيني جريان سيالات غيرنيوتني، توسعه داده شده‌اند. با اين راه‌حل‌ها، امروزه شبيه‌سازي رفتارهاي جريان در كناره‌ها براي لاستيك‌ها و پلاستيك‌ها امكان‌پذير شده است.

2. مقايسه روش 2D/ و 3D
شكل‌هاي 2 و 3 مقايسه‌اي مستقيم بين تكنيك‌هاي شبيه‌سازي اين دو روش را نشان مي‌دهد اثر گرمايي در اتصالات ريب‌ها كه باعث بروز «سنك مارك» مي‌شود در2D/ ناديده گرفته مي‌شود.

 

شكل 2(a/b ): شبيه­سازي با روش 2D

 

شكل 3(c/d): شبيه­سازي با روش 3D


IKV مؤسسه‌اي فعال در زمينه پلاستيكي، براي مقايسه2D/ و 3D، روش 3D جريان را در هندسه‌هاي بحراني با استفاده از مانيتورينگ سريع، آناليز كرده است، شكل 4، زمان پرشدن بر حسب جريان، در سطح يك قطعه براي هر دو روش شبيه‌سازي مقايسه شده است.
زماني كه پلاستيك به داخل «كويته» تزريق مي‌شود، فوران سيال رخ مي‌دهد كه اين اثر، تنها از طريق روش سه‌بعدي با كد Magmasoft قابل‌بررسي است.

شكل 4: نتايج تجربي بررسي جريان در سطح قطعه توسط هر دو روش 3D و 2D اثرات فوراني تنها توسط مدل‌هاي 3D قابل آناليز هستند.

Sigmasoft ابزار شبيه‌سازي جديد با عناصر حجمي
مزاياي شبيه‌سازي روش سه‌بعدي، باعث تأسيس Sigma Engineering GMLH شده است. هدف Sigma رشد و توزيع نرم‌افزار شبيه‌سازي 3D براي بهينه‌سازي قالب‌هاي تزريقي پلاستيك و لاستيك است.
Sigmasoft مبتني‌بر Magmasoft بوده و بيش از يك دهه براي كاربردهاي صنعتي به‌كار گرفته شده است.
الف- ورودي ابعاد هندسي و مشبك‌سازي قطعه
Sigmasoft مي‌تواند هر نوع مدل جامد سه بعدي توليد شده توسط نرم‌افزارهاي CAD نظير Pro/Engineer ، Unigraphics، Catia و غيره را به‌عنوان ورودي بپذيرد. راهگاه‌ها نيز در Sigmasoft مدل‌سازي شده و به هندسه قطعه اضافه مي‌شوند. «مش‌بندي» به‌طور كاملاً خودكار انجام شده و تنها چند ثانيه زمان مي‌برد. اين مش‌بندي شامل قطعه و قالب با تمام كانال‌هاي حرارتي مي‌شود.

ب- جريان در 3D
براي حل پديده جريان سيال، Sigmasoft از معادله Navier – Stoks استفاده مي‌كند. در اين روش، اثرات سينتيكي نظير فوران سيال نيز درنظر گرفته مي‌شوند. شكل 5 رفتار پر شدن را بر پايه هندسه شيارها نشان مي‌دهد. جريان اصلي تا پشت اولين شيار جريان مي‌يابد تا زماني‌كه فشار ثانويه اعمال شود. سپس شيار شروع به پرشدن مي‌كند. ديگر شيارها نيز به‌همين‌ترتيب پر مي‌شوند. در همين شكل، يك نماي نزديك، سرعت نامتقارن جريان را در انتهاي شيار نشان مي‌دهد.

شكل 5: اثرات جريان 3D در يك شيار

شبيه‌سازي مراحل پركردن و پخت در قطعات پلاستيكي
قطعات لاستيكي، اغلب هندسه‌اي با ديواره‌هاي ضخيم دارند. قطعه نشان داده شده در شكل 6، داراي ضخامت ديواره‌اي بين 1 تا 20 ميلي‌متر است. شبيه‌سازي سه‌بعدي تنها راهي است كه به‌طوري مناسب جريان سيال و پديده حرارتي اين قطعات را پيش‌بيني مي‌كند. براي اين قطعه، مكان‌هاي گيت مختلفي آناليز شده است. مكان گيت اصلي باعث به تله‌افتادن هوا در بخش‌هاي ديواره ضخيم آن مي‌شد. بخش‌هاي A و B شكل 7 را ببينيد. بخش‌هاي C و D شكل 7، جرياني را نشان مي‌دهند كه از گيتي ديگر استفاده كرده است. در هر دو مورد، حركت سطحي آزاد و گراديانت حرارتي بالا بر ضخامت ديواره، قابل‌مشاهده است. سيگماسافت، دما، سرعت، فشار و سرعت پخت را به‌عنوان تابعي از زمان محاسبه مي‌كند.

 



شكل 6: قطعه‌اي لاستيكي با ضخامت ديواره بين 1 و 20 ميلي‌متر

شكل 7

 

الف- تأييد نتايج
نتايج حاصله با همكاري شركت‌هاي مختلف نظير Phoenix، Bosch و BTR تأييد و صحه‌گذاري شده‌اند. بخش‌هاي A و C شكل 8 مقايسه‌اي مستقيم بين قطعه شبيه‌سازي شده و قطعه واقعي در مراحل مختلفي از پر شدن را براي يك قطعه آب‌بندي، نشان مي‌دهند. بخش‌هاي A و B شكل 9 همان قطعه را با مكان گيت اصلاح شده، نشان مي‌دهند. هر دو مورد، شبيه‌سازي انجام شده با نتايج تجربي، همخواني دارند.

 

شكل 8: مقايسه بين نتايج تجربي و شبيه‌سازي براي يك قطعه آببندي لاستيكي

شكل 9: مقايسه نتايج تجربي و شبيه‌سازي براي يك قطعه آببندي لاستيكي همراه با اصلاح گيت


گرچه به‌نظر مي‌رسد كه اين هندسه با روش متداول 2D/ مطابقت دارد، اما نگاهي نزديك‌تر به نتايج، نياز به روش حجمي سه بعدي را تأييد مي‌كند. شكل 10 نمايي نزديك از شبيه‌سازي نشان داده شده در شكل 9 را نمايش مي‌دهد.

شكل 10: اثرات فوران در قطعه آببندي نشان داده شده شكل 9 كه ممكن است باعث به تله‌افتادن هوا شوند

شكل 11 و 12: مقايسه مستقيم بين نتايج تجربي و شبيه‌سازي


ب- قطعات داراي ملحقات فلزي
شكل 13، داده‌هاي pro/ Engineer Cad يك سيستم ارتعاشي را نشان مي‌دهد كه شامل قطعات الحاقي متعددي است. در پردازشگر Sigmasoft خصوصيات فيزيكي – گرمايي مواد مختلفي كه درگير هستند، تعريف مي‌شوند. قطعات اتصالي آلومينيمي در مقايسه با قطعات استيل، هدايت حرارتي متفاوتي دارند. با استفاده از سيستم «مش‌بندي» تمام اتوماتيك، شبيه‌سازي مي‌تواند طي چند دقيقه شروع شود. شكل 13، نمايي از مراحل پر شدن قالب و توزيع محلي جريان را نشان مي‌دهد.

 

شكل 13


پ- توزيع دمايي در قالب
شكل 14، برشي عرضي از يك قالب حرارت داده شده را نمايش مي‌دهد. ترامه‌ها، توزيع دمايي غيريكنواخت را در قالب نشان مي‌دهند. قطعاتي كه به كانال‌هاي حرارتي نزديك‌ترند، داغ‌ترند و مجدداً رفتار پخت موضعي را تحت‌تأثير قرار مي‌دهد. استفاده از عملكرد چندسيكلي در Sigmasoft، دماي واقعي قالب پس از يك مدت توليدي مشخص مي‌تواند آناليزه شده و زمان‌هاي دوره‌اي بهينه‌سازي شود.

شكل 14: توزيع دمايي موضعي در يك قالب كه اثرات كانال‌هاي حرارتي بر روي آن قابل مشاهده است

ت- برقراري تعادل در سيستم‌هاي راهگاه‌ها
Sigmasoft اثرات پراكندگي موضعي را نيز درنظر مي‌گيرد. اين اثرات موضعي توجيهي براي اين نكته‌اند كه راهگاه‌هاي جانبي، طي پرشدن غيرمتقارن در قالب‌هاي چند كويته‌اي، سريعتر پر خواهند شد، حتي اگر سيستم راهگاه متقارن به‌نظر آيد. شكل 15 يك سيستم راهگاه را از نزديك نشان مي‌دهد. زماني‌كه لاستيك به محل اتصال مي‌رسد، سرعت برشي موضعي در سطح، بالاترين حد خود را دارد. در نتيجه راهگاه‌هاي جانبي سريعتر پر خواهند شد. نمونه‌اي زنده توسط Hanse Technology GmbH تهيه شده است كه قسمتي از phoenix آلمان براي صحه‌گذاري نتايج شبيه‌سازي است. (شكل 16 را ببينيد). در Sigmasoft يك سطح آدياباتيك براي بررسي صفحات متقارن به‌كار برده شده است. قالب واقعي، 16 كويته دارد كه در مدل، تنها 4 كويته نشان داده شده‌اند. به‌علت اثرات ياد شده فوق، الگوي پر شدن متقارن نيست. كويته بالا سمت راست، قبل از ديگر كويته‌ها پر مي‌شود. اين امر به‌روشني در توزيع فشار، قابل‌مشاهده است. به‌محض اتمام پر شدن اين كويته، فشار افزايش مي‌يابد. اين نتيجه، توسط Phoenix نيز تصديق شده است.

شكل 15: موازنه سيستم‌هاي راهگاه‌ها، پر شدن نامتقارن

شكل 16

ث- فشار هوا در كويته
Sigmasoft امكان محاسبه فشار هواي درون كويته را در پردازشگر فراهم ساخته است. شكل 17 نمايي از قطعه‌اي را نشان مي‌دهد كه با استفاده از گزينه خروج هوا پر شده است. تصوير X-Ray مناطقي را نشان مي‌دهد كه فشار به يك ماكزيمم طي پرشدن كويته مي‌رسد. اين نواحي مستعد به تله‌انداختن هوا هستند.

شكل 17: فشار هواي حداكثري در كويته، مناطقي را مشخص مي‌سازد كه براي به تله‌افتادن هوا محتمل‌تر هستند



خلاصه
نتايج اوليه شبيه‌سازي 3D جريان، مزاياي روش شبيه‌سازي 3D جديد را نشان داده است كه عبارتنداز:
- هيچ‌گونه هزينه اضافي براي تهيه مدل در بخش‌هاي ديواره‌اي ضخيم در برندارد
- پديده 3D جريان سيال با استفاده از روش صحيح فيزيكي محاسبه مي‌شود
- محاسبات كاملاً به‌هم پيوسته جريان سيال و دمايي براي قطعه و قالب، امكان‌پذير است
- برقراري تعادل در سيستم‌هاي راهگاه‌ها موردتأييد است
- فشار هوا به‌عنوان تابعي از شرايط خروج آن محاسبه مي‌شود
- كانال‌هاي حرارتي، مدل‌سازي مي‌شوند
- تفاوت‌ها در دماهاي موضعي قالب بر شرايط پخت و جريان موضعي اثر مي‌گذارد
- ضريب «اسكورچ» و سرعت پخت براي قطعات با ديواره‌هاي ضخيم، قابل محاسبه است
- خواص مواد قطعات الحاقط قالب در نظر گرفته مي‌شود
مدل‌هاي 2D/ گرچه كاربردهايي در صنعت پيدا كرده‌اند، اما محدوديت ذاتي اين روش به روشني نشان داده شده است. لذا بدون استفاده از يك مدل 3D واقعي، نتايج حاصله رضايت‌بخش نخواهد بود. اين روش به اجبار شرايط طي سال‌ها در صنعت قالبسازي توسعه داده شده و به‌كار گرفته مي‌شد. بر مبناي تجربيات به‌دست آمده Sigmasoft توانايي ارزيابي اثرات تغييرات طرح و پارامترهاي فرايند در 3D را به طراح و سازنده ارائه مي‌دهد.
اگر واقعيات موردنظر در روش 3D ديده مي‌شود، پاسخ را نيز بايد در خود آن جست‌وجو كرد.

منابع:
1. Bogensperger, H.; Durchblick – Erfahrungen mit Spritzgieك-Simula-tionen. Kunststoffe 85 (1995) 1, S. 44 ff.
2. Filz, P.F., Genoske, H.; Simulieren statt Probieren. Kunststoffe 88 (1998), S. 954 ff.
3. Michaeli, W., Findeisen, H., Gossel, T., Klein, T.; 2,5D und 3D im Vergleich – Spritzgieكsimulation auf dem Prüfstand. Kunststoffe 87 (1997), S. 462 ff.
4. Michaeli, W., Zachert, J.; Simulation and Analysis of Three-Dimensional Polymer Flow in Injection Molding. SPE-AN-TEC, Toronto/Canada 1997.
5. Altmann, O., Wirth, H. J.; 3D-CAE-Rheologie über 3D-CAD-Volumen-Modelle. Kunststoffe 87 (1997) 11, S. 1670 ff.
6. Van der Lelij, A.; J. 3D ist genauer als 2D. Kunststoffe 87 (1997) 1, S. 51 ff.
7. Kallien, L. H., Smith, R.L.; Optimierung eines Druckgieكteiles durch nume-rische Simulation der Formfüllung und der Erstarrung, Gieكerei Erfahrungsaustausch (1994) 7.
8. Flender, E., Kallien, L., Hepp, E.; H. New developments for process modeling of the thixotropic forming process. Mangnesium Konfe-renz der Deutschen Gesellschaft für Metallkunde, Wolfsburg 1998.
9. Lipinski D. M., Flender, E.; Numerical simulation of fluid flow and heat transfer phenomena for semi- solid processing of complex castings, 5th International of Alloys and Composites, Golden, USA, 1998.
10. Lothar H. Kallien; 3D Simulation fro Rubber Injection Moulding, Sigma Engineering GmbH, Germany.


 نكات ايمني تاير خودرو 
نويسنده : حميدرضا ستاري

اكثر رانندگان، خودروهاي خود را برطبق عادت روزانه و بدون كوچك‌ترين توجه به وضعيت يكي از قطعات بسيار مهم و اساسي آن كه نقشي بسيار مهم در كيفيت رانندگي و ايمني خودروها دارد، مورداستفاده قرار مي‌دهند.
اين قطعه، لاستيك‌هاي خودرو است كه اكثر رانندگان حتي در شرايطي كه كاملاً نو هستند، به‌دليل زيبايي و لوكس‌كردن خودروهاي خود، اقدام به تعويض آنها مي‌كنند.
متأسفانه اغلب ما، به‌ندرت اين عادت را پيش از اينكه بسيار دير شود، تغيير مي‌دهيم.

شاخصه‌هاي مهم تاير
1. تاريخ توليد تاير
آيا مي‌دانيد كه تايرهاي خودرو نيز مانند بسياري از فراورده‌هاي مصنوعي ديگر، تاريخ مصرف دارند؟ اين تاريخ 4 سال پس از تاريخ توليد آنهاست كه معمولاً به‌صورت عددي 4رقمي بر روي لاستيك درج شده است.
پيدا كردن تاريخ انقضاي مصرف تاير، كاري بسيار آسان است. اگر به نوشته‌هاي درج شده در كنار تاير دقت كنيد، عددي 4رقمي را خواهيد ديد كه هفته و سال ميلادي توليد آن را مشخص مي‌سازد. درواقع تاير 4 سال پس از اين تاريخ، قابل‌استفاده نيست.
براي مثال، درنمونه زير عدد نشان‌دهنده اين است كه تاير در هفته هفتم از سال 2007 ميلادي يعني فوريه 2007 توليد شده و تا قبل از فوريه سال 2011 قابل‌استفاده است.
درصورتي‌كه تاريخ مصرف تاير شما گذشته باشد، اين احتمال كه به‌دليل تركيدن ناگهاني آن دچار تصادف شديد و يا حتي مرگ‌آور شويد، بسيار زياد است. اين مي‌تواند تمرين خوبي براي ما باشد تا با بررسي اين تاريخ، از منقضي‌نشدن مهلت مصرف تاير خودروي خويش مطمئن شويم.

2. ماكزيمم فشار باد
مطلب حائز اهميت ديگري كه غالباً آن را فراموش كرده و يا به آن اهميتي نمي‌دهيم، ميزان فشار بد مجاز تاير است. بسياري از پمپ بنزين‌هاي مكزيك، فشار باد را روي 28PSI تنظيم مي‌كنند. درصورتي‌كه قصد سفر داشته باشيد، آنها در بسياري موارد فشار را تا PSI پايين مي‌آورند زيرا لاستيك‌ها به‌هنگام رانندگي طولاني در بزرگراه‌ها، گرم شده و فشار باد دروني بالا مي‌رود. شما اگر به مكزيك مي‌رويد، اجازه اين كار را به آنها ندهيد.
ميزان ماكزيمم فشار مجاز براي هر تاير را مي‌توانيد در سطح كناري آن مشاهده كنيد. ماكزيمم فشار مجاز براي بعضي تايرها 32PSI و براي برخي 44PSI و براي بعضي انواع تاير حتي 50PSI درنظر گرفته شده است. تاير خودرو را بررسي كنيد تا از ميزان فشار مجاز واقعي آن مطلع شويد. تنظيم فشار باد تا چند پوند كمتر از ماكزيمم فشار مجاز، عملي قابل‌قبول است ولي نبايد در اين كاهش افراط كنيد.
تايرهاي مختلف، برحسب كاربردهاي گوناگون، براي تحمل فشارهاي مختلفي طراحي شده‌اند. شما مي‌توانيد ماكزيمم فشار مجاز تاير خودروي خويش را كه به‌صورت عددي كوچك در كنار آن درج شده است، مشاهده كنيد.
جدول 1، محدوده قابل‌قبول فشار باد تاير را نشان مي‌دهد.

جدول 1





فشار كم داخل تاير، موجب بالارفتن حرارت آن مي‌شود. عكسبرداري مادون قرمز از تايري كه در سرعت بالا تست شده است، نشان مي‌دهد كه با پايين آمدن فشار، دماي مخرب لاستيك بالا مي‌رود.

3. ماكزيمم ظرفيت بار هر تاير
مطلب مهم ديگري كه بايد به آن توجه كرد، ميزان باري است كه مي‌توانيم روي تايرها وارد كنيم. در بسياري مواقع، بدون توجه به فشاري كه بار اضافي درون خودروها به تايرها وارد مي‌كند، اقدام به حمل بار با خودرو مي‌كنيم. افزايش نرخ ماكزيمم بار مجاز، امكان خرابي لاستيك را افزايش داده و حتي ممكن است عاملي مؤثر در وقوع تصادفات باشد.
جدول 2، نشان‌دهنده شاخص بار مجاز درج شده روي تاير و ماكزيمم وزن قابل تحمل هر تاير برحسب پوند و كيلوگرم است.
برطبق جدول 2 شاخص بار ماكزيمم 109 بيانگر ظرفيت تحمل 2271lbs و يا 1030kg براي هر تاير است.

جدول 2

4. نرخ سرعت مجاز
نرخ سرعت مجازي كه تاير براساس آن طراحي شده است، توسط حرفي كه در كنار شاخص بار مجاز درج شده‌اند، مشخص مي‌شود.
جدول 3، نرخ سرعت مجاز براساس كيلومتر بر ساعت و مايل بر ساعت را براي شاخص‌هاي مختلف نشان مي‌دهد.

جدول 3


5. اندازه تاير
بسياري از افراد، هنگامي كه براي خريد لاستيك به فروشگاه مراجعه مي‌كنند، در پاسخ به سوال فروشنده در زمينه اندازه لاستيك موردنظرشان، بلافاصله اعداد و ارقامي را بيان مي‌كنند كه روي لاستيك قديمي خود ديده‌اند.
آيا بهتر نيست بدانيد كه اين شماره‌ها چه معنايي دارند؟
6. مقاومت حرارتي
مقاومت حرارتي تايرها با حروف مشخص مي‌شوند.
مقاومت حرارتي تايرها به‌ترتيب از بالاترين تا پايين‌ترين درجه، با حروف A B يا C مشخص مي‌شوند.

 

جدول 4


7. Traction
اين واژه در يك تاير، ميزان قابليت ايستايي آن را در جاده‌هاي خيس نشان مي‌دهد. اين واژه، گريدهاي بالاتر تاير، اين امكان را مي‌دهند كه خودروي خود را در جاده‌هاي خيس، در مسافت كوتاهتري نسبت به تايرهاي با گريد پايين‌تر، متوقف كنيد. ميزان Traction از بيشترين تا كمترين، به‌ترتيب با حروف "B" ،"A" ،"AA" و "C" تعريف مي‌شود.

8 . Treadwear
اين عدد، نرخ سايش تاير را به ما نشان مي‌دهد. عدد بالاتر، بيانگر اين است كه ساييده شدن لاستيك زمان بيشتري طول مي‌كشد. بنابراين زمان ساييده شدن يك تاير با گريد 400 دو برابر تايري با گريد 200 است.


 پلاستيك با فناوري بالا 
نويسنده : حميد جوادي

پيشرفت در انواع مواد و پايه آنها چگونه به بهبود خواص سيستم‌هاي انتقال‌قدرت و زيرسيستم‌ها، كمك مي‌كند؟
پلاستيك‌هاي مهندسي به بهبود راحتي خودرو، ايمني، صرفه‌جويي در سوخت و اقتصادي‌بودن آن كمك مي‌كند. امروزه پلاستيك‌هاي مهندسي به‌طور وسيعي به‌عنوان پوشش محافظ مجموعه‌هاي الكتريكي و الكترونيكي در برابر محيط اطراف و يا براي اطمينان از عايق بودن آنها به‌كار برده مي‌شود.
نمونه‌اي از اين كاربردها، شامل اجزاي تشكيل‌دهنده جعبه‌هاي الكتريكي نظير ECU housing، موتورهاي الكترونيكي، جعبه‌دنده‌ها، سيم‌پيچ‌ها، اتصال‌دهنده‌ها (كانكتورها)، كليدها و عايق‌هاي قوي سيم است.
در اين نوع كاربردها، اكثر پلاستيك‌هاي مهندسي مورداستفاده، از جنس PBTs و PAs هستند زيرا داراي فرايندهاي توليد آسان بوده و براحتي مونتاژ مي‌شوند (PA6)، داراي پايداري و ثبات ابعادي بالا و نيز عايق الكتريكي خوبي هستند (PBT). در شرايط دمايي بالا، بايد از موادي استفاده كرد كه مقاومت بالايي در برابر گرما دارند.
از آنجا كه صنعت به‌دنبال يافتن سيستمي براي كاهش قيمت، بهبود مصرف و كاهش وزن براي كاهش مصرف سوخت است، هر نوآوري نبايد باعث افزايش عمده در وزن خودرو شده و يا نتيجه آن، افزايش پيچيدگي در ساختار عايق‌هاي قوي سيم‌هاي الكتريكي شود.
محرك اصلي ديگر، هيبريداسيون و روند تكنولوژي باتري‌هاي پيشرفته است كه هدف اصلي آنها، اقتصادي‌كردن مصرف سوخت و كاهش انتشار CO2 مي‌باشد.
سيستم‌هاي جديد هيبريدي، به‌گونه‌اي مجهز مي‌شوند كه تقاضاهايي جديد نظير نيروي فرمان‌پذيري الكتريكي و كمپ‌هاي الكتريكي روغن و آب را همانند سيستم‌هايي كه مي‌توانند قدرت الكتريكي موردنياز را به آساني تأمين كنند، پاسخگو باشند.
پلاستيك‌هاي مهندسي DSM شامل بخش وسيعي از توليدات براي رسيدن به نيازهاي توليدكنندگان و OEMها مي‌شود.
با تمركز اكيد براي پيدا كردن راه‌حل‌هايي براي نياز مشتريان، شركت DSM مواد جديد و گريدهاي خاصي از اين‌گونه مواد را معرفي كرده است كه براي كاربردهاي موردنياز طراحي مي‌شود و درعين‌حال، در مواجهه با روند كلي صنعت، به‌منظور ساخت محصولات سبك‌تر، كاراتر و همچنين سازگارتر با محيط‌زيست نيز همراستا مي‌باشد.
محصولات كليدي، شامل آرنيت PBT/PET است كه استحكام ابعادي بسيار خوبي دارد و مقاومت شيميايي عالي از خود نشان مي‌دهد.
اين مواد براي جعبه‌هاي فيوز، پوشش‌هاي ECU و بدنه عملگر (محرك) و حسگرها به‌كار مي‌روند. علاوه‌بر گريدهاي تقويت شده با الياف شيشه استاندارد، DSM گريدي خاص از آرنيت (TV8 260) با چقرمگي بالا، مقاومت هيدروليز بهبوديافته وكارايي خستگي بالايي تهيه كرده است.
محصول كليدي ديگر، Akulon PA6 & PA66 است. كاربرد پلي‌آميدها، گسترده بوده و براي ساخت اجزاي تركيب‌كننده E&E ترجيح داده مي‌شوند زيرا نيازهاي ثبات ابعادي و تلرانس‌هاي موردنياز را براي قطعات فراهم مي‌آورند.
تاب برداشتن كمتر بويژه براي هوزينگ‌هاي پيچيده جعبه الكترونيكي توسط مواد هيبريدي شامل 10درصد الياف شيشه، 20درصد مواد معدني، 10درصد الياف شيشه و 20درصد دانه‌هاي كروي شيشه‌اي، به‌دست مي‌آيد.
DSM، دو گريد هيبريد Akulon ultraflow
براي اجزاي تشكيل‌دهنده E&E معرفي كرده‌است. اين گريدها مي‌توانند قيمت توليدات را از 20 تا 40درصد در زمان چرخه كوتاه‌تري در مقايسه با گريدهاي PA6 استاندارد، كاهش دهند. اين درحالي است كه اين قطعات، سطح ظاهري بسيار بهتري را نشان مي‌دهند.
Stanyl PA46، سومين محصول كليدي است كه به‌دليل مزيت جريان يافتگي آن در حين فرايند، زمان چرخه‌اي كوتاه، چقرمگي زياد و كارايي خزش آن، براي اجزايي ايده‌آل است كه نياز به مقاومت حرارتي بالا، مقاومت به روغن يا عمليات سايشي (دنده‌ها) خوبي داشته باشد.
علاوه‌بر گريدهاي استاندارد، DSM گريدهاي Stanyl با جريان يافتگي بالا مخصوصي را براي ساخت عايق‌هاي الكتريكي با ديواره نازك براي موتورهاي الكتريكي و سيستم‌هاي ساخته شده براي اين منظور خاص مثل ABS و HVAC را پيشنهاد مي‌دهد. اخيرا Stanyl با گريد OCD2100 با مقاومت حرارتي بالا، پايداري حرارتي بالا بهبوديافته به‌عنوان جديدترين كاربردهاي هيبريدي معرفي شده است. كوپلي‌استر ترموپلاستيك Arnitel براي پوشش اوليه سيم بهبود يافته‌است. Arnitel UM551 به‌شدت داراي رفتار بخارزايي و مه‌گرفتگي كمتري در دماي 150 درجه سانتي‌گراد و در دماي بسيار پايين، داراي خاصيت شكنندگي مناسب است. بتازگي يك خانواده جديد Arnitel C كه مقاومت حرارتي بالاتر، تأخيرانداز شعله (V-2) و كوپلي‌استر مقاوم در برابر هيدروليز براي كاربرد دمايي T4/T5 دارد، توليد شده است. كاربردهاي اصلي براي Arnitel C، سيم و كابل‌هاست كه به‌خوبي لوله‌هاي حلقوي به‌كار رفته در زير درب موتور خودرو عمل مي‌كنند.
پلاستيك‌هاي مهندسي DSM گريد تازه‌اي از Xantar ADS- Pc/ABS را معرفي كرده است كه براي ساختار مستقيم ليزري مثل آنتن‌ها در محصولات مخابراتي موبايل مناسب هستند. اين چرخه مختلط براي جايگزيني بردهاي چرخه‌اي پرينت شده سنتي، به‌كار مي‌روند. سيستم‌هاي E&E Auto و قطعاتي نظير حسگرها مي‌توانند از اين تكنولوژي به‌منظور كاهش‌قيمت و فضاي كاري مناسب بهره‌مند شوند.

منبع:
Engine Technology International March 2009.


 روش‌هاي لحيم‌كاري سخت مبدل‌هاي حرارتي و تأثير عناصر مختلف بر روي كيفيت اتصال و مقاومت در برابر خوردگي 
نويسنده : سيدحميد عباسي حسيني

لحيم‌كاري، يكي از روش‌هاي اتصال فلزات است كه در صنعت كاربرد فراواني دارد. مثلاً براي اتصال قسمت‌هاي مختلف هواپيما، خودرو، تعمير انواع پره‌هاي توربين و ... از اين روش استفاده مي‌شود.
دو گروه عمده لحيم‌كاري عبارتند از: لحيم‌كاري سخت، لحيم‌كاري نرم
لحيم‌كاري سخت براي اتصال فلزات در دماي زير نقطه ذوب فلز پايه استفاده مي‌شود كه عموماً درمحدوده دمايي 450 درجه سانتي‌گراد و يا بالاتر انجام مي‌شود. در لحيم‌كاري سخت، پيوند به‌صورت متالورژيكي در محل اتصال انجام مي‌شود، اما به‌دليل زير فلز پايه‌بودن دماي ذوب لحيم هيچ‌گاه فلز پايه ذوب نمي‌شود. لحيم‌كاري سخت به‌علت تمايل به پيچيدگي و تاب كمتر و كمتر بودن تنش پسماند، در بعضي موارد براي اتصال فلزات مناسب‌تر از جوشكاري است. همچنين براي اتصال دو فلز مختلف نظير آهن با مس نيز مي‌توان از لحيم‌كاري سخت استفاده كرد.
پارامترهاي مؤثر در لحيم‌كاري سخت عبارتنداز:
نحوه تركنندگي سطح، خواص فلز پايه، خواص لحيم، نحوه تميزكاري سطح قبل از لحيم‌كاري، نحوه آماده‌سازي سطح و اعمال روانساز، طراحي اتصال ولقي ودرنهايت منابع توليد حرارت و روش‌هاي اعمال حرارت (روش‌هاي لحيم‌كاري).

لحيم‌كاري داخل كوره
روش‌هاي مختلف لحيم‌كاري سخت، براساس نحوه توليد انرژي گرمايي و انتقال حرارت به محل اتصال، عبارتند از:
لحيم‌كاري با شعله، لحيم‌كاري داخل كوره، لحيم‌كاري القايي، لحيم‌كاري مقاومتي، لحيم‌كاري غوطه‌وري، لحيم‌كاري با اشعه مادون قرمز، لحيم‌كاري با مواد حرارت‌زا، لحيم‌كاري با اشعه ليزر.
روش مناسب براي لحيم‌كاري، با توجه به نوع اتصال، محل اتصال و تناژ محصول انتخاب مي‌شود.
از لحيم‌كاري داخل كوره به‌طور وسيعي براي توليد انواع مبدل‌هاي حرارتي داخل خودرو استفاده مي‌شود. اين روش به‌علت سرعت توليد بالا و يكنواختي مناسب اتصالات حين توليد، نسبت به ساير روش‌هاي لحيم‌كاري ارجحيت دارد، اما با توجه به گران‌بودن تجهيزات توليدي و نياز به امكانات جنبي، در كارگاه‌هاي كوچك امكان‌پذير نيست.
دو نوع كوره براي انجام لحيم‌كاري مورداستفاده قرار مي‌گيرد كه عبارتند از: كوره تناوبي و كوره پيوسته.
براي حجم توليد بالا از كوره‌هاي پيوسته و براي قطعات حجيم از كوره متناوب استفاده مي‌شود.
در اين روش لحيم‌كاري قطعات بر روي فيكسچر توليدي قرار گرفته پس از اعمال لحيم و روانساز، در دماي مشخص كه همان دماي لحيم‌كاري است به داخل كوره انتقال و پس از زمان مشخصي از كوره خارج و اتصال برقرار مي‌شود. اگر از روانساز داخل كوره استفاده نشود، حتماً بايد از محيط كنترل شده در داخل كوره استفاده كرد. محيط‌هاي كنترل‌شده‌اي كه براي لحيم‌كاري سخت داخل كوره استفاده مي‌شوند، به سه بخش تقسيم مي‌شوند كه عبارتند از: محيط‌هاي احيايي، محيط‌هاي خنثي و محيط خلاء كه بسته به شرايط كاري، مي‌توان از هر يك استفاده كرد و در برخي موارد، امكان دارد از محيط تركيبي سود برد. مزاياي استفاده ازمحيط كنترل شده بجاي روانساز عبارتند از:
1. درمناطق لحيم‌كاري شده نيازي به تميزكاري نهايي نيست.
2. براي لحيم‌كاري قطعات پيچيده مانند ساختار لانه زنبوري مبدل‌هاي حرارتي، بسيار مناسب است زيرا اعمال و يا برطرف كردن روانساز در اين قطعات مشكل و در بعضي اوقات غيرممكن است.
3. با استفاده از محيط كنترل شده مسائل مربوط به جايگزيني مذاب بجاي روانساز مطرح نيست.

لحيم‌كاري سخت آلومينيم
آلومينيم و آلياژهاي آن به سه گروه عمده طبقه‌بندي مي‌شوند كه عبارتند از: آلومينيم با خلوص بالا، آلومينيم تجاري و آلومينيم آلياژي كه آلومينيم‌هاي آلياژي نيز به آلومينيم‌هاي غيرقابل عمليات حرارتي شامل سري‌هاي 5000، 4000، 3000، 1000 وآلياژهاي قابل عمليات‌حرارتي شامل سري‌هاي 7000، 6000، 2000 تقسيم مي‌شوند.
عناصر مختلفي به آلومينيم اضافه مي‌شود تا باعث بهبود خواص فيزيكي و مكانيكي آن شود در سري آلياژهاي غيرقابل عمليات حرارتي از عناصري استفاده مي‌شود كه بيشتر باعث استحكام‌دهي حين كار سرد مي‌شود، اما در سري‌هاي قابل عمليات‌حرارتي از عناصري استفاده مي‌شود كه حلاليت و رسوب سختي در آلياژ ايجاد كنند كه سيليسيم و منيزيم از اين دسته از عناصرند.
اكثر آلياژهاي آلومينيم، قابل لحيم‌كاري هستند و براي اتصال قطعات ازجنس اين آلياژها مي‌توان از لحيم‌كاري سخت استفاده كرد. روش‌هاي مورداستفاده براي لحيم‌كاري آلومينيم عمدتاً به‌صورت غوطه‌وري، داخل كوره و شعله‌اي است و ديگر روش‌ها مانند القائي، اشعه‌اي و مقاومتي براي كاربردهاي ويژه استفاده مي‌شود.
لحيم يا فلز پركننده براي لحيم‌كاري آلومينيم از كلاس BAlsi است كه B مخفف كلمه Brazing و Ai-Si مشخص‌كننده عناصر اصلي آلياژ لحيم است.
در لحيم‌كاري آلومينيم، از روانساز براي ايجاد تركنندگي و برطرف سازي فيلم اكسيدي Al203 استفاده مي‌شود. روانسازهاي مورداستفاده براي آلياژهاي آلومينيم، شامل درصدهاي خاصي از نمك‌هاي فلورايد و كلرايد غير اورگانيك هستند كه فرم طبيعي آنها به‌صورت پودر است روانساز به‌صورت خشك و يا با حلال‌هايي مانند آب، الكل به طريق مالشي، اسپري، اسپري، پاشش و يا فروبردن قطعات به‌كار برده مي‌شود. از آنجا كه تركيب روانساز يك عامل شيميايي خورنده است، بايد به حد كافي استفاده شود و پس از انجام لحيم‌كاري با عمليات تميزكاري نهايي برطرف شود.
براي لحيم‌كاري آلومينيم و آلياژهاي آن در بيشتر طراحي‌ها از اتصالات لب رو لب استفاده مي‌شود و طراحي فيكسچر براي جفت‌كردن لبه‌هاي اتصال با دقت كافي انجام مي‌شود به‌طوري كه لحيم در داخل اتصال براحتي و بدون به‌دام افتادن روانساز جريان يابد.

اتصالات متداول مورداستفاده در كوره‌هاي لحيم‌كاري سخت در شكل شماتيك بالا مشاهده مي‌شود.
فاصله دولبه براي ايجاد كشش موئينگي، پارامتر بسيار مهمي است اين فاصله براي لحيم‌كاري با روش غوطه‌وري بين 5/0 تا 1/0 ميلي‌متر و براي لحيم‌كاري شعله‌اي و داخل كوره مي‌تواند 1/0 تا 25/0 ميلي‌متر باشد.
هرقدر كه ميزان لب رو لب افتادن بيشتر شود، بايد تلرانس‌ (فاصله دو لبه) افزايش يابد. بيشترين تلرانس 6/0 ميلي‌متر است كه براي موارد ويژه استفاده مي‌شود.
طراحي ابزار و تجهيزات مورداستفاده براي ثابت نگه‌داشتن قطعات در حين انجام لحيم‌كاري، بايد به‌گونه‌اي باشد كه انبساط و انقباض اين تجهيزات باعث ايجاد نيروهاي اضافي بر روي اتصال نشود.

توليد مبدل‌هاي حرارتي آلومينيمي خودروها با استفاده از لحيم‌كاري سخت
در تكنولوژي جديد، مبدل‌هاي حرارتي كه از آنها به‌منظور سيستم‌هاي گرمايش و سرمايش داخل خودرو، انتقال گرمايي آب وروغن خودرو استفاده مي‌شود، از آلومينيم و آلياژهاي آن جهت مواد خام اين مبدل‌ها استفاده مي‌شود. قبلاً اين براي اتصالات مبدل‌ها از لحيم‌كاري سخت داخل كوره با ميحط خلاء استفاده مي‌شد، اما بتازگي اين كار در محيط گاز خنثي به‌همراه روانسازهاي مقاوم در برابر خوردگي انجام مي‌شود.
اين روانسازها باعث جلوگيري از تشكيل اكسيدهاي منيزيم و آلومينيم شده و خاصيت تركنندگي و سياليت لحيم در سطح ورق را افزايش مي‌دهند. علاوه‌بر آن، در كوره‌ها با محيط كنترل شده با گازهاي خنثي مانند نيتروژن محيط ضداكسيدي شده، اما بعلت وجود ناخالصي‌هاي اكسيژن و بخار آب (حدود 20 PPM) ابتدا بايد روانساز با كيفيت مطلوب قبل ازمونتاژ و انجام اتصال بر روي محل‌هاي اتصال قرار گيرد.
در سطوح داخلي كه تميزكردن سطح اكسيدي حاصل از اعمال روانساز، پس از انجام اتصال امكان‌پذير نيست، لحيم‌هاي با روش نورد1 بر روي ورق پوشش داده مي‌شود كه شامل درصدي منيزيم و ليتيم است. اين آلياژ اين اجازه را مي‌دهد كه اتصال بدون روانساز با كيفيت مطلوب در محيط كنترل شده نيتروژن برقرارشده و كاهش زمان و هزينه توليد نيز تحقق يابد. در شكل 1، مثالي از مبدل حرارتي مونتاژ شده ارائه شده است. [6]
سيستمي كه با استفاده از اعمال گاز كنترل شده در محيط كوره مورداستفاده قرار مي‌گيرد، براي توليد مبدل‌هاي حرارتي بسيار مناسب است. به‌دست آمدن خلوص بالاي نيتروژن با استفاده از فلزات فعال Cs- Li- Mg باعث ايجاد شرايط مناسب براي لحيم‌كاري مي‌شود.


شكل 1


يك بدنه برش‌خورده از مبدل حرارتي مونتاژ شده (10) كه مي‌تواند به موازات يك كندانسور، منبع گرمايي، تهويه مطبوع و يا سيستم خنك‌كننده روغن خودرو، مورد استفاده قرار گيرد.
در شكل 2، مبدل حرارتي (10) درتيوپ (12) نشان داده شده است كه شامل يك چهار وجهي گسترش يافته در طول است. اين تيوپ از يك سطح داخلي فلز پايه (14) و سطح خارجي فلز پايه (16) تشكيل شده است كه سطح داخلي و خارجي از يك پوشش لحيم (18) بر روي آن برخوردار است. تركيب پوشش شامل تركيب زير است:
جنس فلز پايه نيز از آلومينيم سري 1XXX ،3XXX ،5XXX ،6XXX بوده و لحيم با روش مكانيكي پوشش داده مي‌شود. علاوه‌بر اين در صورت استفاده از سزيم (Cs) در لحيم تا حدود 2 درصد ليتيم تا 5/0 درصد كاهش مي‌يابد. اين لحيم‌كاري در دماي 550 درجه سانتي‌گراد انجام مي‌شود.

شكل 2

در شكل 3 به‌تفكيك فلز پايه (12) پره (22) لحيم (18) سطح داخلي تيوپ (14) سطح خارجي آن (16) و محفظه بهم زدن مايعات (20) نمايش داده شده است. همان‌گونه كه در شكل مشاهده مي‌شود لحيم‌كاري سخت براي اتصال سه قطعه تيوپ (12) پره (22) و محفظه‌اي كه مايعات از آن عبور مي‌كند (20) انجام مي‌شود. براي انجام اين فرايند، ازكوره با محيط كنترل شده استفاده مي‌شوند. هنگام انجام فرايند لحيم‌كاري، تركيب Cs- Li- Mg در پوشش لحيم دردماي 550 درجه سانتي‌گراد به مايع تبديل شده و جريان آن در سطح اكسيدي Al203 باعث تر شدن سطح فلز پايه شده و ادامه اين عمل موجب از بين رفتن سطح اكسيدي مي‌شود و اجازه مي‌دهد كه تركيب پوشش (لحيم) در داخل اتصال جريان پيدا كرده و فرايند لحيم‌كاري انجام شود. اين روند در واقع نوعي هنر واقعي در فرايند لحيم‌كاري كوره‌اي با محيط خنثي است.

شكل 3

روش انجام لحيم‌كاري مبدل‌هاي حرارتي در شكل 4 نمايش داده شده است. اين روش، شامل مراحل مختلف آماده‌سازي، اعمال پوشش و انجام لحيم‌كاري در محيط كنترل شده است در اين فرايند، مجموعه در يك فيكسچر (30) نگهدارنده قرار داده شده و ابتدا پيش گرم مي‌شود. دماي اين منطقه حدود 224 تا 246 درجه سانتي‌گراد است. سپس، مجموعه فوق همراه با مواد لحيم‌كاري و فيكسچر مربوطه، به محفظه ابتداي لحيم‌كاري منتقل شده و بين 3 تا 15 دقيقه در دماي 399 درجه سانتي‌گراد قرار گرفته و با يك كانواير (32) به كوره لحيم‌كاري با محيط كنترل شده گاز نيتروژن (34) انتقال مي‌يابد. با اضافه كردن فلزات فعال از منبع (38) دركوره، اكسيژن و بخار آب باقي‌مانده ازمحيط، برطرف مي‌شود. اين مواد فعال شامل تيتانيم و زيركنيوم يا آلياژهاي آنهاست. سپس، مجموعه به‌مدت 3دقيقه در اين محيط در محدوده دمايي 595 تا 605 درجه سانتي‌گراد قرار گرفته و لحيم‌كاري انجام مي‌شود.
مي‌دانيم كه آلومينيم و آلياژهاي آن، مقاومت بسيار بالايي در برابر خوردگي دارند. مبدل‌هاي حرارتي كه در خودرو استفاده مي‌شوند، اغلب در معرض انواع محيط‌هاي خورنده قرار دارند اگر آلياژ لحيم كنترل نشود امكان بروز خوردگي حفره‌اي از داخل مرز دانه‌ها وجود دارد. زماني‌كه در دوطرف يك منطقه لحيم‌كاري از دو آلياژ متفاوت استفاده مي‌كنيم كه يك طرف آن لحيم آلياژ Al- Si و طرف ديگر آلياژي شامل 2 تا 10 درصد روي و 1 تا 5 درصد منيزيم است. پروفيل نفوذ المان‌هاي لحيم آلياژ Al- Si نشان مي‌دهد كه به‌علت نفوذ سريع‌تر عناصر فداشونده روي و منيزيم، سرعت خوردگي به شدت كاهش مي‌يابد و از تخريب اتصال توسط محيط خورنده پيشگيري مي‌كند.
اضافه‌كردن منيزيم علاوه‌بر افزايش مقاومت در برابر خوردگي، باعث مي‌شود كه لحيم‌كاري در محيط گاز خنثي بدون اعمال روانساز انجام شود و باعث افزايش استحكام لحيم وكاهش هزينه توليد شود.
براي بهبود خواص مقاومت در برابرخوردگي درمبدل‌هاي حرارتي، مي‌توان پس از اعمال پوشش لحيم Al- Si (مي‌تواند 4 تا 14 درصد سيليس داشته باشد) از آلياژ نيكل قلع به‌عنوان لايه انتهايي استفاده كرد. اين لايه، بين لحيم نفوذ كرده و تحت فرايند انيلينگ از دماي 100 به 500 درجه سانتي‌گراد، باعث بهبود خواص خوردگي مي‌شود. بايد توجه داشت كه به‌منظور انجام پيوند، بايد لايه‌اي مياني از روي، قبل ازاعمال پوشش نيكل قلع، اعمال شود.

شكل 4

نتايج
1. براي توليد مبدل‌هاي حرارتي سيستم‌هاي گرمايش و سرمايش داخل خودرو، انتقال گرمايي آب و روغن خودرو از لحيم‌كاري سخت داخل كوره تحت محيط خلاء، محيط كنترل‌شده بهمراه روانساز و بدون روانساز مي‌توان استفاده كرد.
2 . استفاده از محيط كنترل شده گاز نيتروژن بدون اعمال روانساز، به‌دليل وجود اكسيژن و بخار آب، به‌صورت ناخالصي به همراه روانساز، امكان‌پذير است.
3 . با استفاده از فلزات فعال Cs- Li- Mg مي‌توان خلوص گاز را تا حدي افزايش داد كه بدون استفاده از روانساز بتوان به كيفيت مطلوب در لحيم‌كاري سخت آلومينيم رسيد.
4 . استفاده از عنصر منيزيم باعث افزايش استحكام اتصال و مقاومت در برابر خوردگي مي‌شود.
5 . مبدل‌هاي حرارتي كه در خودرو استفاده مي‌شوند، اغلب در معرض انواع محيط‌هاي خورنده قرار دارند. استفاده از آلياژ نيكل– قلع به‌عنوان لايه نهايي، باعث افزايش مقاومت در برابر خوردگي محل اتصال مي‌شود.
6 . از روي و منيزيم با توجه به خاصيت فداشوندگي آنها، همراه با لحيم Al- Si به‌منظور پيشگيري از بروز خوردگي در محل اتصال استفاده مي‌شود.


پانوشت‌ها:
1 . CLLADING

منابع:
1. Metals Hand Book, Vol.6,Welding Brazing and Soldering, American Society for Metal park, 1983.
2. M. Schwats, "Modern Metal Joining Techniques" , Wiley , New York , 1969.
3. "Brazing Manual" ,A.W.S, 2501 N.W.7th street Miami , Florida 333125,1976.
4. Patent No: 5148862 , Sep. 22, 1992.
5. Patent No: 5857266 , Jan. 12, 1999.
6. Patent No: 6076727 , Jun. 20, 2000.
7. Patent No: US6512205 B1, Jan. 28, 2003.
8. Patent No: US7294411 B2, Jan. 28, 2007.



 دستورالعمل نگهداري و تعميرات قالب‌هاي پلاستيك 
نويسنده : كيوان اسدي

دسترسي به برنامه نگهداري و تعميرات قالب‌ها براي سازندگان يا مالكان آنها، امري ضروري است. اين امر، باعث مي‌شود قالب‌ها طول عمر بيشتري داشته و وقفه كمتري در توليد به‌وجود آورند. با اين روش، از اتلاف وقت جلوگيري و هزينه توليد كمتر مي‌شود.
نگهداري و تعمير قالب‌هاي تمليكي توليدكننده كه به‌صورت اماني در نزد تأمين‌كنندگان است توسط تأمين‌كنندگان به‌شرح ذيل بايد مديريت شود:
- تدوين و آموزش دستورالعمل فرايندهاي نگهداري و تعمير لازم روي قالب در بازه زماني -مشخص و گزارش‌دهي از فرايندهاي انجام شده روي آن
- تدوين دستورالعمل‌هاي اپراتوري شامل مونتاژ قالب، تميزكاري، روغن‌كاري اجزاي آن و آموزش‌هاي لازمه
- تصميم‌گيري در نحوه انجام فرايندهاي موردنياز اصلاحات و تغييرات
- تصميم‌گيري در مسئوليت و نحوه پرداخت هزينه‌هاي نگهداري و تعميرات قالب‌ها
- نحوه تأييد كيفي قالب‌ها
- مسئوليت‌دهي و قدرت‌دادن به پرسنل براي انجام وظايف مرتبط با تعميرها
تأييد نهايي تعميرات قالب و بررسي كيفي آن به‌عهده ساپكو است. قالب‌ساز و تأمين‌كننده، مسئول عيوب ساختي نظير مونتاژ اشتباه قطعات اينسرتي، مسيرهاي خنك‌كاري، انتخاب نامناسب فولاد، ترك روي محفظه و عيوب ناشي از كارهاي دستي، هستند.

عوامل تأثيرگذار در تعمير و نگهداري
در برنامه‌ريزي براي زمان‌بندي و دفعات فعاليت‌هاي نگهداري و تعمير قالب‌ها، به عوامل ذيل بايد دقت كرد:
1. جنس قالب (مواد قالبگيري)
2. جنس قطعه توليدي
3. پيچيدگي قالب
4. به‌كارگيري ناصحيح

1. جنس قالب (مواد قالبگيري)
به قالب‌هايي كه از فولاد نرم (يا آلومينيوم و ...) ساخته شده‌اند، Soft tool گفته مي‌شود. اين قالب‌ها سريع‌تر از قالب‌هايي كه از فولاد سخت ساخته شده‌اند، مستهلك شده و لاجرم زمان بازرسي و تعمير و نگهداري آنها كوتاهتر است.

2. جنس قطعه توليدي
نوع مواد قطعه توليدي توسط قالب، تأثير مستقيمي بر زمان فرسودگي قالب دارد. بنابراين در زمان‌بندي بازرسي‌ها و تعميرات بايد به آن توجه داشت.
- قطعاتي كه مواد آنها داراي افزودني يا فيلر (الياف شيشه، پودر تالك و...) هستند ساينده بوده و باعث مي‌شوند تا محفظه قالب و سيستم راهگاهي آن سريع‌تر ساييده و تخريب ‌شود.
- موادي كه داراي نقطه ذوب بيشتري هستند، نسبت به مواد داراي نقطه ذوب پايين، باعث ساييدگي بيشتر قالب مي‌شوند.
- موادي كه گاز خورنده توليد مي‌كنند، باعث خوردگي سطح قالب شده و نيازمند مراقبت بيشتري هستند.

3. پيچيدگي قالب
قالب‌هايي داراي اجزاي متحرك زياد و يا قالب‌هايي كه قطعه توليدي آنها داراي تلرانس بسته‌اي است در مقايسه با قالب‌هاي ساده و بدون مكانيزم و يا قالب‌هايي كه قطعه توليدي آنها داراي تلرانس نسبتاً باز هستند به تعمير و نگهداري و مراقبت بيشتري نياز دارند.
كشويي‌ها، پران كج‌ها، سنبه‌هاي متحرك، سيستم‌هاي هيدروليك و مكانيزم‌هاي مكانيكي، راهگاه گرم و سيستم‌هاي پران پيچيده با اجزاي ظريف، همگي نيازمند مراقبت‌هايي ويژه هستند.

4. بكارگيري ناصحيح
قالب، بر اثر فشار بيش از حد قفل قالب، فشار بيش از حد تزريق، وجود پليسه، عملكرد سريع قالب (باز و بسته شدن سريع)، روغن‌كاري كم يا نامناسب، عملكرد صفحه پران به‌صورت چند مرحله‌اي، تصادف قالب در هنگام بسته شدن و يا بسته شدن قالب در هنگام پران ناقص قطعه، مي‌تواند دچار شكست و سايش قالب شوند.
اقدامات اوليه‌اي كه مي‌توان براي كاهش تعميرات قالب به‌كار برد، عبارتنداز:
- داشتن يك سيستم توليدي مرتب، ماشين تزريق مناسب و كاليبره شده
- استفاده صحيح از ابزار توليدي، عدم استفاده از ابزاري مشابه پيچ گوشتي، چكش، سنبه تيز، چاقو، خط جدايش و سطح قالب و نيز چكش لاستيكي، سنبه‌ها و انبرهاي پلاستيكي، مسي يا برنجي.
- استفاده از آب سخت‌گيري شده براي خنك‌كاري قالب و نيز تخليه آب با دمش هوا از مسيرهاي خنك‌كاري به‌هنگام جدا كردن قالب از دستگاه
- پيشگيري از عملكرد قالب تحت نيروي قفل و فشار بيش از حد تزريق و باز و بسته شدن‌هاي سريع
- كافي بودن روغن‌كاري قالب
- پيشگيري از بسته‌شدن قالب در هنگامي كه قطعه به‌صورت ناقص پران و روي قالب مانده باشد
- محافظت از قالب در برابر اثرات محيطي (مثل اسيد، رطوبت، ...)

انواع بازرسي و تعميرات قالب
1. بازرسي روزانه: هر روز يا هر زمان كه قالب از چرخه توليد خارج يا باز مي‌شود
2. بازرسي دوره‌اي: هر 20000 سيكل يا هر 10روز كاري
3. تعميرات عمومي: هر 100000 سيكل
4. تعميرات اساسي: كه هر 250000 يا (نصف طول عمر پيش‌بيني شود قالب)

بازرسي روزانه
بازرسي‌هاي روزانه توسط سرپرست توليد يا اپراتور در پايان هر نوبت كاري و هنگامي كه قالب روي پرس است، انجام مي‌گيرد. نتيجه اين مراقبت افزايش زمان كاركرد قالب است. اين فرايند نبايد بيش از 15 دقيقه طول بكشد.
- سطح قالب (كروكويته) را با يك حلال تميز و از پارچه نرم و تميز به‌منظور برداشتن هرگونه توده‌اي از مواد (گريس‌ها و ديگر رزين‌ها) جمع شده در مسير خروج هوا، استفاده مي‌شود.
- كنترل فنرهاي مكانيزم‌ها و صفحه پران از نظر ترك يا شكست
- كنترل وضعيت روغن‌كاري و گريسكاري اجزاي متحرك و روانكاري آن در صورت نياز
- كنترل عملكرد صفحه پران
- كنترل بازرسي سطوح شيبدار قفل از نظر سايش
- كنترل پران‌ها از نظر پيچش و خمش
- كنترل سطوح آب‌بندي از نظر برآمدگي، زبري و حفره
- كنترل سطح قالب از نظر خراش ساييدگي
- كنترل نشتي آب و ميزان دبي خنك‌كاري
- كنترل نشتي سيستم هيدروليك
- كنترل سيستم‌هاي حفاظتي روي قالب (ميكروسوئيچ‌ها)
يادداشت تمامي مواردي كه در بازرسي دوره‌اي و تعميرات بايد موردتوجه قرار گيرد.
هر بار كه قالب از روي پرس برداشته مي‌شود، علاوه‌بر تميز كردن بايد كارهاي ديگري نيز انجام گيرد كه عبارتند از:
- دماي قالب به دماي محيط رسيده باشد زيرا هنگام گرم بسته شدن، هواي مرطوب بعد از سرد شدن قالب، روي سطح آن ميعان مي‌شود و زمينه خوردگي سطح قالب فراهم مي‌آيد.
- آب داخل مسيرهاي خنك‌كاري را به‌منظور جلوگيري از ايجاد زنگ‌زدگي و ريخته شدن آن بر روي سطح قالب، بايد خارج كرد.
- براي جلوگيري از زنگ زدن قالب، پران‌ها را به‌سمت بيرون قرار داده و در دو سمت قالب، روغن‌هاي محافظ به‌صورت اسپري بپاشيد. سپس پران‌ها را برگردانيد و قالب را ببنديد.
- كنترل كنيد كه تمامي پيچ‌ها و صفات قالب به‌صورت محكم وصل شده باشند.
- آخرين ضرب قالب، همراه با قالب بسته‌بندي شده و با آن، در انبار قرار داده شود.
- هنگامي كه قالب براي توليد مجدد از انبار خارج مي‌شود، آن را باز كرده، مجدداً تمامي قسمت‌هاي سطوح جدايش در دو طرف قالب را با حلال تميز و به وسيله پارچه نرم، تميز كنيد. اين عمل باعث مي‌شود تا مواد نگهدارنده غبار و ذرات ريز از روي قالب برداشته شود. اين زمان بهترين موقع براي گريس‌كاري ميل راهنما، سيستم پران و كشويي‌هاست.
- هنگامي كه سطوح قالب داراي پرداخت بالايي است، با پارچه روي سطح قالب نكشيد در عوض با مواد حلال آن را بشوييد و توسط هواي فشرده فيلتر شده، رسوبات و مواد زائد را از روي آنها برداشته و سپس با حلال تميز و با دستمال كاغذي نرم و نمد، سطح آن را پاك كنيد.
مراقب باشيد كه به‌دليل گرد و غبار روي پوست انگشتان، دستمال كاغذي، نمد و يا وزش باد بر روي سطح قالب نشسته است، به محل‌هاي پوليش و حساس آن آسيبي وارد نشود.
بازرسي‌هاي دوره‌اي
بازرسي قالب قبل از نصب قالب و بعد از خروج آن از ماشين تزريق، انجام مي‌شود. در بازرسي‌ها بايد به اشكالات جزيي توجه شده و براي برطرف كردن آنها برنامه‌ريزي شود. اين نوع تعميرات، توسط سرپرست اپراتورها يا اشخاص باتجربه در واحد قالب‌سازي، بعد از 20000 سيكل كاري يا هر 10 روز توليد انجام مي‌شود. همچنين مي‌توان در پايان هر بازه توليدي، به‌ترتيب اولويت آن را انجام داد. در بررسي قالب بايد به تمامي آسيب‌هاي جزيي دقت كرده و اقدام به اصلاح آن كرد.
- به هرگونه قطعات ناپديد شده يا شكسته دقت كنيد. آنها بايد مجدداً تأمين يا ساخته شده و روي قالب نصب شوند.
- تمامي اجزاي قالب بايد با حلال رقيق شسته شود تا پليسه‌ها و روغن‌هاي باقي‌مانده از اجراي فرايند توليد، از بين برود.
- مسيرهاي خروج هواي دور تا دور محفظه بايد كنترل شوند.
- كليه پران‌ها بايد كنترل شوند. پران‌هايي كه پيچيده يا شكسته‌اند، بايد تعويض شوند.
- قطعات شكسته بايد تعويض شوند.
- فنر برگشت صفحه پران بايد بازديد شود.
- خراش‌هايي كه حين توليد بر روي سطح قالب به‌وجود آمده‌اند، بايد تعمير و بازسازي شوند.
- پليسه‌ها بايد كاهش يابند.
- تمامي مواردي كه بايد در آينده موردبررسي و بازرسي قرار گيرند، بايد يادداشت شوند.
مسئوليت تعميرات ناشي از استفاده بيش از حد يا خوردگي زياد و زودرس قالب، برعهده پيمانكار است. هزينه تعميرات انجام شده، پس از يك بازه زماني از كاركرد قالب، بايد موردمذاكره بين مالك قالب و توليدكننده قرار گيرد تا در صورت نياز، براي تعميرات اساسي يا ساخت مجدد آن اقدام شود.

تعميرات عمومي
تعميرت عمومي بايد پس از هر 100000 ضرب و يا براساس نظر سرپرست توليد و توسط قالبسازي ماهر انجام پذيرد.
- تمامي صفحات را جدا كرده و تميز كنيد. توجه كنيد كه سطوح داراي پوليش بالا، نبايد با حوله يا مواد زبر، مالش داده شوند. آنها را بايد با حلال به‌صورت اسپري شسته و يا هواي فشرده و فيلتر شده، مواد اشغال و زائد روي آنها را برداشته و سپس با حلال رقيق تميز و استفاده از نمد يا دستمال كاغذي تميز كرد. مراقب باشيد كه گرد و غباري روي دست، دستمال كاغذي و يا درون هواي فشرده نباشد. اين امر باعث به‌وجود آمدن خراش بر روي سطح قالب خواهدشد.
- تمامي اجزاي قالب را از نظر ميزان سايش مورد بررسي قرار دهيد. هرگونه فرسايش بيش از حد را يادداشت و بررسي كرده و در صورت لزوم، تعمير يا تعويض كنيد.
- سطوح محفظه قالب را از نظر وجود حفره يا ديگر علائم ناشي از خوردگي يا اشتباه تصحيح، بررسي و منظم كنيد.
- تمامي اجزاي متحرك را روغن‌كاري كنيد. براي اين كار از روانكار مناسب براي تمامي اجزاي متحركي كه با محل تشكيل جنس تماس دارند، استفاده كنيد.
- مسيرهاي خروج هوا را از نظر عمق، پهنا و طول كنترل كرده و به‌منظور تعمير، بررسي كنيد. خروج هواي نامناسب باعث مشكلات پرشدن، افزايش فشار تزريق، سوختگي مواد و ... مي‌شود.
- اورينگ‌ها، واشرهاي آب‌بندي و gas ket را از لحاظ يكنواختي و پارگي كنترل كرده و ليستي از واشرهاي آب‌بندي‌هاي موردنياز را تهيه و يك دست از آنها را به‌عنوان قطعات يدكي در انبار نگهداريد. اين موارد را در صورت نياز بايد سريعاً تعويض كنيد.
- تمامي مسيرهاي خنك‌كاري تحت فشار بايد تست شوند تا نشتي و دبي جريان خروجي قابل عبور آنها، كنترل شود. مسيرهاي خنك‌كاري داراي رسوب را بايد با محلول‌هاي رسوب‌گير شست‌وشو كرده و گرفتگي آنها را باز كرد. در صورت لزوم بايد آنها را با دريل مجدداً سوراخ كرد.
- پران‌ها را از لحاظ هم‌راستايي عملكرد با صفحه پران، كنترل كنيد.
- سوراخ پران‌ها را از نظر شيبدار يا بيضي بودن، بررسي كنيد. در صورت نياز به تعمير، مي‌توانيد با برقو زدن يا سوراخ كاري، تغيير فرم سوراخ را برطرف كرده و يا از يك پران بزرگ‌تر استفاده كنيد. همچنين مي‌توانيد محل پران را تغيير داده و سوراخ مربوطه را مسدود كنيد.
- بوش‌هاي راهنماي صفحه پران را از لحاظ سايش كنترل كرده و فنرهاي برگشت صفحه پران را از نظر و خستگي و شكستگي بررسي كنيد.
- بررسي كنيد كه آيا عمليات سطحي شده انجام شده بر روي اجزاي قالب (نظير electro plate، گرين، پوليش) ساييده، كنده يا تخريب نشده باشند.
- بررسي كنيد كه تغيير سيستم راهگاهي (دهانه، راهگاه و ...) از نظر جابجايي يا تغيير ابعادي نياز به اصلاح نداشته باشد.
- تمامي فنرهاي صفحه پران، پس از هر 50000 ضرب بايد تعويض شوند.

تعميرات اساسي
تعميرات اساسي بايد توسط قالبساز ماهر و براساس برنامه زمان‌بندي شده پس از تيراژ معين، انجام گيرند. اين تعميرات را مي‌توان پس از اثر خوردگي يا آسيب بيش از حد قالب نيز انجام داد. قبل از انجام هر تعميري، بايد حداقل دو مجموعه كامل از آخرين ضرب قالب شامل: (قطعه، اسپرو، راهگاه، همراه با قالب براي بررسي دقيق به بخش تعميرات ارسال شود.
- مطمئن شويد تمامي اجزاي قالب بررسي شده و قسمت‌هاي آسيب ديده، تعويض يا اصلاح شده‌اند. در صورت عدم وجود قطعات يدكي، اجزاي موردنياز بايد مطابق با طرح اصلي، ساخته و جايگزين شوند.
- پين‌كج، بوش‌ها، تمامي سطوح حركتي (ريل‌ها، صفحات سايشي، گوه‌ها و...) را بررسي كرده و در صورت نياز جايگزين يا تعمير كنيد.
- تمامي پران‌هاي برگشت را بررسي كرده و معايب را با جايگزيني با فنرهاي نو برطرف كنيد تا از شكسته شدن فنر بر اثر خستگي جلوگيري شود.
- تمامي مسيرهاي عبور آب را با محلول رسوب‌گير شست‌وشو دهيد.
- تمامي اورينگ‌ها، كوركن‌هاي داخلي، آب‌بندها و واشرهاي آب‌بندي را تعويض كنيد.
- تمامي صفحات محفظه قالب را از نظر توازي، كنترل كرده و در صورت نياز آنها را صاف كنيد.
- سطح محفظه قالب را تميز كرده و در صورت نياز، مطابق با الزام اوليه پوليش كنيد.
- تمامي چاله‌ها، حفره‌ها و خراش‌هاي روي قالب را مطابق با خصوصيات اوليه مورد توافق، برطرفكنيد.
- سطوحي از قالب را كه آبكاري يا چرمكاري شده‌اند، از نظر خوردگي و سايش كنترل كنيد. در صورت نياز به ترميم، قالب را دمونتاژ و سطوح آبكاري شده يا چرمكاري شده را از بين برده و مجدداً فرايندهاي فوق را بر روي آن اعمال كنيد.
- نواحي نامناسب قطعه توليدي قالب را از نظر منابع كيفي، بررسي كرده و در صورت نياز تعمير يا جايگزين كنيد.
- تمامي اجزايي را كه آبكاري آنها برداشته و مجدداً آبكاري شده‌اند، بايد كنترل كنيد.
- تمامي سطوحي كه بر روي آنها، فرايندهاي تقويت سطحي از لحاظ خوردگي و سايش اعمال شده است، بايد كنترل شوند.
- تمامي اجزاي متحرك را بايد از لحاظ روان بودن حركتشان، كنترل كنيد (صفحه پران‌ها، كشويي‌ها، پران كج و...) در صورت نياز بايد تنظيمات لازم را انجام دهيد.
- محفظه قالب‌هايي را كه مي‌بايستي در تيراژي بالا توليدكنند، از لحاظ آزاد كردن تنش‌هاي پسماند فشار تزريق به‌هنگام توليد، تنش‌گيري كنيد.
- قالب كامل يا مجموعه محفظه آن بايد به‌طور دقيق بازرسي شوند به‌صورتي‌كه در پايان كار به قالبي جديد تبديل شود.
- جاسازي‌هاي قالب را از لحاظ وجود ترك، كار سختي و خوردگي بايد بررسي كنيد. در اين قطعات بويژه اگر بمنظور جلوگيري از خوردگي، آبكاري يا رنگ‌كاري شده‌اند، بايد سطح ياد شده را تراشيده و مجدداً فرايندهاي موردنظر را بر روي آنها اعمال كنيد.
- تمامي حكاكي‌هاي قالب بر روي قطعات ساخت، مجدد بايد حك شوند.

ابزار موردنياز نگهداري و تعمير قالب‌هاي تزريق پلاستيك
ميز مونتاژ بايد حداثل توانايي تحمل 5000 پوند را داشته باشد.
- دو عدد ريل موازي عمليات حرارتي شده "1*"1*"30 به‌منظور حركت قالب روي
- دو عدد ميله (آلومينيمي يا برنجي)
- چكش لاستيكي يا پلاستيك سخت
- چكش مكانيكي سبك سرگرد
- مجموعه آچار شش‌پر با يك لوله براي بلندكردن طول بازوي آن
- مخزن شست‌وشو داراي حلال تازه و تميز
- پارچه و حوله تميز
- هواي فشرده با حجم مناسب و سيستم فيلتراسيون مناسب و جديد
- چراغ قوه با باطري جديد
- مجموعه سنگ سنباده متوسط و ظريف براي برطرف كردن برآمدگي‌ها و خراش‌هاي روي قالب
- سنگ دستي متوسط براي برطرف كردن برآمدگي‌ها و خراش‌ها روي صفحات قالب
- سوهان براي برداشتن burns و گوشه‌هاي hobbles و لبه‌هاي روي جاساز قالب
- مجموعه‌اي از پين‌هاي آلومينيمي و برنجي نرم به‌عنوان سنبه به‌منظور خارج‌سازي پران‌هاي شكسته و خارج كردن پلاستيك از اسپرو يا جاهاي ديگر
- آچار "16/7 و "16/9 براي باز كردن و بستن اتصالات آب و نوار تفلن
- لبه‌هاي تيز قالب را با نوار چسب لوله يا برق از تأثيرپذيري در مقابل ضربه محافظت كنيد، لبه‌ها تيز مي‌تواند (كشويي، پران، پران كج، كشويي) باشد.

چك ليست بازرسي قالب
1. پايه قالب
2. راهنماي قالب
3. موقعيت‌دهنده كشويي
4. برگرداننده كشويي به عقب
5. لقي يا بازي موقعيت دهنده كشويي
6. قلاويز روي صفحات
7. علكرد صفحه پران
8 . فضاي حركت صفحه پران و فنرهاي فشار برگرداننده آن
9. حركت صفحه پران به جلو و عقب
10. پس پران
11. محل قرارگيري سيلندر
12. محل ورودي خروجي سيلندر
13. عملكرد سوئيچ‌ اطمينان
14. كشويي‌ها، عملكردشان، آببندي آنها، نگهدارنده اتصالات آب و سوئيچ‌ اطمينان
15. پين كج از نظر خمش
16. سوراخ‌هاي موقعيت‌دهنده كشويي
17. ارتفاع راهگاه گرم
18. قطر نازل گرم و شيب آن
19. راهگاه كش
20. راهگاه: ابعاد، خروج هوا، شعاع محل‌هاي تغيير مسير و صافي سطح
21. مناسب بودن پرداخت اسپرو
22. مناسب بودن قطر اسپرو
23. رينگ مركزياب ارتفاع و قطر آن
24. پرداخت محفظه
25. پرداخت سنبه (كر)
26. پين‌هاي سنبه از نظر خمش
27. مسير خروج هوا، عمق، ابعاد و موقعيت آن
28. نوع دهانه، ابعاد، پرداخت دهانه تونلي و شكل دهانه تونلي
29. ميل راهنماها از نظر خمش
30. زاويه قفل قالب
31. قطر قلاب و فيكسچر بلندكننده قالب
32. حكاكي بالاي قالب
33. اتصالات حرارتي
34. كنترل ترموكوپل و هيتر
35. كنترل مسير هواي فشرده، شير، جك و ...
36. تست آب، فشار، جريان و دماي قالب
37. حكاكي ورود و خروج آب و شماره قالب
38. صحت كنترلر راهگاه گرم و مشخص بودن نحوه سيم‌بندي قالب
39 . اتصالات سيستم هيدروليك
40. دستورالعمل تقسيم‌كننده جريان روغن
41. دستورالعمل برداشت قطعه
42. يدكي هيترها
43. مشخصات هر محفظه
44. كد مشخصه داخلي
45. علائم مشخصه قالب
46. تاريخ قالب

منابع:
1. http://www.tetramold.com/Mold%Maintenance%20Program.pdf (Mold Maintenance Program)
2. MAGNA STEYR مربوط به شركت Injection Tools / Moulds Standard


 توليد و گسترش فولادهاي ميكروآلياژي فورج‌پذير 
نويسنده : مجتبي موسوي

فولادهاي ميكروآلياژي با ساختار فريتي – پرليتي و با قابليت فورج‌پذيري مناسب، از جمله فولادهاي جديد با تكنولوژي مصرف و كاربرد پيچيده در توليد قطعات خودرو هستند. در تحقيق انجام‌شده، امكان توليد و استفاده از فولاد ميكروآلياژي فورج‌پذير با ساختار فريتي- پرليتي براي توليد قطعات خودرو موردبررسي و تحقيق قرار گرفته است. به‌اين‌منظور، ابتدا استانداردهاي موجود و پراكنده، گردآوري و با نيازهاي قطعات در خودرو، مطابق‌سازي شد. سپس براي توليد با شركت فولادسازي هماهنگي صورت‌گرفت. پس از توليد مواداوليه آزمايشي، بدون تغيير در قالب‌هاي فورج و مراحل فورجينگ قطعات انتخاب شده موردبررسي قرار گرفته‌اند. با تغيير دماي پيش‌گرم و همچنين نحوه خنك‌شدن قطعات بعد از فورج، خصوصيات مطلوب با حذف عمليات حرارتي كوئنچ و تمپر به‌دست آمد. با حذف عمليات حرارتي كوئنچ و تمپر كه با تغيير مواد قطعه از فولادهاي متداول عمليات حرارتي‌پذير به فولاد ميكروآلياژي امكان‌پذير خواهد بود، به‌ميزان حداقل 10 درصد در هزينه‌هاي توليد قطعه صرفه‌جويي مي‌شود.
آزمايشات متالورژيكي و مكانيكي براي كنترل مرغوبيت مواد و قطعات و همچنين تست جاده در شرايط واقعي عملكردي براي صحه‌گذاري بر خواص قطعه توليدشده از فولاد ميكروآلياژي، از جمله آزمايشات انجام شده طي اين پروژه‌اند.
نتايج اين طرح شامل موارد ذيل بوده است:
1. توليد داخل فولاد ميكروآلياژي و ايجاد دانش فني مربوط به آن
2. استفاده از فولاد ميكروآلياژي در توليد قطعات جلوبندي
3. كاهش هزينه‌هاي توليد و افزايش بازده خطوط توليدي قطعات

در سال‌هاي اخير، تيراژ توليد خودرو در شركت‌هاي خودروسازي داخلي، از مرز يك‌ميليون دستگاه گذشته است. تعداد زيادي از قطعات خودروهاي توليدي، توسط روش آهنگري توليد مي‌شوند. كه عموماً از سوي شركت‌هاي طرف قرارداد تحويل مي‌شوند.
عمليات حرارتي كوئنچ و تمپر، از جمله فرايندهايي هستند كه براي به‌دست آوردن خواص مطلوب در قطعات فورج‌شده، تقريباً بر درصد زيادي از قطعات آهنگري‌شده انجام مي‌شود. لذا بنابر نياز، محيط خنك‌كننده و دماي تمپرينگ و همچنين زمان عمليات متغير است.
از 1973 به بعد، تحقيقاتي در زمينه افزايش استحكام ساختار فريتي - پرليتي فولادهاي فورج‌شده به‌منظور حذف عمليات حرارتي كوئنج و تمپر در كشورهاي اروپايي آغاز شد. جاذبه اصلي انجام اين تحقيقات، صرفه‌جويي حاصل از حذف عمليات حرارتي بعد از فورج بود.
رسوب كربونيترورهاي عناصر ميكروآلياژي كه در فولادهاي متداول و مورداستفاده در صنعت فورج عنصر واناديوم است، در حين عمليات سردكردن قطعه بعد از عمليات فورج در ساختار شكل مي‌گيرد و باعث افزايش استحكام ساختار فريتي - پرليتي زمينه تا حدود 20 تا 30 درصد مي‌شود.
بررسي‌هاي انجام شده توسط ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) نشان داده است كه رسوب‌هاي V در ساختار فريت پرويوتكتويد و در ساختار پرليت ايجاد مي‌شوند. اندازه رسوبات ايجاد شده، حدود 5 نانومتر است.
افزون‌بر امكان حذف عمليات حرارتي كوئنچ و تمپرينگ، از ديگر مزاياي استفاده از فولادهاي ميكروآلياژي در صورت جايگزيني به‌جاي فولادهاي متداول عمليات حرارتي‌پذير در فرايند فورج مي‌توان به موارد ذيل اشاره كرد:
- حذف پيچيدگي ناشي از عمليات كوئنچ در قطعات
- حداقل شدن ميزان تابگيري قطعات
- بهبود قابليت ماشين‌كاري
- كاهش قيمت مواداوليه در بسياري از موارد
- كم‌شدن مراحل ترك‌يابي در قطعات توليدي
- افزايش قابليت اطمينان به قطعات
عدم وجود استانداردهاي مربوط به شرايط توليد و همچنين شرايط تحويل فولادهاي ميكروآلياژي، عدم آشنايي با اثر پارامترهاي مختلف نظير تغييرات جزئي در آناليز شيميايي در رفتار نهايي مواد و خصوصيات قطعه توليدي، توليد محدود فولاد، عدم آشنايي به عمليات ترمومكانيكال و اثر پارامترهاي مختلف بر خواص و همچنين نحوه صحه‌گذاري، از جمله موانعي بودند كه مي‌بايستي در مراحل مختلف و حتي قبل از شروع طرح، براي حل آنها چاره‌اي انديشيده مي‌شد.
در شكل1، مزيت استفاده از فولادهاي ميكروآلياژي در كاهش مراحل توليد براي به‌دست آوردن خواص مكانيكي مطلوب و برابر با فولادهاي متداول كوئنچ و تمپر، به‌طور شماتيك نمايش داده شده است.

 



شكل1: كاهش مراحل توليد در جايگزيني فولاد ميكروآلياژي به‌جاي فولادهاي متداول در خواص مكانيكي برابر

مراحل طرح
1. توليد فولاد
- جمع‌آوري استانداردها
- توليد آزمايشي فولاد
- صحه‌گذاري بر خواص فولاد توليد شده

2. مرحله گسترش استفاده از فولاد
- انتخاب قطعه
- توليد آزمايشي قطعات
- صحه‌گذاري خواص قطعات

توليد فولاد
عناصر ميكروآلياژي عبارتند از: واناديم (V)، نيوبيم (Nb)، تيتانيم (Ti) و آلومينيم (Al) كه به‌صورت منفرد يا بايكديگر، مورداستفاده قرار مي‌گيرند. طي سه‌دهه گذشته، فولادهاي ميكروآلياژي بيشتر از جنبه بهبود خصوصيات مكانيكي از طريق كنترل تركيب شيميايي و فرايندهاي ترمومكانيكي، پيشرفت كرده‌اند. با افزايش اطلاعات درباره قوانين حاكم‌بر ساختار ميكروسكوپي، رفته‌رفته استفاده از فولادهاي ميكروآلياژ از محصولات تخت (ورق، تسمه و...) به‌سمت محصولات طويل (ميله و مواداوليه فورج) با درصد كربن متوسط يا زياد، گرايش پيدا كرده است. سازوكار اصلي استحكام‌دهي در فولادهاي ميكروآلياژ، ريزشدن دانه‌ها و رسوب كاربيدها، نيتريدها يا كربونيتريدهاي عناصر ميكروآلياژ است. به‌اين‌ترتيب، ريزشدن دانه‌ها به‌واسطه افزودن عناصر ميكروآلياژ و انجام عمليات ترمومكانيكال به‌جاي عمليات حرارتي، صورت مي‌پذيرد.
با كنترل تركيب شيميايي و فرايند توليد و اثر آنها بر خواص نهايي قطعات توليدي مي‌توان خصوصيات مطلوب را در محصول ايجاد و از لحاظ اقتصادي استفاده از اين فولادها را توجيه كرد.
به ‌اين‌ ترتيب جايگزيني فولادهاي متداول عمليات حرارتي‌پذير با فولادهاي ميكروآلياژي، به‌دليل كاهش وزن ايجاد شده به‌خاطر كم‌شدن ضخامت‌ها و استحكام بيشتر فولاد ميكروآلياژي و حذف عمليات گران كوئنچ و تمپر كاملاً به‌صرفه و امكان‌پذير شده است.
درصد كربن در فولادهاي ميكروآلياژي فورج‌پذير، حدود 3/0 تا 6/0 درصد است. ساختار اين فولادها برخلاف فولادهاي كوئنچ و تمپر، به‌جاي مارتنزيت تمپرشده، از فريت و پرليت (فريتي - پرليتي) است.
مقايسه‌هاي انجام شده درمورد فولادهاي ميكروآلياژ با فولادهاي متداول عمليات حرارتي‌پذير، نشان داده است كه فولادهاي فورج ميكروآلياژي همراه با واناديوم، استحكام كششي و حد تحمل خستگي يكساني با فولادهاي عمليات حرارتي‌پذير در همان محدوده سختي دارند. خصوصيات ماشينكاري آنها بهبود مي‌يابد. سختي يكنواختي ايجاد مي‌شود. خصوصيات شكل (پيچيدگي قطعه) بهبود مي‌يابد و بازده توليد آنها به‌خاطر كاهش چرخه توليد و صرفه‌جويي در هزينه‌هاي ابزار و انرژي و نيز حذف عمليات حرارتي، افزايش مي‌يابد. فولادهاي ميكروآلياژ ابتدا براي توليد قطعاتي كه تحت‌ضربه قرار نمي‌گرفتند (نظير شاتون و ميل‌لنگ) استفاده مي‌شدند. اما تلاش‌هاي بعدي باعث استفاده از اين فولادها در قطعات داراي ضريب ايمني بيشتر، نظير قطعات سيستم فرمان و جلوبندي شد. به‌اين‌ترتيب با پيشرفت فناوري آلياژسازي و كنترل عوامل توليد قطعه مهمترين مانع جايگزيني فولادهاي ميكروآلياژي برطرف شد و قطعاتي با چقرمگي و مقاومت مطلوب در برابر ضربه، از فولادهاي ميكروآلياژي ساخته شد.
به‌منظور تعيين خواص مطلوب فولاد از لحاظ تركيب شيميايي، خواص مكانيكي، خواص متالورژيكي، كيفيت سطح، نحوه بسته‌بندي و چگونگي كنترل از استانداردهاي مرجع استفاده شده است.
تركيب شيميايي، خواص مكانيكي، خواص متالورژيكي، كيفيت سطح، تلرانس‌هاي ابعادي و نحوه بسته‌بندي و چگونگي شناسايي، مواردي هستند كه موردبررسي قرار گرفته و در هنگام تحويل فولاد از طرف شركت تحويل گيرنده مي‌بايستي موردبررسي و تحقيق قرار گيرند. مقاومت خستگي يكي از ديگر خواص قابل‌توجه براي مواد مورداستفاده در توليد قطعات خودرو است. شكل 2، نتايج تست نمونه شياردار و بدون شيار در آزمايش خستگي در حالت (Rotating Bending) را براي فولادهاي ميكروآلياژي و فولاد كوئنچ و تمپر نشان مي‌دهد. در شكل مشخص است كه نتايج آزمايش خستگي براي هر دو دسته فولاد، در يك محدوده قرار مي‌گيرد.

 



شكل2: مقايسه استحكام خستگي فولاد ميكروآلياژي و فولاد كوئنچ و تمپر در شرايط Rotating Bending


قابليت ماشين‌كاري فولادهاي ميكروآلياژي هنگام جايگزيني به‌جاي فولادهاي كوئنچ و تمپر، باتوجه به حجم زياد عمليات ماشين‌كاري كه غالباً بر روي قطعات فورج انجام مي‌شود، از اهميت خاصي برخوردار است. بر اين‌اساس و مطابق با اطلاعات و آزمايشات انجام شده، قابليت ماشينكاري فولادهاي ميكروآلياژي در بسياري از عمليات ماشينكاري نظير Drilling, Milling, Turning و Inner threading حداقل برابر با فولادهاي كوئنچ و تمپر بوده است. قابليت ماشينكاري با بررسي پارامترهاي زير تعريف شده است:
- دوام ابزار
- كيفيت سطح ماشينكاري شده
- راحتي جداشدن براده
- ميزان نيروي برش

مرحله گسترش استفاده از فولادهاي ميكروآلياژي
در ابتداي شروع طرح، تعداد قطعاتي كه از فولادهاي ميكروآلياژي توليد مي‌شدند، محدود به دو قطعه مي‌شد. مواداوليه موردنياز به‌طور 100درصد از خارج كشور تهيه و همچنين در توليد قطعه و ايجاد خواص مطلوب در آن، مشكلات بسيار زيادي وجود داشت.
براي انجام اين مرحله، ابتدا موارداستفاده از فولادهاي ميكروآلياژي در خودروهاي ديگر موردبررسي و بهينه‌كاوي قرار گرفته است. تعدادي از قطعاتي كه در مجموعه سيستم تعليق عقب يا جلو به‌طور موفقيت‌آميزي با فولادهاي ميكروآلياژي جايگزين شده‌اند، در زير معرفي مي‌شوند.
1. اكسل جلو خودروهاي سنگين (Front - Wheel Axle) كه در شكل3 نشان داده شده است، از فولاد (SAE 5140) توليد مي‌شد كه در 1986 به‌طور موفق از فولاد 27MnSiV6 همراه با Ti و درصد كربن حدود 32/0 توليد شده است. تركيب اين فولاد كاملاً با فولاد 30MSV6 طبق B531335 شباهت دارد.


شكل3: اكسل جلو در كاميون (Volvo)



2. بيرينگ بلاك (Bearing Block) در سيستم تعليق عقب خودروVW-Passat. در اين قطعه فولاد 27MnSiVS6 با درصد كربن ماكزيمم 32/0 درصد به‌جاي فولاد 1 درصد كه در حالت كوئنچ و تمپر استفاده مي‌شود، جايگزين شده است. استحكام نهايي كششي بعد از عمليات فورج در محدوده 950-800 قرار دارد (شكل 4).



شكل4: سيستم تعليق عقب (VW- Passat)


3. محور اكسل در خودروهاي سنگين بنز (Rear axle shaft). در اين قطعه فولاد 44MnSiVS6 بجاي فولاد (SAE4140~) در حالت سخت‌كاري سطحي جايگزين شده است (قطعه شماره28 در شكل 5).


شكل5: اكسل عقب (Mercedes)


با انتخاب كارخانه‌هاي قطعه‌ساز و انجام عمليات فورج با مواد داخلي، امكان مقايسه قابليت فورج‌پذيري مواد داخلي با مواد خارجي نيز فراهم شد. در مرحله گسترش استفاده از فولادهاي ميكروآلياژي سعي شد ابتدا مشكلات موجود در توليد قطعات، شناخته و حل شوند. عمده اين مشكلات ناشي از عدم شناخت رفتار فولادهاي ميكروآلياژي و حساسيت آنها به سرعت سردشدن بعد از عمليات فورج بود. به‌همين‌دليل، با تعريف پروژه‌هاي متعدد دانشگاهي، سعي در رفع موانع براي استفاده از اين گريد خاص در توليد قطعات شد. سپس، قطعات در مجموعه جلوبندي خودروهاي مختلف توليدي انتخاب شدند. براي استفاده و جايگزيني اين فولاد بجاي فولادهاي متداول عمليات حرارتي‌پذير، با توجه به تغيير خصوصيات مواد، نياز به شناخت دقيق عملكرد قطعات در شرايط كاربردي و همچنين تكميل اطلاعات مربوط به صحه‌گذاري و تست‌هاي مربوط به خواص بود كه با همكاري شركت‌هاي تست و طراحي مهندسي، اين مهم به انجام رسيد. در شكل‌هاي6 و 7، مقايسه خواص مكانيكي ايجاد شده در شرايط مختلف سردشدن براي فولاد ميكروآلياژي و فولاد كوئنچ و تمپر در يكي از قطعات جلوبندي، نشان داده شده است. همان‌طور كه مشخص است خواص مكانيكي در تمام شرايط سردشدن براي فولاد منتخب در حالت بعد از فورج و بدون انجام عمليات حرارتي كوئنچ و تمپر، از فولاد متداول بيشتر است.



شكل6: مقايسه استحكام تسليم در قطعات توليدشده از فولاد ميكروآلياژي و عمليات حرارتي‌پذير قبلي




شكل7: مقايسه استحكام نهايي در قطعات توليدشده از فولاد ميكروآلياژي و عمليات حرارتي‌پذير قبلي


به‌طور سنتي، طراحي اجزاي سيستم تعليق براساس استانداردهاي تهيه شده توسط هر يك از كارخانه‌هاي خودروسازي و با پشتوانه تجربه چندين‌ساله آنها انجام مي‌شود. در اين استانداردها، معمولاً قطعات، بايستي تست‌هاي خستگي اغلب بسيار سخت را بگذرانند. براساس اين روش كه با عنوان (Test-based) شناخته مي‌شود قطعات معمولاً سنگين و با ضرايب مهندسي بالا طراحي و ساخته مي‌شوند.
نيروهاي وارده بر يك خودرو، مي‌تواند با توجه به زمان و مكان كاملاً متفاوت باشند. اين نيروها مي‌توانند با توجه به نوع جاده‌اي كه خودرو بر روي آن رانده مي‌شود، خصوصيات ديناميكي خودرو، خصوصيات غيرخطي فنرها و كمك‌فنرها و فاكتورهاي ديگر، تغيير كنند. به‌همين دلايل، معمولاً آناليزهاي استاتيكي كه در روش‌هاي معمول عددي نظير المان‌هاي محدود به‌كار مي‌روند تنها به‌عنوان راهنما و نمايي كلي براي طراحي به‌كار مي‌روند و هرگز اين قابليت را براي پيش‌بيني زمان شكست قطعه ندارند. بنابراين، براي تأييد پاسخگوبودن قطعه در شرايط عملكردي و با عمر مفيد مناسب از پيست‌ها و يا جاده‌هايي با عنوان Proving ground استفاده مي‌شود. در اين جاده‌ها، تمامي شرايطي كه امكان وقوع آنها در شرايط واقعي رانندگي وجود دارد، شبيه‌سازي شده‌است.
طول جاده‌هاي PG و ميزان مسافت طي شده براي شركت‌هاي مختلف، متفاوت است. مثلاً در سايت تويوتا واقع در آريزونا، طول جاده 10 مايل و در مركز تست نوادا كه به خودروسازان مختلفي خدمات مي‌دهد، حدود 3 مايل درنظر گرفته شده‌است.
شركت‌هايي نظير شركت مايرا و ميل‌بروك نيز باتوجه به استانداردهاي موجود در اروپا، از امكانات PG بهره گرفته و اين خدمات را به خودروسازان ارائه مي‌دهند.
يكي از ديگر روش‌هايي كه براي مشخص‌كردن ضعيف‌ترين نقطه در طراحي قطعات خودرو به‌كار مي‌روند، انجام عمليات رانندگي در جاده‌هاي معمولي و عمومي است. اين تست براساس شرايط استفاده نرمال قطعه طراحي شده‌است و مي‌تواند اطلاعات بسيار خوبي را طي كمترين زمان در اختيار طراحان قرار دهد. يكي از شركت‌هايي كه براي خودروهاي خود از اين روش تست استفاده كرده است، شركت خودروسازي روور است. از ديگر روش‌هاي صحه‌گذاري بر طراحي مجموعه سيستم تعليق، استفاده از نرم‌افزارهايي براي شبيه‌سازي پيست‌هاي صحه‌گذاري است. در اين نرم‌افزارها، اطلاعات‌اوليه لازم از جاده‌ها و شرايط واقعي عملكردي سيستم تعليق به‌دست مي‌آيد. سپس، براي شبيه‌سازي شرايط مختلف عملكردي سيستم تعليق، مورداستفاده قرار مي‌گيرد. درحال حاضر شركت‌هاي مختلفي در زمينه تهيه اين‌گونه نرم‌افزارها فعاليت دارند. به اين نكته بايد توجه داشت كه استفاده از اين نرم‌افزارها نياز به انجام تست‌هاي واقعي عملكردي را از بين نبرده و با بهره‌گيري از اين نرم‌افزارها تنها مراحل سعي و خطا و هزينه توليد نمونه‌هاي آزمايشي كاهش مي‌يابد. در نهايت، براي صحه‌گذاري نهايي طرح، تست‌هاي واقعي عملكرد انجام مي‌‌شوند.
ميزان مسافت مناسب براي انجام تست جاده و همچنين نوع جاده‌هاي انتخاب شده مي‌بايستي به‌گونه‌اي انتخاب شود كه نمايانگر شرايط كلي حاكم بر قطعه در طول‌مدت عمر آن در خودرو باشد.
براي صحه‌گذاري بر قطعه توليدي از فولاد ميكروآلياژي، با توجه به اينكه ساختار متالورژيكي قطعه تغيير كرده است. لزوم انجام تست دوام عملكرد بر روي قطعه، ضروري است. بنابراين، قطعات توليدي بعد از انجام مراحل ماشين‌كاري و مونتاژ، براي انجام تست جاده ارسال شده و بعد از طي مسافت مشخص، هيچ‌گونه ايرادي در قطعات منفصله و قطعه جايگزين گزارش نشد.

نتايج طرح
صرفه‌جويي سالانه قابل‌توجه در هزينه‌هاي مستقيم توليد قطعات
بهبود كيفيت و كاهش ضايعات در توليد قطعات
خودكفايي در توليد فولاد ميكروآلياژي
ايجاد دانش فني جايگزيني فولادهاي ميكروآلياژي بجاي فولادهاي متداول عمليات حرارتي‌پذير
افزايش بازده توليد

منابع:
1. 1- S. Gunnarson, H.Ravenshorst and C.M. Bergstrِm “Experience with forged automotive components in precipitation hardened peartitic - ferritic steels “ metals Lab. Volvo, fundamentals of microalloying forging steels, golden, colorado, july 1986.
2. G. L. Dunlop, C - j carlsoon, and G. Frimding “Precipitation of VC in ferrite and pearlite during direct transformation of a medium carbon microalloyed steel”, metallurgical transactions A, 9A (1978), 261-266.
3. Richard S. Cline” “Evaluation of medium carbon icroalloyed steels for crank shaft application” Inland steel company, fundamentals of microalloying forging steels, golden, colorado, july 1986.
4. “Ferritic-Pearlitic Steels for Precipitation Hardening From Hot - Working Temperatures” DIN EN 10267.
5. “Ferritic-Pearlitic Engineering Steels for Precipitation Hardening From Hot - Working Temperatures” ISO 11692 - 1994.


شناسنامه
آغاز سخن
اخبار
گزارش
اقتصادي
مديريتي
فني مهندسي
چكيده پايان‌نامه
معرفي كتاب
اخبار كوتاه