قطعات فلزی به اجزایی گفته می‌شود که از فلزات ساخته شده‌اند و در انواع و اشکال مختلف در زندگی روزمره و صنایع مختلف به کار می‌روند.از وسایل آشپزخانه تا خودروها و ساختمان‌ها، همه و همه از قطعات فلزی بهره می‌برند. این قطعات می‌توانند هر چیزی باشند؛ از یک پیچ کوچک گرفته تا بخش‌های بزرگ و پیچیده ماشین‌آلات صنعتی. تولید این قطعات شامل مراحل مختلفی است که هر کدام نقش مهمی در کیفیت و کارایی نهایی محصول دارند. در ادامه با روش تولید قطعات فلزی بیشتر آشنا می‌شویم.
مراحل ساخت قطعات فلزی (قطعات کار)
برای تولید قطعات فلزی از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود. برخی از این روش‌ها قدیمی‌تر و سنتی‌تر هستند، مثل تراشکاری دستی، برخی دیگر بسیار پیشرفته و مدرن، مثل پرینتر‌های سه بعدی فلزی، هستند. انتخاب بهترین روش تولید قطعات فلزی به نیازها و ویژگی‌های قطعه‌ای که می‌خواهیم بسازیم بستگی دارد. در ادامه قرار است با مراحل تولید قطعات و روش‌های مختلف ساخت آن‌ها آشنا شویم.
۱- نیازسنجی تولید قطعات فلزی
در اولین مرحله، نیازها و خواسته‌های مشتریان و بازار شناسایی و تحلیل می‌شود. همچنین در این بخش مشخصات فیزیکی، عملکردی، مقاومت، اندازه‌ها و سایر الزامات قطعه نیز بررسی می‌شود. تحلیل دقیق نیازها به مهندسان و طراحان کمک می‌کند تا طراحی و فرآیند تولید را بهینه‌سازی کنند.
۲- طراحی اولیه قطعات
در گام دوم، مهندسان و طراحان با استفاده از نرم‌افزارهای CAD (طراحی به کمک کامپیوتر) مدل‌های سه‌بعدی و نقشه‌های فنی قطعات را ایجاد می‌کنند. در این مرحله جزئیات هندسی قطعه، ابعاد، جزئیات سطح، تحمل‌ها و سایر ویژگی‌ها به دقت تعیین می‌شوند و نقشه قطعه کامل می‌گردد.
طراحی قطعات فلزی (قطعات کار)
3- بررسی قطعات کار پیش از تولید
در این مرحله، طراحی‌های اولیه با استفاده از نرم‌افزارهای CAE (تحلیل به کمک کامپیوتر) مورد بررسی و تحلیل قرار می‌گیرند. این تحلیل‌ها شامل بررسی مقاومت مکانیکی، استحکام، رفتار دینامیکی و سایر ویژگی‌های عملکردی قطعه می‌باشد. هدف از این مرحله اطمینان از کارایی و قابلیت تولید قطعات فلزی است.
۴- انتخاب فناوری تولید قطعات فلزی
انتخاب فناوری مناسب برای تولید قطعات فلزی نقش بسیار مهمی در کیفیت نهایی، هزینه تولید، زمان تولید و کارآیی فرآیند دارد. هر فناوری تولید مزایا و معایب خاص خود را دارد و باید با توجه به نیازهای خاص پروژه و ویژگی‌های مورد نظر قطعه نهایی انتخاب شود. درباره فناوری تولید قطعات فلزی در ادامه مقاله به طور کامل توضیحاتی را ارائه کرده‌ایم.
۵- انتخاب مواد برای تولید
بعد از تصمیم گیری روش ساخت قطعه به سراغ مهم‌ترین مرحله ساخت و تولید قطعات فلزی می‌رویم، یعنی مرحله انتخاب مواد. در این مرحله با توجه به خصوصیات مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی مورد نیاز قطعه مواد اولیه انتخاب می‌شود. مواد اولیه می‌تواند فولاد، آلومینیوم، تیتانیوم و مس باشد و جنس قطعه با توجه به کاربرد و شرایط عملکردی آن انتخاب می‌شود. همچنین خواص مانند مقاومت به خوردگی، استحکام، سختی و وزن نیز در انتخاب مواد تاثیرگذار هستند.
۶- ساخت نمونه اولیه از قطعه کار
در این مرحله ، نمونه‌های اولیه از قطعه تولید می‌شود. این مرحله به منظور بررسی، ارزیابی طراحی و فرآیند تولید انجام می‌شود. نمونه‌های به مهندسان اجازه می‌دهند تا مشکلات و نقاط ضعف طراحی و ساخت قطعه را شناسایی و اصلاح کنند. این مرحله می‌تواند با استفاده از فناوری‌های مختلفی مانند چاپ سه‌بعدی، ماشینکاری یا ریخته‌گری انجام شود.
۷- تولید نهایی قطعات کار
پس از تایید نمونه‌های ساخته شده در مرحله قبل، تولید قطعات فلزی در تعداد انبوه آغاز می‌شود. در این مرحله، قطعات به صورت انبوه و با استفاده از تجهیزات و ماشین‌آلات مورد نیاز تولید می‌شوند. تولید نهایی شامل تمامی مراحل ساخت از برش و شکل‌دهی اولیه تا عملیات تکمیلی مانند پرداخت سطح و پوشش آن است.
۸- کنترل کیفی قطعات کار تولید شده
پس از تولید انبوه قطعات، آزمایش‌ها و ارزیابی‌های لازم برای اطمینان از کیفیت و عملکرد قطعات انجام می‌شود. تمام قطعات در این مرحله تست‌های فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی و غیره را می‌گذرانند تا از مطابقت آن‌ها با استانداردها و مشخصات فنی لازم اطمینان حاصل شود.
دستگاه CMM برای کنترل کیفی
انواع فناوری ساخت قطعات فلزی
برای تولید قطعات فلزی از فناوری‌های مختلفی استفاده می‌شود مثل ماشینکاری، ریخته‌گری، برشکاری، جوشکاری و… که در ادامه تمامی این روش‌های مختلف ساخت قطعات کار را بررسی می‌کنیم و توضیح می‌دهیم.
ماشین کاری
در این روش، با استفاده از ابزارهای برش، فلز به شکل مورد نظر تراشیده می‌شود. ماشینکاری شامل تراشکاری، فرزکاری، سوراخکاری، سنگزنی و بورینگ است. در این روش با حذف مواد اضافی ازقطعه،شکل نهایی قطعه را ایجاد می‌کنند. ماشین کاری نیز به دسته‌های زیر دسته‌بندی می‌شود.
- تراشکاری (Turning)
- فرزکاری(Milling)
- سوراخکاری (Drilling)
- سنگ زنی (Grinding)
- بورینگ (Boring)
در ادامه مقاله راجب روش‌های بالا توضیحات کامل ارائه شده است.
تراشکاری (Turning)
در تراشکاری قطعه کار به دور محور خود می‌چرخد و ابزار برش به صورت خطی حرکت می‌کند تا ماده اضافی را بردارد و شکل نهایی قطعه را ایجاد کند. این فرآیند بیشتر برای تولید قطعات فلزی استوانه‌ای و مخروطی استفاده می‌شود. تراشکاری می‌تواند به‌صورت منوال یا ماشینی(CNC) باشد. اگر قطعه کار ما پیچیده باشد بهتر است از دستگاه تراش‌های CNC استفاده کنیم.
تراشکاری قطعه فلزی (قطعه کار)
شما می‌توانید انواع تراش سی ان سی را در صفحه تراش CNC مشاهده کنید و این دستگاه‌ها را با ضمانت سلامت و خدمات پس از فروش از آرمان سی ان سی تهیه کنید.
فرزکاری(Milling)
یکی دیگر از فرآیندهای تولید قطعات فلزی است که در آن ابزار برش به دور محور خود می‌چرخد و قطعه کار ثابت است یا حرکت می‌کند. این فرآیند برای ایجاد سطوح مسطح، شیاردار و شکل‌های پیچیده استفاده می‌شود. فرزکاری همانطور که از نامش پیداست با استفاده از دستگاه‌های فرز انجام می‌شود.
دستگاه‌های فرز به ۲ صورت منوال و CNC تولید می‌شوند و می‌توانید از آن‌ها برای فرزکاری قطعات فلزی استفاده کنید. برای تولید قطعات فلزی پیچیده‌تر که نیازمند دقت بالایی در فرز کاری هستند بهتر است از فرز CNC استفاده کنید. شما می‌توانید انواع فرز CNC و اطلاعات مربوط به آن را در این لینک مشاهده کنید.
فرزکاری قطعات کار
سوراخکاری (Drilling)
سوراخکاری فرآیندی است که در آن ابزار برش به شکل مته به داخل قطعه کار فرو می‌رود و سوراخ ایجاد می‌کند. این فرآیند برای ایجاد سوراخ‌های با قطر و عمق مشخص استفاده می‌شود.
سوراخکاری قطعات کار
سنگزنی (Grinding)
سنگزنی فرآیندی است که در آن ابزار برش به شکل سنگ ساینده به سطح قطعه کار تماس می‌یابد و براده‌برداری می‌کند. این فرآیند برای ایجاد سطح صاف و دقت ابعادی بالا استفاده می‌شود.
سنگ
سنگزنی قطعات فلزی
بورینگ (Boring)
یک فرآیند ماشینکاری برای گسترش و تصحیح قطر داخلی سوراخ‌ها در قطعات فلزی است که پس از سوراخکاری اولیه انجام می‌شود. این فرآیند دقت بالا و کیفیت سطح بهتری را فراهم می‌کند و در تولید قطعات موتوری و مکانیکی کاربرد دارد. بورینگ با ابزار برشی مخصوص انجام می‌شود و می‌تواند سوراخ‌های دقیق و صاف ایجاد کند.
ریخته‌گری
فرآیندی است که در آن فلز مذاب را درون قالب‌ها می‌ریزند تا به شکل مورد نظر درآید. این روش به ویژه برای ساخت قطعات فلزی بزرگ و پیچیده مناسب است، زیرا علاوه بر توانایی تولید اشکال پیچیده، هزینه‌ای کمتر از برخی روش‌های دیگر دارد. ریخته‌گری به انواع مختلفی تقسیم می‌شود: ریخته‌گری ماسه‌ای که با استفاده از قالب‌های ماسه‌ای انجام می‌شود، دایکاست که در آن فلز مذاب با فشار بالا به درون قالب تزریق می‌گردد، و ریخته‌گری پیوسته که برای تولید مداوم مواد اولیه به کار می‌رود.
ریخته‌گری قطعات فلزی در قالب
برشکاری
از دیگر فرآیندهایی که برای تولید قطعات فلزی صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد، برشکاری است.در این روش مواد اولیه به اندازه‌ها و شکل‌های مورد نیاز برش داده می‌شوند. برش پلاسما، برش لیزری، برش ورق با گیوتین، برشکاری فلزی با واتر جت، برشکاری فلزات با هواگاز و همچنین برشکاری CNC نمونه‌هایی از روش‌های مدرن هستند که امروزه مورد استقبال بسیاری از صنعتگران قرار گرفته‌اند.
برشکاری قطعات کار
جوشکاری
جوشکاری فرآیندی است که در آن قطعات فلزی به یکدیگر متصل می‌شوند. این فرآیند شامل ذوب موضعی و پیوند فلزات است. انواع مختلفی از جوشکاری مانند جوشکاری فلز قوسی گازی (MIG)، جوشکاری قوسی گاز تنگستن (TIG)، جوشکاری فلز قوسی با الکترود روکش دار (SMAW) و جوشکاري قوسی توپودری (FCAW) وجود دارد. انتخاب روش جوشکاری به نوع ماده و شرایط کاری قطعه بستگی دارد.
جوشکاری قطعه‌های فلزی
نورد (Rolling)
در این روش، فلز از میان غلتک‌های چرخان عبور داده می‌شود تا ضخامت آن کاهش یابد و به شکل مورد نظر درآید. نورد معمولاً برای تولید ورق‌ها، تسمه‌ها و میله‌های فلزی استفاده می‌شود. نورد به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود: نورد گرم و نورد سرد. در نورد گرم، فلز در دماهای بالا نورد می‌شود که باعث افزایش انعطاف‌پذیری و کاهش مقاومت به تغییر شکل می‌شود. نورد سرد در دماهای پایین‌تر انجام می‌شود و بهبود دقت ابعادی و کیفیت سطحی را فراهم می‌کند. این روش برای تولید قطعات فلزی در تعداد بالا و کاهش هزینه‌های تولید مناسب است.
آهنگری (Forging)
در این روش، فلز با استفاده از ضربات یا فشار به شکل مورد نظر در می‌آید. آهنگری به چند نوع اصلی تقسیم می‌شود: آهنگری دستی، که در آن از چکش و ابزارهای دستی استفاده می‌شود؛ آهنگری با چکش، که در آن از چکش‌های مکانیکی برای اعمال ضربات قوی به فلز استفاده می‌شود؛ و آهنگری با پرس، که در آن از فشار بالا برای تغییر شکل فلز استفاده می‌شود. آهنگری معمولاً برای تولید قطعاتی با استحکام بالا و دقت ابعادی استفاده می‌شود. این روش به ویژه برای تولید قطعاتی مانند محورهای خودرو، قطعات هوافضا و ابزارهای صنعتی مناسب است.
پرس‌کاری (Stamping)
در این روش، ورق‌های فلزی با استفاده از قالب‌های پرس به شکل‌های مختلفی در می‌آیند. پرس‌کاری معمولاً برای تولید قطعات نازک و دقیق استفاده می‌شود. این روش شامل فرآیندهای مختلفی مانند برش، خم‌کاری، کشش عمیق و شکل‌دهی است. برش برای ایجاد اشکال خاص از ورق‌های فلزی، خم‌کاری برای ایجاد زوایا و انحناها، کشش عمیق برای تولید قطعات با عمق زیاد و شکل‌دهی برای ایجاد اشکال پیچیده استفاده می‌شود. پرس‌کاری برای تولید انبوه قطعات فلزی با دقت بالا و هزینه کمتر مناسب است. این روش در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، لوازم خانگی و الکترونیک کاربرد دارد.
اکستروژن (Extrusion)
در این روش، فلز از طریق قالب به شکل مورد نظر فشار داده می‌شود. اکستروژن معمولاً برای تولید پروفیل‌های طولانی و با مقطع ثابت استفاده می‌شود. این روش به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود: اکستروژن گرم و اکستروژن سرد. در اکستروژن گرم، فلز در دماهای بالا از طریق قالب فشار داده می‌شود که باعث افزایش انعطاف‌پذیری و کاهش مقاومت به تغییر شکل می‌شود. اکستروژن سرد در دماهای پایین‌تر انجام می‌شود و بهبود دقت ابعادی و کیفیت سطحی را فراهم می‌کند. این روش برای تولید قطعات فلزی انبوه از جمله پروفیل‌های فلزی مانند لوله‌ها، میله‌ها و پروفیل‌های ساختمانی مناسب است.
پودر فلزی (Powder Metallurgy)
در این روش، فلز به صورت پودر در می‌آید و سپس تحت فشار و حرارت به شکل جامد فشرده می‌شود. پودر فلزی معمولاً برای تولید قطعات با اشکال پیچیده و خواص خاص استفاده می‌شود. این روش شامل چند مرحله اصلی است: تولید پودر، فشرده‌سازی پودر در قالب، و زینترینگ یا حرارت‌دهی برای ایجاد پیوند بین ذرات پودر. پودر فلزی به ویژه برای تولید قطعاتی که نیاز به خواص مکانیکی خاصی دارند، مانند مقاومت به سایش و حرارت، مناسب است. این روش در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، هوافضا و تجهیزات پزشکی کاربرد دارد.
تصویر مربوط به این روش در اینجا قرار می‌گیرد.
تولید افزودی (Additive Manufacturing)
در این روش، مواد به صورت لایه‌به‌لایه افزوده می‌شوند تا قطعه نهایی ساخته شود. این روش شامل مدل‌سازی با رسوب مذاب (FDM)، استریولیتوگرافی (SLA)، ذوب انتخابی با لیزر (SLM)، ذوب پرتو الکترونی (EBM)، چاپ جوهرافشان (Binder Jetting)، و ساخت لایه‌ای لمینیت (LOM) می‌باشد. تولید افزودی امکان تولید قطعات پیچیده، کاهش ضایعات مواد و قابلیت سفارشی‌سازی بالا را فراهم می‌کند. این روش به ویژه در صنایع هوافضا، پزشکی و خودروسازی کاربرد دارد. با استفاده از تولید افزودی، می‌توان قطعاتی با طراحی‌های بسیار پیچیده و ساختارهای داخلی پیچیده تولید کرد که با روش‌های سنتی قابل تولید نیستند.
اهمیت استفاده از دستگاه‌های CNC برای تولید قطعات فلزی
انواع دستگاه‌های CNC
استفاده از دستگاه‌های (Computer Numerical Control) در تولید قطعات فلزی دارای اهمیت بسیار زیادی است و به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف به کار می‌رود. دلایل اصلی اهمیت استفاده از دستگاه‌های CNC شامل موارد زیر است.
- دقت و کیفیت بالا: یکی از مهم‌ترین مزایای دستگاه‌های CNC، دقت بالا در تولید قطعات فلزی است. دستگاه‌های CNC می‌توانند با دقت میکرومتری کار کنند و قطعاتی با تلرانس‌های بسیار کوچک تولید کنند. این دقت بالا منجر به بهبود کیفیت نهایی قطعات و کاهش نیاز به عملیات تکمیلی می‌شود.
- تکرارپذیری: دستگاه‌های CNC می‌توانند فرآیندهای تولید را بارها و بارها با همان دقت و کیفیت اولیه تکرار کنند. این قابلیت تکرارپذیری به خصوص در تولید قطعات فلزی به صورت انبوه بسیار مهم است و باعث کاهش ضایعات و افزایش بهره‌وری می‌شود.
- کاهش خطاهای انسانی: در فرآیندهای ماشینکاری سنتی، خطاهای انسانی می‌تواند منجر به تولید قطعات معیوب و افزایش ضایعات شود. دستگاه‌های CNC با کاهش نیاز به دخالت انسانی و اتوماتیک کردن فرآیندهای تولید، احتمال وقوع خطاهای انسانی را به حداقل می‌رسانند.
- توانایی تولید قطعات پیچیده
دستگاه‌های CNC می‌توانند قطعات بسیار پیچیده و با هندسه‌های پیچیده را تولید کنند که با روش‌های ماشینکاری سنتی به سختی قابل تولید هستند. این توانایی باعث می‌شود که طراحان و مهندسان بتوانند ایده‌های خلاقانه‌تری را به واقعیت تبدیل کنند. - کاهش هزینه‌های تولید: با استفاده از دستگاه‌های CNC، می‌توان هزینه‌های تولید قطعات فلزی را به دلیل کاهش ضایعات، افزایش بهره‌وری، و کاهش نیاز به نیروی کار ماهر، کاهش داد. همچنین، دستگاه‌های CNC نیاز به تنظیم و نگهداری کمتری نسبت به دستگاه‌های سنتی دارند که منجر به کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.
- افزایش ایمنی: دستگاه‌های CNC به دلیل خودکار بودن و کاهش نیاز به دخالت انسانی، محیط کاری ایمن‌تری را فراهم می‌کنند. این دستگاه‌ها با کاهش نیاز به تماس مستقیم اپراتور با ابزارهای برش، خطرات مربوط به ماشینکاری را به حداقل می‌رسانند.
تولید قطعات فلزی با تلفیق فناوری و دقت
همانطور که در ابتدای مقاله گفتیم قطعات فلزی در زندگی کارایی زیادی دارند پس کیفیت تولید آن بسیار مهم است. برای رسیدن به یک قطعه کار مناسب و با دوام، ابتدا باید به دقت نیازهای مورد نظر شناسایی و طراحی مناسبی انجام شود. سپس مواد مناسب انتخاب شده و فرآیند تولید مشخص می‌گردد. با تولید نمونه و بررسی آن، اطمینان حاصل می‌شود که محصول نهایی بدون نقص و با کیفیت بالا تولید شود. به صورت کلی، موفقیت در تولید قطعات فلزی نیازمند دانش فنی، برنامه‌ریزی دقیق، و کنترل کیفیت است. با رعایت این اصول، می‌توان محصولات فلزی با کیفیت بالا و مطابق با نیازهای بازار تولید کرد.
شرکت آرمان صنعت زنده رود (آرمان سی ان سی) با بیش از 30 سال سابقه در واردات، بازسازی و فروش ماشین آلات CNC می‌توانید بهترین و جدید‌ترین دستگاه‌های فرز منوال، فرز CNC، انواع دستگاه تراش، انواع بورینگ و سایر ماشین افزار‌های صنعتی را از آرمان سی ان سی تهیه کنید. از اینکه تا انتهای این مقاله همراه ما بودید از شما سپاسگزاریم.