تدوير المعادن: العمليات والمبادئ (مع رسم بياني)

بعد قراءة هذه المقالة سوف نتعرف على: - 1. معنى المتداول 2. عملية المتداول 3. المبادئ 4. التحميل ومتطلبات الطاقة 5. التشحيم 6. العيوب.

معنى المتداول:

ويطلق على عملية تشكيل المعادن إلى أشكال شبه نهائية أو منتهية بالمرور بين البكرات المتداول. المتداول هو عملية تشكيل المعادن الأكثر استخدامًا. يتم توظيفه لتحويل سبيكة معدنية إلى أعضاء مخزون بسيط مثل الزهرة ، القضبان ، الألواح ، الصفائح ، الألواح ، الشرائط إلخ.

في التدحرج ، يتم تشويه المعدن على نحو سلس عن طريق تمريره بين بكرات تدور في الاتجاه المعاكس. الهدف الرئيسي من المتداول هو تقليل سماكة المعدن. عادة ، هناك زيادة في العرض لا تذكر ، بحيث أن الانخفاض في السمك يؤدي إلى زيادة في الطول.

تظهر عملية المتداول في الشكل 2.1:

يتم المتداول على حد سواء الساخنة والباردة. إنه إنجاز في مصانع الدرفلة. إن آلة الدرفلة عبارة عن آلة معقدة تحتوي على بكرتين عمل أو أكثر ، بكرات دعم ، حاملات رول ، محرك قيادة ، معدات تخفيض ، دولاب هواء ، معدات ربط ، إلخ.

يمكن أن تكون البكرات واضحة أو مخددة تعتمد على شكل المنتج المدلفن. يغير المعدن شكله تدريجياً خلال الفترة التي يكون فيها على اتصال مع البكرتين.

مجموعة المنتجات التي يمكن إنتاجها بواسطة الدرفلة كبيرة جدًا. المتداول هو أسلوب تشوه أكثر اقتصادا من تزوير عندما يكون المعدن مطلوب في أطوال طويلة من المقطع العرضي الموحد.

إنها واحدة من أكثر عمليات استخدام المعادن على نطاق واسع ، وذلك بسبب إنتاجيتها الأعلى وتكاليفها المنخفضة. المواد المتداول عادة هي الفولاذ والنحاس والمغنيسيوم والألمنيوم وسبائكها.

عملية المتداول:

تحتوي عملية الدرفلة على ثلاث خطوات لإكمال المنتج كما هو موضح في الشكل 2.2:

الشكل 2.2. تسلسل العمليات التي ينطوي عليها تصنيع المنتجات المدرفلة.

(1) الدوران الرئيسي:

يتم استخدام الدرفلة الأساسية لتحويل سبيكة معدنية إلى أعضاء مخزون بسيط مثل الزهرة والألواح. هذه العملية تنقيح هيكل سبيكة الصب ، ويحسن خصائصه الميكانيكية ، ويزيل العيوب الداخلية المخفية.

(ثانيا) المتداول الساخن:

أزهار وألواح تم الحصول عليها من الدرفلة الأساسية ، وتحولت مرة أخرى إلى صفائح وألواح وقضبان وأشكال هيكلية ، من خلال عملية الدرفلة على الساخن.

(الثالث) المتداول الباردة:

عادة ما تكون عملية الدلفنة على البارد عملية تشطيب يتم فيها إعطاء المنتجات التي يتم تصنيعها بواسطة الدرفلة على الساخن شكلًا نهائيًا. توفر هذه العمليات سطحًا جيدًا ، وتفاوتات أكبر في الأبعاد وتعزز القوة الميكانيكية للمادة.

فالصلب الذي نحصل عليه من متجر إعادة الانصهار أو من مصانع تصنيع الفولاذ يكون في الغالب على شكل سبائك. تحتوي السبيكة على مقطع عرضي مربع تقريبًا 1.5 م × 1.5 م ، ووزنها بالطن.

يتم تسخين هذه السبائك لأول مرة إلى حوالي 1200 درجة مئوية في حفر تمر ثم تمريرها من خلال بكرات لإنتاج أشكال intermedials مثل تزهر. تتدحرج البراعم إلى القضبان والقضبان إلى الأقسام المرغوبة مثل المسطح ، المربع ، السداسي ، الزاوية ، I ، U ، إلخ. إن العضو المذكور أعلاه له الأحجام التالية تقريبًا.

سبائك مصبوبة - 1.5 متر × 1.5 متر (المقطع العرضي المستطيل)

أزهار - 150 مم إلى 400 ملم مربع.

الألواح - العرض: 500 إلى 1800 مم (سمك مستطيل الشكل): 50 إلى 300 ملم

البيليت - من 30 مم إلى 150 ملم مربع. (أصغر من تزهر)

لوحات - سمك 6 مم أو أكثر ، عرض 1200-1400 مم ، 6000 مم.

صفائح - سمك 0.5 مم إلى 5.0 مم

Strip - العرض: 750 ملم أو أقل. (لوحة ضيقة أو ورقة).

يوضح الشكل 2.3 المراحل المتعاقبة في تخفيض البليت (100 × 100 مم) إلى شريط دائري. يتم تدوير البليت عند 90 درجة بعد كل مرور.

مبادئ المتداول:

المتداول هو عملية تتكون من تمرير المعدن من خلال فجوة بين بكرات تدور في الاتجاه المعاكس. هذه الفجوة أصغر من سمك الجزء الذي يعمل. لذلك ، تقوم البكرات بضغط المعدن بينما تقوم في نفس الوقت بتحويله إلى الأمام بسبب الاحتكاك في واجهات الأسطوانة المعدنية.

عندما تمر قطعة العمل بالكامل من خلال الفجوة بين البكرات ، يعتبر أنها تعمل بشكل كامل. ونتيجة لذلك ، فإن سمك العمل ينخفض بينما يزداد طوله وعرضه.

ومع ذلك ، فإن الزيادة في العرض تافهة وعادة ما يتم إهمالها. يوضح الشكل 2.4 عملية الدرفلة البسيطة للوحة. يسمى النقص في سمك المسودة ، في حين يطلق على الزيادة في الطول كما الاستطالة المطلقة. تعرف الزيادة في العرض بالانتشار المطلق.

هناك فقرتان أخريان هما المسودة النسبية ويمكن إعطاء معامل الاستطالة على النحو التالي:

توضح المعادلة أعلاه (3) أن معامل الاستطالة يتناسب عكسًا مع نسبة مناطق المقطع العرضي النهائي إلى العمل الأصلي. أيضا ، توضح المعادلة (2) أن معامل الاستطالة يتناسب مع نسبة الأطوال النهائية الأصلية للعمل.

يوضح الشكل 2.5 منطقة التشوه ، حالة الإجهاد ، زاوية الاتصال في عملية الدرفلة. يتشوه المعدن في المنطقة المظللة ، والمعروفة باسم منطقة التشوه. المعدن لا يخضع لأي تشوه قبل وبعد منطقة التشوه.

كما يمكن ملاحظة أن المعدن الخاضع للتشوه يكون على اتصال بكل من الأسطوانة على طول القوس AB. يسمى arc-AB قوس الاتصال. تسمى الزاوية المقابلة لها (α) بزاوية الاتصال ، أو زاوية اللدغة.

من هندسة الرسم وباستخدام علم المثلثات البسيط ، يمكن إعطاء زاوية اللدغة على النحو التالي:

تعطي المعادلة أعلاه (4) العلاقة بين المعلمات الهندسية لعملية الدرفلة ، وزاوية اللدغة ، والمسودة ، ونصف قطر البكرات.

من أجل ضمان أن يتم نقل المعدن عن طريق الاحتكاك ، يجب أن تكون زاوية التلامس (α) أقل من زاوية الاحتكاك (β) ، حيث tan β = µ (معامل الاحتكاك بين سطح الأسطوانة والمعدن).

تعتمد القيمة القصوى المسموح بها لزاوية التلامس (α) على عوامل أخرى مثل:

(ط) المواد من بكرات.

(2) مادة العمل التي يتم تدحرجتها.

(ثالثا) درجة حرارة المتداول.

(4) سرعة البكرات ، إلخ.

يشير الجدول إلى الزاوية القصوى الموصى بها للعضة (α) لعمليات الدلفنة المختلفة:

تحميل ومتطلبات الطاقة للمتداول:

يظهر في الشكل 2.4 منطقة التشوه ، حالة الإجهاد وزاوية التلامس في الدوران ، (التدحرج البسيط للوحة). نظام الضغط الرئيسي الناتج في منطقة التشوه هو ضغط ثلاثي المحوري. الحد الأقصى أو الإجهاد الرئيسي هو عمل طبيعي لاتجاه المتداول.

يمارس المعدن المشوه قوة متساوية ومعاكسة على كل لفة من القوائم لتلبية شروط التوازن.

لذلك ، تعتبر هذه القوة العادية باتجاه التدحرج عاملاً مهمًا في تصميم اللفة وجسم المطحنة. هذه القوة (F) مهمة أيضًا في تحديد استهلاك الطاقة في عملية التدوير.

لسوء الحظ ، فإن التحديد الدقيق للحمل المتداول واستهلاك الطاقة هو مهمة نموذجية ويتطلب معرفة جيدة لنظرية اللدونة وحساب التفاضل والتكامل.

ومع ذلك ، يمكن إعطاء أول تقدير تقريبي للحمل المتداول بالمعادلة التالية:

هذه المعادلة (2) تهمل الاحتكاك في واجهة الأسطوانة ، وبالتالي تعطي تقدير أقل للحمل المتداول.

استناداً إلى التجارب ، يتم استخدام عامل مضاعفة 1.2 في المعادلة المعدلة ، للنظر في الاحتكاك:

أيضا ، لا يمكن الحصول على استهلاك الطاقة في عملية المتداول بسهولة ؛ ومع ذلك ، يتم إعطاء تقدير تقريبي (في حالة انخفاض الاحتكاك) بواسطة:

الطرق المختلفة للحد من قوة الفصل (F) هي التالية:

(أ) قطر لفة أصغر (مما يقلل من منطقة التلامس).

(ب) انخفاض الاحتكاك.

(ج) ارتفاع درجة حرارة قطعة العمل.

(د) خذ "زاوية اللدغة" الصغيرة (وبالتالي تقليل منطقة التلامس).

تزييت في عملية المتداول:

يستخدم التزييت في عملية اللف للحد من الاحتكاك بين اللفائف والمعدن ليتم لفه. الاحتكاك يلعب دورا هاما ومفيدة للغاية في عملية المتداول.

في الواقع ، إنها مسؤولة عن نقل العمل إلى الأمام بين القوائم ، وبالتالي لا ينبغي إزالته أو تخفيضه إلى أقل من المستوى المناسب. هذا هو الاعتبار المهم في حين اختيار مواد التشحيم لعملية المتداول.

في البارد من الفولاذ ، يتم استخدام مواد التشحيم السائلة ذات اللزوجة المنخفضة ، والبارافين هو مناسب للمواد غير الحديدية مثل الألومنيوم والنحاس وسبائكها لتجنب البقع خلال عملية المعالجة الحرارية في وقت لاحق ، في حين أن التدحرج الساخن غالباً ما يتم بدون مواد التزييت ولكن مع فيض من الماء لتوليد البخار وتفتيت المقاييس المشكلة ، يتم استخدامها. في بعض الأحيان يتم استخدام مستحلب من الشحوم الجرافيت بمثابة زيوت التشحيم.

العيوب في المنتجات المدرفلة:

ينشأ عدد من العيوب في المنتجات المدرفلة أثناء عملية الدرفلة. وعادة ما يصل خلل معين مع عملية معينة ولا تنشأ في العمليات الأخرى.

بعض العيوب الشائعة في المنتجات المدرفلة موضحة أدناه:

(ط) تشقق الحافة:

يحدث تشقق الحواف بشكل عام في السبائك أو الألواح أو الألواح. هذا يرجع إلى ، إما قابلية محددة من معدن العمل أو تشوه متفاوت ، خاصة عند الحواف.

(2) الطيات:

الطيات هي عيب يحدث عادة في لوحة المتداول. يحدث هذا إذا كان التخفيض لكل تمرير صغيرًا جدًا.

(3) التمساح:

التمساح هو الخلل ، وعادة ما يحدث في دحرجة البلاط (لا سيما الألمنيوم والسبائك). في هذا العيب ، تنقسم قطعة العمل على مستوى أفقي عند الخروج ، مع الجزء العلوي والسفلي. يحدث هذا العيب دائمًا عندما تنخفض نسبة سماكة البلاطة إلى طول التلامس من 1.4 إلى 1.65. الشكل 2.15. يظهر عيب التمساح.