شکل دهی چرخشی

شکل دهی چرخشی یک جایگزین ارزان قیمت برای فرآیند قالب زنی (stamping) است که زمان پردازش در آن کوتاه تر می باشد. به طور کلی شکل دهی چرخشی یک فرآیند فلزکاری است که شامل استفاده از یک دستگاه چرخان (معمولا دستگاه تراش CNC) برای تغییر شکل فلز بر روی یک قالب از پیش شکل گرفته شده ، است. با این حال، برخلاف سایر فرآیندهای تراشکاری فلز، این عملیات هیچ یک از مواد فلزی را از بین نمی برد. در عوض، شکل دهي چرخشي شکل فلز را تغییر می دهد تا شکل قالبی را که روی آن چرخیده است منعکس کند.

شکل دهی چرخشی از طریق نیروی جانبی اعمال شده توسط یک غلتک به قطعه کار در برابر سنبه در حالی که روی محور آن با سرعت بالا می چرخد، انجام می شود. سنبه، قطعه کار را در سراسر اعمال فشار جانبی پشتیبانی می کند و در درجه اول شکل نهایی را به ورق فلزی می دهد.

شکل دهي چرخشي منجر به شکل دهی ورق فلزی می شود به طوری که می توان آن را به اشکال مختلف تبدیل کرد بدون اینکه هیچ ماده ای از قطعه کار جدا شود. قطعه کار در حالی که روی یک سنبه پیچیده می‌شود، تحت نیروهای کششی و فشاری قرار می گیرد. بسته به نوع شکل دهی چرخشی مورد استفاده ، ضخامت ورق فلزی اصلی ممکن است کاهش یابد. اما این ویژگی در مرحله تمام کاری کنترل می شود و به مشخصات مورد نظر می رسد.

شکل دهي چرخشي

فرآیند شکل دهي چرخشي را می توان به صورت دستی انجام داد که در این صورت به یک اپراتور بسیار ماهر نیاز است که حرکت غلتک را روی قطعه کار کنترل کند. در تولیدات با حساسیت بالاتر، از ماشین تراش CNC برای خودکارسازی و کنترل فرآیند چرخش فلز برای افزایش دقت، پایداری و کوتاه کردن زمان تولید استفاده می شود.

مراحل شکل دهی چرخشی

شکل دهی چرخشی با استفاده از تراش CNC به دلیل توانایی آن در ساده کردن فرآیند ترجیح داده می شود. در این روش ابتدا نیروی کار یک قطعه فلزی دایره ای، مربعی یا مستطیلی شکل را در ناحیه محرک تراش CNC قرار می دهد. قطعه فلزی معمولاً با استفاده از یک پد فشار محکم می شود. هنگامی که در جای خود قرار گرفت، تراش CNC برای چرخاندن و فشار دادن قالب بر روی قطعه فلزی فعال می شود. سپس قدرت چرخشی تراش CNC قطعه فلزی را تغییر شکل می دهد تا به همان شکل قالب برسد. توجه داشته باشید هنگامی که شکل دهي چرخشي به روش دستی انجام شود ، کارگر به صورت دستی قالب را روی قطعه فلزی فشار می دهد.

شکل دهي چرخشي

انواع شکل دهی چرخشی

انواع مختلفی از فرآیندهای شکل دهی چرخشی وجود دارد. مواد ایده آل برای این فرآیند، فلزات انعطاف پذیر، چکش خوار و نرم هستند. این فلزات شامل آلومینیوم، فولاد، برنج، برنز، هاستلوی و تیتانیوم می باشد. توجه داشته باشید که بلنک (blank) در این فرآیند می تواند یک ورق فلزی مسطح یا از قبل شکل گرفته (مثلا با کشش عمیق) باشد. در ادامه به توضیح هر یک از این انواع پرداخته شده است.

شکل دهی چرخشی معمولی

در شکل دهی چرخشی معمولی ، غلتک قطعه کار را بر روی کانتور سنبه فشار می دهد. ضخامت ماده قطعه کار در طول فرآیند ثابت می ماند. پس از شکل گیری، عمق قطعه کار افزایش می یابد در حالی که قطر آن کاهش می یابد. این فرآیند ساده ترین نوع شکل دهي چرخشي در نظر گرفته می شود و به ابزار و ماشین آلات ساده تری نیاز دارد.

شکل دهي چرخشي معمولي

اسپینینگ برشی

در شکل دهی چرخشی برشی ، غلتک ها نیروی رو به پایین به قطعه کار وارد می کنند. ضخامت ماده قطعه نهایی کمتر از شکل بلنک اصلی آن است، اما قطر آن ثابت می ماند. عمق قطعه کار نیز افزایش می یابد. از آنجایی که نیروهای فشاری بیشتری روی قطعه کار وارد می شود، خواص مکانیکی آن (به عنوان مثال استحکام و سختی) نیز افزایش می یابد.

شکل دهي چرخشي برشي

شکل دهي چرخشي برشی به طراحی ابزار قوی تر و کنترل دقیق ماشینکاری نیاز دارد زیرا همه اینها بر دقت ابعادی و پرداخت سطح قطعه تأثیر می گذارد. در این روش اصطکاک زیادی بر روی قطعه کار و سایش به سنبه وارد می شود. در نتیجه وجود خنک کننده امری ضروری است زیرا این فرآیند گرمای زیادی تولید می کند.

شکل دهی چرخشی گرم

در شکل دهی چرخشی گرم ، دمای قطعه کار با کمک یک مشعل حرارتی به دمای فورج می رسد. مشعل حرارتی در حالی که قطعه کار روی سنبه فشار داده می شود به سمت قطعه کار هدایت می شود. تکنیک چرخش گرم در صورتی به کار می رود که ماده دارای شکل پذیری و چکش خواری کمی باشد یا هنگاهی ورق فلزی بیش از حد ضخیم باشد و در نتیجه تغییر شکل آن در دمای اتاق دشوار باشد. شکل دهي چرخشي انجام شده در دمای اتاق (شکل دهي چرخشي سرد) برای فلزات نازک تر ، نرم تر و انعطاف پذیرتر مناسب است.

شکل دهي چرخشي گرم

از آنجایی که قطعه کار در حالت پلاستیکی خود تغییر شکل می دهد، چرخش گرم مقادیر زیادی تغییر شکل را ایجاد می کند و ساختار دانه نیز اصلاح می شود. در نتیجه خواص فیزیکی بهبود یافته مانند افزایش استحکام را به همراه دارد. با این حال، فلز گرم شده به سرعت اکسید می شود در نتیجه کنترل فرآیند کلی دشوار است و صرف هزینه بیشتر است.

شکل دهی چرخشی لوله

شکل دهی چرخشی لوله نوعی شکل دهي چرخشي برشی است که برای ازدیاد و کاهش ضخامت دیواره لوله های استوانه ای توخالی استفاده می شود. لوله ابتدا در سنبه نصب شده و محکم می شود. کشش لوله در طول سنبه توسط سه یا چند غلتک که به فاصله مساوی در اطراف لوله قرار دارند انجام می شود. جهت جریان محوری مواد مشابه جهت حرکت غلتک است.

شکل دهي چرخشي لوله

شکل دهی چرخشی لوله را می توان به صورت خارجی یا داخلی در سنبه انجام داد. در نوع خارجی ، لوله بر روی سطح بیرونی سنبه کشیده می شود. در نوع داخلی، لوله در داخل یک سنبه توخالی چرخیده و کشیده می شود. اگر ضخامت دیواره از اهمیت چندانی برخوردار نباشد، می توان از شکل دهي چرخشي لوله در ساخت لوله هایی با قطرهای چندگانه استفاده کرد. این روش همانند شکل دهي چرخشي برشی ، به طراحی ابزار پیچیده نیاز دارد و همچنین خواص مکانیکی لوله را افزایش می دهد.

هزینه شکل دهی چرخشی

یکی از بزرگترین مزایای فرآیند شکل دهي چرخشي ، مقرون به صرفه بودن آن است. ریخته گری معمولی، ابزارسازی یا قالب زنی می تواند فرآیندهای نسبتا گران قیمت هستند، در حالی که هزینه شکل دهی چرخشی بسیار پایین است و محصولات آن در مقایسه با روش های دیگر تولید ، ارزان قیمت هستند.