کارگاه ساخت قطعات فلزی محیطی متشکل از دستگاه های صنعتی و پرسنل مجرب است که در جهت ساخت قطعات فلزی با یکدیگر همکاری می کنند. اینگونه کارگاه ها در صنعت و حوزه ساخت و تولید از اهمیت ویژه ای برخوردار اند. در کارگاه ساخت قطعات فلزی ، با بهره گیری از تخصص افراد متخصص و کارشناس های مربوطه می توان تجهیزات و قطعات با کیفیت را به بازار عرضه نمود. برای تولید یک قطعه با کیفیت لازم است تا بخش های مختلف مهندسی در کارگاه ساخت قطعات فلزی برنامه ریزی هایی را انجام دهند. سپس باید مواد مصرفی مورد نیاز برای تولید قطعه مورد نظر را تعیین کنند.

پس از طراحی قطعه مورد نظر، مراحل ساخت قطعه طراحی می شود. سپس بسته به روش ساخت قطعات فلزی ، قطعه مورد نظر تولید می شود. در مرحله پایانی نیز در قسمت کنترل کیفیت کارگاه ساخت قطعات فلزی ، سلامت و کیفیت قطعات بررسی و تضمین می شوند.

لازم است بدانیم در کارگاه ساخت قطعات فلزی ، قطعات را به روش های مختلف می توان تولید کرد. برای مثال جهت ساخت نمونه های فلزی می توان از روش های مختلفی نظیر ریخته گری ، پرینت سه بعدی و غیره استفاده کرد. در این نوشتار به بررسی انواع روش های تولیدی ساخت و ساز قطعات فلزی در کارگاه ساخت قطعات فلزی پرداخته می شود.

روش تولید در کارگاه ساخت قطعات فلزی

در صنعت، تولید قطعات فلزی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. چرا که این قطعات در بسیاری از دستگاه ها کاربرد دارند. هر کدام از قطعات مورد نیاز بر حسب کاربردی که دارند از فلزات مختلفی ساخته می شوند. نتیجتا طراحی قطعات بر مبنای وظیفه آن قطعه صورت می گیرد و هر قطعه می تواند ضخامت و شکل خاصی را داشته باشد. در کارگاه ساخت قطعات فلزی فرایند های مختلفی روی قطعات انجام می شود. با اعمال مجموعه ای از این فرایند ها و بسته به قطعه نهایی مورد نظر، فرایند به خصوصی برای تولید قطعه به کار گرفته می شود. علاوه بر آن، این روش ‌ها می ‌توانند بر اساس قطعات سفارشی، تیراژ و عملکرد قطعات انواع متفاوتی را داشته باشند.

اپراتور دستگاه تراشکاری

در کارگاه ساخت قطعات فلزی قطعه سازان ماهر به منظور تولید قطعات فلزی از روش های متعددی استفاده می کنند که در زیر به برخی از آن ها اشاره می شود. روش های مکانیکی مانند چکش کاری یا فورج ، نورد و اکستروژن فلزات به منظور شکل دهی قطعات استفاده می شوند. جوشکاری قطعات تولیدی نیز از جمله روش های اتصال دائمی مواد است که می توان با آن قطعات بسیار پیچیده را در کارگاه ساخت قطعات فلزی تولید کرد. ماشین کاری از دیگر روش های تولیدی در کارگاه ساخت قطعات فلزی است. با این روش، براده برداری به شکلی کاملا حساب شده و دقیق انجام می شود تا قطعات پیچیده تولید شود.

روش تولید قطعات فلزی صنعتی

همانطور که بیان شد، در کارگاه ساخت قطعات فلزی قطعات در مرحله اول باید طراحی شوند و نقشه آن ها تهیه شود. شخصی که وظیفه مهم طراحی را بر عهده می گیرد لازم است تا تمامی مراحل انجام کار را مشخص کند. این کار از اهمیت ویژه ای برخوردار است چرا که می تواند بر کیفیت قطعه نهایی اثر گذار باشد. در نقشه ‌های طراحی شده، جزئیات بسیاری نمایش داده می شود. برای مثال، کیفیت صافی سطح قطعات، تلرانس هندسی و ابعادی قطعات، انطباقات و ملزومات مونتاژ آنها، پروسه پوشش دهی و غیره همگی باید مشخص شوند.

دستگاه های پرینت سه بعدی فلزات

ریخته ‌گری در کارگاه ساخت قطعات فلزی

از مهم ترین و قدیمی ترین فرایندهای تولید فلزات که در کارگاه ساخت قطعات فلزی کاربرد های فراوانی دارد، ریخته گری است. در این روش، ماده مذاب به درون قالب های به خصوصی ریخته می شود تا در نهایت پس از انجماد مذاب، قطعه فلزی مورد نظر در کارگاه ساخت قطعات فلزی تولید شود. در کارگاه ساخت قطعات فلزی ، ریخته گری جهت ساخت قطعات پیچیده (از نظر هندسی) بسیار گزینه مناسبی است. قطعاتی که به وسیله ریخته گری در کارگاه ساخت قطعات فلزی تولید می ‌شوند را به سختی می توان با تکنیک ‌های دیگر تولید کرد. 

این روش برای ساخت و طراحی تجهیزات سنگین نیز بسیار مناسب هست. در کارگاه ساخت قطعات فلزی ، ریخته گری به طرق مختلفی انجام می شود. در حقیقت این فرایند را به شیوه های مختلفی می توان تقسیم بندی کرد. در صورتی که این تقسیم بندی بر اساس قالب صورت گیرد، ریخته گری به دو دسته ریخته گری در قالب مصرفی و قالب دائمی تقسیم بندی می شود.

برشکاری در کارگاه ساخت قطعات فلزی

علاوه بر ریخته گری، در کارگاه ساخت قطعات فلزی ، از برشکاری جهت ساخت قطعات استفاده فراوانی می شود. این فرایند دارای قدمت زیادی است و از ابتدایی ترین روش های شکل دهی فلزات بوده است. در کارگاه ساخت قطعات فلزی ، برشکاری یا همان بریدن فلزات و تبدیل آن ها به قطعات کوچک تر، هم به صورت اتوماتیک و هم به صورت دستی انجام می گیرد.

قطعات تولید شده در کارگاه ساخت قطعات

برش لیزر فلزات  ، برش هواگاز ، برش پلاسما ، برش گیوتین ، برش واترجت و غیره از جمله روش های برشکاری هستند که در کارگاه ساخت قطعات فلزی به کار گرفته می شوند. شاید بتوان گفت در بین انواع روش های نام برده، روش برش لیزری دارای بالاترین بازدهی و سرعت است. اما در صورتی که سرمایه کافی وجود نداشته باشد، جایگزین های بسیاری برای آن وجود دارد. برای مثال برش هواگاز نیز از مزایای بسیاری بر خوردار است.

اکستروژن در کارگاه ساخت قطعات فلزی

یکی از روش های مهم ساخت و ساز در کارگاه ساخت قطعات فلزی ، اکستروژن یا روزن رانی است. با این روش قطعه ای فلزی با اعمال فشار از درون قالبی مخصوص عبور کرده و سطح مقطع آن کاهش پیدا می کند. این فشار به صورت مکانیکی و هیدرولیکی بوده و بر اساس نوع قالب می تواند به انواع مستقیم و معکوس تقسیم بندی شود. با وجود گذشت زمان های طولانی از معرفی این روش، اکستروژن همچنان کاربرد های گسترده ای در کارگاه ساخت قطعات فلزی دارد. زیرا با این روش می توان طیف وسیعی از قطعات را در کارگاه ساخت قطعات فلزی به صورتی مقرون به صرفه تولید کرد. همچنین بازدهی و کیفیت محصولات خروجی بالاست.

دستگاه اکستروژن

در صورتی که اکستروژن را بر اساس دمای آن تقسیم بندی کنیم، این فرآیند به دسته های گرم و سرد طبقه ‌بندی می ‌شود. تفاوت این دو روش در دمای انجام فرایند اکستروژن است. اکستروژن سرد در دمای محیط (یا کمی بالاتر) انجام می شود. اما اکستروژن گرم در دما های بسیار بالا انجام می شود. برای مثال از اکستروژن گرم به منظور تولید محصولات دلخواه از آلومینیوم، مس و آلیاژ های آنها استفاده می‌شود. از جمله مواردی که با اکستروژن گرم تولید می شوند می توان به سیم‌های برق، میله‌ها و لوله‌ها اشاره کرد.

ماشین‌کاری در کارگاه ساخت قطعات فلزی

پس از تولید قطعات در کارگاه ساخت قطعات فلزی ، بسیاری از آنها به ماشین کاری نیاز دارند. این روش یکی از روش های تولید و شکل دهی فلز با به کارگیری ابزار های تراش و برش است. از ماشین کاری به منظور شکل دهی قطعات پیچیده استفاده می شود. انواع مختلفی دستگاه های ماشین کاری وجود دارند. برای مثال ماشین کاری مکانیکی شامل تراشکاری ، سوراخ‌ کاری ، سنگ ‌زنی ، فرزکاری ، اره کاری، برش واترجت و غیره است. علاوه بر آن ماشین ‌کاری شیمیایی و الکتروشیمیایی نیز در کارگاه ساخت قطعات فلزی وجود دارند. دسته سوم ماشین کاری حرارتی است.

نمایی از کارگاه ساخت قطعات فلزی

این مدل ماشین کاری شامل برش حرارتی ، ماشین‌ کاری اسپارک یا ماشین کاری به ‌واسطه تخلیه الکتریکی می باشد. در این روش یک ابزار برنده وجود دارد که می توان قسمت های اضافی و نامطلوب را از قطعه مورد نظر جدا کند و آن را به شکل نهایی در آورد. صرف نظر از کارگاه ساخت قطعات فلزی ، فرایند ماشین کاری را می توان بر انواع پلاستیک ها، کامپوزیت ها و چوب ها نیز پیاده سازی کرد.

نورد در کارگاه ساخت قطعات فلزی

نورد نیز همانند اکستروژن یکی دیگر از فرایند های شکل دهی بوده که در کارگاه ساخت قطعات فلزی انجام می شود. این روش برای شکل دهی موادی که قابلیت موم سانی دارند بسیار مناسب است. نورد نیز همانند اکستروژن هم در دماهای پایین و هم در دماهای بالا انجام می شود. با افزایش دما قابلیت موم سانی فلزات زیادتر شده و می توان محدوده فلزات وسیع تری از آنها را نورد کرد. در این فرایند قطعه ای از ماده مورد نظر از بین دو غلتک عبور داده می شود. پس از انجام نورد به دلیل وجود تنش های فشاری سطح مقطع ورق یا ماده مورد نظر کاهش پیدا می کند.

در حقیقت، هدف اصلی از انجام نورد در کارگاه ساخت قطعات فلزی ، تغییر شکل شمش یا ورق به شکل مورد نظر است. پس از اتمام این فرایند، با استفاده از برشکاری معمولا محصول خروجی به ابعاد مورد نظر رسانده می شود. در نهایت نیز فرایند بسته بندی انجام می شود. دستگاه های نوردی که در کارگاه ساخت قطعات فلزی استفاده می شوند ممکن است بیش از یک غلتک داشته باشند. برای مثال دستگاه های سه غلتکه و چهار غلتکه نیز مرسوم هستند. علاوه بر ورق، انجام نورد برای شکل دهی بسیاری از مواد فلزی نظیر تیرآهن ها و نبشی ها کاربرد دارد.

تجهیزات موجود در کارگاه ساخت قطعات فلزی

جوشکاری در کارگاه ساخت قطعات فلزی

پس از انجام فرایند شکل دهی و ماشینکاری در کارگاه ساخت قطعات فلزی ، نوبت به جوشکاری می رسد. در فرایند جوشکاری قطعات شکل دهی شده به یکدیگر متصل می شوند. در حالت کلی، در کارگاه ساخت قطعات فلزی دو مدل جوشکاری انجام می ‌شود. این دو مدل فرایند های جوشکاری ذوبی و جوشکاری غیر ذوبی یا حالت جامد هستند. در روش ذوبی، با به کار گیری منبعی حرارتی همانند شعله، لیزر یا قوس الکتریکی، فرایند ذوب قطعات مورد اتصال انجام می‌ شود. پس از حذف منبع حرارتی، فرایند انجماد آغاز شده به گونه ای که اتصال انجام می شود. با به کارگیری تجهیزات پیشرفته تر در فرایند جوشکاری، منطقه ذوب شده کوچک ‌تر می شود و نتیجتا عمل اتصال سریع ‌تر رخ داده و حالت مطلوب ‌تری از جوش به وجود می آيد.

نوع دوم، جوشکاری غیر ذوبی یا جوشکاری حالت جامد است که در کارگاه ساخت قطعات فلزی کاربرد فراوان دارد. از جمله قدیمی ترین فرایند های جوشکاری حالت جامد می توان به جوشکاری فورجینگ یا جوش‌کاری آهنگری اشاره کرد. در جوشکاری حالت جامد با ایجاد فشار و اعمال نیرو عمل اتصال بدون اینکه دو قطعه ذوب شوند انجام می شود. بهتر است از جوشکاری حالت جامد، برای فلزات نرمی مثل نقره و آلومینیوم و در دمای محیط استفاده شود. اما برای فلزاتی مثل فولاد به ناچار باید دمای فرایند نیز بالاتر از دمای محیط رود.

شماتیک فرایند نورد گرم

پرینت سه بعدی در کارگاه ساخت قطعات فلزی

از جمله نوین ترین فرایند های مورد استفاده در کارگاه ساخت قطعات فلزی ، استفاده از پرینتر های سه بعدی است. معمولا در بیشتر فرایند های پرینت سه بعدی فلزات از پودر فلز استفاده می شود. اولین دسته از این فرایند ها، پرینت سه بعدی فلز بر بستر ذوب پودر فلز با کمک لیزر است. در این روش، چاپگر سه بعدی با به کارگیری پرتو لیزر لایه های پودر فلز را ذوب کرده و با ایجاد لایه های جدید روی لایه های پیشین، قطعه مورد نظر را می سازد. در این روش، فرایند ذوب به دو شیوه ذوب لیزری انتخابی (SLM) یا ذوب پرتو الکترونی (EBM) انجام می شود.

برای به کارگیری روش slm احتیاج به دستگاه های مخصوص است. در این دستگاه ها از لیزر پر قدرت برای ذوب پودر و تشکیل لایه های مختلف قطعه کار و و نهایتا پرینت سه بعدی فلز استفاده می شود. دستگاه های slm اگرچه دارای دقت بسیار بالایی هستند اما سرعت آن ها متوسط است. در روش slm ، قطعات تولیدی را می توان در کاربرد های بسیاری نظیر صنایع دندانپزشکی، خودرو سازی و غیره به کار برد.

تجهیزات پرینت سه بعدی قطعات فلزی

دستگاه های ebm به منظور ذوب پودر فلزات از لیزر استفاده نمی کنند. در این گونه دستگاه ها از پرتو الکترونی برای ذوب استفاده می شود. مزیت بزرگ این دستگاه ها نسبت به دستگاه های slm ، دقت بالاتر آن ها است. دستگاه های پرینت سه بعدی ebm برای پرینت سه بعدی قطعات بزرگ مثل قطعات به کار رفته در صنعت هوافضا مناسب هستند.

مطالب بیشتر:

ریخته گری مس