تسطیح فلز: تکنیک ها، ابزارها و زمان استفاده از هر روش

تسطیح فلز اعوجاج را قبل از تبدیل شدن به یک مشکل بزرگتر تصحیح می کند

تسطیح فلزی فرآیند حذف پیچ و تاب ها، خم ها، امواج و تنش های پسماند از ورق فلزی، صفحه یا استوک کویل برای تولید یک سطح صاف و یکدست از ابعاد است. بدون تسطیح مناسب، فرآیندهای پایین دستی مانند برش، جوش، مهر زنی و پوشش از عدم دقت ترکیبی رنج می برند. - به عنوان مثال، یک کمان 2 میلی متری در یک تخته فولادی، می تواند پس از شکل گیری به خطای ابعادی 0.5 میلی متری تبدیل شود و کل قسمت را از بین ببرد.

تجهیزات تسطیح مدرن با اعمال چرخه‌های خمشی متناوب و کنترل‌شده کار می‌کند که به تدریج اختلاف بین تنش‌های اوج و دره را در سطح مقطع ماده کاهش می‌دهد تا زمانی که فلز در محدوده قابل قبولی صاف قرار گیرد - معمولاً 0.1 ± میلی‌متر بر متر برای کاربردهای دقیق.

چرا فلز در وهله اول به تراز کردن نیاز دارد؟

اعوجاج تقریباً در هر مرحله از تولید و فرآوری فلز ایجاد می شود. درک علل ریشه ای به انتخاب استراتژی درست تراز کردن کمک می کند.

تنش های نورد و کلاف

نورد سرد و گرم باعث ایجاد تنش های فشاری و کششی غیریکنواخت در عرض نوار می شود. هنگامی که تحت کشش سیم پیچ می شود و سپس باز می شود، فلز حافظه انحنای خود را حفظ می کند. مجموعه کویل - تمایل نوار بدون سیم پیچ به سمت بالا - یکی از رایج ترین مشکلات تسطیح آدرس است. و در گیج های نازک تر می تواند به اندازه 15 تا 20 میلی متر کمان در هر متر شدید باشد.

اعوجاج حرارتی ناشی از جوشکاری و برش

برش لیزر، پلاسما یا شعله، نواحی متاثر از حرارت را معرفی می کند که در هنگام خنک شدن منقبض می شوند و صفحه را از حالت صاف خارج می کنند. یک صفحه فولادی ملایم 1500 × 3000 میلی‌متری که توسط پلاسما برش خورده است، می‌تواند تا 4 میلی‌متر پیچش ایجاد کند، در صورتی که پس از آن استرس کاهش نیابد یا دوباره تراز شود.

Warpage عملیات حرارتی

چرخه های بازپخت، سخت شدن و تمپر کردن، تغییرات حجمی دیفرانسیل ایجاد می کنند. فولادهای ابزار و گریدهای آلیاژی بالا به ویژه در حین خاموش کردن مستعد تاب خوردگی هستند، گاهی اوقات بلافاصله پس از عملیات حرارتی نیاز به صاف کردن با دست یا صاف کردن فشار دارند.

مقایسه روشهای اصلی تسطیح فلزات

هر روش تسطیح برای ترکیب متفاوتی از ضخامت مواد، نوع آلیاژ، حجم تولید و تحمل صافی مناسب است. جدول زیر تفاوت های کلیدی را خلاصه می کند.

تسطیح غلتکی

پرکاربردترین روش صنعتی. نوار از میان یک سری رول‌های تکان‌خورده - معمولاً 7 تا 21 عدد - عبور می‌کند که مواد را به تدریج در جهت‌های متناوب خم می‌کنند. هر رول متوالی انحراف کوچکتری اعمال می کند تا زمانی که مواد صاف شود. یک تراز کننده 17 رول با سرعت 30 متر در دقیقه می تواند بیش از 50 تن فولاد نورد سرد را در ساعت پردازش کند. ، آن را به راه حلی برای خالی کردن و مهر زدن خطوط تبدیل می کند.

تسطیح دقیق (تراز کردن آسیاب حرارتی)

از رول هایی با قطر کمتر با گام محکم تر و کنترل شکاف دقیق تر استفاده می کند. برای مواد نازک و با استحکام بالا طراحی شده است که سطح آن باید حفظ شود. در تولید ورقه های فولادی الکتریکی، فویل باتری لیتیومی، و پوسته های آلومینیومی هوافضا که تحمل صافی کمتر از 0.2 میلی متر بر متر اجباری است، رایج است.

تسطیح کشش

هر دو انتهای ورق را گرفته و کشش را فراتر از نقطه تسلیم ماده اعمال می کند - معمولاً 0.5 تا 2٪ کشیدگی - باعث می شود همه الیاف به طور یکنواخت تسلیم شوند و به یک حالت تنش مشترک برسند. تسطیح کششی به ویژه برای آلیاژهای آلومینیوم موثر است مانند 5052 و 6061، که در آن تراز کردن غلتکی می تواند امواج لبه را ترک کند. این فرآیند هم مجموعه سیم پیچ و هم استرس داخلی را به طور همزمان حذف می کند.

صاف کردن را فشار دهید

یک پرس هیدرولیک یا مکانیکی یک بار نقطه‌ای را به نقطه‌ی بالای صفحه یا میله‌ای تحریف شده اعمال می‌کند و آن را از نقطه تسلیم خم می‌کند تا پشت فنری آن را مستقیماً رها کند. کندتر و کار فشرده تر، اما تنها روش عملی برای صفحه ضخیم بیش از 25 میلی متر یا برای مقاطع سازه ای طولانی مانند تیرهای I و کانال ها.

صاف کردن شعله

یک اپراتور ماهر یک مشعل اکسی سوخت یا پروپان را روی وجه محدب یک اعوجاج اعمال می کند. گرمایش موضعی باعث انبساط فلز می شود، اما به دلیل اینکه توسط فلز سرد اطراف محدود می شود، کمی متلاشی می شود (ضخیم می شود). هنگام خنک شدن، ناحیه کوتاه شده منقبض می شود و صفحه را صاف می کند. به طور گسترده در کشتی سازی و ساخت فولاد سازه ای برای اصلاح اعوجاج ناشی از جوش بدون تجهیزات مکانیکی استفاده می شود.

چگونه روش تسطیح مناسب را برای برنامه خود انتخاب کنید

هیچ روش واحدی برای هر شرایطی مناسب نیست. از این چارچوب تصمیم گیری برای محدود کردن گزینه ها استفاده کنید:

1. ضخامت مواد زیر 6 میلی متر و حجم بالا؟ - تسطیح غلتکی که در یک خط تغذیه کویل ادغام شده است مقرون به صرفه ترین انتخاب است.
2. آلومینیوم یا آلیاژ نرم با الزامات صافی محکم؟ - تسطیح کششی از علامت گذاری سطح جلوگیری می کند و باعث کاهش استرس بهتر می شود.
3. صفحه ضخیم تر از 20 میلی متر با کمان یا کمبر موضعی؟ - صاف کردن پرس عملی است و نیازی به تغذیه مداوم مواد ندارد.
4. اعوجاج پس از جوش در یک مجموعه ساخته شده؟ - صاف کردن شعله یا تصحیح فشار موضعی امکان پذیرترین تعمیر در محل است.
5. نوار نازک برای وسایل الکترونیکی یا پزشکی دقیق؟ - تراز کردن دقیق با قطر رول زیر 30 میلی متر و کنترل شکاف CNC مورد نیاز است.

پارامترهای کلیدی که بر کیفیت سطح بندی تأثیر می گذارد

به دست آوردن نتایج خوب از یک دستگاه تراز، صرفاً به تغذیه فلز از طریق آن نیست. چندین متغیر باید به درستی شماره گیری شوند:

• نفوذ رول (اینترمش): عمقی که رول های بالایی بین رول های پایین فشار می آورند. خیلی کم است و مواد کمتر خم شده است. بیش از حد زیاد است و ناحیه تسلیم در تمام ضخامت گسترده می شود و باعث خمش بیش از حد یا آسیب سطحی می شود.
• قطر رول: رول‌های با قطر کوچک‌تر شعاع خمشی محکم‌تری تولید می‌کنند که برای مواد با گیج نازک ضروری است، اما می‌تواند باعث ایجاد علائم فشار سطحی روی فلزات نرم مانند مس یا آلومینیوم شود.
• قدرت تسلیم مواد: فولادهای با استحکام بالاتر (به عنوان مثال، AHSS در 700-1500 مگاپاسکال) به نیروهای تسطیح به میزان قابل توجهی نیاز دارند و ممکن است به ماشین‌های تخصصی با گشتاور بالا نیاز داشته باشند. فنر پشت در فولاد فوق العاده با مقاومت می تواند 3 تا 4 برابر بیشتر از فولاد نرم باشد ، که به همان نسبت به بیش از حد خمش بیشتری نیاز دارد.
• سرعت تغذیه: سرعت های آهسته تر، زمان ماندگاری بیشتری را در هر رول فراهم می کند، که کمی یکنواختی عملکرد را بهبود می بخشد. اکثر تراز کننده های تولید بسته به مواد با سرعت 10 تا 60 متر در دقیقه کار می کنند.
• زاویه ورود: در خطوط تغذیه کویل، یک زاویه ورودی مناسب در ورودی تراز، از وارد شدن مجدد مجموعه کویل قبل از اینکه رول ها فرصتی برای جدا کردن آن پیدا کنند، جلوگیری می کند.

تسطیح فلز برای مواد خاص

فولاد (ملایم، با استحکام بالا، ضد زنگ)

فولاد ملایم بخشنده ترین ماده برای تراز است و طیف وسیعی از تنظیمات رول را تحمل می کند. فولاد ضد زنگ به سرعت سخت می شود، بنابراین تراز کردن باید با دقت انجام شود تا از ایجاد تنش های جدید جلوگیری شود. برای فولادهای دوفاز و مارتنزیتی بالاتر از 980 مگاپاسکال، نیروهای تسطیح می تواند از 1500 کیلو نیوتن در هر رول تجاوز کند. ، نیاز به ماشین های سنگین با بدنه های رول سخت شده.

آلیاژهای آلومینیوم

مدول الاستیسیته کمتر آلومینیوم (69 گیگا پاسکال در مقابل 200 گیگا پاسکال برای فولاد) به این معنی است که در هر واحد خمش بیشتر به عقب برمی‌گردد و نیاز به خمش بیش‌تری دارد. حساسیت سطح نیاز به رول‌های تمیز و صیقلی دارد تا از علائم برداشتن جلوگیری شود. تراز کردن کششی برای آلومینیوم درجه هوافضا (سری های 2xxx و 7xxx) ترجیح داده می شود که در آن تنش پسماند بر دقت ماشینکاری تأثیر می گذارد.

مس و برنج

بسیار نرم و حساس به سطح. غلتک های تراز باید با آستین های پلی اورتان پوشانده شوند یا با رول های روکش لاستیکی جایگزین شوند تا از علامت گذاری جلوگیری شود. تراز کشش اغلب در تولید فویل مسی برای بردهای مدار چاپی استفاده می شود، جایی که تحمل صافی کمتر از 0.1 میلی متر بر متر است.

تیتانیوم

تیتانیوم's high strength-to-weight ratio and strong spring-back make cold levelling extremely challenging. Warm levelling at 200–300 °C is sometimes used to reduce yield strength temporarily and achieve flatness without cracking.

عیوب رایج تراز کردن و نحوه رفع آنها

حتی اپراتورهای باتجربه نیز با مشکلات صافی مداوم مواجه می شوند. در اینجا شایع ترین نقص ها و علل اصلی آنها آورده شده است:

اندازه گیری صافی پس از تراز کردن

تأیید نتیجه به اندازه خود فرآیند تراز کردن مهم است. روش اندازه گیری باید با نیاز صافی مطابقت داشته باشد.

• میز سطح و سنج حسگر: اساسی ترین چک. ورق را روی یک میز گرانیتی یا چدنی قرار دهید و شکاف را زیر یک راسته اندازه بگیرید. برای ضخامت های بالای 3 میلی متر روی ورق های کوچک عملی است.
• پروفیلومتر لیزری: یک خط یا شبکه را در سراسر سطح بدون تماس اسکن می کند. می تواند مسطح بودن را تا 0.01 ± میلی متر اندازه گیری کند و یک نقشه کامل توپوگرافی مفید برای تشخیص الگوهای موج تولید کند.
• اندازه گیری واحد I: واحد استاندارد در صنعت فولاد برای بیان انحراف صافی باقیمانده در نوار. 1 واحد I برابر است با اختلاف طول نسبی 10-5 بین طولانی ترین و کوتاه ترین الیاف بیشتر مهر زنی های خودرو قبل از ورود به پرس نیاز به نوار زیر 20 واحد I دارند.
• رول های صافی (شکل سنج): حسگرهای درون خطی در خطوط پردازش ادغام شده‌اند که به طور مداوم توزیع کشش نوار را در عرض اندازه‌گیری می‌کنند و در زمان واقعی به تراز کننده باز می‌گردند.

نکات عملی برای نتایج بهتر تراز کردن

چه در حال راه‌اندازی یک خط تولید یا اصلاح یک صفحه یکباره باشید، این روش‌ها به طور مداوم نتایج را بهبود می‌بخشند:

• همیشه قدرت تسلیم واقعی مواد را بدانید، نه فقط درجه اسمی. تغییر قدرت تسلیم ± 15٪ در یک سیم پیچ رایج است و مستقیماً بر تنظیم رول مورد نیاز تأثیر می گذارد.
• قبل از اجرای یک سیم پیچ یا صفحه کامل، یک قطعه آزمایش کوتاه را اجرا کنید. نتیجه را اندازه بگیرید و قبل از پردازش بقیه دسته تنظیم کنید.
• رول های تراز را تمیز و عاری از رسوب یا برداشت آلومینیوم نگه دارید. حتی رسوبات کوچک نیز علائم سطحی دوره ای ایجاد می کنند که با هر چرخش رول تکرار می شوند.
• برای فولاد با استحکام بالا، سرعت خط را 20 تا 30 درصد کاهش دهید. تا رول های تراز کننده به طور کامل با مواد درگیر شوند و خطر انحراف رول را کاهش دهند.
• هنگام صاف کردن شعله، از نوک غنچه گل رز استفاده کنید و با الگوهای گوه ای یا V - هرگز نقاط دایره ای - گرم کنید تا جهت انقباض را کنترل کنید و از ایجاد اعوجاج های جدید جلوگیری کنید.
• صافی را پس از هر فرآیند بعدی که گرما را اضافه می کند - جوشکاری، بازپخت تنش زدایی یا گالوانیزه - دوباره ارزیابی کنید، زیرا اینها می توانند اعوجاج را حتی در مواد قبلاً تراز شده ایجاد کنند.