X
تبلیغات
وبلاگ تخصصي مكانيك

وبلاگ تخصصي مكانيك

کنترل بهینه تأسیسات هیدروالکتریک

کنترل بهینه تأسیسات هیدروالکتریک که شامل نگهداری پمپ می باشد.

1- مقدمه توان الکتریکی نیروی زندگی اقتصادهای توسعه یافته مدرن است. در بسیاری از حوزه ها تقاضا برای الکتریسیته سریع تر از عرضه آن افزایش می یابد. هر چند ، ساخت نیروگاه ها نه تنها گران است بلکه از لحاظ محیطی خسارت آور و از این رو نامتداول است. مطلوب خواهد بود که ساخت تأسیسات جدید نیرو راتا جایی که ممکن است به تعویق انداخت. نمی توان الکتریسیته را ذخیره کرد و باید در اندازه معینی تولید و در همان زمان مصرف شود. هر چند ، تقاضای بشر برای الکتریسیته در چرخه 24 ساعت بسیار متغیر است که آن به خاطر الگوهای خواب و بیدار است و از فصلی به فصل دیگر به خاطر اختلاف در نور طبیعی و حتی مهم تر از آن دماهای متغیر هم تغییر می کند. (شکل 1) اگر مردم تنها بتوانند الکتریسیته را در نسبت یکنواخت تری از نیروگاه های موجود مصرف کنند ، الکتریسیته را جهت استفاده اخیر طراحی کنند ، می توانند برای تقاضای بالای نیرو کافی باشد. شکل 1: نمودارهای کاربردبرق در 2005 بنابراین هدف بلند مدت طرح سیستم نیروی الکتریسیته ، یکنواخت کردن شکل بار است. یکی از ابزاری که به برنامه ریزان سیستم اجازه می دهد تا هدف یکنواخت کردن شکل بار را برآورده کنند زمان استفاده از قیمت گذاری نیرو است. در ایام پیشرفت ، چنین زمان استفاده از قیمت گذاری اغلب به واسطه عدم تنظیم بازارهای الکتریسیته صورت می گیرد که در آن قیمت ها فقط متغیر نمی باشند. اما زمان تعیین کننده استفاده از قیمت ها نیز برای این منظور استفاده شده بود. برای مثال ، سودمندی می توانست باندهای قیمت گذاری متغیری را با هزینه های بالا بین AM 7 و PM11 و هزینه های پایین طی ساعات شب ، اختیار کند. چنین الگوهای قیمت گذاری می تواند مصرف کنندگان را در جهت تغییر استفاده آن ها مثلاً در تهویه مطبوع در شب – با خانه های عایق کاری شده برانگیزانند. این راهبرد می تواند در هموار کردن حداکثر تقاضا موفق باشد. چه اشکالی دارد اگر سیگنال های متغیر قیمت در تولید کنندگان الکتریسیته به کار برده شوند؟ ممکن است برخی از تولید کنندگان دارای توانایی های محدودی در ذخیره الکتریسیته باشند. برای مثال ، اپراتور یک سد هیدروالکتریک قادر به ذخیره آب در پشت سد است و آن از طریق توربین ها به منظور تولید الکتریسیته مدتی بعد رها می کند. که این باید برای آب پمپ در یک مخزن ذخیره سازی مطلوب باشد آن هم زمانی که قیمت ها پایین هستند و زمانی که قیمت ها بالا روند بعدها آن را رها کند. اگر دیفرانسیل میان قیمت های پایین و بالا کافی باشد ، این می تواند به طور اقتصادی حتی با ارائه خسارات اتلافی غیر قابل اجتناب در فرایند مطلوب باشد. البته ، تضاد ظاهری بین کارایی اقتصاد و مهندسی که نتیجه آن در صورتی که کسی صرفه جویی های مالی و محیطی مرتبط با ساخت نیروگاه را در نظر بگیرد تنها یک تعارض است که با هموار کردن شکل بار پذیرفته شده است. هیدروالکتریسیته جهانی Twh 2890 هر ساله تولید شده است که پاسخ گوی %5/16 کل تولید برق جهان است.[2] ، و آن را یکی از منابع موثق و مقرون به صرفه انرژی قابل تجدید می سازد [3].(شکل 1) به خاطر مقدار واضح اقتصادی منابع آبی در سیستم های هیدروالکتریکی کار بزرگی بر روی بهینه سازی آماری آن ها صورت گرفته است. برخی از این مقالات پیچیدگی های ذاتی در طرح منابع آبی را عنوان می کنند [7-4]. در حالی که مقالات دیگر بیشتر مربوط به پیچیدگی های عملکردی یک سیستم کلی هیدروالکتریکی هستند [10-8]. در سال های اخیر ، برخی از سیستم های هیدروالکتریکی مبتنی بر نیرو که قابل ملاحظه ترین آن نروژ و نیوزلند است تنظیم نشده بودند در حالی که مابقی همچون کلمبیا و کوبیک در کانادا ، گویا تک قطبی های دولت هستند و نیرو را در بازارهای کنترل نشده فراهم می سازند. در این نمونه ها hydropower باید علی رغم قیمت های نامعلوم و متغیر نیرو تهیه شود. نوشته کمی پیرامون این مسائل تهیه شده است [12 و 11 و 9 و 8]. اغلب این مقالات بر پیچیدگی های درج مشخصه نامعلوم قیمت ها در سیستم های کنترل بهینه تمرکز می کنند اما راهبردهای ویژه کنترل سد را فراهم نمی کنند. در این مقاله نشان می دهیم که تأثیر و تأثر میان پویایی های تولید غیر خطی و نسبت های ورودی آب بسیار پیچیده هستند به ویژه زمانی که قیمت ها متغیر هستند حتی این قیمت ها نیز تعیین کننده هستند. در زمان کوتاه وجود مدل های خوب ورودی هیدرولوژیکی و پیش بینی های آب و هوایی تعیین قیمت در واقع تعیین کننده هستند اما مدل قیمت متغیر در این جا وابستگی عملی بزرگ را بررسی می کند. راهبردهای بهینه کنترل را برای اپراتور تأسیسات هیدروالکتریکی در معرض ورودی آب و دارا بودن ظرفیت های محدود ذخیره سازی پمپ بررسی می کنیم. برخی از تأسیسات موجود ذخیره پمپ بین دو سیستم انبار «بسته» طراحی شده اند که در آن مخزن بالاتر هیچ ورودی را تجربه نمی کند. به علاوه ، اغلب تأسیسات ذخیره سازی پمپ با ماشین آلات برگشت پذیر ویژه ای طراحی شده اند که می توانند هم به عنوان پمپ و هم توربین با کارایی کاسته در هر کاری عمل کنند. ما احساس می کنیم که ذخیره پمپ افزایش بسیار مهمی است نه به خاطر تمایل اخیر در جهت بازارهای کنترل نشده بلکه شاید به خاطر افزایش اخیر در نفوذ بازار به واسطه انرژی بادی سبز می باشد. ذخیره سازی پمپ میانگیری در ارائه غیر قابل پیش بینی نیروی بادی به وجود می آورد. ساختار موجود ارزان تر و شاید از لحاظ محیطی از ایجاد تأسیسات جدید هم کمتر بحث برانگیز باشد. مدل نشان داده در این مقاله برای یک چنین بهبود سازی وسایل مناسب خواهد بود. برای تثبیت نظرات به عنوان مثال تأسیسات تولید نیروی Eugenia Falls را در نظر بگیرید که با تولید نیروی Ontario کار می کرد. این تأسیسات ماکزیمم kw 4500 از رأس m 150 را تولید می کنند که یک آبخیز کوچک ولی مرتفع را با دریاچه Eugenia مرتبط می سازد. پیچیدگی های مخصوص تأسیسات واقعی هیدروالکتریکی وسیع می باشند. مدل سازی آماری این پیچیدگی چالشی را نشان می دهد. در این مقاله از یک طرف سعی می کنیم که تمام جزئیاتی (شامل داده های اختصاصی) را که قبل از بررسی تأسیسات واقعی برای استفاده حقیقی لازم خواهند بود را و از طرف دیگر مدل تمام نشده ای را که تنها برخی از علوم خواص اجسام را در بردارد به طور کامل توصیف کنیم. امیدواریم که این بررسی بازیکنان بخش خصوصی را ترغیب به بررسی کامل نماید. نتیجه در کارایی بهبود یافته به ندرت یک «پیروزی خالص» را برای تولید کنندگان نیرو بدون تأثیرات دیگر محیطی نشان خواهد داد. بررسی انجام گرفته در زیر به ما اجازه می دهد تا بینش های جالبی در مورد رفتار این تأسیسات به دست آوریم. به ویژه نشان می دهیم که برای قلمروی بزرگی از پارامتر فضا که این تأسیسات را توصیف می کند ، تنش میان بهره بهینه اقتصادی و کارایی بهینه مهندسی خیلی کمتر از آن است که کسی بتواند انتظار داشته باشد و کنترل خیلی کم تحت تأثیر افزایش نسبت ورودی می باشد. (شکل 2) . شکل 2 : کارخانه ذخیره پمپ : رأس (h) ، فاصله بین مخزن و توربین (h1) و ارتفاع مخزن (hh) در بخش 2 ، مدل ساده ای از تأسیسات هیدروالکتریکی را در نظر می گیریم که شامل چندین پارامتر عملکردی در بازار با زمان متغیر اما هزینه های تعیین کننده نیرو و در کل زمان متغیر اما ورودی های مشخص کننده آب می باشد. در بخش 3 ، الگوریتمی را برای بهینه سازی دو انرژی و مزیت به وجودآمده با این تأسیسات نشان می دهیم. در بخش 4 ، برخی از نتایج را نشان می دهیم. به طور قابل ملاحظه می بینیم که تحت چندین انتخاب معقول پارامترهای تأسیسات و برای مخارج نیرو که بسیار متغیر نمی باشند ، عملکرد بهینه اقتصاد این تأسیسات از عملکرد بهینه انرژی آن ها بسیار متفاوت نمی باشد. در بخش 5 ، کنترل به واسطه کارایی متغیر توربین را بررسی می کند. بخش نهایی نتایج و پیشنهادات را نشان می دهد. 2- مدل وسایل هیدروالکتریکی دو طبقه بندی مهم تولید نیروی هیدروالکتریکی وجود دارد : شیوه های قراردادی (سدها و رودها) که برق را از طریق جریان آب در یک جهت تولید می کند و شیوه های ذخیره پمپی که هم تولید کننده و هم مصرف کننده برق هستند [14]. کارخانه ذخیره سازی پمپی از دو مخزن یکی در ارتفاع بالاتر از دیگری استفاده می کند. طی دوره های تقاضای کم یا قیمت پایین برق ، انرژی با پمپاژ آب از مخزن پایینی به مخزن بالایی ذخیره می شود. برعکس آب در مخزن پایینی جهت چرخاندن توربین ها رها می شود. طی دوره های پر تقاضا یا قیمت بالای برق ، الکتریسیته تولید می کند (شکل 2) . کارخانه های ذخیره سازی پمپی هم می تواند با استفاده از توربین ها – پمپ معکوس یا تولید متمایز و تجهیزات تلمبه زنی طراحی شوند [15]. همان طور که تمرکز ما در این مقاله راهبرد کنترل است ، نمونه تولید متمایز و تجهیزات تلمبه زنی را مطرح می کنیم. در نتیجه ، این مدل زمانی که هیچ پمپی وجود نداشته باشد به تأسیسات قراردادی هپدور کاهش می یابد. عملکرد بهینه تأسیسات تولید هیدروالکتریکی به قیمت نیرو ($/Mwh) ، نسبت ورودی آب در مخزن f(m3/s) ، مقدار کمی آب ذخیره شده w(m3) و تابع نیرو (MW) E(c , w) بستگی دارد [8]. نسبت رها سازی C(m3/s) را به واسطه توربین در حداکثر مقدار نقدی تأسیسات کنترل می کنیم. این مقدار نقدی بر V(t , T , w , p) ($) دلالت می کند و به شرح زیر مشخص شده است. (شکل 3) (1 ) در این جا r عامل تخفیف برای ارزش زمان پول و R(wt)($) مقدار باقیمانده آب مانده در سد در پایان افق زمانی است. (شکل 5) شکل 5: کارایی توربین به واسطه نسبت تخلیه و نیرو توان خروجی تولید کنندگان هیدرو – توربو تابع رأس هیدرولیکی شبکه و تخلیه آب است [16]. هندسه مخزن رابطه میان رأس و مقدار آب ذخیره شده در پشت سد را به دست می آورد. به منظور ساده سازی و روشن کردن محاسبه ، از رأس آب مؤثر به جای حجم آب برای توصیف تابع انرژی تولید شده E استفاده می کنیم. جزئیات هندسی این رابطه را زمانی تصور خواهیم کرد که تعیین کنیم چگونه ورودی آب داده شده یا خروجی آن ، رأس را تغییر می دهد. می توانیم تابع هدف (1) را به شرح زیر بنویسیم : (2) (3) شکل8 : کنترل کارایی توربین و نیرو را زیاد می کند . به علت آن که مخزن نمی تواند زیر چند سطح جزئی آب خالی شد و یا بالا سطح ماکزیمم پر شود ، مقدار آب ذخیره شده بین واقع شده و جریان رها شده c نیز (بسته به w ) محبوس شده تا در محدوده قرار گیرد. اگر تابع E شرایط اصل pontryagin ماکزیمم [20-17] یا معادله Bellman [21 و 20] را برطرف سازد ، می توانیم ثابت کنیم که راه حلی وجود دارد اما یافتن راه حل تحلیلی مشکل است. اکنون مدلی برای وسایل ذخیره پمپ مطرح می کنیم که در آن تابع نیرو نه هموار و نه مقعر است. به عبارت دیگر شرایط برای اصل pontryagin ماکزیمم و معادله Bellman برطرف نشده اند. نیروی p نظری موجود از رأس داده شده آب در نسبت مستقیم با رأس h و نسبت رها سازی c است [22]. اگر p در واحد وات اندازه گیری شد ، c در m3/s و h در متر ، p=1000 kg/m3 و g شتاب به واسطه گرانش (m/s2) می باشد ، پس نیروی غیر خالص جریان آب P=pgch می باشد. وقتی آب را در cm3/s در رأس h آب رها یا پمپاژ کنیم ، رأس آب در نسبت dh , dh = c/s تغییر می کند که s ناحیه کف مخزن بالایی است. در این مقاله ، تغییر در رأس که نتیجه تغییر در سطح آب مخزن پایین دست است دو دلیل دارد : ابتدا ، این مخزن معمولاً دارای مساحت سطح بزرگ تر از مخزن بالا دست می باشد و دوم ، در عمل حفره سازی و طغیان آب ، سطح آب پایین دست را محدود می کند تا در نوار باریکی بالا و پایین برود. برای خلاصه کردن جزئیات عددی محاسبه ، از این پس فرض می کنیم که مخزن مکعبی است و s=3600Rm2. در این نمونه اگر آب را در cm3/s , dh = c/π m/h رها کنیم و محاسبات ما با استفاده از راس آب بجای حجم آب w خلاصه شده اند. اگر تابع نیرو E(c,h) را نشان می دهیم که کارایی توربین به رأس و تخلیه (نسبت رهاسازی) بستگی دارد [8]. با استفاده از مدل نظری وسایل ذخیره پمپ در Ref[8] که با تصویری در Ref [23.p.496] و Refs[24- 27] موجب شده بود ، تابع کارایی توربین h(c,h) به شرح زیر داده شده است : (4) شکل 9: مسیر کنترل برای حداکثر نیرو 180 h0= و f=0 شکل 10 : مسیر کنترل برای حداکثر نیرو این تابع به حداکثر مقدار ثابت زمانی می رسد که نیروی نظری ثابت مگا وات باشد. در نوشته مهندسی ، کارایی اغلب بر حسب «طرح شکل» بیان شده است. مثلاً تصاویر 33 ، 35 ، 37 ، 39 در Ref [27] را ببینید. نمودار نمایشی که با این اشکال مطابق می کند شکل 31 مقاله اخیر است. طرح شکل با معادله (4) که در شکل 6 رسم شد مطابقت می کند. این شکل مشابه تصاویر پایینی سمت چپ 33 ، 35 ، 37 و 39 Ref [27] می باشد. فرض کنید که پمپ در سطح ثابت توان ورودی pα مگا وات با کارایی ثابت r<1 عمل می کند و سطح مقطع لوله از مخزن تا توربین Sp≤S , Sp = лm2 می باشد و قطر مطابق d=2m است. همچنین نیاز داریم تا افت رأس hf را که با معادله [28] داده شده است در نظر بگیریم که مستقیماً متناسب با طول لوله L ، مجذور سرعت آب V و عبارت بیان کننده عامل اصطکاک ff می باشد و به طور معکوس با قطر لوله d ، تناسب دارد : (5) همان گونه که در بالا بحث شد ، فرض می کنیم که سطح پایین دست زمانی که آب به مخزن بالا پمپاژ می شود تغییر نمی کند. هر چند افت رأس در پمپ نیز باید در نظر گرفته شود. از [8] Ref ، تابع نیرو E(c,h) که کل نیروی تولید شده را به دست می دهد و در مگا وات اندازه گیری شده است عبارت است از : (شکل های 12 و 14) شکل 12: مسیر کنترل 2 برای ماکزیمم نیرو180 h0= ، 3 = f (6) 3- الگوریتم بهینه سازی در این بخش ، شیوه عددی برای حل مسئله زمانی که نسبت جریان کنترل و رأس در روش زیر محدود شده باشند را تعیین می کنیم. (7) منحصراً برای سهولت نتیجه r = 0 , Δs=1 قرار می دهیم و مقدار باقیمانده R(h(T)) را بی توجه به رأس نهایی صفر قرار می دهیم. در این نمونه از معادلات (1) و (3) تابع ساعتی مشخص شده عبارت است از : (8) اگر این هدف به دست آید باید تصور کنیم که انتخاب های مطلوب نه تنها در s=t بلکه در s=t+1 , t+2 , ….. , T نیز به وجود خواهند آمد. (این اصل Bellmax برنامه ریزی پویاست). بنابراین این مسئله را در زمان استفاده از برنامه نویسی پویا [29] وارونه حل می کنیم و سپس از راه حل جلویی برای یافتن مسیر کنترل بهینه استفاده می کنیم. مراحل عبارتند از : (1)تشخیص زمان ، رأس و به دست تمام کنترل های ممکن به عنوان تابع رأس (2)در زمان آخر VT =0 , s=T و انتخاب کنترل نامربوط است در نتیجه CT=0 برای ht ЄH (3)در s=T-1 ، حداکثر مقدار نقدی را بیابید. (شکل 3) -اگر کنترل در محدودیت است به مرحله بعد بروید و گرنه مقدار نقدی را ∞− قرار دهید. -رأس را در زمان بعد T حساب کنید ، اگر رأس در محدودیت است و یا اگر رأس بزرگ تر از رأس ماکزیمم است ، آن را مساوی با شکل های 13 و 15 و 16 و 18 رأس ماکزیمم قرار دهید و به مرحله بعد بروید و گرنه مقدار نقدی را در ∞− قرار دهید. -مقدار نقدی ماکزیمم را بیابید که رأس مساوی با رأس در مرحله قبلی است ، مقدار نقدی را در زمان T-1 حساب کنید که مجموع مقدار نقدی ماکزیمم در T و بیشترین مقدار نقدی در زمان اخیر T-1 است. -ماکزیمم مقدار نقدی در زمان T-1 را بیابید ، اگر بیش از یک راه حل وجود دارد که متناسب با r>0 است ، راه حلی را بیابید که اغلب نیروی اولیه را به وجود می آورد. -به مرحله 3 ادامه دهید و زمان را با یک واحد در مرحله تا زمانی که s=t شود کاهش دهید. (4) با ارائه رأس اولیه ، از نتایج مراحل وارونه در پیشبرد زمان به جلو استفاده کنید (از زمان شروع t0 به زمان نهایی T ) تا مسیر کنترل (شکل 4) c را بیابید که V را زیاد کند. -با دادن رأس اخیر ، کنترلی را بیابید که مقدار نقدی را زیاد می کند ، اگر بیش از یک راه وجود داشته باشد که با r>0 متناسب است ، آن راه حلی را انتخاب کنید که اغلب نیروی اولیه را تولید می کند بخش های 40101 و 40102 را ببینید. -رأس را در مراحل زمان بعد حساب کنید ، اگر رأس بیشتر از رأس ماکزیمم باشد ، رأس را با رأس ماکزیمم جایگزین کنید. -به مرحله 4 ادامه دهید زمان را با یک واحد در هر مرحله تا زمانی که s=T-1 است ، افزایش دهید. 4- بررسی نتایج اکنون وسیله ذخیره سازی پمپ را با همان پارمترهای مهندسی که در [8] Ref نشان داده شدند بررسی می کنیم. برای دقت L = 120 , ff = 0/01 , γ=75% , αp = 15 R , ψ=60 , ηmax= 0/85 قرار دهید. مدلی را بحث می کنیم که با معادله (6) رمزگذاری شده است که در آن محدودیت مدل به رأس h بستگی دارد. فرض می کنیم hЄ[120 , 180 ] و از تابع میانگین قیمت ساعتی (9) استفاده می کنیم. (9) در این مدل ، کارایی توربین که به رأس و نسبت رهاسازی بستگی دارد ، می تواند با رأس پایین و نسبت بالای رهاسازی یا رأس بالا و نسبت پایین رهاسازی به حداکثر برسد. کارایی توربین تحلیلی در معادله (4) بر حسب نسبت تخلیه و نیروی تولید شده (شکل 5) مشابه موردیست که از آزمایش نمونه نخستین [25 و 24 ] Ref به دست آمده است و طرح شکل کارایی توربین (شکل 6) از فرمول تحلیلی به دست آمده است نیز مشخصات مشابه بخشی از تصاویر در [27 و 26 ] Ref دارد ، در نتیجه بررسی مبتنی بر این مدل می تواند از حساسیت پذیری بسیار سودمندی به ما ارائه دهد. در بخش 5 کارایی های مختلف توربین را بیشتر بحث خواهیم کرد. به خاطر آن که افت رأس متناسب با مجذور سرعت آب است ، نیروی E تابع افزایش رأس h است (شکل 7). همان گونه که در شکل 8 برای یک رأس داده شده نشان داده می شود ، حداکثر کنترل نیرو ، آب بیشتری از کنترل کارامد رها می کند. برای ورودی کوچک آب ، کنترل بهینه منتظر ورودی های آب جهت تشکیل رأس بزرگ می باشد ، در نتیجه برق بیشتری با هما ن مقدار آب تولید می شود. باقیمانده این بخش بحث می کند چگونه نسبت ورودی ، زمان شروع ، هزینه و کارایی توربین ، استراتژی کنترل را تحت تأثیر قرار می دهند ، انرژی بهینه (قیمت ثابت) و عملیات فرم دهی (قیمت متغیر) را نشان می دهد و نتایج محاسباتی را توضیح می دهد که یا با شهودیات ما موافق و یا در تعارض است. 401 عملیات انرژی بهینه برای شروع ساده ترین مورد ممکن را بحث می کنیم که در آن قیمت ثابت است (p=1) . در این جا قیمت ، استراتژی کنترل را تحت تأثیر قرار نمی دهد. در این نمونه پمپ بهینه / استراتژی رهاسازی ، رها کردن آب در زمانی است که می تواند بیشترین انرژی را تولید کند. 1. 1. 4 عدم وجود ورودی در این مورد ، هرگز در پمپ معنا نمی دهد و آن به خاطر افت کارایی است. تنها تصمیمی که در این جا گرفته می شود این است که چگونه مخزن را خالی کنیم. که این کار با راه های دیگر انجام می گیرد و استراتژی بهینه منحصر به فرد نمی باشد. اگر رأس اولیه h0=120 (مخزن خالی است) باشد پس c=0 می شود. اگر h0=180 (شکل 9) ، استراتژی کنترل ، کارایی توربین را افزایش می دهد. 2. 1. 4 نسبت کم ورودی اگر نسبت ورودی کم باشد ، کنترل بهینه ، کارایی توربین η را به جای تابع نیرو E افزایش می دهد. فرض کنید نسبت ورودی R f = 3 است که خیلی کمتر از کنترلی است که η و E را افزایش می دهد. اگر رأس اولیه h0=120 (شکل 10) باشد ابتدا منتظر بمانید مخزن پر و سپس خالی شود. اگر رأس اولیه h0=180 باشد ، استراتژی کنترل بهینه ابتدا رها کردن آب ، سپس منتظر ماندن برای پر شدن مخزن است. اشکال 11 و 12. انتخاب ساده نرخ تخفیف r=0 حاکی از آن است که کنترل بهینه خاص نیست. کنترل شرح داده شده در شکل 11 ، در ابتدا آب بیشتری از کنترل شروع داده شده در شکل 12 رها می کند ، در حالی که هر دو کنترل همان مقدار کلی آب را در زمان کلی رها می کند و مقدار مشابهی برق تولید می کند. همان طور که در بخش 3 ذکر شد ، اولین مورد را در استراتژی کنترل بهینه انتخاب می کنیم. کنترل بهینه مشابه مقدار کنترلی است که کارایی توربین را زیاد می کند. زمانی که مخزن پر شد به منظور افزایش انرژی پتانسیلی ، آب را رها می کنیم ، تنها تفاوت میان دو استراتژی پر کردن ناپایدار است و اگر مخزن در شروع خالی باشد زمان زیاد باید منتظر بماند. 3. 1. 4 نسبت ورودی f افزایش می یابد نمی تواند c را به حداکثر η برساند در بخش ، اثر افزایش نسبت ورودی و آن که نسبت ورودی همیشه برای به حداکثر رساندن E بزرگ نیست را نشان می دهیم. و این را برای نمونه ای نشان می دهیم که در آن مخزن شروع به خالی شدن می کند و شروع نمونه پر حالت ثابت شروع نمونه خالی است. زمانی که f = 5л , 8л (تصویر 14 ) ، راهبرد کنترل بهینه منتظر ماندن برای بزرگترین رأس و سپس رها سازی برای افزایش الکتریسیته است. همان طور که ورودی آب زیاد می شود ، زمان های رهاسازی نیز در همان موقع افزایش می یابند و رأس ثابت آب را محافظت می کنند. شکل 14: مسیر کنترل برای ماکزیمم نیرو 180 h0= ، 3 = f با نسبت ورودی f=10л (شکل 15) ، بهترین کنترل رها کردن در نسبت ورودی (c=f) می باشد در نتیجه مخزن را پر نگه می دارد. یعنی انرژی پتانسیلی تأثیر زیادی بر کنترل نسبت به کارایی توربین دارد. آن هم زمانی که نسبت ورودی فراسوی مقدار داده شده افزایش بیابد. شکل حالت ثابت با نسبت ورودی f تغییر می کند. همان طور که f زیاد می شود ، زودگذر اولیه کوتاه تر است اما زودگذر نهایی بلندتر است. دلیل آن این است همان طور که نسبت ورودی افزایش می یابد ، مخزن می تواند در زمان کوتاهی پر شود و در انتها آب زیادی را رها کند. 4. 1. 4 نسبت ورودی f بزرگ تر از مورد بعدی که باید در نظر گرفته شود زمانی است که نسبت ورودی بسیار بزرگ است یعنی بزرگ تر از . استراتژی حفظ نسبت رهاسازی c در سطحی است که η یا E افزایش می دهد (شکل 16) و f=20л می باشد. وقتی مخزن پر نباشد (شکل 16) ، c تابع نیرو E را در حالی که مخزن پر می شود زیاد می کند برای مخزن پر می باشد. 5. 1. 4 خلاصه به خاطر آن که چرخه های پمپ / رهاسازی متضرر افت های کارایی می شود ، پارامترهای تلمبه زنی بالا هرگز با یک قیمت ثابت مطلوب نیستند. راه حل در ابتدا رها کردن آب کافی به منظور حفظ سرچشمه و سپس نزدیک به انتهای افق زمانی ، رها کردن آب در نسبت سریع تر است در نتیجه مخزن خالی می شود. راه حل حفظ رأس ، رهاسازی آب و در انتها رها کردن آب می باشد در نتیجه مخزن خالی می شود. اگر ورودی کوچک باشد باید منتظر ماند و سپس آب را رها کرد. شکلهای 10 و 15 و 13 را ببینید. منتظر ماندن یا نماندن بستگی به نسبت ورودی آب دارد. حائز اهمیت است که مدل ورودی نشان داده شده در این جا را بشناسیم ، ورودی مستقل از رأس است. از آن جا که آب در سرچشمه بزرگ دارای حجم انرژی پتانسیلی غنی تر از آب در سرچشمه کوچک است ، اگر چرخه پمپ / رهاسازی بسیار کارآمد باشد پس تحت شرایط خاصی متضرر هزینه متوسطی در افزایش رأس با تلمبه زنی اولیه می شود شکل 17. این راه حل جایگزینی جریان آب ورودی کم انرژی با جریان پر انرژی را میسر می سازد. در کل زمانی که نسبت ورودی بسیار کوچک است ، مخزن باید پر شده سپس آب در بیشترین کارایی توربین رها شود. در این روش می توانیم عمده برق را با استفاده از حجم داده شده آب به وجود آوریم. زمانی که نسبت ورودی بیشتر از کنترل باشد که تابع نیرو را افزایش می دهد ، پس راه حل افزایش E است. نرخ تغییر قیمت شکل 28 : ارتفاعی که ما را مستقل از , P F=12.15 می سازد . 2. 4 عملیات شکل دهی بهینه بخش قبلی مربوط به افزایش انرژی الکتریکی تولید شده به وسیله یک سد در زمان داده شده می باشد. در عوض باید بتوانیم مقدار انرژی تولید شده را افزایش دهیم. این مشکل افزایش مقدار تحت تأثیر قیمت برق است. البته ، با یک قیمت ثابت همچون بخش قبلی ، این دو هم ارز هستند. در این بخش ، کنترل بهینه را در موردی بررسی می کنیم که هزینه ثابت نمی باشد. در عوض این یک تابع سینوسی تعیین کننده است. اگر هیچ گونه ورودی وجود نداشته باشد ، پمپ و راهبرد رهاسازی جهت زیاد کردن مقدار نقدی ، کارایی توربین را در زمانی که قیمت بالا است افزایش می دهد. اگر نسبت ورودی زیادتر باشد ، کنترل بهینه همچون افزایش انرژی است به جز آن که کنترل تا زمانی که تولید نیرو E به حداکثر برسد ، متفاوت می باشد. اکنون کنترل بهینه را به عنوان تابع رأس اولیه ، نسبت ورودی ، زمان و نسبت تغییر قیمت بحث می کنیم. 1. 2. 4 عدم وجود ورودی : کنترل و رأس در مورد اول فرض می کنیم ورودی آب وجود ندارد. چون قیمت متغیر است راه حل های پمپ و رهاسازی ، ممکن هستند. زمان اولیه t0=7AM و رأس اولیه h .=175 , 150 , 120 (خالی ، بنابراین نمی تواند رها شود) را در نظر بگیرید. به ترتیب شکل های 18 تا 20 را ببینید. در شکل 18 h0=175 و مخزن تقریباً پر است. در نتیجه در ابتدا نیازی به خالی کردن آب نیست. راهبرد کنترل این است که منتظر باشیم قیمت به اندازه کافی بالا رود و رها شود ، سپس صبر کنیم (c=0 ) تا قیمت پایین آید و در پایان تمام آب را رها کنیم. در شکل 19 (h0=150) و شکل 20 (h0=120) راه حل ، ابتدا تخلیه مقداری از آب ، منتظر ماندن و رها کردن آب در بیشترین هزینه است. 2. 2. 4 نسبت کنترل و ورودی f اکنون رأس اولیه را در h0=120 ثابت می کنیم و نسبت های ثابت ورودی را در میان f = 2л , 3л , 6л , 10 л , 14л تغییر می دهیم. اگر نسبت ورودی کوچک باشد ، تلمبه زنی مورد نیاز می شود (تصاویر 21 و 22 ) و راه حل رهاسازی کارایی توربین را افزایش می دهد. اگر سرچشمه آب بسیار کوچک باشد و نسبت ورودی بسیار کوچک نباشد ، تنهانیاز به خالی کردن آب در آغاز آن داریم (شکل 23). در حالی که قیمت در عدم وجود ورودی بالا است و تا جایی که ممکن است آب رها می شود ، راهبرد کنترل برای افزایش مقدار نقدی رها سازی آب بیشتر آن هم زمانی که هزینه بالا است ، می باشد. وقتی f=10л (شکل 24) ، راه حل کنترل تحت تأثیر قیمت قرار می گیرد و c بالای c=fقبل از آن که قیمت در بیشترین نقطه قرار گیرد ، افزایش می یابد. رهاسازی آب بیشتر قبل از بالاترین نقطه برآورد مطلوب است و زمانی که قیمت به سرعت کاهش می یابد مخزن را پر کنید. همان طور که نسبت ورودی f تا f= 14л (شکل 25) افزایش می یابد ، قیمت راه حل نرخ های رهاسازی c=f را تحت تأثیر قرار نمی دهد و بیشترین رأس را جهت ذخیره اغلب انرژی پتانسیلی حفظ می کند. (شکل های 25 – 22) ، همان گونه که نسبت ورودی افزایش می یابد ، کارایی توربین، تابع نیرو و انرژی تانسیلی هرکدام دارای تأثیرات مختلفی در راهبرد کنترل خواهند بود. زمانی که نسبت ورودی به اندازه کافی بزرگ باشد که به نسبت رهاسازی c اجازه افزایش تابع نیروی تولید شده E دهد ، راه حل مشابه وقتی است که تولید انرژی نسبت به مقدار افزایش می یابد. شکل 29 : حداقل نسبت ورودی که C را مستقل از P می سازد . شکل 30 : زمان های تخلیه / انتظار / رها سازی/ نسبت ورودی 3. 2. 4 کنترل و نرخ تغییر قیمت نرخ تغییر قیمت برای نمونه هزینه ثابت صفر است (افزایش الکتریسیته ) ، همان طور که نرخ تغییر افزایش می یابد ، ورودی که c=f را به وجود می آورد نیز افزایش خواهد یافت. برای دیدن آن ، شکل 15 ، c=f ، را با شکل 24 مقایسه کنید که در آن کنترل تحت تأثیر قیمت است. نرخ تغییر قیمت w.r.t نسبت ورودی و ارتفاع مخزن را در بخش 3. 4 بحث خواهیم کرد. 4. 2. 4 کنترل و زمان الگوی قیمت راه حل کنترل را تحت تأثیر قرار می دهد بنابراین اگر زمان شروع یا انتها تغییر کند ، قطعاً کنترل را تحت تأثیر قرار می دهد. اگر ورودی آب نداشته باشیم می توانیم ببینیم که چگونه زمان راهبرد کنترل را تحت تأثیر قرار می دهد. شکل 26 در t=0 AM ، هزینه پایین است ، آب بیشتری تخلیه می شود ؛ شکل 20 در t= 7AM ، براورد نه بالاست نه پایین. آب کمی خالی می شود ؛ شکل 27 در t=12AM ، برآورد بالاست ، آبی تخلیه نمی شود. اگر افق زمانی به اندازه کافی طولانی باشد تفاوت تنها در زودگذر آغازی و نهایی وجود ندارد. 3. 4 صفات اختصاصی نرخ تغییر قیمت در بخش 3. 2. 4 نشان دادیم که کنترل نه تنها به تغییر قیمت بلکه به نرخی که در آن قیمت تغییر می کند بستگی دارد. شکل 31 . کارایی توربین مانند شکل 33 در Ref است . زمانی که انرژی به حداکثر برسد نرخ تغییر قیمت صفر می باشد و همان طور که نسبت ورودی تا چند مقدار افزایش می یابد ، کارایی توربین کنترل را تحت تأثیر قرار نمی دهد ، نسبت رهاسازی برابر با نسبت ورودی است ، سطح آب در بیشترین نقطه است و ذخیره سازی عمده انرژی پتانسیلی یکی از عوامل مهم است. به عبارت دیگر ، در حالی که مقدار نقدی افزایش می یابد نسبت ورودی که c=f را می سازد برای افزایش انرژی بزرگ تر است زیرا قیمت متغیر کنترل را تحت تأثیر قرار می دهد. همچنین مشاهده می کنیم که نسبت کمتر رهاسازی می تواند کارایی توربین و تابع نیرو برای رأس بزرگ تر را به حداکثر برساند و این بدان معناست که نسبت کم ورودی می تواند c=f را در صورتی که ارتفاع مخزن بالا باشد ، به وجود آورد (شکل 8). در این جا بحث می کنیم که چگونه کنترل بهینه تحت تأثیر ارتفاع مخزن ، نسبت ورودی ،w.r.t نسبت تغییر قیمت قرار می گیرد. اگر ارتفاع مخزن بین 140m و 210m تغییر کند ، رأس اولیه h0=120 است ، زمان شروع t. =0 ، قیمت Pt=27+ αsin(2лt – 15/4л)/24) ونسبت تغییر α در فاصله [26 و 0] قرار می گیرد. شکل 32: مسیر کنترل : طبق شکل 31 شکل 33: مسیر کنترل : راندمان بیضی 1. 3. 4 ارتفاع مخزن w.r.t نسبت تغییر هزینه فرض کنید نسبت ورودی f= 12л , 15л است و رأس اولیه در پایین ترین نقطه h0=120 قرار دارد ، می توانیم ارتفاع مخزن w.r.t نسبت تغییر هزینه را بیابیم که کنترل c را مستقل از p برای ارتفاعات زیر این منحنی می سازد. کنترل تحت تأثیر قیمت است در حالی که بالای منحنی ، هزینه راهبرد کنترل را تحت تأثیر قرار نمی دهد. همان طور که در شکل 28 نشان داده شده ، زمانی که نسبت تغییر هزینه کوچک تر باشد ، کنترل تحت تأثیر رسیدگی های مهندسی ذخیره سازی انرژی پتانسیلی است. همان طور که نسبت تغییر افزایش می یابد ، هزینه استراتژی کنترل را بیشتر تحت تأثیر قرار خواهد داد و به رأ س بزرگ تری نیاز دارد که می تواند c را مستقل از p بسازد ، زیرا زمانی که ارتفاع مخزن بیشتر است ، نسبت رهاسازی کمتر c می تواند E را افزایش دهد (شکل 8). نسبت بالای رهاسازی c می تواند E نیرو را با استفاده از سرچشمه کوچک تر آب افزایش دهد ، در نتیجه منحنی ارتفاع مخزن برای f=15л کوچک تر از f=12л است (شکل 28). دو منحنی در این تصویر نشان می دهند که کنترل برای نسبت بالای ورودی کمتر تحت تأثیر هزینه است. 2. 3. 4 نسبت ورودی w.r.t نسبت تغییر هزینه با دادن رأس نخستین h0=120 با ارتفاع مخزن 180 و 160 ، شکل 29 حداقل ورودی آب w.r.t نسبت تغییر هزینه را شرح می دهد که c را مستقل از p می سازد : زیر این منحنی ، کنترل تحت تأثیر هزینه است و بالای منحنی با نسبت ورودی مشخص شده است. با دادن ارتفاع مخزن ، همان طور که نسبت تغییر هزینه افزایش می یابد ، نسبت ورودی به منظور حفظ c مستقل از p نیاز به افزایش دارد ، مثلاً زمان پر کردن مخزن کاهش می یابد. دو منحنی در شکل 29 نشان می دهند که کنترل برای نمونه مخزن بزرگ تر کمتر تحت تأثیر هزینه است. شکل 34: مسیر کنترل : کارایی راندمان (طرح 180h=) شکل 35: مسیر کنترل : کارایی متغیر توربین 4. 4 بررسی بیشتر در مورد کنترل برای حداکثر الکتریسیته و مقدار از بررسی قبلی دیده ایم که شباهت ها و تفاوت هایی میان کنترل به منظور زیاد کردن مقدار نقدی و الکتریسیته وجود دارد. اکنون دو کنترل w.r.t نسبت ورودی را به طور جزئی مقایسه می کنیم. فرض می کنیم که نسبت ورودی از 0 تا л20 ، h0=120 و AM t0=0 تغییر می کند. شکل 30 نشان می دهد اگر نسبت ورودی کوچک باشد ، زمان بیشتری برای تخلیه وجود دارد. به عبارت دیگر ، کنترل بهینه انتظار زیاد در به حداکثر رسانیدن الکتریسیته و عدم تخلیه در هر مقدار نسبت ورودی را شامل می شود. زمان های رهاسازی همان طور که نسبت ورودی زیاد می شود افزایش می یابند. اگر نسبت ورودی بزرگ باشد ، نسبت رهاسازی تحت تأثیر هزینه قرار نمی گیرد و کنترل ها برای هر دوی آن ها تقریباً مشابه است. 5- بررسی در مورد کارایی توربین و کنترل در این مقاله ، کارایی تحلیلی توربین که با معادله (4) داده شده است می تواند در کمترین و بیشترین رأس به حداکثر برسد. هر چند عبارت تحلیلی که با معادله (4) داده شده است تنها تخمین واقعیت است. در این بخش از مدل واقعی تری برای کارایی توربین استفاده می کنیم و نشان می دهیم که این مدل به قواعد کیفی مشابه منتهی می شود. از [27] Ref می دانیم که رأس طرح شده مطلوب و نسبت تخلیه برای هر توربین وجود دارد. شکل 36: مسیر کنترل : کارایی کم توربین متغیر (مستطیلی) طرح شکل کارایی مشابه تقریباً شبیه به بیضی های هم کانون است همان طور که در شکل 31 شرح داده شد. همچنین به اشکال 33 و 35 و 37 و 39 در [27] Ref بنگرید. 5 نقطه از منحنی در شکل 33 ،[27]Ref را انتخاب می کنیم و از معادله زیر استفاده می کنیم : (10) برای ساده کردن درجه بندی ، چهار منحنی با کارایی توربین 90 درصد در بخش مرکزی بیضی شکل را به ترتیب 85% ، 80 % ، 75 % ، 70 % انتخاب کردیم. فرض کنید که رأس طرح m 150 و نسبت تخلیه طرح 100 m3/s است. سپس از شکل 31 ، که با دیجیتالی کردن شکل 32 نمونه [27] Ref به دست آمده است می دانیم که کارایی توربین می تواند برای رأس h=180 زمانی که نسبت تخلیه بین 85 m3/s و 81m3/s است ، به حداکثر برسد. داده های کارایی را در تابع نیرو (6) قرار می دهیم و راه حل کنترل را می یابیم (شکل 32 ). راه حل کنترل ، به حداکثر رساندن کارایی توربین بعلاوه تابع نیرو می باشد برای مثال نسبت رهاسازی که به نسبت ورودی بستگی دارد که برابر است با مقادیری بین حداکثر و حداقل تخلیه که η را به حداکثر می رساند. اگر تفاوت بزرگی در کارایی توربین رأس وجود نداشته باشد ، انرژی پتانسیلی نقش مهمی ایفا می کند زیرا رأس که می تواند η را به حداکثر برساند خیلی کمتر از بزرگ ترین رأس است که اغلب انرژی پتانسیلی را ذخیره می سازد. برای مثال زمانی که طرح رأسm = 80 , 100./. η در h=180 و 85./.= η در h= 140 باشند ، راه حل کنترل حفظ رأس و به حداکثر رساندن E است. سپس از تصویر مشابه با بیضی های تو در تو به منظور نشان دادن محدوده وسیعی از مقادیر کارایی استفاده می کنیم و راه حل کنترل مطلوبی را می یابیم. بیشتر فرض کنید که کارایی توربین حدود h=150m , c=105 m3 است و از این نقطه کاهش می یابد. طرح شکل چنان است که کارایی توربین در h=180 بسیار کوچک است. اساساً راه حل کنترل مشابه نمونه کارایی تحلیلی با معادله (4) است – برای افزایش کارایی توربین زمانی که آب کم است و شکل 32 را مشاهده می کنید. که این تعادل بهینه ای بین حداکثر کارایی توربین و ذخیره انرژی پتانسیلی را نشان می دهد. تا جایی که ممکن است انرژی پتانسیلی راذخیره و کارایی توربین را افزایش دهید. به علاوه اگر طرح شکلی را با یک بیضی تصور کنیم که کارایی توربین می تواند با رأس بالا (h=180) و تخلیه پایین (c=105) به حداکثر برسد ، راه حل کنترل (شکل 34) حفظ بیشترین رأس با نسبت بهینه رهاسازی است که مشابه شکل 11 است. برای شناخت بیشتر رابطه بین کنترل و کارایی توربین ، ساده ترین نمونه را با استفاده از یک مستطیل جهت توصیف مشخصات بازده توربین همچون[27] Ref ، بررسی می کنیم. فرض کنید کارایی توربین در h*c=[140 , 160 ] * [ 90 , 120] به حداکثر رسیده است و همان طور که دامنه افزایش می یابد آن کاهش می یابد. کنترل تا جایی پیش می رود که کارایی توربین را برای بازده بسیار متغیر (شکل 35) به حداکثر برساند در حالی که انرژی پتانسیلی را برای کارایی کم متغیر نیز افزایش می دهد (شکل 36). برای هر توربین واقعی ، داده های کارایی از طرح شکل مربوطه موجود هستند و انجام کامپیوتری الگوریتم ها آن را آسان می سازد تا نمایش پارامتری را جایگزین کرد و راه حل کنترل را به دست آورد. 6- نتایج بررسی نشان داده شده در این مقاله نشان می دهد که راه حل مطلوب تخلیه / رهاسازی بستگی پیچیده وحساسی به تعریف پارامتر ، وسایل هیدروالکتریکی ، هزینه و ورودی های آب دارد. هر چند ، برخی از نتایج کلی در مورد شیوه ای که در آن راه حل تخلیه / رهاسازی به این پارامترها بستگی دارد می توانند به وجود بیایند. در نتیجه شیوه اصلی را توصیف می کنیم که در آن راهبرد کنترل به ورودی آب بستگی دارد. -برای نسبت های کوچک ورودی ، راهبرد کنترل که به مشخصات توربین بستگی دارد ، به حداکثر رساندن کارایی توربین یا تابع نیرو است و هزینه موجود راهبرد کنترل را تحت تأثیر قرار می دهد ؛ -برای نسبت های بزرگ ورودی ، راهبرد کنترل به حداکثر رساندن تابع نیرو می باشد. هزینه متغیر راهبرد کنترل را تحت تأثیر قرار نمی دهد و انرژی پتانسیلی نقش مهمی ایفا می کند. در این نمونه ، عوامل تدبیر مهندسی آب بیش از پویایی قیمت بحرانی تر هستند ؛ -به علت این تأثیرات انرژی پتانسیل ، براینسبت های متوسط ورودی با بیشترین نسبت رهاسازی در بیشترین هزینه ، نه هم اندازه و نه کوتاه ترین دوره عدم رهاسازی در کمترین هزینه می باشد. محاسبه برنامه ریزی پویا ، کنترل مطلوبی در نور تأثیرات پیچیده ای همچون انرژی پتانسیلی ، نسبت ورودی و کارایی توربین به دست می دهد.

+ نوشته شده در ۱۶/۴/۱۳۹۱ساعت ۲۰:۱۸ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

جوشکاری اولتراسونیک پلاستیک ها

جوشکاری اولتراسونیک پلاستیک ها

جوشکاری اولتراسونیک شامل استفاده از انرژی صوتی با فرکانس بالا برای نرم کردن و ذوب کردن ترموپلاستیک ها در منطقه جوش است . قسمت هایی که باید به یکدیگر جوش داده شوند زیر فشار روی هم نگه داشته شده و تحت ارتعاشات اولتراسونیک با فرکانس 20 تا 40 کیلو هرتز قرار می گیرند. موفقیت جوش به طراحی مناسب اجزا و مناسب بودن موادی که جوش داده می شوند بستگی دارد. از آنجا که جوشکاری اولتراسونیک بسیار سریع است ( کمتر از 1 ثانیه ) و قابلیت اتوماسیون دارد به طور وسیع از آن در صنعت استفاده می شود . برای تضمین سلامت جوش طراحی مناسب اجزا بخصوص فیکسچرها لازم است . با طراحی مناسب از این روش می توان در تولید انبوه استفاده کرد. یک ماشین جوشکاری اولتراسونیک شامل اجزای زیر است : یک منبع تغذیه ، یک مبدل ، یک آمپلی فایر تقویت کننده به نام بوستر ، یک وسیله تولید صدا یا شیپوره ( horn ) منبع تغذیه فرکانس برق شهر 50-60 هرتز را به 20-40 کیلو هرتز می رساند . این انرژی به مبدل می رود و در مبدل دیسک پیزو الکتریک انرژی الکتریکی را به ارتعاش در فرکانس اولتراسونیک تبدیل می کند. اغلب ماشین های اولتراسونیک در فرکانسی بالاتر از 20 کیلو هرتز کار می کنند و صدایی تولید می کنند که گوش انسان قادر به شنیدن آن نیست . امواج تولید شده در مبدل به بوستر رفته و دامنه آن تا حد دلخواه افزایش پیدا می کند و سپس در شیپوره ( که یک وسیله صوتی مکانیکی است) امواج صوتی مستقیماً به قطعه کار منتقل می شود. همچنین شیپوره نقش اعمال فشار بر روی قطعه را نیز بر عهده دارد.بعد از انتقال امواج صوت به قطعه کار در منطقه اتصال در اثر اصطکاک زیاد این انرژی تبدیل به گرما شده و باعث نرم شدن و ذوب پلاستیک و بهوجود آمدن جوش میشود. مزایای این روش عبارتند از : - راندمان بالا - تولید بالا با قیمت پایین - سهولت در اتوماسیون - سرعت جوش بالا - تمیز بودن آن مهمترین محدودیت این روش محدودیت در انرژی اعمالی و کوچک بودن عرض شیپوره ( کمتر از 250 میلی متر ) است و در نتیجه طول جوشی که به وجود میآید کوچک است . موارد استفاده از جوش التراسونیک ترموپلاستیک ها : - جوشکاری ساده یک اتصال - جاسازی یک قطعه در قطعه ای دیگر همرا با اتصال بین آن دو - جوش نقطه ای ورق ها و صفحات پلاستیکی - ... صنایعی که این نوع جوشکاری در آن کاربرد دارد : - استفاده در صنعت بسته بندی - استفاده در صنعت اتومبیل سازی - استفاده در صنعت پزشکی - استفاده در صنعت اسباب بازی - صنایع مرتبط فیزیک پلاسما (Plasma Physics) پلاسما گاز شبه خنثایی از ذرات باردار و خنثی است که رفتار جمعی از خود ارائه می‌دهد. به عبارت دیگر می‌توان گفت که واژه پلاسما به گاز یونیزه شده‌ای اطلاق می‌شود که همه یا بخش قابل توجهی از اتمهای آن یک یا چند الکترون از دست داده و به یونهای مثبت تبدیل شده باشند. یا به گاز به شدت یونیزه شده‌ای که تعداد الکترونهای آزاد آن تقریبا برابر با تعداد یونهای مثبت آن باشد، پلاسما گفته می‌شود. دید کلی : می‌دانیم که برای ماده سه حالت جامد ، مایع و گاز در نظر گرفته می‌شود. اما در مباحث علمی معمولا یک حالت چهارم نیز برای ماده فرض می‌شود. حدوث طبیعی پلاسما در دماهای بالا ، سبب تخصیص عنوان چهارمین حالت ماده به آن شده است. یک نمونه بسیار طبیعی از پلاسما آتش است، بنابراین خورشید نمونه‌ای از پلاسمای داغ بزرگ است. حدود پلاسما اغلب گفته می‌شود که 99% ماده موجود در طبیعت در حالت پلاسماست، یعنی به شکل گاز الکتریسته داری که اتمهایش به یونهای مثبت و الکترون منفی تجزیه شده باشد. این تخمین هر چند ممکن است خیلی دقیق نباشد ولی تخمین معقولی است از این واقعیت که درون ستارگان و جو آنها ، ابرهای گازی و اغلب هیدروژن فضای بین ستارگان بصورت پلاسماست. در نزدیکی خود ما ، وقتی که جو زمین را ترک می‌کنیم بلافاصله با پلاسمایی مواجه می‌شویم که شامل کمربندهای تشعشعی وان آلن و بادهای خورشیدی است. در زندگی روزمره نیز با چند نمونه محدود از پلاسما مواجه می‌شویم. جرقه رعد و برق ، تابش ملایم شفق قطبی ، گازهای داخل یک لامپ فلورسان یا لامپ نئون و یونیزاسیون ، مختصری که در گازهای خروجی یک موشک دیده می‌شود. بنابراین می‌توان گفت که ما در یک درصدی از عالم زندگی می‌کنیم که در آن پلاسما بطور طبیعی یافت نمی‌شود. آیا کلمه پلاسما یک کلمه بامسما است؟ کلمه پلاسما ظاهرا بی‌مسما به نظر می‌رسد. این کلمه از لغت یونانی πλάσμα,-ατος,τό آمده است که هر چیز به قالب ریخته شده یا ساخته شده را گویند. پلاسما به علت رفتار جمعی که از خودشان نشان می‌دهد، گرایشی به متاثر شدن در اثر عوامل خارجی ندارد و اغلب طوری عمل می‌کند که گویا دارای رفتار مخصوص به خودش است. حفاظ دبای یکی از مشخصات اساسی رفتار پلاسما ، توانایی آن برای ایجاد حفاظ در مقابل پتانیسیلهای الکتریکی است که به آن اعمال می‌شوند. فرض کنید بخواهیم با وارد کردن دو گلوله بارداری که به یک باتری وصل شده‌اند یک میدان الکتریکی در داخل پلاسما بوجود آوریم. این گلوله‌ها ، ذرات یا بارهای مخالف خود را جذب می‌کنند و تقریبا بلافاصله ، ابری از یونهای اطراف گلوله منفی و ابری اطراف گلوله مثبت را فرا می‌گیرند. اگر پلاسما سرد باشد و هیچگونه حرکت حرارتی وجود نداشته باشد، تعداد بار ابر برابر بار گلوله می‌گردد، در این صورت عمل حفاظ کامل می‌شود و هیچ میدان الکتریکی در حجم پلاسما در خارج از ناحیه ابرها وجود نخواهد داشت. این حفاظ را اصطلاحا حفاظ دبای می‌گویند. معیارهای پلاسما • طول موج دبای (λD) باید خیلی کوچکتر از ابعاد پلاسما (L) باشد. • تعداد ذرات موجود در یک کره دبای (ND) باید خیلی بزرگتر باشد. • حاصلضرب فرکانس نوسانات نوعی پلاسما (W) در زمان متوسط بین برخوردهای انجام شده با اتمهای خنثی (t) باید بزرگتر از یک باشد. کاربردهای فیزیک پلاسما • تخلیه‌های گازی: قدیمی‌ترین کار با پلاسما ، مربوط به لانگمیر ، تانکس و همکاران آنها در سال 1920 می‌شود. تحقیقات در این مورد ، از نیازی سرچشمه می‌گرفت که برای توسعه لوله‌های خلای که بتوانند جریانهای قوی را حمل کنند و در نتیجه می‌بایست از گازهای یونیزه پر شوند احساس می‌شد. • همجوشی گرما هستهای کنترل شده: فیزیک پلاسمای جدید (از حدود 1952 که در آن ساختن راکتوری بر اساس کنترل همجوشی بمب هیدروژنی پیشنهاد گردید، آغاز می‌شود. • فیزیک فضا: کاربرد مهم دیگر فیزیک پلاسما ، مطالعه فضای اطراف زمین است. جریان پیوستهایی از ذرات باردار که باد خورشیدی خوانده می‌شود، به مگنتوسفر زمین برخورد می‌کند. درون و جو ستارگان آنقدر داغ هستند که می‌توانند در حالت پلاسما باشند. بزرگترین حسن تمامی فرآیندهای EDM این است که یک فرآیند ساختی غیر تماسی است. با این روش هیچ یک از تنشهای روشهای سنتی ایجاد نمی گردد و شما می توانید کارهایی را انجام دهید که با ابزارهای رایج امکان آن وجود ندارد. John shanahan ، مدیر تولید شرکت makino در ضمن توضیح ماشینهای wireEDM افقی، به برخی از پیشرفتهای زیر اشاره می کند:- قطرهای سیم ها به کوچکی" 00078/ 0(mm 2 % ) - تعویض قطعه کار مجتمع (integrated work changers) - سوراخ کاری EDM سوراخ های بسیار دقیق با نسبت ارتفاع به قطر 1: 100 (برای این کار RAM EDM مورد نیاز است) - اسپیندلهای تعویض ابزار مستقیم با ارتعاش کم که تغییرات ابزارگیر و سرعت های اسپیندل را تا rpm 170000 محدود می کند. - سیستم های فیدبک مداربسته تا nm 2 . (شکل 1) او توضیح میدهد که: در آینده ما به شرایط محیطی توجه بیشتری خواهیم کرد چرا که درگیری با اندازه های کوچک بیشتر خواهد شد. جبران الکترونیکی کافی نخواهد بود، علاوه بر ساختار مکانیکی صوتی، در نظر گرفتن کنترل حرارتی نیز باید در طراحی ها بطور ذاتی و اساسی صورت پذیرد. ? برای ماشینکاری سوراخ های کوچک با EDM ، شرکت Makino محصول Edge 2 خود را ارائه می کند. John Bradford متخصص فنی توضیح می دهد که: این ماشین همانند ماشینCNC EDM sinker طراحی شده است اما با گزینه هایی برای کاربردهای سوراخکاری سوراخهای کوچک که می توانند سوراخهای 20μm را ماشین کاری نمایند. تا به حال این ماشین برای بستهای نوری ( Optical Connectors) و دیگر قطعات الکترونیک به کار رفته است. و اغلب wire EDM برای ساختن فیچرهای خاص در سوراخهای اصلی استفاده شده است. موقعیت دهی و تکرار پذیری تا1 +,1- تضمین شده است. هنگام تصمیم گیری میان EDMو لیزرهای گوناگون، متغیرهای متعددی وجود دارند که باید بیش از هزینه اولیه در نظر گرفته شوند مثل زمان Setup ،سرعت و حجم تولید. شرکتPrima North American یکی از سازندگان پیشرو در زمینه سیستمهای ماشین کاری لیزری YAG: Nd و CO2 می باشد. یکی از بزرگترین کاربردهای محصولات این شرکت، سوراخکاری دقیق سوراخهای گسترده عظیمی از اجزا موتورهای جت هواپیما و توربین های مورد استفاده در تولید انرژی می باشد. قطعات سوراخکاری شده توسط سیستم laserdyne شامل پره ها ی توربین پره هدایت نازل و محفظه های احتراق می شود. برای این کاربردها هدف سازندگان موتور توربین دست یابی به جریان هوای ثابت از طریق سوراخهای خنک کاری و از طریق سطح اجزا می باشد. جریان هوای خیلی زیاد به طور معکوس بر راندمان سوخت تاثیر می گذارد. جریان خیلی کم و فوق گرم شدن اجزا عمر آنها را کاهش میدهد. Terry Vanderwert نائب رئیس شرکت توضیح میدهد که: ? در حال حاضر ما بر روی روشهائی سرمایه گذاری کرده ایم تا ثبات جریان هوا را از طریق سوراخ های ماشین کاری شده توسط لیزر، بیشتر بهبود بخشیم. سوراخ های موتور توربین به طور نوعی در حد "02/0 (mm5/0) و بزرگتر بوده، که در آلیاژهای نیکل، کبالت، کروم، در دمای بالا تولید شده است. سوراخ های کوچکتر تقریباً "006/0 (mm15/0) قطر داشته و می تواند در این مواد تولید شوند، و حتی سوراخهای کوچکتری در بازه وسیعی از موارد دیگر نیز قابل تولید می باشند. ? ما همچنین در حال ادامه فعالیت های خود برای اضافه کردن قابلیت سوراخکاری سوراخهای شکل داده شده (shaped holes) هستیم، روش و طرحی که برای بهبود خنک کاری اجزا موتور بسیار سودمند است. سوراخکاری لیزری به عنوان یک فرآیند با ابزار نرم و شکل پذیر (soft-tooled process) دارای انعطاف پذیری بالایی در اشکال قابل تولید و راحتی در اصلاح شکل آنها می باشد. بطور کلی لیزر UV توان کمتری نسبت به دیگر لیزرها مصرف می کند و بدین ترتیب منطقه HAZ محدود تری خواهیم داشت و یا اینکه هیچ لایه HAZ ای بوجود نمی آید. لیزرهای UV دقیق تر بوده و اثرات حرارتی یا ذوبی کمتری دارند. این لیزرها محدوده اشعه ای بزرگتری داشته که این اشعه ها در تمام این محدوده خیلی یکنواخت و یکدست هستند. ? Sercel می گوید: اینکه اشعه لیزر در برابر ماده قطعه کار چگونه واکنش می دهد بحرانی بوده و همیشه تست و آزمایش اولین قدم پر اهمیت می باشد. در خیلی از موارد آنها ممکن است تنها بر روی قطعاتی عمل کنند که دارای خواص جذبی به خصوصی هستند اما توسط لیزر excimer شما میتوانید هر ماده ای را ماشین کاری کنید چرا که مواد انرژی UV بیشتری را جذب میکنند. آنها این اشعه را بازتاب نمی کنند. به همین دلیل شما میتوانید با پلیمرهای حساس به حرارت کوارتز و شیشه کار کنید. (درعمل لیزرهای excimer در هر پاس از0.1 تا 0.5میکرو متر باربرداری میکنند. به طور کلی EDM قطعات ضخیم را ماشین کاری می کند و لیزر قطعات نازک. سه حوزه ای که در ساخت و تولید میکرونی از لیزر استفاده می کند عبارتند از: برش کاری، جوش کاری، و سوراخکاری. ROY توضیح میدهد که : برای مدتی کمترین نیازهای سوراخکاری در حد 50 μm نگه داشته شده است. برای کاربردهای جوشکاری، در حال حاضر در محدوده 50μm قرارداریم. این کارها اساساً برای میکرو الکترونیک است. برای برشکاری، نیاز تا حد 20 μm کاهش پیدا می کند. در خیلی زمینه ها نیاز و تمایل به سمت محدوده پایین تری است. هر چه اشعه لیزر کوچکتر میشود به لیزر با انرژی کمتری احتیاج است. ماشین کاری سریع توسط ریز ابزار ما ابزارهایی با قطر "250/0 (6mm) یا کمتر برای ماشین کاری سریع (HSM) به همراه عملکردهای میکروابزاری برای کار با فلزات غیر آهنی و پلاستیک ها ارائه میکنیم. سرعت اسپیندلها عموماً rpm 25000 یا بیشتر است. تجهیزات CNC سنتی که از ابزارهایی با قطر کوچکتر از mm 6 استفاده میکنند دارای دور rpm 10000 یا کمتر می باشند که عموماً به نرخهای پیشروی نامطلوب و هزینه های ناشی از شکست ابزار منجر میشود. به منظور ماشین کاری با میکروابزار ماشینهای سنتی می بایستی خیلی آرام حرکت کنند و عموماً تمایل به شکست ابزارهای ترد و شکننده در آنها زیاد است. از طرف دیگر ابزارهای کوچکتر ترد و شکننده بوده و بسیار مستعد شکستن می باشند. خروج نامناسب براده علت اصلی برای شکست ابزار می باشد. در حقیقت ابزارهای کوچکتر به علت باربرداری ناکافی ناشی از پارامترهای نادرست ماشین کاری می شکنند. برای کمینه کردن احتمال شکست، براده ها می بایستی از کانال برش دور شوند. ابزارهای کوچک نیازمند اسپیندلهایی با سرعت بالا هستند، اما آنها نیاز دارند که حتی سریعتر نیز حرکت کنند تا براده ها را به سمت بیرون پرتاب نمایند. بهترین راه برای ماشین کاری کارآمد و موثر با ابزار کوچک فرآیند سه گانه می باشد. 3 مورد مرتبط بهم عبارتند از: - طراحی میکرو ابزار - خنک کار با ویسکوزیته پایین - فن آوری ماشین کاری سریع ملزومات ابزاری با کاهش قطر ابزار و افزایش سرعت اسپیندل تغییر پیدا می کند. ابزارهای سنتی که از اینسرت استفاده میکنند برای کاربردهای میکروابزاری مناسب نمی باشند. این موضوع بیشتر از اینکه به خاطر قطر ابزار باشد به خاطر سرعتهای دورانی بالاتری است که مورد نیاز است. سرعتهای دورانی بالاتر نیازمند بالانس کردن مناسب ابزار و محفظه براده بزرگتری برای اطمینان از براده برداری مناسب و جلوگیری از سوختن براده می باشد. هندسه میکروابزار به همراه اسپیندلهای سرعت بالا و خنک کار مناسب می توانند به کلی پلیسه زدایی را به عنوان یک عملکرد ثانویه حذف کند. میکرو ابزار نیازمند روانکاری با ویسکوزیته پائین تر از آب می باشد. ویسکوزیته پایین تر به این علت مورد نیاز است که لازم است خنک کار در سرعتهای بالای در نظر گرفته شده برای اسپیندل به لبه برشی ابزار رسانده شود. خنک کارهای امولسیونی ویسکوزیته بالاتری نسبت به آب داشته و نتیجتاً به عنوان روانکار برای ماشین کاری سریع با میکروابزار غیرمفید و بی تاثیر خواهد بود. سیستمهای موجود اسپری خنک کار درحجم میکرونی از اتانول استفاده می کنند. اتانول برای فلزات غیر آهنی و برخی پلاستیک ها ایده آل است. اما، فلزات فولادی نیازمند خنک کارهای روغنی می باشند. بنابراین مزایای خنک کار اتانولی برای ماشینکاری آهنی بی فایده است. این بدین دلیل است که ابزار کاربیدی برسطح فولاد تولید جرقه کرده که می تواند در مواجهه با خنک کارهای الکلی شرایط دینامیکی بسیار شدیدی فراهم نماید. خنک کارهای معمولی از نوع خنک کارهای نفتی می باشند. چنین خنک کارهایی لازم است بطور مناسب خالص و تصفیه شوند که هزینه های خاص خود را دارد. اما در مورد اتانول نیاز نیست که تصفیه و یا بازیابی شود چراکه به راحتی تبخیر می شود اسپیندلهای فرکانس بالا با محدوده سرعت 6000 تا rpm 60000 برای فرزکاری، سوراخکاری، thread milling و حکاکی با استفاده از میکروابزار مناسب می باشند. میکروابزارها آنچنان به سرعت حرکت می کنند که زمان کافی برای بازگشتن حرارت به قطعه کار و تشکیل بافت وجود نخواهد داشت. حدود 60% حرارت در داخل خود براده است که ایجاد برش تمیز تری می کند. کیفیت ماشین کای بهتر بر پایه ابزار خنک تر، نیروهای ماشین کاری کوچکتر و در نتیجه ارتعاشات کمتر است.

+ نوشته شده در ۱۶/۴/۱۳۹۱ساعت ۲۰:۱۵ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

قابلیت جوش پذیری فولادها

قابلیت جوش پذیری فولادها

جوش پذیری عبارت است از قابلیت تشکیل اتصال جوش با کیفیت بالا و بدون پیدایش عیب بدون توجه به روش جوشکاری و در نظر گرفتن تمهیدات خاص. به طور کامل نمی توان اظهار داشت که تمام فلزات ، از قابلیت جوشکاری یا ظرفیت جوش پذیری خوبی برخوردارند. فلزاتی که در حالت جامد صد در صد در یکدیگر قابل حل شدن هستند ، بالاترین درجه قابلیت جوشکاری در یکدیگر را دارند و فلزاتی که قابلیت انحلال آن ها در حالت جامد محدود است، ظرفیت جوش پذیری کمتری دارند . بدیهی است ، فلزاتی که در حالت جامد در یکدیگر قابل حل هستند ، با روش های ذوبی نیز امکان جوشکاری آنها وجود ندارد. چنین فلزاتی را با روش های جوشکاری فشاری در حالت خمیری (پلاستیک) به وسیله نیروی مکانیکی به یکدیگر اتصال می دهند و یا در بعضی موارد ، برای دستیابی به استحکام لازم از فلز واسط (سوم ) استفاده می کنند. این فلز سوم ، باید بتواند در هر یک از دو فلز دیگر نفوذ کرده یا حل شود. بدین ترتیب ، همانگونه که ملاحظه می شود ، ظرفیت جوش پذیری فلزات به خواص متالوژیکی فلز و همچنین استحاله های فازی در هنگام ذوب و انجماد بستگی دارد . به طور کلی عوامل تعیین کننده در جوش پذیری فلزات عبارتند از : 1- آنالیز یا ترکیب شیمیایی فلز یا آلیاژ«فلزات پایه و پر کننده » 2- عملیات حرارتی پیش گرمایی و پس گرمایی 3- روش های جوشکاری 4- سایر عوامل خارجی و محیطی همانطور که گفته شد جوش پذیری فولاد به ترکیب شیمیایی فولاد و در صدر همه آنها به درصد کربن بستگی دارد . از نظر ارزیابی جوش پذیری ، نقش عناصر آلیاژی موجود در فولاد را گاهی با معادل کربن می سنجند. معادل کربن یعنی اینکه بجای عناصر آلیاژی ، فولاد و چه میزان کربن می تواند داشته باشد تا همان نقش را در جوش پذیری فولاد بازی کند. یکی از رههای بررسی جوش پذیری فولاد محاسبه کربن معادل است. یکی از معروفترین فرمولهای ارائه شده طبق استاندارد کشور انگلیس ( BS4360 )به صورت زیر می باشد که در آن ، علامت اختصاری هر عنصر ، معرف درصد همان عنصر در آنالیز شیمیایی فولاد است. بدیهی است با افزایش مقدار معادل کربن ، متمایل به تشکیل مارتنزیت و در نتیجه سخت شوندگی فولاد و احتمال ایجاد ترکیدگی بیشتر می شود. بدون در نظر گرفتن ضخامت و شکل قطعه ، برای انجام جوشکاری موفقیت آمیز با توجه به میزان کربن معادل ، باید مطابق جدول ذیل عمل کرد . %Ceq ملاحظات جوشکاری کمتر از 4/0 بدون احتیاط – استفاده از الکترودهای سلولزی یا روتیلی 4/0 تا 48/0 استفاده از الکترودهای معمولی با 100 تا 120 درجه پیش گرمایش یا الکترود قلیایی کم هیدروژن 48/0 تا 55/0 استفاده از الکترودهای معمولی با 200 تا 250 درجه پیش گرمایش ، الکترود قلیایی با پیش گرمایش 150 تا 200 درجه ، الکترود آستنیتی با روش قوسی فلزی با گاز محافظ بدون پیش گرمایش بیش از 55/0 استفاده از الکترود قلیایی کم هیدروژن با 200 تا 350 درجه پیش گرمایش یا الکترود آستنیتی با روش قوسی فلزی با گاز محافظ جدول ذیل قابلیت جوش پذیری انواع فولادها و چدنها را بر اساس فرآیندها مختلف جوشکاری نشان می دهد. فرآیند جوشکاری آلیاژ جوشکاری اکسی استیلن جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روکش دار جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ خنثی جوشکاری قوس الکتریکی باگاز محافظ خنثی جوشکاری قوس الکتریکی با سیم تو پودری جوشکاری زیر پودری جوشکاری مقاومتی فولاد کربنی- کم کربن عالی عالی خوب عالی عالی عالی عالی فولاد کربنی با کربن متوسط عالی عالی خوب عالی عالی عالی عالی فولاد کربنی – پرکربن عالی خوب خوب عالی عالی عالی خوب فولاد ابزار خوب خوب خوب خوب خوب خوب خوب فولاد ریختگی پر منگنز عالی عالی عالی عالی - عالی - چدن خاکستری عالی عالی خوب عالی عالی عالی - چدن مالیبل عالی عالی خوب عالی عالی عالی - فولاد نیکل دار عالی خوب خوب عالی - عالی عالی فولاد نیکل – مس دار عالی عالی خوب عالی - عالی عالی فولاد کم آلیاژ منگنز- مولیبدن دار عالی عالی خوب - - - - فولاد کم آلیاژ پر کربن مولیبدن دار عالی عالی - - - - - فولاد کم آلیاژ کرم- مولیبدن دار عالی عالی عالی عالی عالی عالی - فولاد کم آلیاژ نیکل – کرم دار عالی عالی خوب عالی - عالی - فولاد کم آلیاژ – کرم دار عالی عالی عالی - - - - فولاد زنگ نزن – کرم دار خوب عالی عالی عالی عالی عالی عالی فولاد زنگ نزن کرم - نیکل خوب عالی عالی عالی عالی عالی عالی جهت دریافت برخی اطلاعات بیشتر به لینک راهنمای فنی مراجعه فرمائید.

+ نوشته شده در ۱۶/۴/۱۳۹۱ساعت ۲۰:۱۴ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

انواع جوشكاري

انواع جوشكاري

 جوشكاري به روش نقطه جوش صنایع مدرن و پیشرفته امروزه رقابت شدید در تولیدات صنعتی و نظامی سبب پیشرفت سریع جوشكاري گردید اصولی که از جوشکاری مورد انتظار است این است که: 1. جوش سریع و تمیز باشد 2. مخارج تهیه مواد جوشکاری کم باشد 3. مخارج تهیه ماشین آلات حداقل باشد 4. به کاربرد همه جانبه واستفاده صحیح در همه جا از دستگاه جوشکاری ممکن باشد. از دستگاههای سنگین جوشکاری یا دستگاههای زمینی برای جوشکاری ورقهای نازک و غیره نمی توان استفاده کرد. نقطه جوشها به علت طرز کار صحیح و سریع با استفاده از فک های جوشکاری و مقاومت الکتریکی کاربرد زیادی در صنایع دارند و با اتصال دو قطب به ترانسفورماتور مبدل و فکهای آنها در اثر عبور جریان از نقطه تماس فکها و خاصیت مقاومت جریان به سرعت حوزه مشخصی گرم شده و چون این گرم شدن تا حد ذوب در نقطه مشخص و محدود است به علت سادگی و تمیزی از آنها استفاده می گردد. جریان آب در داخل فکها سبب جلوگیری از ذوب شدن آنها شده و این دستگاهها به اندازه های مختلف ساخته می شوند و علت اصلی ابداع نقطه جوش برای جوشکاری صفحات نازک می باشند که با دستگاههای دیگر جوشکاری به سختی ممکن می باشد. قطعات مختلف نقطه جوش نوع شلاتر توضیح اینکه کارخانجات شلاتر دارای انواع دستگاههای نقطه جوش یا جوش دادن نقطه بوده و از ریزترین قطعات تا بزرگترین قطعات را از لحاظ دستگاه جوشکاری با آمپراژ و قدرت مشخص تامین می نماید. توصیف شکل 1. بازوهای جوشکاری نقطه جوش یا الکترودهای جوشکاری از پروفیل مخصوص 2. محل یا قلاب اتصال نقطه جوش (چون این نوع جوشکاری آویز در اکثر کارخانجات تولیدی استعمال می شود و بایستی کاملاً سریع التغییر و سریع العمل باشد). 3. دستگیره با محل گرفتن و فرمان دادن متخصص جوشکاری و قطعات و وسائل فرمان نیز دیده می شود برای سیلندر یا بدنه نقطه جوش 4. سیلندر نقطه جوش یا بدنه اصلی برای کورس دوبل یا تک با تغییر دهنده کورس سیلندر و ضربه گیر مربوطه که عمل تغییرات مکانی را به طور کلی انجام می دهد. 5. ترانسفورماتور جوشکاری که در خلاء ریخته شده و با آب سرد می شود . طبقه بندی ایزولاسیون . F 6. سردکنندگی سریع با آب در حداکثر زمان اتصال که چنانچه مدت زیادی هم وصل باشد سرد کنندگی انجام می گیرد. 7. محل اتصال کابل به دستگاه و سیمهای فرمان که بر طبق طول ضروری سری آن حداکثر 10 متر طول دارد و حداکثر دقت در طراحی و ساخت آن به عمل آمده تا از لحاظ اتصالات الکتریکی صیحیح باشد. 8. بازوی پائینی نقطه جوش که طوری طراحی گردیده است که احتیاج زیاد به رسیدگی و کنترل ندارد و مفاصل و اتصالات کاملاً دقیق می باشند. 9. فاصله صحیح و قابل تغییر مطابق با احتیاجات کار بازوی جوشکاری را می توان تغییر داد و بسته به ابعاد کار آن را تنظیم کرد. مسئله مهم در نقطه جوش "اول ورود جریان آب و خروج آن ، از فک ها یا بازوهای جوشكاري است که بایستی دقیقاً کنترل شودکه باعث سوختن فک ها و دستگاه نشود. مسئله دوم – زمان اتصال نقطه جوش است که در بعضی مواقع نیز از تامیر استفاده می گردد (قطع و وصل کننده دقیق زمان) مسئله سوم- انتخاب صحیح الکترود یا دستگاه جوش با آمپر و و لتاژ مناسب می باشد که بسته به ضخامت کار بایستی طراحی و خریداری گردد. مسئله چهارم – تمیز بودن فکهای جوشکاری به وسیله سمباده یا سوهان می باشد که اتصالات پهن و نادقیق به دست ندهد و بایستی فکها پس از مدتی تیز شوند انواع وسایل نقطه جوش دستی و آویز و لوله های اتصال آب به فک های آنها نشان داده شده است این شكل نوعی آموزش بصری و توضیحی است که جایگزین عدم وجود امکانات کارگاهی دیگر می گردد. III. جوشکاری فلزات رنگین جوشکاری فلزات رنگین با گاز استیلن یا کاربیت ( یا فلزات غیر آهنی) فلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند مانند مس – برنج – برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشكاري می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوع فلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت. جوشکاری مس با گاز بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری با اکسیژن است( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً می توان جوشکاری مس را با قوس الکتریک یا جوش برق نیز انجام داد. ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و در صورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارت مس زیادتر است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر گرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد, برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغالی استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتراز آلیاژ مس و قلع و فسفر ساخته شده اند و گاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یا آلومینیوم هستند استفاده می کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتیمتر در حدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند. خمیر روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنه کار به علت کف کردن در روی کار نباید استفاده شود. بدون روانساز هم می توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تا تولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مس زیاد است باید پستانک جوشکاری مشعل 1 تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود. بهتر است مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم و با سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاری صفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتری کافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری می نمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آن چکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیاد شود. جوشکاری سرب در این نوع جوشکاری بیشتر از گاز هیدروژن و اکسیژن استفاده می گردد. در جوشکاری سرب احتیاج به گرد مخصوص نیست ولی باید قطعات کار را قبل از جوشکاری کاملاً صیقلی نموده سیم جوش سرب باید کاملاً خالص باشد چون سرب مذاب بسیار سیال می باشد. لذا جوشکاری درزهای قطعات سربی که به وضع قائم قراردارند بسیار دشوار و مستلزم مهارت و تجربه زیاد است. جوشکاری چدن با برنج یا لحیم سخت برنج چدن را می توان با برنج جوش داد. قطعات چدنی را باید همان طوری که برای جوشکاری با سیم جوش چدنی آماده می شوند برای برنج جوش آماده ساخت. لبه های درز جوش را باید به وسیله سوهان یا ماشین تراشید و هیچگاه لبه های درز قطعات چدنی را با سنگ سمباده پخ نزنید. زیرا ذرات گرافیت روی ذرات آهن مالیده می شوند و لحیم سخت خوب به چدن نمی چسبد. قطعات چدنی را قبل از شروع به جوش دادن حدود 210 تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید و گرد جوشکاری مخصوص چدن به کار برید تا بهتر به هم جوش بخورد. نقطه ذوب سیمهای برنجی باید در حدود 930 درجه سانتی گراد باشد. سیمهای برنجی که برای جوش دادن قطعات چدنی به کار می روند دارای مقدار زیادی مس است و کمی نیکل نیز دارند . نیکل اتصال لحیم را به چدن آسان می کند و نقطه ذوب زیاد آن موجب سوختن گرافیت درز جوش می شود . در جوشکاری چدن با برنج از شعله ملایم پستانک بزرگ با فشار کم استفاده کنید. اگر فشار شعله زیاد باشد گرد جوشکاری از درز خارج می شود و در نتیجه قطعات چدنی خوب به هم جوش نمی خورند. قطعات چدنی را باید پس از جوشکاری در محفظه یا جعبه ای پر شن یا گرد آسپست قرار داد تا بتدریج خنک شود و سبب شکنندگی و ترک و سخت شدن چدن نگردد. جوشکاری منگنز از منگنز به صورت خالص استفاده نمی شود در جهت عکس از آلیاژهای ماگنزیوم استفاده می شود که برای ریختگی فشاری از آن استفاده می گردد . به جای آلیاژهای Mg. Mn و Mg. Al و Mg AlZn امروزه از آلیاژهای مخصوصاً محکم Zr و Th استفاده می شود. برای جوشکاری ماگنزیوم و آلیاژهای آن از همان شرایط جوشکاری آلومینیوم استفاده می گردد. قابلیت هدایت حرارت زیاد و انبساط سبب پیچش زیاد کار می شود. ماگنزیوم در درجه حرارت محیط به سختی قابل کار کردن است و در 250 درجه می توان به خوبی کار گرد. جوشکاری برنج با گاز برنج مهمترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع و مقداری سرب تشکیل می شود، این فلز در مقابل زنگ زدگی و پوسیدگی مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می گردد بنابراین جوشکاری با این فلز مشکل می باشد. برنج از 60 درصد مس و 40% روی و گاهی مقداری سرب تشکیل شده است. درموقع جوشکاری روی به علت بخار شدن و اکسید روی محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید از محل کار تخلیه گردند. درموقع جوشکاری روی حرکت دست بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده وگرده جوش کمتری ایجاد نمود تا فرصت زیادی برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و معمولی جوشکاری نمود، درجوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می شود. فاصله قوس الکتریکی باید حداقل 5 تا 6 میلیمتر باشد. برنج ساده تر از فولاد و چدن و مس جوش داده می شود و استحکام و قابلیت انبساط آن درمحل درز جوش بسیار خوب است. توجه شود چون انقباض و انبساط برنج زیاد است نمیتوان به وسیله چند نقطه جوش به هم وصل کرد بلکه بایستی به کمک بست هائی که در حین جوشکاری می توان آنها را به هم متصل نمود از پیچیدگی جلوگیری شود. توجه شود که در جوشکاری از سیمهای مخصوص جوشکاری برنج که مقدار مس آن 42 تا 82 درصد است استفاده نمائید و برای جلوگیری از اکسیداسیون از گرد جوشکاری استفاده می شود و از استعمال تنه کار در جوشکاری برنج باید خودداری شود زیرا درز جوش را خورده سوراخ سوراخ و متخلخل می سازد و شعله را باید طوری تنظیم کرد که اکسیژن آن از استیلن بیشتر باشد زیرا روی در حرارت 419 درجه ذوب و در 910 درجه تبخیر می شود و رسوبی از روی و اکسید روی در کنار درز جوش به وجود می آید. مقدار اکسیژن شعله بستگی به نوع آلیاژ دارد و می توان قبلاً قطعه ای از آن را به طور آزمایشی جوش داد و اگر درز جوش سوراخ و خورده نشد خوب است. و اکسیژن زیاد هم باعث کثیف شدن جوش می شود . ورقهای نازکتر از 4 میلیمتر را از راست به چپ و ورقهای ضخیم تر از 4 میلیمتر را از چپ به راست جوش می دهند. به چکش کاری و خروج دود خطرناک و استفاده از ماسک مخصوص وباز نمودن پنجره وهواکش باید توجه نمود. جوشکاری فولاد زنگ نزن با گاز قابلیت هدایت حرارت فولاد زنگ نزن کمتر از فولاد معمولی می باشد و می توان سر مشعل را کوچکتر انتخاب کرد. شعله جوشکاری باید برای جوش فولاد زنگ نزن خنثی باشد زیرا اکسیژن یا استیلن اضافی با عناصر تشکیل دهنده فولاد زنگ نزن ترکیب شده و درز جوش خورده پس از مدتی زنگ می زند . روانساز جوشکاری فولاد زنگ نزن را به صورت خمیر در آورده روی درز جوش می مالیم . سیم جوش باید حتی المقدور از نوع خود فولاد زنگ نزن انتخاب شود و بهتر است تسمه باریکی از جنس همان فولادی که باید جوش داده شود را بریده و به جای سیم جوشکاری استفاده کرد. در روش جوشکاری این فولاد مشعل را باید طوری نگهداشت که زاویه آن نسبت به کار بین 80 تا 90 درجه باشد . زاویه سیم جوش در حدود 20 تا 40 درجه است وسیم جوشکاری را جلوی مشعل نگذارید تا همزمان با لبه کار ذوب شود و نوک مخروطی باید با ناحیه مذاب تماس داشته باشد تا از اکسیده شدن فلز جلوگیری کند. و شعله را نباید یک دفعه از کار دور نمود زیرا درجه انبساط فولاد زنگ نزن بیشتر از فولاد معمولی است و بابست های مخصوص از پیچیدن و کج شدن آن در موقع جوشکاری باید جلوگیری کرد فاصله لبه کار را باید برای هر 30 سانتیمتر 3 الی 4 میلیمتر بیشتر در نظر گرفت. پس از تمام شدن کار جوشکاری به وسیله برس و شتشو مواد اضافی تفاله و روانساز و یا گرد جوشکاری اضافی را باید کاملاً تمیز کرد و بر طرف نمود. جوشکاری فولادهای مولیبدونی وقتی که به فولاد مولیبدون اضافه شود مقاومت آن را بالا می برد مخصوصاً در حرارتهای زیاد ، بنابراین موارد استعمال این نوع فولاد بیشتر در لوله هائی که تحت فشار و حرارت زیاد باشد بیشتر است. بعضی از فولادهای مولیبدونی دارای مقداری کرم نیز هستند این آلیاژ را که مولی کرم می نامند بیشتر در ساختن قطعات مقاوم هواپیما به کار برده می شوند. جوشکاری این فولاد مانند جوشکاری آهن می باشد با این تفاوت که برای مقاوم بودن جوش باید از الکترود نوع E_7010 و E_7012 و E_7020 استفاده شود و برای قطعات ضخیم که گرده های پهن مورد احتیاج است می توان از فولادهای قلیائی (E_7016 ، E_7015 (LOWHYDROGE استفاده نمود. در مورد جوشكاري ورقهای 5 میلیمتر و ضخیمتر لازم است بعد از جوشکاری 1200 الی1250 درجه فارنهایت گرم کرده و برای ضخامت 5/12 میلیمتر به مدت یک ساعت گرم نگهداشت و بعد از آن باید قطعه به آهستگی سرد نمود به طوری که در هر ساعت 200 الی 250 درجه فارنهایت از حرارت آن کاسته شود وقتی که قطعه به 150 درجه فارنهایت رسید بعد می توان قطعه را در هوای معمولی سرد کرد. جوشکاری مونل واینکونل فلز مونل آلیاژی است از 67 % نیکل 30% مس و مقدار کمی آهن و آلومینیوم و منگنز. فلز اینکونل آلیاژی است از 80% نيكل ، 15% گرم و 5% آهن. این دو فلز به علت مقاومت زیادی که در مقابل زنگ زدگی دارند برای ساختن تانکر و ظروف حامل مایعات به کار می روند. مونل و اینکونل را می توان با الکترودهای پوشش دار به آسانی آهن جوشکاری کرد. بنابراین جوشکاری این فلزات در تمام حالتها امکان پذیر است ولی بهتر است که درحالت تخت عمل انجام گیرد. قطعاتی که ضخامت آنها کمتر از 5/1 میلیمتر است نباید با قوس الکتریکی جوشکاری نمود. برای جوشکاری مونل واینکوئل باید عملیات زیر را انجام داد. 1. قشر نازک اکسید تیره رنگ را از نقاطی که باید جوشکاری کرد به وسیله برس یا سمباده پاک نمائید. 2. به گرم کردن قبلی احتیاجی نیست. 3. از الکترودهای با پوشش ضخیم استفاده به عمل آید. 4. درمورد جوشکاری حالت تخت زاویه الکترود نسبت به خط قائم درجه و در مورد حالتهای دیگر الکترود عمود بر صفحه باید باشد. 5. – گرده های باریک ایجاد گردد. جوشکاری طلا جوشکاری طلا به طریقه DC باجریان مستقیم انجام میگرد. الکترود را به قطب منفی وصل می نمائیم و یا با جریان فرکانس زیاد جریان متناوب کار میکنیم . ضمناً می توان برای جوشکاری طلا از طریقه جوشکاری نقطه جوش استفاده کرده که با الکترود و لفرامی عمل می نماید و پس از جوشکاری به وسیله صیقل نمودن با الکل کار را براق می نمائیم . ضمناً به وسیله جوشکاری کند پرسی نیز می توان طلا راجوش داد. جوش دادن متداول با شعلهای ریز و دقیق شبیه جوشکاری نقطه جوش می باشد. جوشکاری آلومینیوم با گاز تنظیم شعله مشعل استیلن یا کاربید و هوا درموقع جوشکاری آلومینیوم در وهله اول برای شروع کار جوشكاري آلومینیوم باید مقدار استیلین کمی از اکسیژن بیشتر باشد زیرا روانساز هنوز کاملاً گرم نشده و نمی تواند اکسیژن را جذب نماید. پس از شروع جوشکاری از شعله خنثی استفاده می گردد و سیم جوش در حال جوشکاری ممکن است از آلیاژ آلومینیوم یا آلومینیوم خالص باشد که پنج درصد سیلیسیم دارد و توجه شود که قطر سیم جوش باید کمی بیشتر از قطعاتی باشد که می خواهیم جوش بدهیم و آن را در موقع جوشکاری گرم نموده و د روانساز وارد می کنیم. نکات مهم دیگر جوشکاری آلومینیوم با گاز استیلن پس از تمیز نمودن سطح بالائی فلز آلومینیوم با رنده, سوهان و برس ورقهای آلومینیوم کمتر از 5/0 میلیمتر را می توان از طریق خم کردن لبه آنها بدون سیم جوش جوشکاری نمود و ورقهای کمتر از 3 میلیتر احتیاج به پخ زدن ندارند, چنانچه امکان جوشکاری از دو طرف باشد دو نفر جوشکار می توانند ورقهای به ضخامت حتی 15 تا 20میلیمتر را لب به لب جوش بدهند و برای لوله های ضخیمتر آن را پخ می زنند. قطعات ریخته گری شده آلومینیوم را فقط در وضع افقی جناغی نموده, جوش می دهیم و پنبه نسوز یا آجر نسوز زیر کار نباید فراموش شود. و قطعات طولانی را باید به وسیله بست هائی به یکدیگر متصل نمود و قرار دادن پنبه نسوز برای جلوگیری از ریختن آلومینوم است. نکات دیگری که پس از جوشکاری آلومینیوم باید رعایت شود چکش کاری درز جوش در حالت گرم برای ازدیاد استحکام با ضربات سریع و ملایم انجام می گیرد و زیر کاری تکیه گاه نباید حالت فنریت داشته باشد.به وسیله محلول اسید نیتریک, روانساز باقیانده در روی سطح فلز را به وسیله برس زدن در آب گرم یا محلول اسید از روی آن بر می داریم. و با آب گرم می شوئیم و بهتر است پس از خاتمه جوشکاری آنها را کمی گرم کنید و در هوای آزاد نگذارید تا به تدریج برای آماده سازی قبلی به طوری که گفته شد قطعات آلوده به روغن و گریس را به وسیله بنزین و سپس با محلول سود 10% باید شست یا گرم کرد که چربی ها بسوزد و با برس تمیز گردد. قطعات بزرگ را مانند قطعات چدن قبلاً گرم می نمائیم و هیچگونه تغییر ظاهری در آلومینیوم مشاهده نمی گردد. جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم در مورد آلیاژهای آلومینیوم روش جوشکاری خالص آلومینیوم می باشد و روانساز می تواند در مورد قطعات شکسته آلومینیوم کثافات را از درز شکسته شده بیرون آورد . هر چند منیزیم آلیاژ بیشتر باشد عمل جوشکاری دشوارتر شده و لایه اکسیدی از سیلان فلز مذاب جلوگیری می نماید. بدین جهت جوشکاری آلیاژهائی که بیش از 5/2% منیزیم دارند احتیاج به مهارت زیاد جوشكاري دارد و بهتر است این آلیاژها را با قوس الکتریکی و گاز محافظ جوش داد .چون درموقع جوشکاری منیزیم آلیاژ می سوزد و سیم جوش با دارا بودن منیزیم باید کمبود منیزیم ناحیه ذوب را تأمین نماید. در مورد عملیات بعد از جوشکاری چون درز جوش خاصیت فلز ریخته شده را پیدا می نماید سخت تر شده و بایستی آن را با چکش کاری درمحل جوشکاری شده تا اندازه ای تصحیح کرد. جوشکاری فلزات رنگین با برق فلزات رنگین به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و آلیاژهای آن باشد مانند مس – برنج – برنز- آلومینیوم – منگنز- روی – سرب تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنایی اصول جوشكاري می توان با قوس الکتریکی جوش داد و باید خواص فلزات را در نظر گرفت. مس فلزی است قرمز رنگ با جلای فلزی – قابلیت جوشکاری و هدایت الکتریسته و حرارت مس خوب است. نقطه ذوب 1083درجه سانتی گراد است و آن را از سنگ معدن استخراج می کنند مس با اکسیژن ترکیب شده و اکسید مس می دهد. جوشکاری مس با برق بهترین راه جوشکاری مس با جوش گاز اکسیژن و کاربید است. ولی می توان جوشکاری را با قوس الکتریکی نیز انجام داد. ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند ولی چون قابلیت هدایت حرارت مس زیاد است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر در نظر گرفت و بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد . زاویه الکترود نسبت به قطعه کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس باید 10 تا 15 میلیمتر باشد. برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغال استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتر از آلیاژ، مس و قلع و فسفر ساخته شده است. گاهی از الکترودهائی که دارای فسفر برنز، سیلیکان با آلومینیوم هستند استفاده می شود. جوشکاری برنج با برق برنج بهترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع ومقداری سرب تشکیل میشود. این فلز در مقابل زنگ زدن و پوسیدن مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می شود بنابراین جوشکاری این فلز با الکترود فلزی مشکل است. در موقع جوشکاری ، روی بخار شده و اکسید آن محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید محل کار تهویه گردد. حرکت دست در موقع جوشکاری بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده و گرده جوش کمتری ایجاد شود تا فرصت زیاد برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و الکترود معمولی جوشکاری نمود. درجوشکاری با الکترود گرافیتی از آلیاژ برنز یا از آلیاژی مشابه آلیاژ فلزی که باید جوش داده شود استفاده می شود. و نیز در جوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می گردد. فاصله الکترود تا کار باید حدود 5 تا 6 میلیمتر باشد. جوشکاری روی با برق قبلاً قطعات روی را به وسیله لحیم قلع به هم متصل می کردند ولی امروز جز در مواردی که قطعات روی را به وسیله لحیم کاری بتوان اتصال داد این فلز را جوش می دهد. در جوشکاری روی، روانساز لازم است که بتواند از اکسیداسیون کاملاً جلوگیری کند. با شعله ملایم پستانک کوچکی که زاویه که تمایل آن نسبت به قطعه کار در حدود 30 درجه باشد می توان با سرعت زیاد قطعات روی را جوش داد و درز جوش خورده تمیزی به دست آورد. درز جوش خورده روی را میتوان در درجه 150 درجه سانتی گراد چکش کاری کرد تا ذرات آن در هم فشرده شده و مستحکمتر و ظریفتر شوند. سیم جوشکاری روی باید کاملاً خالص باشد . آلیاژهای روی که از اختلاط مس و آلومینیوم به دست می آیند نیز به خوبی جوش داده می شوند به شرط آنکه از سیم و گرد جوشکاری مخصوص آنها استفاده شود. چنانچه مقدار آلومینیوم در آلیاژ روی افزایش یابد قابلیت جوشكاري آن کاهش خواهد یافت. الکترودهای فلزات غیر آهنی 1. آلومینیوم 2. آلومینیوم و آلیاژهای آن 3. برنز – برنج – مس رنگ شناسائی : انتها – نقره ای الکترود برنز مخصوص جوش اتصالی و روکشی برنز – اتصال برنز به فولاد ریختگی به چدن سیاه – روکشی یا تاقانهای برنز درماشین سازی – اتصال آلیاژهای مسی و قطعات مس و تعمیر وسائل برنزی. این الکترود دارای جریان آرام است و به آسانی جوش می خورد در وضعیت اجباری هم همان جریانهای وضعیت افقی کافی است ،در جوش روکشی باید توجه داشت که سطح جوش دادنی از هر گونه ناپاکیها واثرات شیمیایی پاک گردد. در جوشکاری قطعات آهن لای اول را حتی المقدور با جریان کم جوش می دهند تا از ناخالصی جنس جوش که دراثر ذوب شدن فلز مبنا صورت می گیرد حتی المقدور جلوگیری شده باشد. برای لایه های بعدی می توان شدت جریان را زیادتر کرد. برای آنکه حوضچه مذاب آرام تر سرد شود الکترود را به طور دایره می گردانند یعنی شعله مکرراً از روی حوضچه ذوب عبور کند بسته به موقعیت قطعه کار پیش گرم کردن آن ممکن است مفید باشد. برای جوش اتصالی با حداکثر شدت جریان کار می کنند. از نظر نقل حرارت در مس و آلیاژهای آن باید منطقه جوش قبلاً در حدود 100 درجه سانتیگراد گرم شود . برای جلوگیری از بالا آمدن زیاد درزهای لب به لب به فاصله بین دو قطعه کار توجه کافی کرد. جوشکاری آلیاژهای فولاد با برق ... برای مصارف در صنعت فولاد را با مواردی از قبیل منگنز- نيكل – تنگستن و کرم ترکیب می کنند. این آلیاژهای فولاد را با قوس الکتریکی می توان به هم جوش داد ولی جوش کاری آنها به مراتب سخت تر از آهن است. زیرا در بعضی موارد و اوقات آلیاژ اصلی فولاد در نتیجه حرارت زیاد تجزیه می شود یا باعث سخت شدن قسمت گرم شده گشته و در سطح جوشکاری شده ترکهائی ایجاد می شود. ضمناً شلاکه(گل جوش) و گاز حاصل از سوختن پوسته الکترود در گرده جوشکاری باقی می ماند و باعث کم شدن استحکام جوش می شود. جوشکاری برنز با برق برنز آلیاژی است که از ترکیب مس و قلع و روی و آلومینیوم به دست می آید. استحکام برنز نسبت به برنج بیشتر است و برای کارهای تولیدی که به مقاومت زیاد احتیاج داشته باشند و در برابر زنگ زدگی و پوسیدگی مقاوم باشند به کار می رود. در جوش برنز از الکترود پوششی نظیر آنچه که برای جوش برنج و مس به کار می رود، می توان استفاده کرد. نکاتی که در جوشکاری برنز باید رعایت کرد عبارت است از : 1. ناحیه جوش باید کاملاً از روغن و غیره تمیز شود. به طوری که رنگ طلائی برنز ظاهر شود. 2. از الکترودهای با پوشش ضخیم و فسفر و برنز استفاده کنید. 3. مقدار آمپر را معمولاً 5 تا 10 آمپر بیش از فولاد در نظر می گیرند. 4. حتی المقدور باید سعی کرد که از گرده پهن در جوشکاری برنز خودداری کرد. جوشکاری آلومینیم با برق آلومینیوم فلزی سفید رنگ است ، قابلیت هدایت الکتریکی وحرارتی آلومنییوم زیاد بوده و در مجاورت هوا قشری به نام اکسید آلومینیوم روی آن را می پوشاند. که ضخامت آن 002/0 میلیمتر می باشد. و آلومینیوم را در مقابل بسیاری از گازها و مایعات محافظت می کند. درجه ذوب آلومینیوم C 658 سانتیگراد است ، درجه ذوب اکسید آلومینیوم در حدود 2000 درجه سانتی گراد می باشد. برای بر طرف کردن این اکسید که مانع عمل جوش کاری می باشد از پوشش هائی که تولید سربارهای مخصوص می نماید استفاده می کنند وگرد آلومینیوم یا گرد جوشكاري آلومینیوم بر طرف کننده قشر اکسید شده و کثافات سطحی می باشد. انتخاب الکترود برای جوشکاری آلومینیوم با برق الکترودهائی که برای جوشکاری آلومینیوم استفاده می شود دارای پوشش ضخیم بوده و جنس آن حدود 95% آلومینیوم و 5% سیلیسیوم می باشد . قطر الکترود را مناسب با ضخامت قطعه کار باید انتخاب کرد. چون پوشش الکترود رطوبت را جذب می کند باید آن را حتماً درمحل خشک نگهداری کرد. الکترودهای مرطوب را می توان در درجه حرارت 200 درجه سانتی گراد خشک کرد. زاویه الکترود نسبت به قطعه کار در جوش آلومینیوم حدود 45 درجه می باشد. برای ایجاد قوس الکترود و کار، نوک الکترود و کار را باید با برس سیمی یا کاغذ سمباده تمیز کرد. طریقه جوشکاری آلومینیوم با برق برای جوشکاری آلومینیوم باید طول قوس را حتی المقدور کوتاه نگهداشت . برای اینکه جوشکاری خوب انجام شود قطعات ضخیمتر از 5 میلیمتر را حدود 200 درجه و برای ضخامت های تا 20 میلیمتر را حدود 400 درجه سانتی گراد گرم می کنند. در موقع تعویض الکترود و ادامه جوشکاری بایستی حدود 3 سانتیمتر از تفاله هائی را که روی جوش بسته شده پاک کرد. در جوش آلومینیوم با جریان برق از قطب معکوس استفاده می شود . قطعات آلومینیوم ریخته شده را باید قبل از جوشكاري تا حدود 260 درجه سانتی گراد گرم کرد. بعد از خاتمه جوشکاری باید تفاله جوش را از روی گرده جوش پاک کرد و آن را با آب نیمه گرم شست. ورق های آلومینیوم که ضخامت آنها از 2 میلیمتر کمتر است با جوش اکسیژن یا استیلن بهتر می توان جوش داد باید توجه داشت که از گرد مخصوص جوشکاری آلومینیوم باید در جوش گازحتماً استفاده نمود و زیر کار را نیز محکم نموده تا از ریختن جلوگیری شود و نیز سرعت عمل در ایجاد حوزه مذاب سریع مورد نظر می باشد و نیز از شعله قدری احیاء کننده استفاده گردد زیرا به سرد نمودن کار کمک می نماید. بهتر است از آجرهای نسوز یا مواد شبیه آن استفاده گردد. الکترود مخصوص آلومینیوم خالص در دستگاهها در ایران معروف به نام آما 1075 رنگ شناسائی : انتها- قهوه ای باخال نقره ای الکترود آلومینیوم روپوش شده برای جوشكاري آلومینیوم خالص در مخازن و دستگاهها می باشد. این الکترود دارای جریان نرم است و در تمام حالات به خوبی جوش می خورد و چون نقطه ذوب آن پایین است خیلی زود آب می شود. برای جلوگیری از سوختن و پاشیدن باید طول قوس را حتی المقدور کوتاه نگهداشت. برای به دست آوردن درز صاف و بدون سوراخ در قطعات کلفت تر از 8 میلیمتر بهتر است قطعه تا 200 درجه سانتیگراد گرم شود. قطر الکترود را معادل ضخامت دیواره جوش دادنی انتخاب می کنند. برای به دست آوردن درز جوش مقاوم در الکتروشیمی لازم است که بقایای سرباره جوش را خوب پاک کنند. جنس روپوش رطوبت جذب می نماید و باید الکترودها را حتماً در محل خشک نگهداری کنند. الکترودهائی که مرطوب شده باشند می تواند در حرارت 200 درجه سانتیگراد دوباره خشک شوند. رنگ شناسائی : انتها – قهوه ای الکترود روپوش دار برای آلیاژهای آلومینیوم مثل AlMn,MlMg,AlMg1,AlMg3,AlMg5 و در وسایل نقلیه – دستگاهها و مخزن سازی – جوشکاری های مقاوم در آب دریا و در کشتی سازی به کار می رود. این الکترود دارای جریان نرم است و در تمام حالات به خوبی جوش می خورد و چون نقطه ذوب آن پایین است خیلی زود آب می شود. برای جلوگیری از سوختن و پاشیدن زیاد باید طول قوس را حتی المقدور کوتاه نگه داشت. برای به دست آوردن درز صاف و بدون سوراخ در قطعات کلفت تر از 8 میلیمتر بهتر است قطعه تا 200 درجه سانتیگراد گرم شود. قطر الکترود را معادل ضخامت دیواره جوش دادنی انتخاب می کنند. برای به دست آوردن درز جوش مقاوم در الکتروشیمی لازم است که بقایای سرباره جوش را خوب پاک کنند. جنس روپوش رطوبت جذب می نماید و باید الکترودها را حتماً در محل خشک نگهداری کنند. الکترودهائی که مرطوب شده باشند می توانند درحرارت 200 درجه سانتی گراد دوباره خشک شوند. روانسازها در جوشکاری آلومینیوم با برق درجه ذوب اکسید آلومینیوم در حدود 2000 درجه سانتی گراد بود و تقریباً سه برابر درجه ذوب آلومینیوم می باشد. خمیرهای جوشکاری آلومینیوم بیشتر دارای کلرید و فلورید و سولفات سدیم و فلزات قلیائی و کلرورپتاسیم می باشند که باید کار را به وسیله آن آغشته کرد.گرد جوش اندکی قبل از فلز اصلی ذوب شده و اکسید آلومینیوم را حل می کند و به صورت تفاله در می آید و در سطح فلز گرم شده پخش می شود و از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری می نماید. توجه فرمائید: برای جوشکاری آلومینیوم باید حتماً روانساز مخصوص آن را به کار برد. در جوشکاری آلومینیوم دو نوع گرد جوشکاری به کار می رود که یکی از آنها در آب حل شده و به شکل خمیر در می آید. و نباید مقدار زیادی گرد را در آب حل کرد زیرا بعداً فاسد می شود و گرد خمیر، خشک و فاسد می گردد. نوعی دیگر روانساز وجود دارد که در آب حل نشده و بیشتر در جوشکاری درزهای گونیائی به کار می رود و پس از آن باقیمانده را می توان به سادگی از روی کار پاک کرد. نباید بیش از اندازه از روانساز استفاده کرد زیرا مضر است و از لحاظ کم بودن سیالیت آلومینیوم در موقع ذوب تغییر رنگ نمی دهد یا خیلی کم سرخ می شود لذا تشخیص زمان ذوب برای مبتدیان جوشکاری سخت است و اتفاق می افتد که حرارت مشعل در یک نقطه متمرکز شده و کار را سوراخ می نماید. آزمودگی جوشکار در آن است که لحظه دقیق جوشکاری را از ذوب شدن روانساز و پراکنده گشتن روانساز در روی فلز یا قطعه کار تشخیص دهد. هر چه اجزاء آلیاژ بیشتر باشد جوشکاری دشوارتراست. شیشه عینک جوشکاری آلومینیوم بایستی آنقدر روشن باشد که بتوان به وسیله آن مطالعه کرد و جوشکاری از راست به چپ در مورد فلزات سبک متداول است. در مورد ورقهای ضخیمتر از 4 میلیمتر جوشکاری از چپ به راست انجام می گیرد . زاویه مشعل با سیم جوش از زاویه جوشکاری آهن بیشتر است و مخصوصاً توجه شود که مخروط داخلی شعله باید روی حوضچه مذاب قرار گیرد. مشعل را نباید نوسان داد بلکه در امتداد خط جوش به طور مستقیم حرکت داد. جوشکاری انواع فولاد با برق جوشکاری آلیاژهای فولاد ( با برق ) برای مصارف در صنعت فولاد را با مواردی از قبیل منگنز- نيكل – تنگستن و کرم ترکیب می کنند. این آلیاژهای فولاد را با قوس الکتریکی می توان به هم جوش داد ولی جوش کاری آنها به مراتب سخت تر از آهن است. زیرا در بعضی موارد و اوقات آلیاژ اصلی فولاد در نتیجه حرارت زیاد تجزیه می شود یا باعث سخت شدن قسمت گرم شده گشته و در سطح جوشکاری شده ترکهائی ایجاد می شود. ضمناً شلاکه (گل جوش) و گاز حاصل از سوختن پوسته الکترود در گرده جوشکاری باقی می ماند و باعث کم شدن استحکام جوش می شود. جوشکاری آلیاژهای فولاد با کربن کم و زیاد و متوسط ( با برق ) فولادهای با آلیاژ کربن کم و متوسط را می توان بدون اشکال جوش داد ولی جوشکاری فولادهای با کربن زیاد مشکلتر است و برای جلوگیری از ترک هائی ریز گرده جوش باید الکترودهای مخصوص به کار برد. نکاتی که در موقع جوشکاری آلیاژهای فولاد باید رعایت شود 1. لبه قطعات کار را قبل از جوشکاری نسبت به ضخامت آنها آماده کنید و فاصله درز جوش کمتر از درز جوش آهن باشد. 2. قبل از شروع جوشکاری قطعات حدود 200 تا 300 درجه سانتیگراد گرم کنید. 3. الکترود را مناسب با جنس کار با پوشش مناسب و مخصوص و متناسب با قطر کار انتخاب کنید. 4. شدت جریان دستگاه جوش را حتی المقدور کمتر انتخاب کنید. 5. در پاس اول جوشکاری برای اینکه جوش نفوذ بیشتری داشته باشد و به اندازه کافی گرده جوش پهن باشد با سرعت آهسته تری دست را حرکت دهید. 6. سعی کنید که گرده جوش به شکل محدب قرار گیرد و از گرده های جوش مقعر که باعث ترک بیشتری میشود خودداری کنید. جوشکاری روی سطوح گالوانیزه و یا رنگ دار پاین سطوح را باید به وسیله مشعل یا برش کاری قبل از کار نمودن سوزاند و چون رنگ و مواد گالوانیزه بخارهای مضر سلامتی صادر خواهند کرد باید توجه نمود که از ماسک تنفسی مناسب استفاده نمود و ضمناً سطح سوزانده شده برای عملکرد بعدی با برس تمیز شده و پاک شود. جوشکاری فولاد منگنزی ( با برق ) مقدار منگنز فولاد بین 2 تا 14 درصد تغییر می کند و بر دو نوع است. فولاد با منگنز کم ( حدود 2 درصد) و فولاد با منگنز زیاد ( حدود 12 تا 14 درصد). این آلیاژ بیشتر برای مقاومت در برابر سایش در وسایلی مانند وسائل سنگ خوردکنی و بیلهای خاک برداری به کار می رود. نکاتی که در جوشکاری این آلیاژ باید رعایت شود 1. لبه های کار را پخ بزنید و سطح جوشکاری کاملاً تمیز کنید. 2. برا ی جلوگیری از ترک زیاد حتی المقدور شدت جریان را کمتر انتخاب کنید زیرا فولاد منگنزی در اثر حرارت زیاد ترک خواهد خورد. 3. الکترود از نوع فولاد منگنزدار که دارای حدود 2/1 درصد کربن و 11 تا 14 درصد منگنز و درصدی کمی از مواد دیگر می باشند والکترود را از نوع آلیاژ آنها و یا نیکل و منگنز انتخاب کنید. 4. جوشكاري را به طول 5 سانتیمتر انجام دهید و بعد از اتمام 5 سانتیمتر جوش فرصت دهید که کاملاً خشک شود و سپس گرده بعدی را شروع کنید. برای خنک کردن از هوای تحت فشار یا از پارچه مرطوب استفاده کنید. حرارت قطعه کار باید طوری باشد که بتوان در محلی که حدود 15 سانتیمتر گرده جوش باشد دست زد. جوشکاری فولادهای زنگ نزن با برق فولاد زنگ نزن فولادی است که 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل دارد. ورق های کمتر از 2/1 میلیمتر را به سختی می توان با جوش برق جوشکاری کرد زیرا احتمال سوراخ شدن آنها زیاد است. در موقع جوشکاری باید از گیره و بستهای مناسب برای جلوگیری از تاب خوردگی کار استفاده کرد. اشکال جوشکاری فولاد زنگ نزن در آن است که احتمال دارد فلز در اثر حرارت تجزیه شده و خاصیت یکنواخت خود را از دست داده و محل جوش بعداً زنگ بزند. عملیات بعد از جوشکاری فولادهای زنگ نزن و ضد اسید کرم نیکلی مقاومت در مقابل خوردگی های شیمیائی بر اساس منفی کردن سطح خارجی استوار است. در اثر منفی کردن حالتی به وجود می آید که در مقابل مواد اکسیدکننده ومولد اکسیژن یک قشر محافظ تشکیل می شود. وجود کرم در فولادها به تشکیل این قشر منفی کمک می کند. منفی بودن فولادهای مقاوم در برابر خوردگی تا زمانی به قوت خود باقی می ماند که قطعات شفافیت فلزی خود را از دست نداده باشند. به کار بردن سنگ سمباده ، برس یا حلقه نمدی که قبلاً برای پاک کردن آهن و فولاد معمولی به کار رفته است ، خطر انتقال اکسید و زنگ از خارج پیدا می شود. برای سنگ سمباده باید فقط انواعی ازآن را به کار برد که در کروند آنها اکسید آهن موجود نباشد. همچنین از نظر جلوگیری از ورود زنگ و اکسیدهای خارجی باید فقط برسهائی را به کار برد که سیم آنها از فولادها کرم نیکل باشد. ضمناً برای رسیدن به حداکثر مقاومت شیمیائی مهمتر از همه این است که زنگ زدگی آهن و پوسته های ایجاد شده با دقت پاک شوند. برای پاک کردن رنگ حرارتی فولاد ( فولادهای کرم نیکل در اثر گرم شدن بطئی رنگهای مختلفی به خود می گیرند که این رنگ پس از سرد شدن باقی می ماند بخصوص اگر گرم کردن و سر شدن موضعی باشد.) و برای پاک کردن پوسته های ناشی از اکسیداسیون محلولهای مختلفی به کار می برند. قبل از اینکه قطعات فولادی کرم – نیکل اسید خور یا جوشکاری شوند باید از زنگ و پوسته پاک شوند. برای زودودن چربی و روغن قطعات را در محلول قلیائی داغ یا حلالهای آلی مثل تترا کربن یا پرکلراتیلن قرار می دهند. ماده اسیدخوری درز جوش مخوطی است با ترکیبات شیمیائی زیر : 50 قسمت جوهر نمک غلیظ اسید کلرئیدریک HCl ( وزن مخصوص 19/1). 5 قسمت جوهر شوره غلیظ اسید لتریک HNO3 ( وزن مخصوص 40/1 ). 45 قسمت آب مقطر H2O به جای ماده خمیر کننده محلول را با خاک بیتومه ( Kieselgur ) به هم می زنند. این خمیر خورنده را با قلم مو نازک روی درز جوش اطراف آن که رنگ حرارتی به خود گرفته است می مالند. پس از مدت تاثیر که در حدود 4 تا 6 دقیقه است قشر پوسته مانند را که آزاد شده با شن مالی پاک می نمایند و بلافاصله پس از اسید خور کردن قطعات را با آب می شویند. پوسته ای را که باز هم باقی مانده باشد با برس پاک می کنند . سیم برس باید فولاد کرم – نیکل باشد. اگر ورقهای فولادی و قطعات جوش داده در حال اسید خوردگی ارسال شوند فقط اسیدخوری با خمیره مذکور و سپس منفی کردن تمام سطح با اسید نیتریک 15% کفایت طرح شده اند مفید می باشد. مواد اسیدخوری سطحی به قرار زیر است: 5 قسمت اسید کلرئیدریک غلیظ HCL ( وزن مخصوص 19/1 ) 5 قسمت اسید نیتریک غلیظ HNO3 ( وزن مخصوص 40/1 ) 11 قسمت اسید سولفوریک غلیظ SO4H2 ( وزن مخصوص 8/12 ) 71 قسمت آب مقطر H2O درجه حرارت حمام اسید خوری را می توان از 20 الی 40 درجه سانتیگراد انتخاب نمود. مدت زمان اسیدخوری بسته به تکنیک عملیات است. پس از عملیات اسید خوری سطحی باید قطعات خوب با آب شسته شوند. چون سطح خارجی قطعات و قشراکسیدی به علت اسیدخوری تحت تاثیر خوردگیهای شیمیائی قرار گرفته است بهتر است که قطعات را پس از عملیات اسید خوری دوباره منفی نمائیم.برای منفی کردن سطح خارجی به طوری که قبلاً ذکر شد محلول اکسید کننده ومولد اکسیژن به کار می برند. عملاً برای منفی کردن تمام سطح از اسید نیتریک 15% استفاده می کنند زیرا سطح خارجی قطعات هم اثر هنگام عملیات کم و بیش با مواد خارجی در تماس بوده و این اسید هم اثر منفی کردن سطح را دارد و هم اثر زدودن مواد خارجی را ، البته باید قطعات را پس از منفی کردن ،با آب شست علاوه بر این خشک کردن دقیق قطعات نیز ارزش فراوان دارد. چنانچه به عللی منفی کردن بلافاصله بعد از اسیدخوری انجام نگیرد، باید قطعات اسیدخوری را با یک محلول قلیائی ( مانند محلول سودا) خنثی نمود. و باز هم بعد از خنثی کردن باید قطعات را با آب فراوان شست. پوسته و زنگ را با شن پاشی نیز می توان زدود. توصیه می شود که پس از شن پاشی نیز سطح خارجی منفی گردد. چنانچه در عمل شن پاشی، شن فولادی به کار رود بایستی عملیات اسیدخوریسطحی انجام گیرد تا مواد خارجی که در سطح فولاد جمع شده است از بین بروند. منفی کردن بلافاصله به وسیل محلول 15% اسید نیتریک توصیه می شود. در غیر این صورت باید قطعات را پس از اسیدخوری با یک محلول قلیائی ( محلول سودا) خنثی نمود. الکترودهای جوشکاری فولاد زنگ نزن با برق در پوشش این الکترودها مقداری روانساز به کار رفته است که در موقع جوشکاری از ورود هوا به محل مذاب جلوگیری می کند و در نتیجه جوش محکم و در مقابل خورندگی مقاوم می باشد. شلاکه حاصل از ذوب شدن الکترود روی جوش طوری قرار می گیرد که بلافاصله بعد از جوشکاری می توان آن را پاک کرد. جنس الکترود باید حتی المقدور با جنس قطعه کار یکسان باشد. الکترودهای مرطوب را برای جوشکاری به کار نبرید بلکه آنها را در درجه حرارت 150 درجه سانتیگراد قرار داده و خشک کنید . شدت جریان جوشکاری فولاد زنگ نزن برای جوشکاری فولاد زنگ نزن می توان از جریان مستقیم با قطب معکوس و از جریان متناوب استفاده کرد. شدت باید حدود 20% کمتر از شدت جریان لازم برای آهن در نظر گرفت

+ نوشته شده در ۱۶/۴/۱۳۹۱ساعت ۲۰:۱۲ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

ماشین آلات الکتروستاتیک

ماشین آلات الکتروستاتیک

 پست lectrostatic ماشین آلات دستگاه های الکترومکانیکی هستند که تولید "برق ایستا" ، و یا برق در مستمر (دی سی) ولتاژ بالا است. آنها در مطالعات اولیه در مورد برق بنیادی بودند ، آغاز شده که در قرن XVII ، که به صورت ماشین آلات اصطکاک "" ، و رشد آنها به اوج خود رسید در پایان قرن نوزدهم با توسعه ماشین های نفوذ قوی "". امروز ، برخی از استفاده تخصصی آنها را برای ادامه وجود داشته باشد ، اما آنها عمدتا به عنوان دستگاه های نمایشی در آزمایشگاه های فیزیک ، با بسیاری از تاریخ خود را فراموش کرده ام دیده می شود. شروع کردم به آزمایش با این دستگاه توسط 1973 ، ساختمانی اولین سری از ماشین آلات. با استفاده از این یاد گرفتم زیادی در مورد برق ، و من هنوز هم فکر می کنم که همه مردم علاقه مند به برق و یا الکترونیک باید این ماشین احساس واقعی از موضوع گرفتن امتحان کنید. حداقل ، برق با ولتاژ بالا استاتیک چیزی است که شما می توانید ببینید و احساس است. در نهایت من این موضوع برای چند سال رها شده ، اما در سال 1996 به من تازه علاقه من در این مطلب ، شروع به مطالعه و ساخت ماشین آلات جدید ، و راه اندازی این صفحات. در زیر عکسها و شرح از ماشین آلات قدیمی من ، از دستگاه های که من در ادامه به تازگی ساخته شده ، از دستگاه های ساخته شده توسط دیگران ، عکس از آثار قدیمی و مقالات مرتبط با دستگاه الکترواستاتیک و سایر وسایل ولتاژ بالا ، و همچنین برخی از عکسها را از موزه است. هم وجود دارد منابع گسترده ، پوشش مواد کلاسیک و جدید. این سایت همواره در ساخت ، من قصد دارم برای اضافه کردن جزئیات بیشتر در مورد ماشین آلات به تصویر کشیده و مادی و تاریخی ، در اسرع وقت پیدا کنم یا دریافت داده های بیشتر از افراد علاقه مند ، ساخت و آزمایش با دستگاه جدید ، و وقت دارم. também Está disponível اوما seção دریافت português. برای حرکت از طریق این سایت کارآمد ، استفاده از لینک "باز شدن در پنجره جدید" تابعی از مرورگر خود برای دیدن عکسها در لینکها ، و استفاده از تابع جستجو آن را برای جستجو. تغییرات اخیر. "latet کمرنگ ubique ، naturam omnem amplectitur" ________________________________________ ماشین آلات از Toepler ، Bonetti ، Voss ، Bohnenberger و نیکلسون دستگاه های من • ماشین Wimshurst [1] [2] که من در سال 1974 ساخته شده است. نمایش جلو ، پشت نمایش ، با دو شیشه Leyden. نمودار ، طرح کلی با دیسک به عنوان نماینده سیلندر ، و شرحی از چگونگی عملکرد دستگاه Wimshurst. • Ramsden ماشین اصطکاک [2] ، ساخته شده در سال 1975. کوچک (18 سانتی متر دیسک اکریلیک) ، اما مفید به آزمون از مواد عایق برای شروع و برای ماشین های نفوذ در روز مرطوب. • ماشین Lebiez ، ساده شده و یا دستگاه Voss [P31] ، در نمایش جلو و در نمایش بازگشت. در سال 1975 به عنوان یک نوع ماشین Voss بنا شده و در سال 1996 این فرم را بازسازی. شماتیک نمودار ، با سیلندر به جای دیسک برای ماشین من. این دستگاه به لرد کلوین 's" replenisher معادل آن است "(زیر را ببینید) ، با عایق بندی بهتر است. ماشین های کلاسیک Voss ، همچنین به عنوان شناخته شده Toepler ماشین هولتز ، بهتر است و در این راه ساخته شده ، با اتهام مجموعهداران و صفحات واسطه جدا می شود. ممکن است درست مشابه دستگاه Voss نمایش داده می شود در اینجا و اینجا. • استوانهای کوچک ساده شده Voss دستگاه ساخته شده در سال 1997 ، با ساختار همان ماشین قبلی. نمایش جانبی ، و دیگری مشاهده. آن را به یک ماشین Dirod [10 مشابه است]. • 2 متقارن دیسک دستگاه Toepler [4] ، با بعضی از اصلاحات ، در سال 1997 ساخته شده است. نمایش جانبی ، دیگر نمایش. نقاشی. نمودار ، طرح کلی نشان داده شده را با دیسک به عنوان سیلندر. این دستگاه دارای عملکرد عالی ، و می تواند ولتاژ بالاتر تولید و حتی بیش از جریان از یک ماشین Wimshurst معمولی با همان اندازه روی دیسک. در سال 1999 ، من ساخته شده دستگاه بزرگتر. نگاهی به پایین صفحه در اینجا برای توضیحات. اولین ماشین های کلاسیک Toepler (1865) در این راه ساخته شده است [4] [9] ، با اتصالی داخلی دیسکهای مختلف و با دو بخش تنها. Toepler شرح همچنین ماشین متقارن (1866) که بسیار شبیه به ماشین من (تصویر را نشان می دهد یک ماشین sectorless و دستگاه مشابهی استفاده می شود به عنوان افزایش دهنده ولتاژ). طرح کلی نمودار [P39]. • اولین sectorless من Wimshurst ماشین ، یا ماشین Bonetti [4] [5] [8] (اشعه - ردیابی نقاشی) ، ساخته شده در سال 1997 ، با دیسک 31 سانتی متر. نقاشی. یکی دیگر از نمایش. تصاویر ماشین واقعی ، در نمای جلویی ، و مشاهده بازگشت. مشروح مجموعهداران اتهام و neutralizers. تصاویر (فریم های ویدیو) از جرقه از این ماشین : جرقه های کوتاه ، جرقه های طولانی با یک حلقه ، و یکی دیگر. ماشین Bonetti اصلی (1894) [31] مجموعه ای از برس استفاده به عنوان neutralizers به جای combs. • ماشین هولتز [2] [4] -- [7] از نوع اول ، که من در سال 1997 ساخته شده است. نقاشی. یکی دیگر از مشاهده و نمودار طرح کلی. تصاویر ماشین واقعی ، در نمای جلویی ، و مشاهده بازگشت. این دستگاه اولین دستگاه واقعا قدرتمند نفوذ بود ، در سال 1865 اختراع شد ، و بسیار محبوب بود ، حتی نیاز به تحریک های خارجی را آغاز کنیم. ماشین ظاهرا کامل واقعی است در اینجا. بعضی از عکسها ، تکمیلی از کتاب توسط H. Pellat : ماشین هولتز [6] (دیسک های ثابت در یک موضع غلط) ، یک تصویر بهتری [7] ، دو برابر دستگاه هولتز [6] [7] ، و ماشین مجهز به neutralizer و استارت اصطکاک [6] [7]. و دیگری تصویر خوب [14]. این عکس نشان می دهد که یک ماشین با یک ساختار مدرن تر [22]. چند ماشین [24]. در اینجا یک عکس از ماشین هولتز از نوع دوم ، که با استفاده از دو ضد چرخش دیسک به عنوان Wimshurst و دستگاه Bonetti است. طراحی یک ماشین ممکن است. • ماشین Leyser (1873) [4] [19] ، تنوع ماشین هولتز با خروجی گرفته شده که در موقعیت های زیر صفحات واسطه در دستگاه منظم باشد ، و نوار neutralizer که در آن خروجی اصلی مدار خواهد بود. این نمودار طرح کلی از ماشین است ، با یک سیلندر به جای آن از روی دیسک. این طرح های مختلف ، به علت Weinhold (1887) با inductors چوب و هیچ صفحه عایق [19 است]. این نمودار [19] نشان میدهد که چگونه از آن عمل. طرح های اولیه برای یک ماشین که من آن را ساخته شده اند اینجا ، در نمایش جلو و نمایش بازگشت. نسخه که در واقع کار می کرد تا حدودی متفاوت بود. • دو دستگاه Voss ، یا دو برابر Toepler ماشین هولتز ، با ساختار کلاسیک ، در سال 1998 ساخته شده است. نقاشی و عکس ماشین. این ماشین خوب از خود هیجان انگیز است ، در سال 1880 اختراع شده است. با دیسک 27 سانتی متر چرخش ، آن را به تولید جرقه تا 10 سانتی متر و بیش از 50 عن کوتاه مدار جاری است. • ماشین Bohnenberger (1798) [4] ، که من در سال 1998 ساخته شده است. نقاشی و عکس از ماشین است. دستگاه باستانی doubler "" نوع ، از آن دستگاه قدرتمند نیست ، اما بسیار جالب است. مشاهده اطلاعات بیشتر در مورد "doublers" را در بخش در مورد دستگاه های نفوذ زیر وارد نمایید. • در ژوئن 1999 آزمایش های من با دو قطبی ون د ژنراتور Graaff ساخته شده ، (ترسیم) شبیه به دستگاه اصلی است ، اما کوچکتر است. • این دستگاه بزرگ Bonetti است ، که من برای ساخت در دسامبر 1999 آغاز شد. دیسک های قدیمی هستند که با دیسک ebonite Radiguet & Massiot ماشین Bonetti آمده که من اخیرا دوباره بازسازی شد. رسم آن است. نمایش جلو و عقب مشاهده. یکی دیگر از مشاهده آن ، و دیگری. برخی از جرقه ، که ممکن است 20 سانتی متر رسیدن.. • در آوریل 2000 من به پایان رسید Wimshurst ماشین سه تایی. (نقاشی). این دو دستگاه Wimshurst است ، با استفاده از مجاورت نزدیک بین دیسکهای مرکزی برای افزایش خروجی فعلی را از طریق القاء متقابل بیشتر و محافظ. تصاویری از ماشین ، در نمای جلویی ، به نمایش ، و نمایش سمت. ماشین تولید بالا کنونی (100 عن با دیسک گردان 36.5 سانتی متر در 16 نوبت در هر ثانیه ، 4 برابر بیشتر از یک ماشین Wimshurst تک نفره با همان دیسک). با طرح اصلی آن رسیده است فقط 8-12 جرقه سانتی متر ، در نهایت رسیدن به 14 یا 15 سانتی متر در روزهای خشک ، چرا که با جدایی نسبتا کوچکی از بخش های آن به راحتی از طریق آنها و میله neutralizer برانگیخته شد. با نیمی از بخش های حذف شده ، آن را تولید می 15 سازگار جرقه سانتی متر. • با عین حال ، من یک نسخه نیز ساخته شده و مشغول به کار doubler بنت 's، کنجکاو دستگاه نفوذ ساده است. • در آگوست سال 2000 هم یک نسخه از doubler نیکلسون 's، اولین دستگاه نفوذ خودکار (1788). • ژانویه 2001 به پایان Wommelsdorf دو دستگاه ، پس از نزدیک طرح اصلی مربوط به [p84] (1920) ، اما با مواد مدرن است. نمای جلویی ، و مشاهده بازگشت. مجموعه ای از قطعات. ناقص مونتاژ. مونتاژ neutralizer. Neutralizer و جزئیات دیگر مونتاژ. بازگشت ببینید. دستگاه ، تقریبا به پایان رسیده. بازگشت. دیسک و سوئیچ. ماشین کامل. پشت نمایش ، نمایش طرف ، طرف دیگر ، و دیگری مشاهده ، با نقاشی تنها گم شده. ماشین با این نسخهها کار خوبی (13.5 سانتی متر ، جرقه ، 100 عن فعلی) برای دیسکهای دو 28 سانتیمتر باشد. • در یدلایمخیرات 2001 مارس من ساخته شده کنجکاو ماشین Aç الکترواستاتیک ، ظاهرا جدید ، که به نام من به عنوان "نیمی از دستگاه Wimshurst". • و با من تمدید یدلایمخیرات 2001 آوریل همان ایده به سه دستگاه دیسک ، که به نام من به عنوان "ابتدایی ماشین Wimshurst". • ماشین Wehrsen ، تکمیل شده در آوریل 2002. این یک نمونه اولیه برای دستگاه Wehrsen بزرگ است (نگاه کنید به زیر) ، که من برای ساخت در یدلایمخیرات 2001 اوت آغاز شده است. برخی از قطعات آن را در شروع ساخت و ساز. ، تقریبا به پایان رسیده تا مارس 2002. بازگشت ببینید. کار ، انجام آن را به خوبی ، با جرقه سانتیمتر 11 و 70 μA کوتاه مدار جاری است. • الکترو موتور خطی ، تکمیل شده در ماه ژانویه 2002. • ماشین بزرگ Wehrsen ، برای اولین بار توسط یدلایمخیرات 2003 اوت آزمایش کردند. تقریبا به پایان رسیده توسط یدلایمخیرات 2003 ژوئیه. یکی دیگر از نمایش ، به نمایش. ری ، ردیابی تصویر. فقط قبل از تست اول. تست اول. ماشین هنوز هم بدون قطعی آن روی دیسک گردان به دلیل مشکلات ساخت و ساز و عایق. • این Toepler ماشین Dirod که من توسط یدلایمخیرات 2004 مارس ساختمان بود ، که هنوز پایانه های بدون جرقه و با ترمینال است. آن را به عنوان دستگاه Toepler متقارن وصل شده است ، اما استفاده از دیسکهای Dirod - را تایپ کنید. نقاشی از دستگاه نهایی است. با این نسخهها کار ماشین است ، اما ضعیف است. • Bohnenberger 'sdoubler بنت's. کنجکاو دستگاه کوچک که من در آوریل 2004 ساخته شده است. • Bohnenberger 'sdoubler نیکلسون's. یک نسخه از doubler نیکلسون با به عقب و جلو جنبش ، ساخته شده یدلایمخیرات 2004 مه. تا کنون تا نه به عنوان doublers دیگر خوب است. • چرخش doubler بنت 's، با ساخت و ساز جدید با استفاده از دیسکهای sectored ، ساخته شده در سال 2006. عکس از ماشین است. یکی دیگر از نمایش. • ماشین ویلسون ، قدیمی ترین دستگاه خروجی متقارن با نفوذ ، در تولید مثل در سال 2007 ساخته شده. ماشین خوب و جالب است. • وان د ژنراتور Graaff با کمربند های خارجی. ماشین بزرگ برای "افزایش مو" تظاهرات ، پایان یافته در سال 2007. • doubler بنت با levers متقابل. ساختار جدیدی را برای doubler بنت را بر پایه دستگاه ویلسون ، در سال 2007 ساخته شده است. • "الکترواستاتیک جهان نما". دستگاه تظاهرات کلاسیک ، ساخته شده در ماه ژانویه 2009 تغییر یافتهاست. کاملا سنگین است ، اما این نسخهها کار میکند. این سایت را نشان می دهد برخی از دستگاه های مشابه قدیمی. کلیپ. • electrometers Henley ساخته شده در سال 2009. سازهای سنتی و کلاسیک برای اولین بار در یدلایمخیرات 1772 توصیف کرد. ویدیو از آنها عامل با electrophorus. فیلم از آزمایش با electrophorus : 1 ، 2. • ماشین Wimshurst با بخش های عایق شده ، ساخته شده در سال 2008-2009. این دستگاه بسیار غیر حساس به رطوبت. • همچنین نگاه کنید به نظرات در مورد ماشین آلات که من آن را بازسازی شد ، در بخش نفوذ در مورد دستگاه های زیر کلیک کنید. مورد علاقه خاص ، Ducretet و راجر و Radiguet و ماشین آلات Massiot. ماشین آلات ساخته شده توسط دیگران • بزرگ Wimshurst دستگاه ساخته شده توسط جیم Banas. • sectorless ماشین Wimshurst با دیسک 60 سانتی متر. این دستگاه توسط اد Wingate ساخته شده بود. جرقه از این ماشین است. یکی دیگر از sectorless ماشین Wimshurst ، با دیسک 30 سانتی متر. شبیه به یکی از آنها از بعد فورد را در [توصیف 8]. عکس های جدیدتر. جانبی و مشاهده پایه. Neutralizers ، مجموعهداران شارژ. یکی دیگر از نمایش. این دستگاه توسط J. ساخته شده است Hardesty و اد Wingate. عکس های ارسال شده توسط استیو کول. • ماشین قدیمی Wimshurst توسط یوهانس Zolk در سال 1996 به تعمیر ، با دیسک اصلی به جای خراب ثبت شده توسط LP ، با نتایج خوب است. نمایش جلو و عقب مشاهده. عکس های ارسال شده توسط J. Zolk. • لرزش "- حوزهی" ماشین [10] ، توسط یواخیم Bolz و دانش آموزان خود را در سال 1997 ساخته شده است. این دستگاه نفوذ با استفاده از دو توپ در یک لوله رفت ، توسط تکان دادن لوله ، به جای دیسک است. آن را به عنوان دستگاه من Toepler فوق این نسخهها کار میکند. نمودار طرح کلی آن است. عکس و نقاشی توسط J. Bolz. عملیات نصب دستگاه. • طرح کامل برای یک ماشین زیبا Wimshurst ، توسط JMS پیشنمایش Gelderen در سال 1997 ساخته شده است. طرحهای دیسک ، نمایش صفحه ، نمایش بازگشت ، یک نمایش جانبی و جزئیات مربوط به پایانه و شیشه Leyden. تصاویری از ماشین ، دیده از جلو و عقب طرف ، و از بالا ، در اینجا و اینجا. • ریکاردو "Rike" این دستگاه Wimshurst در سال 1997 ساخته شده ، با استفاده از سوابق LP برای دیسک. این جرقه را تولید 7 سانتی متر. یکی دیگر از نمایش. • زیبا ماشین بزرگ Wimshurst (دیسک 40 سانتی متر) ، توسط جیمز تی Garavuso در سال 1998 ساخته شده است. نمایش پیشانی ، یکی دیگر ، یک نمایش جانبی ، به نمایش در ترمینال با موقعیت و ذخیره سازی ، یکی دیگر ، و یک نمایش از بالا. جزئیات اگر مجموعهداران اتهام ، neutralizers ، و شکاف جرقه ثانویه. این دستگاه را تولید جرقه 12 سانتی متر. • ماشین Toepler ، توسط Maximiliano Guzmán ، از اسپانیا ساخته شده ، در سال 1998. دیسک دارای 27 سانتی متر قطر. نسخه بعد استفاده می شود و یک سپر بزرگتر با سرعت چند برابر کننده در هندل گردانده میشد. • ماشین Wimshurst ، ساخته شده توسط ریموند Zaborski ، از ایالات متحده آمریکا ، در سال 1999. فاصله کوچک intersector neutralizers و در نتیجه زاویه کم شدید خود در حال حاضر و آسان تحریک است ، اما نسبتا کمی طول جرقه. • بزرگ موتوری Bonetti دستگاه ساخته شده توسط Wayman دیستروفی ، از ایالات متحده آمریکا ، در سال 1999. تا به ماشین آلات با دیسک 61 سانتی متر قطر ، جرقه و تولید با بیش از 28 سانتی متر طول. برخی از جرقه از ماشین : 1 ، 2 ، 3. پایانه های توپ از 7.5 سانتی متر قطر. آقای Wayman ساخته شده است همچنین مشابه ، کوچکتر ، ماشین مجهز به موتور رانندگی به طور مستقیم دیسک. • موتوری 2 دیسک دستگاه Toepler ، توسط راجر Magnuson در سال 1999 ساخته شده است. دیسک دارای 20 سانتی متر قطر. یکی دیگر از نمایش. توجه داشته باشید که شیشه Leyden کوچک ساخته شده است در پشتیبانی از ترمینال. • کلاسیک Wimshurst دستگاه ، توسط رونالد کولمن در سال 1999 ساخته شده است. جزئیات از خم و از مجموعهداران اتهام. دستگاه برای ارتقاء داده شده با دیسکهای بزرگتر آماده شده است. • Wommelsdorf دستگاه کندانسور با چرخش دو ، ساخته شده توسط برت استخر ، پس از طرح در پایان نامه توسط Wommelsdorf در سال 1904 نوشته شده است. یکی دیگر از نمایش این دستگاه یک نسخه فشرده شده از یک ماشین Wimshurst متعدد است ، با بخش های سوار شده بین دو جفت عایق حلقهها ، هم پیوسته را از طریق لبه های خارجی و یا داخلی از حلقه. یک مجموعه ای از حلقه ها / بخش ها توسط طرف داخلی برگزار شده است و دیگری توسط طرف خارجی ، و هر دو نوبت در جهت مخالف. • و کوچک ساخته شده است دستگاه Wimshurst ، توسط هری Boneham ، از کانادا ساخته شده است. ساختار پشتیبانی از آلومینیوم ، machined دیسک با داشتن 18.5 سانتی متر از قطر بود. یکی دیگر از نمایش. • ماشین Wimshurst ، توسط تری بینز ، از کشور انگلستان ساخته شده است ، در سال 1999. با دیسک 30 سانتی متر ، آن را به تولید جرقه با 3 سانتیمتر باشد. • ماشین Wimshurst ، توسط Álex برنج از کشور انگلستان ساخته شده است ، در سال 1999. ماشین دارای دیسک 32 سانتی متر ، و تولید جرقه با 10-11 سانتی متر طول. جرقه قرار گرفتن در معرض دو برابر شده است. جرقه از ماشین است. در سال 2000 ، او ساخته شده دستگاه بهبود یافته. • ماشین Wimshurst ، با 18 "دیسک اکریلیک ، توسط جان کلارک از کشور انگلستان ساخته شده است ، در سال 2000 آن را تولید 3" جرقه. • دن Bowlds ، از کنتاکی ، دانشگاههای آمریکا طراحی این دستگاه اصلی. چرخد دیسک لخت پشت ورق عایق ، که دارای چهار چوب و بلوک های رنگ شده با جوهر رسانا. بلوک های کناری به جمع آوری اتهامات عنوان شده علیه تیغه از روی سطح پشت دیسک دوار متصل می شوند ، و به شیشه ساخته شده در Leyden پشتیبانی. بالا و پایین بلوک inductors هستند ، و از بلوک های ترمینال را از طریق تاج تک نقاط محاسبه می شود ، نیز از چوب ساخته شده است. روبروی بلوک به واسطه وجود دارد هم پیوسته پره neutralizer. پایانه ها به طور مستقیم به شیشه Leyden در حمایت متصل می شود. ساختار ظریف برای یک ماشین کوچک موتوری (6 دیسک تا به "قطر) که با این نسخهها کار در اصل به عنوان دستگاه Voss. دستگاه نیاز به شارژ اولیه برای شروع ، و تولید جرقه با 1" در طول بازگشت نمایش ، نمایش کناری. • ماشین Wimshurst با ساختار اکریلیک توسط اسکات ناگل در سال 2000 ساخته شده. با دیسکهای با 14.5 "قطر ، آن را به تولید جرقه تا 6". یکی دیگر از جرقه. توجه داشته باشید که از هم جدا توپ کوچک در ترمینال مثبت ، و در ابعاد مناسب برای بخش در دیسک. جمع هزینه ، با برخی از گوشه های تیز ، بعد از تغییر شدند. • چه شده است ، احتمالا بزرگترین کار دستگاه Wimshurst توسط Hendriksen پل در سال 2000 ساخته شده بود ، برای نشان دادن فنی توسط ROVC در هلند. ماشین با استفاده از دو دیسک شیشه ای با 2.15 متر قطر (2 سانتی متر بیش از دستگاه های بزرگ توسط Wimshurst در سال 1884 ساخته شده است) ، 12 میلیمتر ضخامت. ولتاژ خروجی می رسد 1 MV ، تولید جرقه تا 1 متر. آن را تا 100 دور در دقیقه چرخش ، تولید 10 عن جریان. ولتاژ خروجی بیش از حد برای شیشه Leyden بالا ، و بنابراین دو globes مس به عنوان خازن ها توزیع شده استفاده می شود. اطلاعات بیشتر از pulleys مکانیزم رانندگی و کنجکاو را تخلیه. جرقه طولانی ، دیگری ، بیشتر و جرقه و سرانجام (سال 2008) ، ماشین در موزه Technorama ، نصب در Winterthur ، سوئیس شد. آقای Hendriksen همچنین چندین دستگاه دیگر : ساخت بزرگ وان د ژنراتور Graaff ، 2.5 متر ارتفاع ، که تولید جرقه 80 سانتی متر. sectorless ماشین Wimshurst با دیسک 50 سانتی متر ، که تولید جرقه 28 سانتی متر. این خازن قابل تنظیم استفاده می کند ، در اینجا با حداقل ، متوسط خود را دیده ، و ظرفیت حداکثر ، که اجازه می دهد تا کنترل شدت جرقه ، بین حداقل و حداکثر ، به طور مداوم. دستگاه استفاده می کند مجموعهداران اتهام تنها در یک طرف ، و به آن شروع به میله اصطکاک ساده است استفاده شده است. دست cranked ون د Graaff مولد با ترمینال غیر معمول toroidal. دستگاه اصطکاکی کوچک ، با دیسک 25 سانتی متر ، که تولید جرقه 2.5 سانتیمتر باشد. ساعت کنجکاو الکتریکی ، طراحی توسط بالا ولتاژ بین دو توپ های زیر کلیک کنید. جزئیات. چند بالا ولتاژ دستگاه تظاهرات. • بزرگ Wommelsdorf دستگاه کندانسور با 10 دیسک 55 سانتی متر توسط سرژ کلاین ، در فرانسه ساخته شده بود ، در سال 2000. جرقه آن می تواند 25 سانتی متر و تولید تا 0.7 میلی آمپر جریان. مشاهده پیشانی ، از طرف چپ و راست ، از نظر موتور که چرخش آن ، از جزئیات دیسکها و inductors ، و دیگری مشاهده. دیسک سه دیسک glued با چسب اپوکسی ، با دیسکهای مرکزی جدا کردن دو مجموعه از بخش های intercalated تشکیل شده است. صفحات واسطه نیز بین ورق های پلاستیکی محصور glued با چسب اپوکسی. این کار بهتر با برس neutralizer ، با حذف فاصله بین دیسکها و neutralizer میله ساخت نقش فاصله در مدار neutralizer از ماشین های کلاسیک. ماشین بعدها به 12 دیسک ، ارتقا با پشتیبانی از قلم مو بهتر ، در تلاش برای افزایش جریان خروجی. جرقه از ماشین است. آقای کلاین ، همچنین دیگر ماشین آلات ساخته شده ، به عنوان یک Dirod ، ماشین Wimshurst ، بزرگ دستگاه Bonetti ، که تولید جرقه 30 سانتی متر ، دستگاه مشابه دستگاه Felici با دیسکها و فعالیت در هوای آزاد ، و سه تایی sectorless ماشین Wimshurst. یکی دیگر از نمایش. • خوب ماشین Wimshurst ، ساخته شده توسط فیلیپس میلادی ، در نیوزیلند ، در سال 2000. با دیسک 30 سانتی متر می تواند 7 سانتی متر جرقه تولید. یکی دیگر از جرقه ، و شرح آن است. • نصب بسیار ساده توسط مایکل فاستر ، توسعه یافته در لوس آنجلس ، ایالات متحده آمریکا ، بود در سال 2001 ، برای تولید جرقه طولانی توسط برق مالشی. او چیزی بیشتر از یک لوله بلند پی وی سی ، حوله کاغذی ، بسیار ساده Leyden خازن شیشه استفاده می شود و یک ترمینال ویژه ای مثبت به تحریک جرقه طولانی است. توضیحات از دادرسی است. • ماشین Wimshurst ، توسط لوکا لا بایه ، در رم ، ایتالیا ، ساخته شده است. او ساخته شده بالا نیز سایر دستگاه های ولتاژ ، به عنوان یک ون د Graaff ژنراتور و یک کویل در رحم تسلا. • کنجکاو کوچک دستگاه Wimshurst ، توسط فاوستو Gazzi ، در بولونیا ، ایتالیا طراحی شده. آقای معاملات Gazzi با سازهای باستانی ، ترمیم می کند و اغلب را ، تا از این ماشین 4 دیسک Wimshurst. • خوب ماشین Wimshurst ، توسط کریس Kitching ، از انگلستان ، در سال 2001. صفحه نمایش ، جزئیات را از جمع هزینه ، ساخته شده و جرقه با 14.5 سانتی متر تولید شده توسط آن. دیسک اکریلیک را 36 سانتی متر قطر و 4 میلی متر ضخامت هستند ، و در کارفرمایان نایلونی سوار شده است. توپ در شکاف جرقه و مفاصل هستند ملایم تر از فولاد توپ. • این و این ماشین آلات Bonetti من در eBay در بر داشت. آنها به ماشین فورد بعد شرح داده شده توسط [8 مشابه]. سازندگان ناشناخته است. • تونی J. Meijers ، در هلند ، ساخته شده خوب این دستگاه Wimshurst با دیسک 37 سانتی متر ، تولید آن 14 سانتی متر ، جرقه. توجه داشته باشید سیستم رانندگی ، بدون کابل گذشتند. نمای جلویی. نمایش بازگشت. او همچنین این دستگاه Wimshurst سه لا ، در سال 2000 ساخته شده است ، که با تولید دیسکهای 41 سانتی متر 24 سانتی متر ، جرقه. این شهر همچنین دارای یک پیاده سازی کنجکاو از سیستم رانندگی ، رانندگی با محور ساختن زاویه 10 درجه با محور بالا ، تا بند ناف نحس که هارد دیسک خود را انجام مرکزی در تقاطع. نمایش جلو دست نزنید. بازگشت ببینید. مشاهده اطلاعات جانبی. مشاهده دیگر. مجمع از دیسک. ضخامت 24 سانتی متر در مرکز دیسک و دیسک در دو طرف بیرونی مانع خود نما را به مرکز از ماشین است. شیشه Leyden نیز افزایش عایق. • ژرژ Hublart ، از فرانسه ، ساخته شده است این دستگاه Wimshurst ، موتوری و با ساخت و ساز کنجکاو. جانبی مشاهده. با دیسک 33 سانتی متر ، آن را به تولید 16 جرقه سانتی متر. توجه داشته باشید که زنجیر رانندگی دیسک. او همچنین سایر دستگاه های با ولتاژ بالا ، به عنوان یک ون د دستگاه Graaff. • ماشین Wimshurst ، با هادی در درون لوله های پی وی سی و دیسک ضبط LP تحت پوشش پلاستیکی فویل چسب ، توسط بن Noviello ، ایالات متحده آمریکا ، در سال 2002 ساخته شده است عایق. این جرقه را تولید 10 سانتی متر. • ماشین Wimshurst ، ساخته شده توسط راد Heidel ، از ایالات متحده آمریکا ، در سال 2002. با دیسک 20 سانتی متر ، آن را به تولید جرقه 5 سانتیمتر باشد. ساختار پیشانی خازن است. • زیبا ماشین Wimshurst ، ساخته شده در چوب گیلاس و برنج توسط جرالد J. Schaefer ، از ایالات متحده آمریکا ، در سال 2002. دیسک دارای 18 "از قطر مشاهده ساید ، مشاهده پیشانی ، با دستگاه های تظاهرات دو. جرقه شدید از آن. • متقارن Toepler دستگاه ساخته شده توسط J. Keverline ، از ایالات متحده آمریکا ، در سال 2002. با دیسکهای 30.5 سانتی متر ، آن را به تولید جرقه تا 16 سانتی متر. دیسک دارای عایق با مواد مورد استفاده برای عایق بندی ابزار افزایش دستگیره. در این ولتاژ بالا به اندازه کافی به سوراخ کردن سپر جرقه ، که به حال به خود منجر به افزایش ضخامت تا 4 میلیمتر. • ماشین Wimshurst که زمانی برای تظاهرات در موزه علوم ، مورد استفاده قرار گرفت در لندن ، انگلستان ، در سال 2002 توسط راب Skitmore بازسازی شد. • ماشین بزرگ Bonetti ، توسط کارل Kehrle ، در آلمان ساخته شده ، در سال 2003. با دیسک 80 سانتی متر پلی استایرن ، آن را به تولید جرقه 63 سانتی متر ، بین یک جفت توپ aluminim (8 ، 12 سانتی متر) در ترمینال مثبت و 30 سانتی متر توپ styrofoam با فویل آلومینیوم در ترمینال منفی پوشانده شده است. شیشه شیشه Leyden که هر یک از 720 pF. آقای Kehrle نوشت کتاب [49] نشان دادن آزمایش هایی با دستگاه مشابه sectored ، که با تولید دیسکهای 90 سانتی متر 47 سانتی متر ، جرقه. • ماشین Toepler با دیسک 48 سانتی متر ، توسط آلن Tramasaygues از کشور فرانسه ساخته شده ، در سال 2003. این نسخه ، بهبود با واسطه صفحات در داخل جعبه نصب شده ، کار می کرد بهتر است. این کنجکاو ون د ژنراتور Graaff نیز توسط او ساخته شد ، جرقه که می تواند 30 سانتی متر تولید می شده است. این خود ون د Graaff با کمربند های خارجی است. او همچنین ساخته شده دستگاه Dirod. یکی دیگر از نمایش. • sectorless ماشین Wimshurst ، با دیسک 60 سانتی متر ، ساخته شده توسط وینسنت گرانت ولز ، در نیوزیلند. این می تواند توسط دست عمل شود و یا توسط یک موتور ، تا به راه اندازی سیستم های الکترونیکی و تولید جرقه تا 24 سانتی متر. • این دو دستگاه توسط آلن Kerley ساخته شدند. دستگاه بزرگتر است یک ماشین با Voss 21 "و 17.5" دیسک و سایر دستگاه های کوچک Wimshurst ساخته شده از دیسک سی دی است. • این دستگاه Wimshurst توسط کیت استوارت ، تا سال 2000 ساخته شده ، در نیوزیلند است. این جرقه را تولید 10 سانتی متر. وی همچنین بازسازی دستگاه های قدیمی (احتمالا آلمانی ، از حدود 1900) برای موزه آکلند از حمل و نقل و فناوری. نمایش جلو ، پشت ببینید. در پایان سال 2003 ، او را به عنوان ترکیب عجیبی بین دستگاه متقارن Toepler و Dirod. نمایش جانبی ، سایر سمت ، نمایش صفحه ، نمایش پایان ساخته شده. با دیسک 12 سانتی متر ، آن را به تولید جرقه 4 سانتی متر. • دستگاه موتوری Wimshurst ، توسط توماس Rapp ، در مونیخ ، آلمان ، در سال 2004 ساخته شده است. یکی دیگر از نمایش. دیسک دارای 30 سانتی متر قطر. اطلاعات بیشتر و پروژه های دیگر را می توانید در سایت نویسنده یافت می شود. • وان د ژنراتور Graaff ، ریچارد Linder ، در برلینگتون ، ایالات متحده آمریکا ساخته شده است. ترمینال یک کره از جنس استنلس استیل با قطر 45 سانتی متر است. غلتکی پایین از نایلون ساخته شده است ، و غلتکی بالا تفلون. کمربند از 0.4 میلیمتر فویل Mylar ساخته شده است. آقای Linder باعث تظاهرات با استفاده از آن را در برلینگتون مرکز علوم. برای مدرسه در فصل 2004-2005 ، او ساخته شده دستگاه بزرگتر ، با 36 "ترمینال. 6" کمربند ساخته شده از وینیل نایلونی آغشته است. این تولید arcs با 18 "تا 24" را به 1.5 "کره مبتنی. • ماشین Wimshurst ، توسط ریکاردو Triches ، در برزیل ساخته شده ، در سال 2004 یکی دیگر از نمایش. • بزرگ دستگاه وان د Graaff ، توسط هارولد Pollner ، در کالیفرنیا ، ایالات متحده آمریکا ، در سال 2004 ساخته شده است. ترمینال تا 30 "قطر ، comumn است 9" پی وی سی ، کمربند با 4 "Neoprene ساخته شده است ، و توسط دستگاه شده است 1 / 4 اسب بخار 1725 دور در دقیقه موتور àç. تحریک شده است توسط نورد اصطکاک بین تسمه و پایین غلتکی ، که 4 "پی وی سی جفت سوار بر پایه های چوبی. آن را به تولید 22 "را به 27" جرقه ، اما از لبه باز شدن حوزه به هدف مبتنی الکترود قرار زیر کره ، (همانطور که در تصویر). جرقه از نقاط دیگر کره رسیدن به تنها 6 "را به 7". • کوچک دستگاه Wimshurst ، با دیسک 20 سانتی متر ، توسط Hannu Eloranta ، از اسپو ، فنلاند ، در سال 2005 ساخته شده است. • خوب ماشین Wimshurst ، متعلق به دکتر Alistair میلر ، انگلستان است. دستگاه دارای 19 "و به تولید دیسک 6.5" جرقه. که توسط آنتونی Swift ساخته شده است ، اجرا می شود که موزه اختصاص داده شده به علم ویکتوریا در شمال ایالت یورکشایر درشمال انگلستان ، انگلستان است. • دستگاه موتوری Wimshurst ، توسط پیتر بردلی در انگلستان ساخته شده است. Spark عکس. یکی دیگر از جرقه. • ماشین اصطکاک کنجکاو ساخته شده به عنوان یک گرامافون ، توسط کاج VM Heiden ، در هلند. جرقه. • چند Wimshurst و دستگاه Bonetti ساخته شده توسط Jarrod کینسی. یکی دیگر از نمایش. وی همچنین با ماشین های Wimshurst با بخش های ساخته شده با جوهر رسانا با نتایج بسیار خوبی را تجربه. برخی از آزمایش های لیزری شده توسط دستگاه های الکترواستاتیک. مقایسه جالب از جرقه. این دستگاه هولتز تکمیل و در ژانویه 2009 ، با ساختار ساده اما کارایی بسیار خوب ، همانطور که در این ویدئو دیده شده است. یکی دیگر از نمایش. • ماشین Wimshurst ، توسط کریستف Branger ، در فرانسه ساخته شده ، در سال 2006. یکی دیگر از مشاهده و دیگری. Spark ، یکی دیگر از جرقه. • ماشین Wimshurst ، ساخته شده توسط امیلیانو سالیناس Covarrubias ، از د به دانشگاه سورونا در مکزک. دیسک اکریلیک را 40 سانتی متر قطر و ساختار پلی استایرن ساخته شده است و جرقه procuces 6 سانتیمتر باشد. • ماشین بزرگ Bonetti ، ساخته شده توسط هال Pollner ، در ایالات متحده آمریکا ، در سال 2006. با 25 "دیسک ، آن را به تولید 11" جرقه. وان د Graaff ژنراتور استفاده می شود به تحریک ماشین است. یکی دیگر از نمایش. • به خوبی ساخته شده دستگاه Wimshurst ، توسط لئوناردو Giacomelli ، در ایتالیا ساخته شده ، در سال 2006. تمام قطعات در فلزات machined و اکریلیک ساخته شده است. نمای جلویی ، مجموعهداران اتهام ، پایین تر pulleys ، pulleys بالا و عایق neutralizers ، و صفحه نمایش. دیسک را از 40 سانتی متر و قطر آن را تولید و 16 سانتی متر ، جرقه. • دو ماشین Lebiez ، یکی دست cranked و سایر موتوری ، توسط میلان Manchich در سال 2007 ساخته شده. • دو ماشین Wimshurst توسط برایان فیلیپس در سال 2007 ساخته شده. دستگاه اول ، دیگر نمایش. این خازن تخت استفاده می کند به جای شیشه Leyden. دستگاه دوم ، نمایش دیگری. • ماشین آلات متعدد و وسایل دیگر ، توسط Luiz آلبرتو Feijó کاربر ، در برزیل ساخته شده است. • ماشین Wimshurst ساخته شده توسط Vaughn P. McDowell توسط 1986. بازگشت نمایش ، نمایش سمت. • مجموعه ای از ماشین آلات ، Wimshurst ، Voss و Ramsden ، توسط لئوناردو Cannone ، از ایتالیا ساخته شده است. • ماشین بزرگ Wimshurst ، با دیسک 61 سانتی متر ، ساخته شده توسط Haywood ترنر ، از ایالات متحده آمریکا. • ماشین آلات Wimshurst و ون د ژنراتور Graaff ، ساخته شده توسط هری McCarty ، از بریتانیا است. • موتور الکترواستاتیک ، ساخته شده توسط دن Bowlds ، از ایالات متحده آمریکا. • ماشین Wimshurst ، توسط راد Heidel در سال 2008 بازسازی شده. اصلی در بالا شرح داده شده است. یکی از شیشه Leyden انفجار در یک آزمایش به علت بخارات چسب در داخل لوله پی وی سی. بنابراین ، مراقبت با تهویه در این ساخت و ساز... • ماشین Wimshurst ، توسط کارلوس آلبرتو Vargas آلفارو ، از پرو ساخته شد ، در سال 2008. بعضی از فیلم وجود دارد در اینجا. • ماشین Wimshurst توسط کوین هکتار در سال 2008 ساخته شده است. نمایش جانبی. دستگاه ، در مقایسه با دیگر دستگاه ساخته شده توسط پدر بزرگ خود را 70 سال پیش به نمایش بازگشت. ماشین دارای دیسک 27 سانتی متر ، 8.5 و تولید جرقه سانتی متر. • sectorless ماشین Voss ، ساخته شده توسط دیوید Hodges ، در سال 2008. از آن استفاده می کند combs در مجموعهداران اتهام ، neutralizers و شارژر واسطه. • ماشین Wimshurst ، توسط Rosalino Trobbiani ، از ایتالیا ساخته شده ، در سال 2008. • زیبا ماشین Wimshurst ، توسط جان Bodsworth ، در انگلستان ساخته شده است. دستگاه در اصل ساخته شده بود 25 سال پیش ، و به تازگی (2008) اصلاح شده. نمای جلویی ، نمایش سمت. دیسکهای شیشه ای ، با روکش با لاک مخصوص لاک الکل ، که 22 سانتی متر قطر. دستگاه تولید جرقه 6 سانتی متر. ساختار و برنج با چوب ماهون ساخته شده بود ، با عایق رزین پلی استر ساخته شده بودند ، و از بخش صفحات litho آلومینیوم قطع شد. • ماشین Voss ، ترمیم Recce شده توسط آلن در سال 2009. ماشین آلات اصطکاک • اولین دستگاه الکترواستاتیک [15] ، بود توسط اتو فون Guericke ساخته شده است [16] توسط یدلایمخیرات 1663 ، با استفاده از گوگرد frictioned جهان با دست. جهان می تواند برداشته و استفاده به عنوان منبع برای آزمایشات با برق است. تصویری از المثنی کار دستگاه ، از دانشگاه Oldenburg. • یکی دیگر از مهم محقق در اوایل فرانسیس Hauksbee ، که با استفاده از دستگاه های چند globes شیشه ای [50] [53] و سیلندر توسط یدلایمخیرات 1705 ساخته شده است. • ماشین آلات را از طریق اصطکاک به تدریج آثار بسیاری از محققان بودند بهبود یافته است. این با دستگاه شیشه های جهان از Nollet راهب بزرگ (~ 1740) [7]. در نهایت ، ماشین آلات در زمان شکل پایدار ، با اصطکاک پد چرمی (Winkler ، 1744) ، globes شیشه ای (باس ، 1751) ، و عایق شده مجموعهداران اتهام. تظاهرات با این دستگاه مشترک بودند. • ماشین اما واتسون 's[51] [52] (1746) به حال چرخش چرخ بزرگ چند globes شیشه ای. هادی از اول شمشیر و تفنگ در هر بشکه به حالت تعلیق از تارهای ابریشمی است. اما واتسون آزمایش های بسیاری با شیشه Leyden ساخته شده ، سپس به تازگی اختراع شد. • Ramsden ماشین اصطکاک الکترواستاتیک [2]. یکی دیگر از عکس [7] ، دیگری 12 [] ، خوب نقاشی [17] ، و یک عکس از یک ماشین بزرگ [14]. اولین دستگاه محبوب با استفاده از یک دیسک (1766). طراحی شده توسط J. Ramsden ، instrumentist که همچنین بسیاری دیگر از ابزارهای خوب در یدلایمخیرات 1700 طراحی شده است. ترمیم زیبا ماشین Ramsden ، در بر داشت در eBay در سال 1999. عکسها از فاوستو Gazzi. این دستگاه بزرگ من در یک موزه در ژنو ، سوئیس در بر داشت. ماشین ساده ساخته شده توسط خودم در بخش اول این صفحه نمایش داده میشود. • ماشین از روی Lê (1772) [50] [p26] مناسب برای تولید جرقه طولانی بود ، به علت بالا عایق بین پد اصطکاک و گردآورندگان به اتهام (نگاه کنید به نسخه مدرن تر که به عنوان ماشین زمستان ، در زیر). • این دستگاه روی دیسک های بزرگ (1785) با 1.6 متر دیسک را می توان در موزه Musée du کنسرواتوار Nacional پردازنده همکاران Metiers هنر دیده می شود ، در پاریس ، فرانسه. بر اساس آن شعار در بالای این صفحه نوشته شده است. است تصویری از آن را در [21 وجود دارد]. • مدل برنج در یک ماشین Ramsden. کنجکاو شی تزئینی ، و احتمالا از 1930 یا قبل از آن. تا به دیسک 3.5 "قطر. عکس ارسال شده توسط بلیک Awbrey. • Nairne ماشین اصطکاک الکترواستاتیک [7] ، در سال 1770 ساخته شده ، شامل استوانه شیشه ای ، یک دفترچه اصطکاک در یک طرف ، و گردآورنده در اتهام از سوی دیگر ، هر دو را به رسانای عایق بندی متصل می شود. دیگری یکی. ماشین برای اهداف پزشکی مورد استفاده قرار گرفت. • پیشنمایش Marum دستگاه اصطکاکی الکترو استاتیک (1784) [9]. با حرکت دادن دو میله منحنی با مجموعهداران اتهام ، آن را ممکن بود به اتهام جمع آوری از روی دیسک (نوار عنوان نشان داده شده) ، و یا از اصطکاک پد (نوار روشن را 90 درجه) ، تولید ولتاژ با هر قطب ، به عنوان نشان داده شده در اینجا. ون Marum همچنین برای ماشین بزرگ [16] [21] است که او در سال 1784 ساخته شده بود ، کرده است که اکنون در موزه Teylers شناخته شده. • دستگاه مشابه ، در حال حاضر در موزه ی آلمان ، مونیخ ، آلمان ، متعلق به گئورگ اهم (1830؟) [21]. یکی دیگر از نمایش. عکس های ارسال شده توسط هانس Bussmann (من می توانم آن را پیدا کند وجود دارد که در ماه سپتامبر 2008). • دستگاه تسمه [50] توسط N. Rouland توسط یدلایمخیرات 1785 ساخته شده بود ، به اتهام گرد اورنده با پره هایی هستند که به اتهام جمع آوری از یک کمربند ابریشم rubbed توسط دو لوله پایه محکم پوشیده شده با خز خرگوش [21]. • ماشین اصطکاک های قدیمی با استفاده از یک دیسک شیشه ای. یکی دیگر از عکس از همان دستگاه. عکس روز ارسال شده توسط دان. • زمستان اصطکاک الکترواستاتیک دستگاه یکی از دستگاههای اغلب اصطکاک موثر است. عکس از کتاب های قدیمی [3] ، و دیگری ، از H. Pellat [7]. این ساختار مردمی برای آخرین ماشین های اصطکاک ، همانطور که در عکسها را از فروشگاه این نشان داده شد 1920 : این و این را از [17 است] ، و این است [22]. The characteristics of the machine are the disk frictioned at one side, at both faces, with a pair of charge

+ نوشته شده در ۱۶/۴/۱۳۹۱ساعت ۲۰:۱۱ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

ماشینکاری تخلیه الکتریکی

ماشینکاری تخلیه الکتریکی ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) و گاهی نیز colloquially مراجعه کننده به عنوان ماشینکاری جرقه ، جرقه حمایت ، سوزش ، مرگ فرو رفتگی و یا فرسایش سیم ، [1] است فرآیند ساخت ، به موجب آن می خواستند شکل یک شی ، به نام قطعه کار است ، به دست آمده با استفاده از تخلیه الکتریکی (جرقه). حذف ماده ای از قطعه کار رخ می دهد که در یک سری از تکرار به سرعت در حال تخلیه جریان بین دو الکترود ، از هم جدا شده توسط مایع عایق ، و موضوع را به ولتاژ الکتریکی. یکی از الکترود نامیده می شود الکترود ابزار است و گاهی اوقات به سادگی به ابزاری به عنوان '' یا 'الکترود' اشاره شده ، در حالی که قطعه کار دیگر نامیده می شود الکترود ، معمولا در 'مخفف قطعه کار'. وقتی که فاصله بین دو الکترود کاهش می یابد ، شدت میدان الکتریکی در حجم بین دو الکترود است انتظار می رود برای تبدیل شدن به بزرگ تر از قدرت با عایق (حداقل در برخی از نقطه (ها)) و در نتیجه اجازه می دهد برخی از معافیت های عایق جریان بین دو الکترود جریان. این پدیده است همان تفکیک خازن (کندانسور) (همچنین نگاه کنید به ولتاژ شکست). پهلو به پهلو از این اثر عبور جریان مواد است که از هر دو الکترود حذف خواهند شد. پس از توقف جریان (و یا آن است -- متوقف بسته به نوع ژنراتور) ، جدید عایق مایع باید در درون حجم الکترود منتقل می شود امکان حذف مواد الکترود ذرات جامد (زباله) به اجرا درآمد و دور از proprieties عایق عایق می شود مجددا برقرار شد. علاوه بر این از دوره جدید عایق مایع در درون الکترود است معمولا به عنوان سیفون خوانده می شود. همچنین ، پس از یک جریان ، یک اختلاف پتانسیل بین دو الکترود برقرار است تا قبل از فروپاشی بود ، و این که جدید عایق مایع شکست رخ می دهد. کلیات ماشینکاری تخلیه الکتریکی به روش ماشینکاری در درجه اول برای فلزات سخت و یا کسانی را که ممکن است بسیار دشوار به دستگاه با روش های سنتی استفاده می شود. EDM به طور معمول با مواد رسانای الکتریکی هستند که این نسخهها کار میکند ، هر چند روش برای ماشینکاری عایق سرامیک با EDM را نیز پیشنهاد شده است. EDM می تواند contours پیچیده و یا حفره در ایران پیش از فولاد سخت شده و بدون نیاز به عملیات حرارتی برای نرم کردن و دوباره سخت شدن آنها را بریده. این روش را می توان با هر نوع فلز یا فلز دیگر آلیاژ می شود از قبیل تیتانیوم ، hastelloy ، kovar استفاده می شود ، و inconel. EDM است که اغلب در 'شامل غیر سنتی و یا غیر متعارف' گروهی از روش های ماشینکاری به همراه از قبیل فرآیندهای ماشینکاری الکتروشیمیایی (ECM) ، جت آب برش (WJ ، AWJ) ، برش لیزر و متضاد به 'معمولی' گروه (تراشکاری ، فرز ، سنگ زنی ، حفاری و هر گونه روند دیگری که مواد مکانیسم حذف می باشد اساسا به نیروهای مکانیکی بر اساس). ایده آل ، EDM می تواند به عنوان مجموعه ای از شکست و ترمیم عایق مایع در دیده می شود بین دو الکترود. با این حال ، احتیاط را باید در نظر گرفتن چنین بیانیه ای اعمال می شود ، زیرا به مدل آرمانی از این روند ، معرفی شده برای توصیف ایده های اساسی زیر بنایی فرایند. با این حال ، هیچ کاربرد عملی شامل جنبه های بسیاری است که ممکن است باید در نظر داشت. به عنوان مثال ، حذف زباله از درون حجم الکترود به احتمال زیاد آن همیشه با مشتقات جزئی. بنابراین برق proprieties از عایق در درون حجم الکترودهای می توانند از ارزش اسمی آنها متفاوت باشد و می توانند حتی با گذشت زمان فرق می کند. فاصله بین الکترود ، که اغلب نیز به عنوان مراجعه کننده به جرقه - فاصله ، نتیجه نهایی از الگوریتم های کنترل از دستگاه خاص استفاده می شود. کنترل از راه دور از جمله منطقی به نظر می رسد که به این فرایند مرکزی باشد. همچنین ، تمام جریان بین عایق است از نوع ایده آل در بالا توضیح داده : جرقه - شکاف می تواند کوتاه circuited توسط آوار. سیستم کنترل از الکترود ممکن است شکست بخورند به سرعت واکنش نشان می دهند به اندازه کافی برای جلوگیری از دو الکترود (ابزار و قطعه کار) به تماس گرفتن با مدار ایند کوتاه می شود. این است ناخواسته به دلیل اتصال کوتاه باعث حذف متفاوتی از حالت ایده آل. عمل سیفون می تواند به ترمیم ناکافی از خواص عایق عایق به طوری که جریان جاری همیشه در نقطه درون جلد الکترود اتفاق می افتد (این را به عنوان arcing اشاره شده است) ، با یک تغییر ناخواسته را بر ایند و شکل (خسارت) ابزار الکترود و قطعه کار. در نهایت ، شرحی از این مرحله را در یک راه مناسب برای هدفی خاص در دست آن چیزی است که باعث می شود منطقه از جمله EDM غنی زمینه برای تحقیقات بیشتر و تحقیقات است. برای بدست آوردن یک هندسه خاص ، ابزار EDM مورد نظر را در امتداد مسیر هدایت است بسیار نزدیک به محل کار ، ایده آل آن باید قطعه کار را لمس نیست ، اگر چه در حقیقت ممکن است این اتفاق به دلیل عملکرد خاص در کنترل حرکت استفاده کنید. در این روش تعداد زیادی از ترشحات کنونی (colloquially جرقه نامیده می شوند) رخ می دهد ، هر یک از مشارکت در حذف مواد از هر دو ابزار و قطعه کار ، جایی که دهانه کوچک وجود دارد. اندازه دهانه صورت تابعی از پارامترهای تکنولوژیکی مجموعه برای این کار خاص در دست است. آنها می توانند با ابعاد معمولی گرفته می شود از مقیاس نانو (به کوچک عملیات EDM) را به برخی صدها میکرومتر در roughing شرایط. حضور این دهانه کوچک در نتایج ابزار در فرسایش تدریجی الکترود. این فرسایش از ابزار الکترود است نیز اشاره به عنوان بپوشند. استراتژی های مورد نیاز برای خنثی کردن اثر مضر از پوشیدن در هندسه قطعه کار. یک امکان این است که به طور مداوم از ابزار جایگزین الکترود در طول عملیات ماشینکاری. این همان چیزی است که اتفاق می افتد اگر یک سیم به طور مداوم به عنوان الکترود استفاده می شود جایگزین شده است. در این مورد ، فرآیند EDM خبرنگار نیز به نام سیم - EDM. ابزار الکترود همچنین می توانید به گونه ای که تنها بخش کوچکی از آن است در واقع در فرایند ماشینکاری و درگیر در این بخش به طور مرتب تغییر می یابد مورد استفاده قرار گیرد. این است ، برای مثال ، مورد در هنگام استفاده از یک دیسک دوار به عنوان یک ابزار ، الکترود. فرآیند مربوط است که اغلب نیز به عنوان ارجاع - EDM مخرب. راهبرد دیگری شامل استفاده از مجموعه ای از الکترودهای با اندازه های مختلف و اشکال در عمل همان EDM. این است که اغلب به عنوان استراتژی الکترود متعدد آن اشاره شد ، است و از رایج ترین ابزار تکرار و الکترود منفی در شکل می خواستم و به سمت خالی در امتداد مسیر تنها ، معمولا جهت عمودی (یعنی Ž محور) پیشرفته. این شبیه به فرو رفتن ابزار به مایع عایق که در آن قطعه کار غوطه ور است ، بنابراین ، جای تعجب ندارد ، آن است که اغلب به عنوان مراجعه کننده به جان فرو رفتگی EDM (EDM متعارف هم نامیده می شوند و حافظه EDM). اغلب دستگاه های مربوطه را به نام وزنه EDM. معمولا الکترودهای این نوع افراد دارای شکلهای کاملا پیچیده است. اگر هندسه نهایی به دست آمده با استفاده از الکترود معمولا به شکل ساده که در امتداد جهات مختلف منتقل شده است و احتمالا نیز به چرخش موضوع اغلب مدت EDM - فرز استفاده شده است. در هر صورت ، شدت سایش شده است به شدت در پارامترهای فنی مورد استفاده در عملیات (برای مثال : تمایل قطبی ، حداکثر فعلی ، ولتاژ مدار باز) وابسته است. به عنوان مثال ، در میکرو - EDM ، همچنین به عنوان μ - EDM شناخته شده ، این پارامترها معمولا در مقادیر فرسایش شدید است که به تولید مجموعه. بنابراین ، پوشیدن یک مشکل عمده را در آن منطقه می باشد. [ویرایش] تعریف پارامترهای تکنولوژیکی برخی از مشکلات که در تعریف پارامترهای تکنولوژیکی مواجه شده است که درایو روند. به دلایل زیر توضیح داده شده اند. از یک طرف ، دو دسته گسترده ای از ژنراتور ، همچنین به عنوان منابع قدرت شناخته می شود ، در حال استفاده در ماشین آلات EDM بصورت تجاری در دسترس است : این گروه بر اساس مدارهای RC و در گروه کنترل شده بر اساس ترانزیستور پالس هستند. در بخش اول ، پارامتر اصلی که پزشک ممکن است انتظار می رود که در مجموعه ای از زمان به بالا هستند مقاومت (ها) از مقاومت (ها) و توان (ها) از خازن (ها را انتخاب کنید). در شرایط ایده آل این مقادیر را تحت تأثیر قرار دهد و سپس حداکثر جریان در تخلیه ایده آل است که انتظار می رود که با اتهام در خازن در لحظه ای خاص در زمان تحویل انباشته همراه باشد. شاهد کوچولو ، با این حال انتظار می رود که در طول مدت زمان از ترشحات ، که به احتمال زیاد در جرقه - شرایط واقعی بستگی دارد فاصله (اندازه و آلودگی) در لحظه ای از ترشحات ممکن خواهد شد. با این حال ، این نوع ژنراتور می تواند اجازه می دهد کاربر برای به دست آوردن مدت زمان کوتاه از ترشحات نسبتا آسان تر است با پالس کنترل ژنراتور. این مزیت آن این است با این حال با رفتن به پیشرفت در تولید اجزای الکترونیکی کاسته خواهد شد. [4] همچنین ، ولتاژ مدار باز (یعنی ولتاژ بین دو الکترود که عایق هنوز خراب است) می تواند به عنوان ولتاژ ثابت از دولت شناسایی شوند مدار RC. در گروه دوم از ژنراتور ، بر اساس کنترل ترانزیستور معمولا کاربر را قادر می سازد برای ارائه قطار پالس ولتاژ به الکترودهای. هر پالس می تواند در شکل دادن کنترل شود ، به عنوان مثال شبه مستطیل. به ویژه ، زمان بین دو پالس متوالی و مدت زمان هر پالس می تواند مجموعه ای. دامنه هر پالس را تشکیل می ولتاژ مدار باز است. در این چارچوب ، مدت زمان حداکثر ترشح جاری را به مدت زمان یک پالس ولتاژ برابر است با در قطار. دو پالس جریان در مرحله بعد انتظار می رود که برای مدت زمان مساوی یا بزرگتر از فاصله زمانی بین دو پالس متوالی ولتاژ اتفاق نمی افتند. حداکثر جریان در تخلیه که تحویل ژنراتور همچنین می تواند کنترل شود. طراحی متفاوت از ژنراتور است که در بالا توضیح داده شده است به احتمال زیاد به صورت تجاری در دسترس باشد. بنابراین ، پارامترهای است که یک کاربر در واقع ممکن است در دستگاه خود را تنظیم ممکن است کاملا متفاوت و ژنراتور - تولید کننده وابسته است. علاوه بر این ، سازندگان معمولا کاملا بی میل به آشکار جزئیات ژنراتور سیستم های کنترل و خود را به پایه خود را به کاربر بدهد بالقوه مزیت رقابتی به رقبای خود نیست. و ، برعکس ، کاربران را به طور متوسط معمولا بیشتر علاقه مند به ماشین 'است که می تواند انجام کار' ، 'به جای در از طریق درک فرآیند EDM. این امر به منزله مانع دیگری را به قصد توصیف صراحتا پارامترهای تکنولوژیکی فرآیند EDM. علاوه بر این ، عوامل مؤثر بر وقوع پدیده های بین الکترود ابزار و نه تنها برای طراحی ژنراتور ، بلکه همچنین برای کنترل کننده های حرکت الکترود ارتباط وجود دارد. چارچوب به تعریف و اندازه گیری پارامترهای الکتریکی EDM را طی یک عملیات را مستقیما در درون حجم الکترود با اسیلوسکوپ خارجی به دستگاه بوده است که اخیرا توسط Ferri و همکاران پیشنهاد شده بود ، [5] این نویسنده انجام تحقیقات خود را در واصل از μ - EDM ، اما همین رویکرد می تواند در عملیات های EDM مورد استفاده قرار گیرد. این امر کاربر را مستقیما به برآورد پارامتر برق است که عملیات تحت تاثیر قرار خود را در راه باز قادر می سازد ، بدون تکیه بر ادعای سازنده دستگاه. در نهایت ، لازم به ذکر است که ، کاملا غیر منتظره ، هنگامی که مواد مختلف در ماشینکاری مجموعه اسمی یکسان کردن شرایط واقعی پارامترهای الکتریکی از روند به میزان قابل توجهی متفاوت است. [5] [ویرایش] مکانیسم حذف مواد اولین تلاش جدی از ارائه توضیح حذف فیزیکی مواد در طول ماشینکاری تخلیه الکتریکی است که شاید از ون Dijk. [6] در کار او ، وان Dijk ارائه یک مدل حرارتی همراه با شبیه سازی محاسباتی برای توضیح پدیده های بین دو الکترود در طول ماشینکاری تخلیه الکتریکی. با این حال ، به عنوان ون Dijk خود بستری در مطالعه او ، تعدادی از فرضیات ساخته شده برای غلبه بر در دسترس نبودن داده های تجربی که در آن زمان کاملا قابل توجه بود. علاوه بر افزایش تلاش برای مدلهای توضیح پدیده های رخ داده در طول ماشینکاری تخلیه الکتریکی از نظر تئوری های انتقال حرارت در eighties اواخر و اوایل nineties شد. احتمالا توضیح از پیشرفته ترین فرآیند EDM به عنوان یک فرآیند حرارتی در طول تحقیقات توسعه داده شد را در تگزاس و دانشگاه م با حمایت از AGIE ، در حال حاضر Agiecharmilles ، با دفتر مرکزی شرکت در سوئیس به اجرا درآمد. این جریان تحقیقاتی در یک سری از سه مقاله علمی و فرهنگی منجر به : اولین ارائه یک مدل حرارتی پرداختن به حذف موادی که در کاتد ، [7] دومین ارائه یک مدل حرارتی برای فرسایش در آند رخ می دهد [8] و سوم به معرفی یک مدل را شرح کانال پلاسما که در طول عبور از ترشحات موجود است را از طریق عایق مایع شکل می گیرد. [9] از این مدل های اعتبار سنجی است انجام می شود همچنین با استفاده از داده های تجربی ارائه شده توسط AGIE. این مدل ها را تشکیل معتبر ترین پشتیبانی برای EDM است ادعا می کنند که یک فرایند حرارتی ، شرح چگونگی مواد از دو الکترود به دلیل ذوب و / یا فرآیندهای تبخیر شده است در رابطه با فشار ایجاد پویایی در جرقه - فاصله توسط برداشته از سقوط کانال پلاسما. با این حال ، از خواندن دقیق این اسناد ظهور آن است که برای تخلیه انرژی های کوچک مدل ارائه می شوند کاملا ناکافی به توضیح داده های تجربی. همچنین ، همه این مدلها در تعدادی از فرضیات لولا ، اغلب از چنین زمینه پژوهش و نابرابر به عنوان انفجار زیر دریایی ، تخلیه در گاز صورت گرفته است ، و نارسایی ترانسفورماتور. بنابراین جای تعجب نیست که مدل های دیگر بوده است اخیرا در ادبیات سعی به توضیح فرآیند EDM می دانست. که در میان آنها ، مدل را از آه و Ghosh [10] دوباره متصل شده ، حذف مواد از الکترود به حضور نیروی برق در سطح الکترود می شود که قادر به حذف مواد و مکانیکی ایجاد دهانهها. این امکان پذیر خواهد بود توسط این واقعیت است که مواد بر روی سطح دارای تغییر داده proprieties مکانیکی به علت افزایش دمای ناشی از عبور جریان الکتریکی ساخته شده است. نویسندگان شبیه سازی مدل های خود را نشان داد که چگونه آنها ممکن است بهتر از یک مدل حرارتی EDM (توضیح ذوب و / یا تبخیر) است ، خصوصا برای تخلیه انرژی های کوچک است که به طور معمول در استفاده μ - EDM و در عملیات تکمیلی. با توجه به بسیاری از مدل های موجود ، به نظر می رسد که مکانیسم حذف مواد در EDM هنوز حاضر نشده است که به خوبی درک کرده و به تحقیقات بیشتری لازم است تا واضحتر شود. [5] به خصوص با توجه به فقدان شواهد علمی تجربی برای ساخت و اعتبار فعلی مدل EDM. [5] انواع وزنه EDM وزنه EDM گاهی نیز به عنوان EDM حفره نوع یا حجم EDM می گویند. وزنه EDM شامل الکترود و قطعه کار که در submerged هستند عایق مایع مانند روغن یا عایق مایع. الکترود و قطعه کار را به یک منبع انرژی مناسب متصل می شوند. منبع تغذیه تولید پتانسیل الکتریکی بین دو قسمت. به عنوان روش الکترود قطعه کار ، شکست اتفاق می افتد در عایق مایع تشکیل یک کانال یونیزاسیون ، و جهش جرقه کوچک است. حرارت منجر به تبخیر شدن و حفرهزایی ماده اصلی و تا حدی ، الکترود. این یک جرقه اعتصاب در یک زمان به تعداد زیادی در نقاط به ظاهر تصادفی بین الکترود و قطعه کار. به عنوان فلز پایه است eroded ، و متعاقبا افزایش شکاف جرقه ، الکترود به طور خودکار توسط دستگاه کاهش داد به طوری که می تواند روند بی وقفه ادامه دهید. چند صد هزار جرقه در هر ثانیه در این فرایند رخ می دهد ، با ظرفیت واقعی بودن با دقت توسط پارامترهای تنظیم کنترل می شود. این چرخه های کنترل برخی اوقات به عنوان "در زمان" و "خاموش زمان شناخته شده". در زمان تنظیمات را تعیین نمایید و طول مدت جرقه. از اینرو ، در مدت زمان تولید یک حفره است که برای عمیق تر و همه جرقه جرقه که متعاقب آن برای ایجاد یک چرخه پایان ناهموار کننده در قطعه کار. برای معکوس هم صادق است در زمان کوتاه. وقت ازاد به مدت زمانی که یکی از جرقه های دیگری جایگزین شده است. طولانی تر کردن زمان به عنوان مثال ، اجازه می دهد تا از سیفون عایق مایع از طریق نازل به تمیز کردن بقایای eroded ، بنابراین اجتناب از مدار کوتاه است. این تنظیمات در میکرو ثانیه نگه داری می شوند. هندسه بخشی معمولی این است که زاویه برش کوچک یا فرد شکل گرفته. عمودی ، مداری ، بردار ، جامع ، شمسی ، مخروطی ، چرخشی ، نمایه سازی و چرخش چرخه ماشینکاری نیز استفاده می شود. سیم EDM در سیم ماشینکاری تخلیه الکتریکی (WEDM) ، و یا سیم برش EDM ، نازک تک رشته سیم های فلزی ، معمولا برنج است ، قطعه کار را از طریق بانک فدرال ، به طور معمول رخ submerged در مخزن از سیال عایق. این پروسه برای برش صفحات به عنوان به عنوان ضخامت 300mm و به punches ، ابزار ، قالبها و از فلزات سخت هستند که بیش از حد به ماشین مشکل با روش های دیگر. سیم ، که به طور مداوم از یک قرقره تغذیه ، بین برگزار شده است بالا و پایین الماس راهنماهای. راهنماهای حرکت در x -- هواپیما ý ، معمولا بودن CNC کنترل شده و تقریبا بر روی تمام ماشین آلات مدرن در بالا نیز کاربر می تواند به طور مستقل حرکت در ž -- Ù -- محور پنجم ، افزایش دادن به توانایی برش اشکال مخروطی و گذار (در دایره مربع پایین در بالا به عنوان مثال) و می تواند حرکات را در محور x -- ý -- Ù -- پنجم -- من -- مه -- k -- کنترل -. ل این می دهد سیم برش EDM توانایی برنامه ریزی شده را قطع اشکال بسیار پیچیده و ظریف. سیم کنترل می شود توسط الماس راهنماهای بالا و پایین می شود که معمولا به دقت 0.004 میلیمتر ، و می تواند مسیر و یا برش کوچکی که به چاک تا 0.12 میلی متر با استفاده از Ø 0.1 میلیمتر سیم داشته باشد ، هر چند به طور متوسط برش چاک دادن که دستیابی به بهترین هزینه اقتصادی و ماشینکاری زمان 0.335 میلی متر با استفاده از Ø 0.25 مفتول برنج است. دلیل که برش عرض بزرگتر از عرض سیم به این علت است جرقه نیز از دو طرف سیم به قطعه کار رخ می دهد ، و باعث فرسایش خاک. این "overcut" لازم است ، قابل پیش بینی است ، و به راحتی را جبران نمود. Spools از سیم ، معمولا بسیار طولانی است. به عنوان مثال ، قرقره 8 کیلوگرم سیم 0.25 میلیمتر است تنها بیش از 19 کیلومتر طولانی است. امروز ، کوچکترین قطر مفتول 20 میکرومتر و دقیق هندسه نمی باشد به دور از + / -- 1 میکرون. سیم روند کاهش استفاده از آب به عنوان عایق مقاومت خود را با آب و دیگر ویژگیهای الکتریکی به دقت و توسط فیلترهای د - واحد ionizer کنترل شده. آب نیز در خدمت هدف بسیار مهم سیفون کاهش زباله دور از منطقه برش. براده عامل مهم تعیین کننده در ارزش گذاری اشتراک حداکثر ضخامت های موجود در مواد داده شده است ، فقیر و شرایط ایجاب سیفون کاهش نرخ اشتراک. همراه با تنگ تر تحمل multiaxis سیم EDM - برش مرکز ماشینکاری بسیاری ویژگی های اضافه شده از قبیل : Multiheads برای برش دو بخش در عین حال ، کنترل را برای جلوگیری از شکستگی سیم ، خود کشی اتوماتیک ، امکانات در صورت شکستگی سیم و استراتژیهای ماشینکاری قابل برنامه ریزی به بهینه سازی بهره برداری است. سیم برش EDM معمولا هنگامی استفاده شود که تنش های باقی مانده کم مورد نظر است. EDM سیم ممکن است به تنش باقی مانده در قطعه کار که کمتر قابل توجهی از کسانی که ممکن است سمت چپ اگر همان قطعه کار توسط ماشینکاری به دست آمد ترک کنید. در واقع ، در سیم EDM بزرگ برش نمی نیروهای درگیر در حذف مواد وجود دارد. با این حال ، ممکن است قطعه کار را به یک چرخه گرمایی قابل توجهی ، شدت آن بستگی دارد دستخوش پارامترهای تکنولوژیک استفاده می شود. عوارض احتمالی چنین سیکل های حرارتی به شکل گیری یک لایه از نو طرح در بخش و وجود تنش های کششی باقی مانده در قطعه کار. اگر این فرآیند تنظیم به طوری که انرژی / قدرت در هر پالس است نسبتا کمی (به طور معمول در پایان عملیات) ، کوچکترین تغییری در خواص مکانیکی مواد است که انتظار می رود سیم برش EDM به علت این کم تنش های باقی مانده ، اگر چه مواد اولیه ای که نه ، رها شده است تاکید می توانند در فرایند ماشینکاری تحریف. استفاده نمونه اولیه تولید فرآیند EDM است اغلب به طور گسترده ای مورد استفاده توسط قالب سازی ابزار و مردن صنایع است ، اما تبدیل شدن به یک روش متداول ساخت نمونه اولیه و قطعات تولید ، به خصوص در هوا فضا ، خودرو و صنایع الکترونیک که در آن تولید مقادیر نسبتا کم است. در وزنه EDM ، گرافیت ، مس و تنگستن و یا الکترود مس خالص را به دلخواه (machined منفی است) به شکل و تغذیه قطعه کار در پایان رم در حالت عمودی. سکه قالبسازی برای ایجاد از قالب ها برای تولید طلا و جواهر و مدالها توسط سکه (اسیاب سنگ) فرایند ، کارشناسی ارشد مثبت ممکن است از نقره تمام عیار ساخته شده باشد ، زیرا (با تنظیمات مناسب دستگاه) استاد می باشد eroded قابل توجهی نیست و تنها یک بار استفاده شده است. مرگ در نتیجه منفی است بعد سخت شده و مورد استفاده در پتک خودکار اهنگری به منظور تولید مشترک از مهر شاهد قطع جریان ورق برنز ، نقره ، اثبات و یا کم آلیاژ طلا. این مدالها برای مشترک ممکن است بیشتر به شکل یک سطح منحنی توسط دیگری می میرند. این نوع از EDM معمولا انجام submerged در روغن مبتنی بر عایق. شی به پایان رسید ممکن است بیشتر توسط سخت (شیشه تصفیه شده) و یا نرم (رنگ) enameling و / یا با طلای خالص یا نیکل اب. مصالح نرمتر مانند نقره ممکن است به عنوان یک دست حکاکی پالایش. EDM تابلوی کنترل ماشین Hansvedt). ماشین ممکن است برای یک سطح تصفیه شده (electropolish) در پایان از فرایند تنظیم خواهد شد. استاد در بالا ، نشان جان قطعه کار در پایین ، در سمت چپ جت روغن (روغن خشک شده است). مهر زنی اولیه صاف خواهد شد "dapped" را به ارائه یک سطح منحنی. حفر سوراخ کوچک سوراخ کوچک حفر EDM این است که از طریق ایجاد سوراخ در قطعه کار استفاده می شود که از طریق آن به موضوع در سیم سیم برش ماشینکاری EDM. کوچک سوراخ در سر حفاری سیم نصب شده است ، دستگاه برش و اجازه می دهد تا صفحات بزرگ به قطعات سخت شده به پایان رسید eroded از آنها را به عنوان لازم و بدون پیش سوراخکاری میباشد. هم وجود دارد مستقل سوراخ کوچک حفاری با ماشین آلات EDM x -- محور ý نیز به عنوان یک تمرین فوق العاده و یا اسلحه صدا دار است که می تواند دستگاه سوراخ کور و یا از طریق حفره های شناخته شده است. دریل EDM سوراخ های طولانی را با برنج و یا مس با مته سوراخ لوله الکترود چرخد که در جانم با یک جریان ثابت آب مقطر و یا deionized جریان را از طریق الکترود به عنوان یک عامل گرگرفتگی و عایق. لوله الکترود مانند سیم در سیم عمل برش ماشین آلات EDM ، داشتن فاصله جرقه و ارزش گذاری می پوشند. بعضی از سوراخ کوچک EDMs حفاری می توانند از طریق 100 میلیمتر و یا از طریق مته های فولادی نرم و سخت در کمتر از 10 ثانیه ، به طور متوسط 50 ٪ تا 80 ٪ ارزش گذاری را ببندد. سوراخ از 0.3 میلیمتر تا 6.1 میلیمتر می تواند در عملیات حفاری این ، حاصل شود. الکترود برنج هستند راحت تر به ماشین هستند ولی توصیه نمی شود سیم برش عملیات به علت برنج eroded ذرات باعث "در برنج برنج" شکستگی مفتول ، مس بنابراین توصیه می شود. مزایا و معایب برخی از مزایای استفاده از ماشینکاری EDM عبارتند از : • اشکال پیچیده ای است که در غیر این صورت مشکل باشد که با ابزار معمولی برش تولید • فوق العاده مواد سخت را به تحمل خیلی نزدیک • تکه های بسیار کوچک که در آن کار معمولی ابزارهای برش ممکن است بخشی از فشار اضافی برش ابزار ها آسیب برساند. • هیچ تماس مستقیم میان ابزار وجود دارد و کار بخش piece.Therefore آسیب پذیر و ضعیف می تواند با مواد machined باشد هرگونه distorsion. برخی از مضرات EDM عبارتند از : • نرخ حذف مواد کند. • زمان و هزینه اضافی مورد استفاده برای ایجاد الکترود برای رم / وزنه EDM. • دوباره گوشه های تیز در قطعه کار مشکل است به دلیل الکترود بپوشند. • مصرف انرژی ویژه بسیار بالا است.
+ نوشته شده در ۱۶/۴/۱۳۹۱ساعت ۲۰:۰۹ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

چرخ دنده

مقدمه:

چرخ دنده از فلکه یا استوانه ای که ضخامت آن نسبت به قطرش کمتر میباشد ساخته شده که در محیط آن برآمدگی هایی به شکل معین به نام دندانه و فرو رفتگی های مخصوصی به نام شیار دنده که ما بین دنده ها واقع می شوند قرار دارند. بدینوسیله درگیر شدن دنده های کل چرخ دنده در شیار دنده های چرخ دنده دیگر و انتقال حرکت از یک محور به محور دیگر بوسیله این جفت چرخ دنده عملی می گردد. اصولا" هنگام تراشیدن چرخ دنده ها گاهی اوقات اتفاق می افتد که ارتفاع شیار دندانه های ایجاد شده بیشتر و یا کمتر از مقدار ارتفاع خواسته شده یعنی h=2/167m خواهد شد برای درستی و صحت چرخ دنده تراشیده شده کافی است که ضخامت دندانه را روی دایره وسط اندازه گیری نمود. برای انجام این عمل میتوان از کولیس مخصوص اندازه گیری دندانه های چرخ دنده استفاده کرد. این کولیس از دو قسمت مدرج شده به صورت افقی و عمودی و یک تیغه (زبانه) تشکیل شده که قسمت مدرج شده افقی برای اندازه گیری ضخامت و قسمت عمودی برای اندازه گیری ارتفاع سر دندانه می باشد که بر حسب نوع سیستم چرخ دنده های اینچی و میلی متری ساخته شده است. حامد آذریون

+ نوشته شده در ۱۴/۴/۱۳۹۱ساعت ۱۳:۳۷ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

آشنایی با روش های آلیاژ سازی وخصوصیات آلومینیم

آشنایی با روش های آلیاژ سازی وخصوصیات آلومینیم:

آلومینیم دارای هدایت قابلیت هدایت حرارتی بالایی می باشد که بعد از نقره و مس بهترین هادی حرارتی شناخته می شود و دارای دانسیته ای در حدود2.7 سانتی متر مکعب است . که به همین دلیل جزو آلیاژ های سبک محسوب می شود . این آلیاژ دارای مقاومت به خوردگی زیاد است که به علت ایجاد لایه پایدار اکسیدی متخلخل می باشد . دارای نقطه ذوب پایین در حدود 670 درجه سانتیگراد است و قابلیت انجام عملیات حرارتی دارد اما عملیات حرارتی آن اج هاردینگ یا پیر سازی می باشد و دارای قابلیت انجام کار مکانیکی و تغییر فرم سرد و گرم می باشد . و این الیاژ را می توان در قالب های دائمی و یا فورج نیز استفاده کرد . کاربرد آلومینیم : این آلیاژ به علت ویژگی های خاصی که دارد در بیشتر صنایع از جمله اتومبیل سازی غذاسازی ساختمان سازی بلوکه های سیلندر خودرو اسکلت سازی صنایع پتروشیمی و صنابع هوایی به کار می رود . آلیاژ های آلومینیم : به طور کلی آلیاژ های آلومینیم به دو دسته کلی تقسیم می شود : 1- آلیاژ های نوردی 2- آلیاژ های ریخته گی نکته : آلومینیم به علت داشتن ساختار FCC و تراکم زیاد در ساختار شبکه بلوری اش فرم کاری خوبی در درجه حرارت محیط دارد . 1- آلیاژ های نوردی : در آلیاژ های نوردی ابتدا آلیاژ به شکل شمش ریخته شده سپس با توجه به شرایط تولید هر یک از فرآیند های کار سرد شامل : نورد ، فورج ، سوراخ کاری برش و .... روی قطعه انجام می شود . روش های تولید شمش های نوردی : معمولا دو روش برای تهیه شمش نوردی استفاده می شود : 1-روش مداوم (countinus) 2- روش نیمه مداوم و یا تکباری ( non countinus) 1- روش مداوم : این روش که از سرعت تولید بالایی برخوردار است که به این صورت می باشد که ذوب ریزی به صورت مداوم ادامه پیدا می کند . به این صورت که محفظه ای از فولاد گرم که در زیر پاتیل مذاب قرار دارد مذاب را به صورت دائم دریافت می نماید ، مذاب پس از رها شدن از پاتیل وارد محفظه شده و در مرحله اول آب گرد هایی که در قسمت بالای محفظه قرار دارند مذاب را به مرحله خمیری می رساند در مرحله بعد مذاب به مرحله آب فشان رسیده و به طور کامل منجمد می شود و در پایان تیغه ای که در انتهای محفظه قرار دارد فلز را برش زده و بر روی صفحه نقاله می اندازد . 2- روش تکباری : این روش که در کارخانه ها و به وسیله قالب های ماسه ای انجام می شود به این صورت است که ابتدا کوره را به مقدار معینی شارژ کرده سپس شارژ آماده شده را در قالب های مورد نظر می ریزند . 2- تهیه آلیاژ های ریخته گی ( فرآیند شکل ریزی) هدف تولید : تولید شکل نهایی قطعه به صورت مذاب ریزی مستقیم انواع مواد شارژ جهت ریخته گری آلیاژ های آلومینیم 1- شمش اولیه : این شمش معمولا در کارخانه های ریخته گری تولید می شود و از درصد خلوص بالایی درحدود 99.9% برخوردار است که معمولا به صورت پوکه های مستطیل شکل با وزن 15 الی 20 کیلو گرم تهیه می شوند . که جهت آلیاژ سازی آن ها از شمش های منیزیم ، روی ، سیلیسیم استفاده می شود که معمولا از شمش های منیزیم و سیلیسیم درمواقعی استفاده می شود که بخواهیم درصد کمی منیزیم و سیلیسیم به مذاب اضافه کنیم در غیر این صورت از آلیاژ ساز ها یا هاردنر ها (hardner) استفاده می کنیم 2- شمش های ثانویه: این شمش ها معمولا از ذوب مجدد قراضه های و برگشتی ها تولیدمی شود و با توجه به اینکه عملیات تصفیه و تمیز کاری روی این شمش ها انجام می شود از لحاظ قیمت گرانتر از شمش های اولیه می باشد اما دارای درصد خلوص و کیفیت بالاتری نسبت به شمش های اولیه می باشد . 3-قراضه ها : که قیمت مناسبی داشته ولی قبل از استفاده باید عملیات تمیز کاری بر روی آن ها انجام شود . 4- برگشتی ها : این شمش ها انواع قطعات معیوب سیستم راهگاهی را شامل می شود که به جهت شارژ مجدد در ریخته گری استفاده می شود . 5-آلیاژ ساز ها و یا هاردنر ها ( آمیژن ها):این گروه از آلیاژ ساز ها هنگامی استفاده می شود که قرار باشد عناصری را با نقطه ذوب بالاتر یا نقطه ذوب پایین تر به مذاب اضافه کنیم به عنوان مثال اضافه کردن مس با نقطه ذوب 1080 درجه سانتیگراد به مذاب آلومینیم که این عمل باید به صورت آمیژن انجام شود . یا اضافه کردن روی با نقطه ذوب 420 درجه سانتیگراد به مذاب آلومینیم که باید به صورت آمیژن انجام شود . نکته به آمیژن آلومینیم سیلیسیم ( سیلومین)گفته می شود نکته : آمیژن در این بخش به معنی عنصری است که با آلومینیم آلیاژ سازی شده است . مانند آمیژن مس نکته : فلزاتی که دارای نقطه ذوب پایین هستند به علت فشار بخار زیاد در ریخته گری آلومینیم اگر به صورت خالص به مذاب اضافه شوند باعث پاشش مذاب می شوند . انواع روش های تولید هاردنر ها : روش اول : در این روش ابتدا مذاب آلومینیم را تهیه نموده سپس فلز مورد نظر را به صورت قطعات ریز و کوچک در داخل فویل های آلومینیمی قرار می دهیم و آرام و آرام به مذاب آلومینیم اضافه می کنیم روش دوم : آلومینیم و فلز مورد نظر را به صورت جداگانه ذوب کرده و سپس فلز با نقطه ذوب بالا را به صورت باریکه مذاب به مذاب آلومینیم اضافه کرده و هم می زنیم . مثال : اگر بخواهیم آلیاژی از آلومینیم بسازیم که دارای ترکیب 5% سیلیسیم 0.4 % منیزیم 1/2 % مس و بقیه نیز آلومینیم باشد . و مواد مورد استفاده نیز شامل شمش اولیه با خلوص 99/99 درصد 1- آمیژن سیلومین با 13 درصد سیلیسیم 2- آمیژن منیزیم با 10 درصد منیزیم 3- آمیژن مس با 50 درصد مس جهت تهیه 100 کیلوگرم از مذاب چه مقادیری از این مواد باید مصرف شود . تلفات استاندارد : سیلیسم 1% منیزیم 3% مس 1% آلومینیم 1% جواب سوال انواع کوره های ذوب آلومینیم : 1- کوره های زمینی 2- کوره های شعله ای و یا روربر 3- کوره الکتریکی که این کوره ها خود به دو دسته کوره های مقاومتی وکوره های القایی تقسیم می شوند مزیت های کوره های مقاومتی این کوره های از نظر اقتصادی هزینه سرمایه گذاری کمتری نسبت به کوره القایی می خواهد و باعث ایجاد مذابی یکنواخت می گردد 1- کوره های زمینی : در کوره های زمینی بوته به شکل ثابت و یا متحرک استفاده می شود و معمولا جنس بوته در این کوره ها از گرافیت و یا کاربید سیلیسیم می باشد 2- کوره های شعله ای : در این کوره ها شعله به صورت مستقیم با مواد شارژ برخورد می نماید این کوره ها معمولا به شکل اتاقک های مکعب مستطیل می باشد و معمولا در این کوره ها از سوخت های گازوئیل ، مازوت و یا گاز استفاده می شود . راندمان این کوره ها پایین بوده و ذوب فلز به صورت تششع شعله انجام می شود تناژ این کوره ها بسیار بالا می باشد و معمولا ظرفیت شارژ این کوره ها حداکثر تا 20 تن می باشد این کوره ها معمولا به دو صورت دیده می شود الف: نوع اول آن که بدون پیش گرم بوده و مواد شارژ به صورت مستقیم و سرد وارد کوره می شود . ب: نوع دوم آن کوره هایی با پیش گرم شارژ بوده که در این روش مواد شارژ در قسمت بالای کوره قرار می گیرند و تحت تاثیر دمای کوره پیش گرم می شوند در این کوره های معمولا راندمان بیشتر بوده و تلفات حرارتی کمتر می باشد 3- کوره های الکتریکی : این کوره ها معمولا در دو نوع مقاومتی و القایی می باشد الف : کوره های مقاومتی : این کوره ها از المنت های فنری تشکیل شده است که در جداره کوره قرار دارند و که برای گرم کردن جداره کوره استفاده می شود که حداکثر دمای این المنت ها 1200 درجه می باشد که با توجه به دمای ذوب آلومینیم که حداکثر 820 درجه سانتیگراد است لذا عملا نیازی به درجه حرارت های بالا و زیاد در ذوب نیست ب: کوره های القایی : معمولا این کوره ها از نظر کیفیت ذوب به علت تماس نداشتن مذاب با عوامل احتراق مناسب می باشند و برای آلیاژ سازی مناسب هستند . در این کوره ها ترکیب شیمیایی مذاب یکنواخت تر بوده و سطح سرباره خوبی در ذوب ریزی ندارند . کنترل درجه حرارت ، کنترل ترکیب شیمیایی مذاب ، یکنواختی ترکیب شیمیایی و انحلال گاز کمتر همگی باعث افزایش کفیت مذاب در این کوره ها شده است . در بیشتر فرآیندهاى استخراجى الکتریسیته نقش بسزایى دارد، مانند: فرآیند هال- هرول قرن 19 که گام مؤثرى در استفاده از نیروى برق براى تولید فلز مى باشد. در انگلستان همفرى دیوى طى سالهاى 1808- 1813 براى استخراج این فلز(آلومینیم) از ترکیبات آن کوشید ولى تنها آلیاژى از آلومنیوم، آهن به دست آورد. کوششهاى بعدى او در این مورد نیز نتیجه اى نبخشید. دیوى عنصرى راکه سعى مى کرد از اکسیدآلومینیم (که درآن زمان هم آلومینا" نامیده مى شد) به دست آورد آلومینیمAluminium) )(آلومینیم) نامید،و بعد ها آلومینیم Aluminum آلومینم نامید، که این نام اخیر هنوز در آمریکا مصطلح است، ولى در کشورهاى انگلیسى زبان و در اروپا آلومینیم را به کار مى برند. در سال 1825 فیزیکدان دانمارکى هانس کریستین اورستد روش دیگرى براى استخراج را آزمایش کرد، حبه هاى کوچکى از فلز را که احتمالأ حاوى آلومینیم ناخالص بود به دست آورد. اورستد را باید راهگشاى واقعى دستیابى به آلومینیوم محسوب کرد. فریدریش وهلر آلمانى با الهام از روش اورستد و به کارگیرى آن در تحقیقات بیشتر موفق شد تا به سال 1837 آلومینیوم را به صورت ورقه هاى نازک تولید کند. در همان سال او خواص شیمیایى این فلز را براى اولین بار گزارش کرد.وهلر به سال 1835و پس از اصلاح روش خود توانست مقادیر کمى آلومینیم را به صورت ذرات سوزنى شکل تولید کند، که براى اولین بار از آنها براى تعیین خواص فیزیکى این فلز استفاده کرد. هانرى سن کلردوویل فرانسوى بر اساس نتایجى که وهلر به دست آورده بود موفق به حذف موانع بیشترى شد و روش دیگرى که از نظر فنى براى استخراج آلومینیوم عملى بود به دست آورد. اولین قطعه آلومینیم تولید شده به این روش، خلوصى بین 96 تا 97 درصد داشت و در سال 1855 در نمایشگاه بین المللى پاریس به نمایش گذاشته شد. در آن زمان هنوز آلومینیم را به عنوان فلزى کمیاب، بسیار گران مى شناختند که نمى توانستند قیمتى براى آن تعیین کنند چون هنوز فقط چند کیلوگرم از آن را در دست داشتند. گفته مى شود که در قصر ناپلئون سوم فقط براى او، ملکه، میهمانان ویژه، اعضاى خاندان سلطنتى از ظروف آلومینیمى استفاده مى شد و براى سایر میهمانان از ظروف طلا استفاده مى کردند. در سال 1886 پل. هرولت فرانسوى، چارلز مارتین هال آمریکایى همزمان، مستقل از هم توانستند از طریق تجزیه الکترولیتى اکسید آلومینیم حل شده در مذاب کریولیت این فلز را تولید کنند. در آن زمان، تهیه انرژى الکتریکى لازم براى الکترولیز دیگر مشکلى نبود، زیرا در سال 1866 ورنرفون زیمنس آلمانى دینام ژنراتور را اختراع کرده بود. امروزه در کلیه فرآیندهاى تولید آلومینیم در سراسر دنیا همچنان بر اساس اصول کلى کشف شده توسط هرولت و هال عمل مى شود و بنابراین مى توان گفت سال1886، سال آغاز تولید صنعتى آلومینیم است. در آن زمان، قبل از این که بتوان عمل استخراج فلز را در مقیاس بزرگ آغاز کرد یک مشکل دیگر به وضوح به چشم مى خورد و آن تولید ماده اولیه یعنى اکسید آلومینیم از سنگ معدن بوکسیت در مقیاس زیاد بود. بایر اتریشى در سال1893 با حل کردن بوکسیت در سود سوزآور براى تهیه اکسید از بوکسیت فرآیندى مقرون به صرفه به دست آورد. امروزه اغلب 1- کنترل ترکیب شیمیایی 2- گاز زدایی 3- اکسیژن زدایی 4- تصفیه 5- تلقیح و جوانه زایی مرحله اول کنترل ترکیب شیمیایی : از آن جایی که مواد شارژ در ذوب شامل قراضه ها و برگشتی ها می باشند به همین دلیل پس از تهیه مذاب آلومینیم بایستی درصد عناصر در آلومینیم مشخص شود برای انجام این عملیات ابتدا مذاب را داخل قالب پولکی ریخته و نمونه برداری می کنند سپس توسط دستگاه آنالیز در صد عناصر مشخص می شود پس از مشخص شدن درصد عناصر میزان کمبود و یا ازدیاد عناصر آلیاژی را مشخص می کنند . و درجه حرارت را تصحیح می کنیم . عمده ناخالصی های موجود در مذاب آلومینیم شامل سدیم کلسیم آهن – سیلیسیم – منیزیم و تیتانیم است نکته : منیزیم –سیلیسیم –آهن سه عنصر اصلی با درصد بالا در آلومینیم هستند جهت حذف منیزیم از مذاب آلومینیم از دو روش استفاده می شود 1- افزایش درجه حرارت مذاب و نگهداری مذاب در درجه حرارت های بالا به جهت آن که منیزیم در این درجه حرارت تبخیر شود . نکته :که این روش امروزه به علت افزایش تلفات آلومینیم در سرباره کمتر استفاده می شود 2- اضافه کردن ترکیبات کلر مانند نمک و یا دمش گاز کلر که نمک های استفاده شده در این روش شامل Na Cl یا نمک طعام و CaCl2 می باشد نکته : جهت حذف سیلیسیم و آهن از روش الکترولیز استفاده می شود و همچنین جهت حذف عناصری چون کادمیوم ، بیسموت ، سرب نیز با اضافه کردن سدیم و کلیسیم این عناصر وارد سرباره شده و از مذاب حذف می شود مرحله دوم گاز زدایی : آلومینیم دارای قابلیت انحلال گاز هیدروژن می باشد و قابلیت انحلال اکسیژن در آلومینیم نیز وجوددارد و مجموعا این گاز ها موجب افزایش مک و حفرات گازی در قطعات آلومینیم می شوند نکته : درصد انحلال هیدروژن در آلومینیم بیشتراز اکسیژن در آلومینیم می باشند .روش های گاز زدایی 1- ذوب در خلا :در این روش فشار اتمسفر را در روی سطح مذاب کاهش داده که این امر باعث می شود که گاز های حل شده در مذاب به علت اختلاف فشار بین سطوح بیرونی مذاب و داخلی مذاب از مذاب خارج شوند که در صنعت ریخته گری این روش بهترین روش برای گاززدایی به شمار می رود اما به علت نیاز به تجهیزات گران قیمت کمتر استفاده می شود و عموما بیشتر از دگازور ها و گاززدا ها استفاده می شود . 2- استفاده از دگازور: که این مواد شامل ترکیبات کلر بوده که این ترکیبات می توانند هیدروژن را از محیط مذاب خارج کنند که معمولا ترکیبات مانند هگزاکلر متان C2Cl6 3H2+C2Cl6 ---- 6HCl(gaz)+2C نکته : تیتانیم معمولا به صورت ناخالصی در آلومینیم وجود دارد . Ti+C--- TiC (rosob)هگزاکلر متان با هیدروژن واکنش ایجاد کرده و ایجاد گاز HCl می نماید که این گاز به علت سبکی خود را به سمت بالامی کشد و از مذاب آلومینیم خارج می شود . با توجه به فرمول بالا کربن باقی مانده با تیتانیم موجود در مذاب ایجاد کاربید تیتانیم TiC می نماید که این ترکیب جهت جوانه زایی مذاب آلومینیم استفاده می شود . 3- استفاده از دمش گاز خنثی در این روش با افزایش فشار در داخل مذاب و ایجاد اختلاف فشار بین مذاب و محیط بیرون موجب خروج گاز های مضر از مذاب می شود .که گاز های خنثی برای مذاب آلومینیم شامل نیتروژن و آرگون می شود . مزیت های روش گاززدایی به صورت گاز خنثی : در این روش گاز نیتروژن پس از دمیده شدن در پایین پاتیل مذاب آلومینیم گاز خود را به سمت بالا کشیده و در حین بالا آمدن گازهایی چون هیدروژن را جذب خود می نماید و همچنین ناخالصی های موجود در مذاب را جذب خود کرده و وارد سرباره می نماید . نکته : به علت انحلال بالای هیدروژن در مذاب آلومینیم این مرحله یک مرحله خاص می باشد و از اهمیت زیادی برخوردار است.مرحله سوم اکسیژن زدایی و حذف ناخالصی های غیر فلزی : در اکسیژن زدایی عموما ازانواع فلاکس ها استفاده می شود . به طور کلی فلاکس ها ترکیباتی هستند که با به وجود آوردن فیلم نازکی بین مذاب و ناخالصی ها ، ناخالصی های مذاب را به سمت سرباره هدایت می کنند . انواع فلاکس ها : 1- فلاکس های احیا کننده 2- فلاکس های گازی 3- فلاکس های جامد 4- فلاکس های پوششی 1- فلاکس های احیا کننده : با توجه به میل ترکیبی شدید آلومینیم با اکسیژن ، اکسیژن با آلومینیم وارد واکنش شده و ناخالصی های پایدار اکسید آلومینیم را به وجود می آورد . نکته : سخت ترین مرحله خروج ناخالصی ها از مذاب خروج اکسید آلومینیم است که این امر به دلیل پایداری شدید اکسید آلومینیم می باشد فلاکس های احیا کننده جهت اکسیژن زدایی و احیا Al2O3 به کار می روند این فلاکس ها عبارتند از : کلسیم ، منیزیم ، بلریم ، لیتیم که به عنوان فلاکس های احیا کننده به کار می روند . منیزیم و کلسیم : این دو عنصر با آلومینیم تشکیل کمپلکس های ( MgO-Al2O3) و (3CaO-Al2O3) می دهند که این عناصر در حین احیا آلومینم مقداری از ترکیبات را به وسیله O3 ایجاد می کنند که خود این کمپلکس به عنوان ناخالصی در مذاب به حساب می آید و به عنوان عیب در مذاب محسوب می شود از این رو در صنعت بیشتر از عناصری مانند بلریم و لیتیم استفاده می کنند . بلریم: عنصر بلریم پس از احیا Al2O3 تشکیل یک لایه اکسیدی غیر متخلخل می دهد . 3BeO+2AlAl2O3+3Beکه این عنصر یک اکسید غیر متخلخل می باشد و دارای دانسیته کمتری نسبت به مذاب آلومینیم می باشد لذا پس از احیا Al2O3 به صورت یک لایه پوششی در سطح مذاب قرار می گیرد و مانع اکسید شدن مجدد مذاب می شود . عموما بلریم به شکل هاردنر یا آمیژن با 1.5 % بلریم به مذاب آلومینیم اضافه می شود . و یا به شکل ترکیب BeF2 (فلورید بلریم ) به مذاب اضافه می شود . لیتیم : این عنصر به عنوان یک فلاکس احیایی عمل می کند اما چون اکسید متخلخل به وجود می آورد لذا نقش فلاکس پوششی را ندارد به همین دلیل در صنعت بیشتر از بلریم به عنوان فلاکس احیا کننده استفاده می شود و عموما به صورت فلورید لیتیم (LiF) به مذاب اضافه می شود به طور کلی عناصر و یا فلزاتی به عنوان فلاکس احیا کننده به کار می روند که دارای چهار مشخصه زیر باشند : 1- داشتن نقطه ذوب و تبخیر بالا نسبت به مذاب آلومینیم 2- وزن اتمی کم نسبت به مذاب آلومینیم 3- وزن مخصوص و دانسیته پایین نسبت به مذاب آلومینیم 4- قطر اتمی کوچک نسبت به مذاب آلومینیم 2- فلاکس های گازی : اساس کار فلاکس های گازی خروج مکانیکی ناخالصی ها است . در واقع حباب های گاز هنگامی از قسمت کف پاتیل به سمت بالا حرکت می کنند به علت جریان یک طرفه به سمت بالا ناخالصی ها را به خود جذب کرده و به سمت سرباره می آورند . اصولا این گاز ها شامل ترکیبات کلر می باشند که یا مستقیما در حالت گازی استفاده می شوند مانند :BcL3-Cl2 و یا ترکیباتی هستند که قادر به تبخیر و تبدیل شدن به گاز هستند . که عموما به شکل پودر و گاز به کف پاتیل اضافه می شوند مانند (C2Cl6) هگزا کلورور متان این ترکیبات ابتدا نقش هیدروژن زدا را ایفا می کنند . و تشکیل گاز HCl را می دهند این گاز در حین حرکت به سمت بالا به صورت مکانیکی ناخالصی ها را به سمت سرباره منتقل می کند . ترکیبات گاز زدا و فلاکس های گازی عموما از طریق لوله هایی از کف پاتیل به داخل مذاب دمیده می شوند و یا به شکل قرص در کف مذاب قرار می گیرند و پس از واکنش با مذاب تولید گاز می کنند . این قرص ها عبارتند از هگزاکلورید متان C2Cl6 –کلورید آمونیاک NH3Cl – کلرید آلومینیم AlCl3- کلرید منیزیم MgCl2- کلرید روی ZnCl2 به مذاب آلومینیم اضافه می شوند . 3- فلاکس های جامد :ترکیباتی که به شکل فلاکس جامد هستند عموما ترکیبات فلورید می باشند عمده ترین این ترکیبات کریولیت AlF3-3NaF است این ترکیب در مذاب تجزیه شده و تشکیل AlF3 را می دهد و با حرکت به سمت بالا مواد شناور را از مذاب خارج می کند .فلورید سدیم (NaF)موجود نیز با اکسید آلومینیم واکنش می دهد و تولید ترکیبات کمپلکس را می دهد که مانع از چسبندگی ناخالصی ها به مذاب می شود . 4- فلاکس های پوششی: این فلاکس ها با مواد شارژ به صورت جامد در پاتیل قرار می گیرند . نکته قابل توجه این می باشد که این فلاکس ها دارای نقطه ذوب پایین تری نسبت به مذاب آلومینیم هستند و زود تر از آلومینیم ذوب می شوند . سپس با تشکیل فیلم ضخیمی در سطح مذاب از ورود گاز و اکسیژن به درون مذاب جلوگیری می کنندو به عنوان فلاکس پوششی مانع اکسید شدن مذاب می شوند . خواص این نوع فلاکس ها عبارتند از : 1- از وزن مخصوص پایین ترین نسبت به مذاب برخوردارند 2-دارای نقطه ذوب پایین تری نسبت به مذاب می باشند 3- دارای نقطه تبخیر بالا نسبت به مذاب می باشند ترکیباتی که در این روش استفاده می شوند شامل نمک طعام NaC – فلورید سدیم NaF 2- – کلرید پتاسیم KCl – کلرید کلسیم CaCl2 می باشند . انواع آلیاژ های آلومینیم 1- آلیاژ آلومینیم - مس Al-Cu 2- آلیاژ آلومینیم –سیلیسیم Al-Si 3- آلیاژ آلومینیم-منیزیم Al-Mg 1- آلیاژ آلومینیم مس : این آلیاژ در درجه حرارت 548 درجه سانتیگراد ( یوتکتیک ) دارای حد حلالیتی برابر 5.7 % می باشد که در درجه حرارت محیط به 0.5% کاهش پیدا می کند . حد حلالیت بالای آن برابر 94.3% آلومینیم که در درجه حرارت محیط به 99.5 % آلومینیم افزایش می یابد . این آلیاژ دارای قابلیت پیر سازی بوده و بر اثر پیر سازی این آلیاژ فاز تتا (Cu-Al2O3) باعث می شود که نمودار این آلیاژ به نمودار نوع سوم تغییر یابد و با توجه به این که فاز تتا فازی سخت و شکننده می باشد باعث افزایش استحکام قطعه می شود . اغلب آلیاژ های آلومینیم-مس کمتر از 10 درصد مس دارند و عموما آلیاژ های صنعتی آن دارای 5 الی 2 درصد مس می باشند مرغوبترین گروه این آلیاژ ها آلیاژ دورالومین می باشد . که دارای 3.4 تا 4.5 درصد مس و 1 تا 1.5 درصد منیزیم و 0.6 درصد نیز سیلیسیم می باشد این آلیاژ قابلیت انجام عملیات پیر سازی را داشته و برای انجام این عملیات ابتدا نیاز به محلول سازی در درجه حرارت 420 درجه سانتی گراد به مدت 8 ساعت دارد . و پس از انجام عملیات باید به سرعت در آب سرد شود که مدت زمان کوئینچ بین 3 تا 4 ثانیه می باشد . که بعد از سرد کردن این آلیاژ ،آلیاژ محلول سازی شده ی آن به دست می آید که پس از آن عملیات پیر سازی در درجه حرارت 180 درجه سانتی گراد به مدت 5 ساعت انجام می شود که معمولا در کوره و یا هوا به صورت آهسته سرد می شود . نکته قابل توجه در این عملیات این می باشد که اگر مدت عملیات پیر سازی از 5 ساعت بیشتر شود به آن فرآیند فرا پیر سازی اطلاق می شود که این امر باعث کاهش سختی قطعه می شود نکته : معمولا فرآیند پیر سازی برای آن گروه از آلیاژ های آلومینیم مس که بیشتر از 2% مس دارند انجام می شود . ریخته گری آلیاژ های آلومینیم مس : مس به دلیل نقطه ذوب بالا نسبت به آلومینیم (1083) درجه به صورت خالص به آلیاژ آلومینیم اضافه نمی شود . و عمدتا از امیژن های 50-50 یا آمیژن های 33-67 آلومینیم – مس استفاده می شود .برای ساخت آمیژن ها ابتدا مس را ذوب کرده و به حداقل فوق ذوب آن می رساند سپس قطعات آلومینیم را به دفعات 4 تا 5 مرتبه به مذاب مس اضافه می کنند جهت اضافه کردن آمیژن به مذاب آلومینیم پس از محاسبه مقدار آمیژن مصرفی فوق ذوب الومینیم را تا 30 درجه افزایش داده سپس آمیژن را به نسبت مورد نیاز به مذاب اضافه می کنیم باید توجه داشت که کلیه عملیات کیفی مذاب بعد از افزایش مس انجام می شود و فقط فلاکس های پوششی می توان قبل از افزایش آمیژن مس همراه با مواد شارژ به بوته اضافه کرد. 2- آلیاژ آلومینیم – سیلیسیم :این آلیاژ کاربرد وسیعی در صنعت دارد که این امر به علت قیمت مناسب و خواص عالی آن می باشد معروفترین آلیاژ آلومینیم سیلیسیم سولومین می باشد که این آلیاژ در صنعت دارای 13% سیلیسیم می باشد با توجه به حلالیت ناچیز سیلیسیم در آلومینم در درجه حرارت محیط (0.005 % ) باید توجه داشت که سیلیسیم در درجه حرارت یوتکتیک آلومینیم دارای ساختار سوزنی و درشت می باشد . که جهت تصحیح دانه ها و ریز کردن آن ها از سدیم استفاده می شود که به صورت نمک طعام یا NaCl به مذاب اضافه می شود که در واقع این فلاکس کلسیم (Cl) عمل هیدروژن زدایی و فلاکس سدیم Naعمل ریز کردن دانه ها را به عهده دارد که درصد اضافه کردن آن به مذاب 2تا 2.5 درصد وزنی مذاب می باشد اثر سیلیسیم بر مذاب آلومینیم : 1- باعث کاهش انحلال گاز هیدروژن در مذاب آلومینیم می شود 2- باعث افزایش تمایل به انجماد پوسته ای مذاب می شود 3- سیالیت مذاب را افزایش می دهد که این امر باعث افزایش خواص ریخته گری می شود .آلیاژ آلومینیم سیلیسم معمولا مورد تست های عملیات حرارتی قرار نمی گیرد معمولا سیلیسیم به شکل آمیژن به مذاب آلومینیم اضافه می شود آمیژن های مورد استفاده آمیژن 87-13 % و 78-22% می باشد عمل گاز زدایی قبل از تلقیح مذاب آلومینیم با سیلیسیم انجام می شود . آلیاژ آلومینیم منیزیم : حد حلالیت آلومینیم منیزیم بیشتر از آلومینیم سیلیسیم می باشد که می توان حد حلالیت منیزیم را در درجه حرارت یوتکتیک 450 درجه سانتیگراد در اثر فرآیند پیر سازی فاز بتا که در این آلیاژ فاز سختی می باشد تشکیل می گردد که این فاز باعث افزایش استحکام و مقاومت به سایش آلیاژ می گردد . معمولا آلیاژ های مورد استفاده جهت پیر سازی 3 تا 15 % منیزیم دارند منیزیم نیز باعث ایجاد ترکیبات بین فلزی و غیر فلزی مانند ( MgO-Al2O3 ) ، (MgSi)،(Mg) ،(Mg3N2) ،(MgCl2) می شود که این ترکیبات خواص آلیاژ را به شدت کاهش می دهد همچنین منیزیم قابلیت جذب گاز را افزایش داده و باعث افزایش قابلیت اکسیداسیون می شود بنابراین در طی عملیات ذوب نیاز به محافظت بیشتری در طی فرآیند ذوب دارد . و معمولا ذوب تحت فلاکس های پوششی صورت می گیرد تا تلفات ذوب ریزی کمتر شود . نکته : 1-در آلیاژ آلومینیم منیزیم به هیچ عنوان سدیم Na به عنوان ریز کننده استفاده نمی شود و و همچنین از فلاکس ها و گاز هایی که دارای سدیم هستند استفاده نمی شود چون تاثیر سدیم در این آلیاژ منفی می باشد و باعث کاهش خواص مکانیکی آلیاژ می شود 2- در آلیاژ آلومینیم منیزیم به هیچ عنوان از گاز نیتروژن به عنوان گاز خنثی استفاده نمی شود زیرا این عنصر به شدت با آلومینیم واکنش می دهد . 3-نیتروژن در اکثر آلیاژ های آلومینیم به غیر از آلیاژ آلومینیم منیزیم به عنوان بهترین گاز خنثی استفاده می شود . 4-در آلیاژ آلومینیم منیزیم اگر منیزیم زیر 3 درصد باشد قابلیت پیر سازی نداشته اما بالای 3 درصد دارای قابلیت پیر سازی می باشد و همچنین منیزیم باعث افزایش قابلیت ماشین کاری قطعه می شود . تولید آالیاژ آلومینیم منیزیم : معمولا آلیاژ آلومینیم منیزیم 2 درصد با افزایش منیزیم خالص به مذاب تولید می شود اما اغلب از آمیژن 90-10 استفاده می شود عموما برای اکسیژن زدایی در این آلیاژ از برلیم استفاده می شود همچنین منیزیم باعث کاهش سیالیت مذاب می شود لذا معمولا سیستم های راهگاهی در این آلیاژ ها ابعاد بزرگتری نسبت به سایر آلیاژ های آلومینیم دارد آلیاژ های چند گانه با پایه آلومینیم : به طور کلی طبق استاندارد ASTM می توان از حروف اختصاری برای نام گذاری آلومینیم استفاده کرد : 1- آلیاژ آلومینیم مس AlCu که با حروف اختصاری C مشخص می شود مثل : C4A 2- آلیاژ آلومنینیم سیلیسیم AlSi که با حروف اختصاری S مشخص می شود مثل : S4B S4A 3- آلیاژ آلومینیم مس سیلیسیم AlCuSi: که با حروف اختصاری SC مشخص می شود مثل : SC72A,SC64 4- آلیاژ آلومینیم منیزیم AlMgکه با کد اختصاری G مشخص می شود : مثل G4A,G10A 5- آلیاژ آلومینیم منیزیم سیلیسیم :AlMgSi که با کد اختصاری SG مشخص می شود مثل :SG70 ,Sg24A 6- آلومینیم روی: AlZn که با کد اختصاری Z مشخص می شود 7- آلیاژ آلومینیم مس نیکل AlCuNi و آلیاژ آلومینیم مس قلعAlCuSn که با کد اختصاری Cnمشخص می شود . علائم اختصاری عملیات حرارتی آلومینیم : T4 : عملیات محلول سازی T6: عملیات محلول سازی و رسوب سختی TT : عملیات آنیل T5: عملیات پیر سازی یا رسوب سختی T7: عملیات محدود سازی و یا فراپیر سازی F: شرایط ریخته گری بدون استفاده از عملیات حرارتی خواص مکانیکی انواع آلیاژ های آلومینیم آلیاژ های آلومینیم مس منیزیم تیتانیم این آلیاژ در شرایط ریخته گری دارای خواص مکانیکی بالایی می باشد عمدتا در قالب های ماسه ای و ریخته گری قابلیت ریخته گری داشته و عموما قابلیت ریخته گری تحت فشار را ندارد که این امر به علت سرعت انجماد بالا در ریخته گری تحت فشار می باشد اما بعد از عملیات ریخته گری تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد که در درجه حرارت 530 درجه سانتی گراد خواص این آلیاژ افزایش می یابد شرایط ریخته گری این آلیاژ 1- تمیز بودن مواد شارژ نسبت به اکسید ها و مواد اکسیدی 2- عدم استفاده بیش از 50 درصد از مواد قراضه در شارژ 3- جلوگیری از تماس محصولات احتراق با شارژ 4- درجه حرارت مذاب کمتر از 750 درجه سانتیگراد 5- استفاده از مواد دگازور و فلاکس های پوششی 6- جلوگیری از تماس مستقیم ابزار ها و ادوات آهنی با مذاب روش های قالب گیری آلیاژ های آلومینیم :آلیاژ آلومینیم به دو روش موقت و دائم قالب گیری و ریخته گری می شود . 1- روش موقت : که شامل روش ماسه ای تر – ماسه ای خشک –CO2 و پوسته ای می شود . الف: ماسه ای خشک چسب مورد استفاده در این روش خاک رس می باشد که به علت دیرگدازی پایین آلومینیم در ریخته گری این آلیاژ استفاده می شود در این مخلوط رطوبت ماسه کمتر از 5 درصد بوده و در معدود مواردی نیز از بنتونیت به عنوان چسب در مخلوط ماسه استفاده می کنند همچنین با استفاده از مواد سلولزی (آرد و حبوبات و خاک اره ) می توان نفوذ پذیری ماسه را افزایش داد که این امر به علت قابلیت جذب گاز آلومینیم از اهمیت بیشتری برخوردار است . ب: روش پوسته ای دراین روش مخلوط مورد نظر را با رزین های حرارتی مخلوط می کنند سپس این ذرات در یک مدل فلزی قرار گرفته ودر معرض حرارت قرار می گیرند .در اثر حرارت مخلوط خودگیر و سفت می شود . و دور تا دور مدل فلزی فرم پوسته قرار می گیرد . سپس فرم پوسته ای را در داخل محفظه قالب گذاشته و با استفاده از ماسه پشت بند آن را ثابت می کنند و عملیات ریخته گری را انجام می دهند . 2- روش دائم : که شامل روش های تزریق و رژه می شود الف:تزریق : این روش که خود به دو روش تزریق کم فشار و تزریق پرفشار (دایکست ) تقسیم می شود . نکته : معمولا برای ریخته گری آلومینیم از ماشین های محفظه سرد استفاده می شود ویژگی های آلومینیم و آلیاژ های آلومینیم در ریخته گری : برای طراحی سیستم راهگاهی باید ابتدا ویژگی های ریخته گری آلومینیم را بدانیم که این ویژگی ها را می توان به شش دسته تقسیم بندی کرد . : 1- آلومینیم و آلیاژ های آلومینیم تمایل به اکسیداسیون شدید دارند 2- آلومینیم و آلیاژ های آلومینیم تمایل به تلاطم شدید و انحلال گاز شدید دارند . 3- آلومینیم و آلیاژ های آلومینیم خاصیت شدید جذب گاز هیدروژن دارند 4- این آلیاژ دارای دامنه انجماد طولانی بوده بخصوص در آلیاژ های آلومینیم مس که دامنه انجماد طولانی تری دارند و همچنین آلیاژ های آلومینیم سیلیسیم که کمترین دامنه انجماد را دارند . 5- آلومینیم و آلیاژ های آلومینیم دارای انقباض حجمی زیادی می باشند 6- آلومینیم و آلیاژ های آلومینیم دارای انقباض پراکنده و هدایت حرارتی بالایی می باشند به دلیل ویژگی های فوق سیستم های راهگاهی مورد استفاده در آلیاژ های آلومینیم غیر فشاری منظور می شوند و مهمترین نسبت های سیستم های راهگاهی دراین آلیاژ 1:2:2 و 1:4:4 و 1:6:6 استفاده می شود نکته قابل توجه در این اعداد این می باشد که اولین عدد از سمت چپ نسبت راهگاه باریز دومین عدد از سمت چپ نسبت مجموع کانال های اصلی و سومین عدد از سمت چپ نسبت مجموع کانال های فرعی می باشد که هر چه دامنه انجماد بالاتر باشد اعداد سمت راست نیز بیشتر می شوند . سیستم های راهگاهی در آلیاژ های آلومینیم . 1- حوضچه بارریز 2- راهگاه بارریز 3- حوضچه پای راهگاه بارریز 4- کانال اصلی 5- کانال های فرعی حوضچه بارریز : .........................................................................................................حوضچه های بارریز در آلیاژ های آلومینیم معمولا به شکل مکعب مستطیل می باشند که مانعی در داخل آن تعبیه می شود که این مانع از ورود ناخالصی ها به داخل راهگاه بارریز جلوگیری می کند که این امر باعث می شود فرآیند فیلترینگ در هنگام مذاب ریزی انجام شود و مذاب به صورت تصفیه شده وارد راهگاه بارریز شود راهگاه بارریز : ............................................................................................................راهگاه بارریز در آلیاژ های آلومینیم معمولا به شکل مخروطی تهیه می شوند تا مانع ورود هوا به داخل قطعه شوند شیب راهگاه های بارریز معمولا دو درصد بوده و نسبت سطح مقطع بالا به پایین 2 به 1 و در بعضی موارد 3 به 1 در نظر گرفته می شود حوضچه پای راهگاه بارریز : ..........................................................................................قطر این حوضچه معمولا 1.2 تا 1.3 قطر راهگاه اصلی می باشد حوضچه پای راهگاه باعث می شود فشار مذاب ورودی از راهگاه باریز کاهش یافته و مذاب با سرعت کمتری وارد کانال ها و راهگاه اصلی شوند و عمق این حوضچه 1.5 تا 2 برابر ارتفاع کانال های اصلی می باشد .کانال یا راهگاه اصلی : ............................................................................................معمولا این راهگاه ها را طویل تر در نظر می گیرند تا مذاب از قسمت های مختلف وارد قطعه شود که این امر به علت خاصیت هدایت حرارتی بالای مذاب می باشد و همچنین باعث جلوگیری از انجماد زود رس مذاب می شود و نیز باعث جلوگیری از تمرکز حرارتی مذاب آلومینیم می شود این نکته قابل توجه است که ایجاد تمرکز حرارتی در یک نقطه باعث ایجاد حفرات و مک های گازی در قطعه می شود . شکل راهگاه اصلی معمولا به شکل نیم استوانه بوده اما از اشکال ذوزنقه ای نیز استفاده می شود باید توجه داشت که سطح مقطع هر راهگاه اصلی بعد از هر راهگاه فرعی کاهش پیدا می کند که این امر به علت آن انجام می شود که دبی جریان مذاب در تمام قسمت های سیستم راهگاهی یکسان باشد و به شکل یکنواخت مذاب وارد راهگاه های فرعی شود همچنین راهگاه اصلی را در درجه بالا و راهگاه فرعی را در درجه پایین ایجاد نمایند . محاسبات ابعاد سیستم راهگاهی : .................................................................................... Q: سرعت مذاب بر حسب V: سرعت پر شدن قالب A: سطح مقطع کانال r: سرعت حرکت سیال :ضریب استحکاک H: ارتفاع موثر g: جاذبه زمین h: ارتفاع راهگاه بارریز p: ارتفاع کل قطعه c : ارتفاع قطعه در درجه بالایی K: ضریب تخلیه AS:نسبت کل سطح مقطع راهگاه های اصلی AG نسبت کل سطح مقطع راهگاههای فرعی در سیستم های راهگاهی در قالب های فلزی و ریژه معمولا سعی می شود از کف قالب گذاشته شود و در قالب های سرامیکی در صورتی که تغذیه استفاده نشود معمولا راهگاه به قسمت های ضخیم قطعه متصل می شود تا خود راهگاه نقش تغذیه را داشته باشد . تغذیه : ................................................................................................................ 1- علت استفاده از تغذیه حذف مک های انقباضی و مک های پراکنده که به علت دامنه انجماد طولانی و انجماد خمیری در بعضی از آلیاژ های آلومینیم می باشد . 2- حذف انقباض های متمرکز که به علت انقباض زیاد آلومینیم از حالت فوق ذوب تا درجه حرارت محیط است که درصد این انقباض ها در حدود 6 تا 9 درصد می باشد .با وجود تاثیرگذاری تغذیه در آلومینیم به جهت انقباضات متمرکز اما با این وجود به دلیل فوق ذوب بالا و انجماد خمیری در بعضی از آلیاژ های آلومینیم عموما حذف انقباضات پراکنده دشوار می باشد لذا در این حالت می توان با قرار دادن مبرد وایجاد یک انجماد جهت دار مک های انقباضی وانقباضات پراکنده را به داخل تغذیه هدایت کرد . رابطه کایند برای محاسبه حجم تغذیه :............................................................................ x: که نسبت زمان انجماد قطعه به زمان انجماد تغذیه می باشد که آن را می توان از رابطه که در این رابطه tr زمان انجماد تغذیه و tc زمان انجماد قطعه را نشان می دهد y: که حجم تغذیه به حجم قطعه می باشد . که از رابطه که در این رابطه vr حجم تغذیه و vc حجم قطعه می باشد . در آلیاژ های آلومینیم معمولا شکل تغذیه به شکل استوانه می باشد که بهترین شرایط شرایطی است که ارتفاع تغذیه ایجاد شده بین 1 تا 1.5 برابر قطر آن باشد که راندمان تغذیه در این شرایط در حدود 50 درصد می باشد و کمترین زمان انجماد برای قطعه محسوب می شود محاسبه راندمان .........................................................................................................که در این فرمول Mc وزن قطعه و Mt وزن سیستم راهگاهی می باشد انواع تغذیه : تغذیه در ریخته گری آلیاژ های آلومینیم به دو روش تغذیه گرم و تغذیه سرد انجام می شود 1- تغذیه گرم : در این حالت تغذیه بین قطعه و سیتسم راهگاهی قرار دارد و معمولا برای قطعات کوچک از این روش استفاده می شود 2- تغذیه سرد : در این حالت تغذیه بعد از قطعه و سیستم راهگاهی قرار می گیرد که معمولا این روش برای قطعات بزرگ استفاده می شود مس و آلیاژ های مس مشخصات فیزیکی مس :............................................................................................ مس دارای ساختار FCC بوده و تغیرات آلوتروپیک در آن وجود ندارد .در درجه حرارت 1083 درجه سانتیگراد ذوب شده و دانستیته در حدود 8.9 گرم بر سانتی متر مکعب دارد مس دارای پارامتر شبکه 3.6 آنگسترم بوده و دارای قطر اتمی 2.55 آنگسترم می باشد همچنین دارای مشخصات ریخته گری به شرح زیر می باشد . : 1- دارای نقطه ذوب بالایی نسبت به آلیاژ های غیر آهنی می باشد 2- دارای سیالیت کم 3- اکسیداسیون بالا 4- آلیاژ مس دارای دامنه انجماد طولانی و انجماد خمیری می باشد به خصوص در آلیاژ های برنج که این دامنه انجماد خیلی طولانی می شود مواد شارژی که برای ساخت آلیاژ های مس به کار می رود شبیه آلیاژ های آلومینیم می باشد که شامل :1- شمش های اولیه 2-شمش های ثانویه 3-قراضه ها 4- برگشتی ها 5- هاردنر ها قابل توجه است که مس قابلیت انحلال اکثر عناصر را دارد بنابراین ساخت آلیاژ های مس همراه عنصری نظیر Ni,Si,Zn امکان پذیر می باشد . شمش های اولیه : .................................................................................................... اولین گزینه در مواد شارژ شمش های اولیه می باشد که شامل شمش مس قلع سیلیسیم روی و سرب می باشد . نکته : شمش مس به شکل ورق یا مفتول استفاده می شود که با درجه خلوص 99.9 تا 99.5 درصد معمولا دارای ناخالصی های نظیر قلع نیکل آهن آنیتموان سرب بیسموت می باشد که معمولا بیشترین ناخالصی در این آلیاژ آهن و نیکل می باشد الف:شمش قلع : این شمش عموما برای ساخت برنز های قلع دار استفاده می شود که دارای نقطه ذوب 232 درجه سانتیگراد می باشد که وزن مخصوص آن در حدود 7.3 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد . این عنصر دارای درجه خلوصی در حدود 99.5 تا 99.9 درصد می باشد که دارای ناخالصی هایی نظیر مس آهن سرب آلومینیم بیسموت آنتیموان می باشد و عموما به شکل شمش های 25 کیلویی و یا مفتول استفاده می شود ب: شمش سیلیسیم که عموما در ساخت عنوان برنج ها و برنز ها استفاده می شود و به شکل آمیژن و هاردنر به مذاب مس اضافه می شود . ج: شمش روی : این شمش عموما برای ساخت برنج ها استفاده می شود که دارای وزن مخصوص 7.1 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد و نقطه ذوب آن 420 درجه سانتی گراد می باشد د: شمش سرب : این شمش دارای نقطه ذوب 327 درجه سانتیگراد و وزن مخصوص 11.3 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد و در صنعت به عنوان سنگین ترین عنصر شناخته می شود این عنصر عموما در برنز های سرب دار و برنج های استفاده می شود هـ : شمش نیکل : نیکل از لحاظ خواص فیزیکی بسیار شبیه مس بوده و دارای نقطه ذوب 1453 درجه سانتیگراد و دانسیته 8.9 گرم بر سانتیمتر مکعب می باشد . نیکل عموما در برنج های مخصوص استفاده می شود که در اصطلاح به این برنج ها ورشو می گویند . 2- شمش های ثانویه : این شمش ها از ذوب مجدد و تصویه آلیاژ های مس به دست می آید که از نظر کنترل ترکیب شیمیایی مناسبت تر و مرغوب تر می باشد همچنین دارای عناصر آلیاژی می باشد معمولا شمش های ثانویه دارای 2 تا 7 درصد قلع 4 تا 10 درصد روی و 2 تا 6 درصد سرب می باشد . 3- قراضه ها : که معمولا ضایعات مس بوده که قبل از استفاده باید پیش گرم شده و عملیات اسید شویی و چربی گیری بر روی آن ها انجام می شود 4- آمیژن ها : دلیل استفاده از آمیژن ها در آلیاژ های مس به این دلیل می باشد که آلیاژ سازی که علاوه بر کاهش نقطه ذوب از تبخیر عناصر آلیاژی و تلفات مذاب جلوگیری می کند . انواع هاردنر ها در آلیاژ های مس : .............................................................................. 1- آمیژن مس – سیلیسیم : جهت تولید این آلیاژ ساز ابتدا مس را ذوب کرده سپس سیلیسیم را به شکل ذرات ریز به مذاب اضافه می شود معمولا تعداد دفعات اضافه کردن 7 تا 8 مرتبه می باشد که بعد از هر دفعه اضافه کردن Si به مذاب Cu درجه حرارتش کاهش پیدا می کند تا از تلفات Si در Cu جلوگیری شود . 2- آمیژن Al-Cu : روش تهیه این نوع آمیژن به این صورت می باشد که در صورت وجود دو کوره Alو Cu را به طور جداگانه ذوب نموده سپس مس را به شکل بارکه مذاب به Al اضافه می کنند اما روش دوم ساخت آمیژن به این صورت می باشد که مس را ذوب کرده سپس Al را به مرور به مذاب اضافه می کنند که پس از هر بار اضافه کردن Al درجه حرارت را کاهش داده تا از تلفات Alجلوگیری شود 3- آمیژن سه گانه Cu,Al,Ni: برای تهیه این هاردنر به علت آنکه اضافه کردن Niبه مس هیچ گونه مشکلی ندارد ابتدا هاردنر Cu.Ni را ایجاد کرده و سپس Al را به مرور به مذاب اضافه می کنند . پس از آماده سازی مواد شارژ و پیش گرم کردن قراضه ها با توجه به نقطه ذوب فشار بخار و درجه حرارت تصفیه عناصر آلیاژی به مذاب اضافه می شود . بهترین نوع کوره ها در ذوب Cu کوره های القایی می باشد اما از کوره های و روبربرگ نیز استفاده می شود عملیات کیفی تهیه مذاب Cu: ................................................................................. که شامل مرحل : 1- اکسیژن زدایی 2 هیدروژن زدایی 3 کنترل ترکیب شیمیایی 4- تصفیه 1- اکسیژن زدایی : اکسیژن یکی از مهمترین عناصری که میل ترکیبی زیادی با مس و آلیاژ های مس دارد که با افزایش درجه حرارت تا حدود 700 درجه مس با اکسیژن تولید اکسید مس دو ظرفیتی می کند . در 1050 تا 1100 درجه اکسید 2 ظرفیتی مس تبدیل به اکسید یک ظرفیتی می شود . اگر درجه حرارت از 1100 بیشتر شود مجددا اکسید مس تجزیه می شود به مس و اکسیژن محلول که این اکسیژن در داخل مذاب حل شده و تولید اکسید می کند واکنش دیگری را که انجام می دهد با هیدروژن می باشد که تولید رطوبت و اکسید فلزات موجود در مذاب را می کند بخار مرطوب موجود به مرور از مذاب خارج شده و اکسید های موجود نیز به شکل ناخالصی در مذاب به وجود می آید برای حذف اکسیژن و اکسید های فلزی در آلیاژ های مس از سه روش استفاده می شود : 1- استفاده از فلاکس های پوششی: این مواد مانع از ورود اکسیژن و هیدوژن به داخل مذاب Cu می شود . فلاکس های مورد استفاده معمولا ترکیبات کربنی – خورده شیشه – و براکس می باشد( براکس که ترکیبات سدیم و پتاسیم کریولیت می باشد )و خورده شیشه نیز ترکیبات سیلیسی بوده که علاوه بر مانع شدن ورود اکسیژن به مذاب باعث افزایش سیالیت مذاب و سرباره گیری آسان می شود . 2- استفاده از مواد غیر محلول در مذاب جهت حذف اکسیژن:.............................................................. مواد غیر محلول در سطح مذاب قرار داده که این مواد در روی سطح شروع به انجام واکنش شیمیایی کرده و در ضمن احیاء اکسید های مذاب به عنوان مواد پوششی در سطح مذاب از اکسید شدن مذاب جلوگیری می کنند که مهمترین آن ها عبارتند از کاربید کلسیم CaO2، پراید منیزیم Mg3O2 فلاکس های مایع نظیر اسید بوریک زغال چوب این مواد ضمن خاصیت احیایی دارای وزن مخصوص پایین می باشد و روی مذاب قرار می گیرند بعضی از واکنش هایی که این مواد انجام می دهند شامل: 3 :استفاده از اکسیزن زداهای محلول در مذاب :................................................................... این نوع اکسیژن زداهای محلول در مذاب : این نوع اکسیژن زداها در حد فاصل سرباره و مذاب واکنش می دهند معمولا احیاء کننده های قوی هستند که عناصری مانند فسفر روی منگنز سیلیسیم لیتیم آلومینیم و در بعضی از مواد سرب شامل این دسته از اکسیژن زداها می باشد این عناصر قابلیت انحلال در مذاب مس را دارند و با توجه به قابلیت احیاء کنندگی قوی اکسید مس را احیاء می کنند و محصولات واکنش عموما وارد سرباره شده و یا به صورت گاز از مذاب خارج می شود واکنش هایی که این عناصر انجام می دهند شامل : عناصر Al- لیتیم –سیلیسیم پس از پایان واکنش محصولات واکنش در آنها باقی می ماند لذا کمتر استفاده می شود و بهترین اکسیژن زدای محلول فسفر می باشد که پس از واکنش از مذاب خارج می شود و با کاهش انحلال اکسیژن در مذاب از طرف دیگر انحلال هیدروژن افزایش پیدا می کند لذا بعد از مرحله اکسیژن زدایی باید عملیات ریخته گری بلافاصله انجام شود . هیدروژن زدایی : ................................................................................................ این عنصر ماننداکسیژن از اتمسفر محیط و یا رطوبت موجود در مواد شارژ و محیط قالب وارد مواد شارژ می شود اگر داخل مذاب میزان اکسیژن بالا باشد باعث کاهش حلالیت هیدروژن می شود . هیدروژن در مرحله انجماد تبدیل به مولکول هیدروژن مولکولی در داخل حفرات انقباضی قرار گرفته و مانع از تغذیه حفرات انقباضی توسط مذاب می شود در نتیجه حفرات انقباضی تشدید می شوند. نکته : حفرات گازی هستند که در مقطع برشی آن حفرات به صورت گرد و منظم می باشد اما حفرات انقباضی حفراتی می باشند که در مقطع شکست آن شکل حفرات نامنظم و زبر بوده و حفرات سوزنی شکلی نیز در دور آن تشکیل شده است بخار آب موجود به سه شکل در قطعات تولیدی اثر می گذ ارد 1- مقدار بخار آب تولیدی کمتر از حد بحرانی باشد در این شرایط اگر درجه حرارت ذوب و یا

+ نوشته شده در ۱۴/۴/۱۳۹۱ساعت ۱۲:۴۵ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

دستورالعمل طراحی و ساخت هوک جرثقیل

انتخاب مواد و ابزار قلاب مطابق با استاندارد BS970 مواد بكار رفته در ساختمان قلاب بايد قابليت چكش خواري با لايي داشته باشد ، براي اين منظور از آزمون سنجش فلز يا آزمون HBN ( هارد بيرنيس) استفاده مي شود ، در صورت نياز از آزمونهاي مخرب و غير مخرب نظير تست راديوگرافي ، تست ذرات مغناطيسي و تست التراسونيك براي ارزيابي استحكام مواد بكار رفته در ساختمان قلاب استفاده مي شود؛ شركتهاي سازنده موظفند تمامي محصولات خود را از لحاظ روش ساخت مواد بكار رفته عمليات حرارتي و آزمونهاي مورد نياز اساسا استاندارد معتبر منطبق سازنده، مهمترين مادة بكار رفته در ساختمان قلاب ، فولاد است كه پس از انجام عمليات حرارتي ريخته گري يا آهنگري و شكل دادن براي افزايش استحكام آنرا آبداده مي كنيم، در نهايت علامت سازندة قلاب به همراه ميزان بار مجاز آن به كمك روشهاي ريخته گري و آهنگري روي بدنة قلاب در جايي كه به آساني از بين نرود حك مي شود، براي اطمينان از ايمن و سالم بودن قلاب پس از توليد، تست و بازرسي روي كلية قلابهاي ساخته شده استاندارد رايج انجام مي شود. 1- قلاب تا ظرفيت 25 تن 2- قلاب با ظرفيت بيش از 25 تن كه از فرمول زير پوست مي آيد. W1(Max)× 22/1 + ton 20 پس در Com آن را ماشينكاري نموديم و البته روش ساخت آن عمليات ريخته گري است و جنس آن نيز از فولاد است. اندازه اعداد ( ميليمتر) ميزان بار مجاز قلاب (تن) 3.5 2 و بيش از 2 تن 5 بين 2 و 8 6.5 بيش از 8 ابعاد و اعداد حروف روي بدنه قلاب قلاب (HooK) يكي از انواع متعلقات باربرداري ، قلاب است قلاب وسيله اي براي گرفتن و بلند كردن بار جرثقيل وساير تجهيزات بالابر است. اجزاي مختلف قلاب در زير شكل مشاهده مي شود. مطابق استاندار B52903 قلاب جرثقيل به شش نوع زير تقسيم مي شود. 1- قلاب دسته دار 2- قلاب دسته دار براي جابه جايي بار كوچك 3- قلاب دسته دار با چشمي براي كار با زنجير 4- قلاب دسته دار با چشمي براي كار با سيم بكسل 5- قلاب C شكل دسته دار 6- قلاب C شكل با چشمي براي كار با زنجير و سيم بكسل مطابق با استاندارد ، موارد به كار رفته در ساختمان قلاب بايد قابليت چكش خواري بالايي داشته باشد و بر اساس استانارد Bs,970 باشد براي اين منظور از آزمون سنجش سختي فلز يا آزمون بر قبل استفاده مي شود . در صرت نياز از آزمون هاي مخرب . غير مخرب نظير تست راديوگرافي ، تست مغناطيسي و تست التراسونيك براي ارزيابي استحكام مواد به كاررفته در ساختمان قلاب استفاده مي شود . شركت هاي سازنده ي قلاب موظفند تمامي محصولات خود را از لحاظ روش ساخت ، مواد به كار رفته ، عمليات حرارتي و آزمون هاي مورد نياز، بر اساس استانداردهاي معتبر منطبق سازنده پس از تأييد نهايي در اختيار مصرف كنندگان قرار دهند. بهترين ماده ي به كار رفته در ساختمان قلاب ، فولاد است كه پس از انجام عمليات حرارتي ، ريخته گري يا آهنگري و شكل دادن براي افزايش استحكام آن را آبداده ميكنند در نهايت علامت سازنده ي قلاب به همراه ميزان بار مجاز آن به كمك روش هاي ريخته گري آهنگري روي بدنه ي قلاب در جايي كه به آساني از بين نرود حك مي شود، ابعاد حروف و اعداد به كار رفته در علامت روي قلاب مطابق را جدول 13-1 است . براي اطمينان از ايمن و سالم بودن قلاب پس از توليد ، عمليات تست و بازرسي روي كليه ي قلاب هاي ساخته شده بر بدنه طبق استانداردهاي رايج مي شود. مطابق با استاندارد Bs2903 براي تست قلاب ها طبق روش هاي زير عمل مي شود. 1) قلاب هاي تا ظرفيت 25 تن: براي اين قلاب ها با دو برابر ظرفيت مجاز قلاب تست انجام مي شود. 2) قلاب هاي با ظرفيتي بيش از 25 تن: طبق فرمول زير محاسبه مي شود . Max Swl)+20t×(1/22 عمليات تست در شرايط كاملاً كنترل شده و توسط فرد مجاز و يا در كارخانه ي سازنده انجام مي شود. سازنده ي قلاب، برگيري تأييد نهايي تست را با مشخص كردن نوع قلاب ، روش استاندارد تست ، تاريخ تست و Swl به صورت گواهينامه ي سلامت فني در اختيار قرار مي دهد . پركاربرد ترين قلاب هاي جرثقيل و اسيلينگ بر اساس استاندارد ASM6 1) قلاب چشمي دار قفل شو (self Loking sye hook) 2) قلاب كلويس قفل شو (self loking cleuis hook) 3) قلاب كلويس (cleuis hook) 4) قلاب دسته دار (shank hook) 5) قلاب چشمي دار (sye hook) 6) قلاب دو طرف (sister or Duplex) 7) قلاب سورتينگ (sorting hook) 8) قلاب گردان (Swirel hook) 9) قلاب ريخته گري (Foundry hook) 10) قلاب ضامن دار قفل شو (self closing Bail hook) تست و بازرسي فني قلاب مطابق با استاندارد AsmB 30.10 بازرسي از قلاب به سه شكل صورت مي گيرد. 1) بازرسي اوليه ي پيش از شروع كار : تمام كاربردن قلاب و يا افراد مجاز بايد قبل از شروع كاز از قلاب و متعلقات آن بازرسي داشته تا مطوئن شوند كه قلاب ها از لحاظ عملكرد ايمني شكل نداشته باشند . كليه ي قلاب هاي نو و تازه تعمير شده نيز مشمول فرآيند بازرسي اوليه هستند در اين بازرسي مدار چون ترك خوردگي ، فرورفتگي تغيير شكل ، آسيب ناشي از مواد شيميايي وجود ضامن ايمني و كاركرد درست آن و آسيب هاي حرارتي مواد ارزيابي قرار مي گيرد . اسناد و مدارك بازرسي بايد به خوبي نگهداري و بايگاني شوند. 2) بازرسي مكرر: اين بازرسي به سه شكل : سرويس فرمان به صورت ماهيانه ، سرويس سنگين به صورت هفتگي تا ماهيانه و سرويس فوق سنگين به صورت روزانه تا هفتگي توسط كاربرد يا شخص تعيين شده براي اين كار با چشم انجام مي شود و اين بازرسي مواد زير ارزيابي مي شود . • تغيير شكل قلاب به صورت خم شدگي ، تاب خوردگي ، يا بازشدگي دهانه كليوي قلاب • ضعيف شدگي • ترك خوردگي ، تورفتگي و خراشيدگي • داشتن ضامن ايمني • سالم بودن ضامن ايمني • اتصالات قلاب و محكم بودن آنها • عملكرد صحيح قفل در قلاب هاي قفل دار • بازرسي دوره اي : اين بازرسي به سه شكل : سرويس فرمان به صورت ساليانه سوريس سنگين به صورت شش ماه و سرويس فوق سنگين هر سه ماه يكبار توسط بازرس يا شخص تعيين شده براي اين كار همانند بازرسي مكرر به صورت چشمي انجام مي شود. در صورت وجود شرايط زير قلاب بايد تعمير يا تعويض شود. • تغيير شكل ، خميدگي و تاب خوردگي بيش از 10 درجه از حالت اوليه • باز شدگي دهانه يا گلويي قلاب بيش از 15 درصد حالت اوليه • ضعيف شدگي در اجزاي قلاب بيش از 10 درصد از حالت اوليه • عدم توانايي قفل شدن در قلاب هاي قفل دار • خرابي ضامن ايمني قلاب به طور كلي هدف از انجام تست ارزيابي فرآيند ساخت قلاب نوع مواد به كار رفته در قلاب و وضعيت آن است . براي انجام تست ، بار يا وزنه ي تست طبق جدول به مدت 15 دقيقه ثانيه بر قلاب اعمال مي شود . در صورتي كه مقدار باز شدگي دهانه از يك درصد ( 5/0 ميلي متر) تجاوز نكند ، تست مورد پذيرش قرار مي گيرد. اگر بازرس پس از تست قلاب تشخيص دهد كه براي شناسايي بهتر آسيب هاي سطحي زير سطحي نيازمند تست هاي بيشتري است از تست غير مخرب (NDT) نيز استفادهو نتايج مربوطه را ثبت و بايگاني مي كند. تست هاي غير مخرب پركاربرد بيشتري MT, UT, RT,PT هستند . كه مطابق با استانداردهاي E-165 ASTM و ASTM-70 بر روي قلاب چرثقيل انجام ميشوند. هنگام بازرسي از قسمت هاي مختلف قلاب ، معمولاً دو نوع ناپيوستگي و آسيب در قلاب قابل مشاهده است: 1) ناپيوستگي در جهت قوس قلاب يا ناپيوستگي طول كه با حرف P نشان مي دهند: اين نوع آسيب ديدگي معمولاً جدي نبوده مگر اين كه در تست NDT اختلاف آن ثابت شود نياز به تعويض قلاب نيست. 2) ناپيوستگي عرض يا عمودي با حرف T نشان مي دهند. اين نوع آسيب ديدگي از حالت طولي بوده و در صورتي كه در مناطق B,C,D اتفاق بيفتد مي تواند باعث كاهش طول عمر قلاب شود ناحيه A نسبت به ساير نواحي تحت فشار و استرس زيادي قرار نداشته و بنابراين ناپيوستگي خاصي در آن مشاهده نمي شود و نياز به تعمير ندارد . اگر ميزان آسيب ديدگي ابعاد ناحيه B به 10% مقدار اصلي خود برسد بايد جايگزين شود. اگر ميزان آسيب ديدگي ابعاد ناحيه C به مقدار 5% مقدار اصلي خود برسد بايد تعويض شود و ناحيه D طبق جداول مربوطه مورد سنجش قرار مي گيرد. فصل اول : طراحي به كمك كامپيوتر CAD رشد روز افزون تكنولوژي كامپيوتري و قابليتهاي كنترلي، محاسباتي و گرافيكي آن موب شده اشت اين دستاورد بشري به عرصه طراحي و توليد قطعات صنعتي قدم بگذارد. از كامپيوتر در فرايندهاي طراحي و توليد ، تكنولوژي طراحي و توليد به كمك كامپيوتر با CAD/CAM استفاده مي شود . CAD و CAM به ترتيب مخفف Copmuter Aided Manufacturing مي باشند كه اولي به معني طراحي به كمك كامپيوتر و ديگري معني ساخت و توليد به كمك كامپيوتر مي باشند. طراحي به كمك كامپيوتر يعني مدل سازي قطعه مورد نظر در فضاي نرم افزار كه خود در تسريع و دقت امر به كاربر كمك شاياني مي كند. ساخت به كمك كامپيوتر يعني تعريف فرايند ساخت قطعه به كمك كامپيوتر و اتصال آن به دستگاهي مناسب مانند CNC جهت ساخت قطعه با دقت خياي زياد ودر كوتاهترين زمان با توجه به همين مهم، نرم افزارهاي زيادي در اين زمينه ها تهيه شده كه هر كدام قسمتهايي از اهداف فوق را فراهم آورده است. نرم افزار پيشرفته و چند منظوره CATIA در يك مجموعه با قابليتهاي فراوان در جهت دستيابي به هر دو هدف طراحي شده است. (Computer Aided Three Dimensional Interactive Application ) CATIA ساخت شركت System Disolute است. اين نرم افزار علاوه بر دو قابليت فوق شامل تحليل آلمان محدود FEM، شبيه سازي سينماتيكي ، مديريت مداراي الكتريكي ، ارگونومي Piping ، برنامه نويسي و قابليتهاي ديگري نيز مي باشد ، بنابراين طراحان مي توانند به راحتي از مراحل تهيه قطعه تا مراحل نهايي آن در اين نرم افزار انجام دهند و در اغلب موارد از مراجعه به نرم افزارهاي ديگر بي نياز شوند . يكي از ويژگي هاي مهم اين نرم افزار ، پارمتريك بودن ان است يعني تمام مراحل ساخت مدل در فايل محتوي آن ذخيره مي شود. و در صورت نياز، هرگاه تصميم بگيريد، مي توانيد يك يا چند قسمت از مدل را ويرايش هر مرحله از مراحل ساخت مدل ،مراحل بعدي نيز بطور خودكار ويرايش مي شود، بنابراين پس از ساخت هر مدل به راحتي مي توان آن تغيير داد و نياز به ساخت مدل جديدي نيست. حفظ ارتباط بين فايل هايي كه از يكديگر استخراج شده اند از ديگر قابليتهاي مهم اين نرم افزار است به طوري كه مثلاً با تغيير در فايل يك مدل سه بعدي كه نقشه دو بعدي آن را قبلاً و در فايل جداگانه اي ذخيره كرده ايد، فايل نقشه آن به طور خودكار تغيير مي كند. ويژگي هاي بي نظير ديگري در اين نرم افزار وجود دارد كه اينجا مجال بيان همه آنها نيست. نرم افزار CATIA داراي محيطهاي بيشماري بالغ بر 100 محيط مي باشد كه در مقايسه با نرم افزارهاي ديگر مثلاً نرم افزار Solid داراي سه محيط (Drawing, Part, Assemble) مي باشد . در اين پايان نامه به محيطهاي مورد نياز براي انجام فعاليت پرداخته شده است و به علت فضاي محدود و گستردگي مطالب فقط به مطالب مورد نياز به صورت مختصر و مصور گفته شده است. نرم افزار داراي راهنماي بسيار قوي بوده و راه را براي فراگيري مطالب بسيار همواره كرده است. گستردگي راهنما و مثالهاي همراه با فايلهاي ذخيره شده آن از مزاياي اين نرم افزار مي باشد. روش هاي مختلفي براي دسترسي به راهنما وجود دارد كه از مفيدترين آنها مهيا شدن آن هنگام اجراي دستور مي باشد. چنانچه پس از اجراي دستوري در انجام آن به مشكلي برخورد شود با فشردن كليدF1 همان قسمت از راهنما كه مربوط به دستور است فراخواني مي شود و مي توان به توضيح دستور همراه با فايل اجرايي آن كه روند انجام دستور را گام به گام بيان كرده است پرداخت. پس از اجراي برنامه براي شروع كار بايد وارد محيط Sketcher شد براي ورود به اين محيط به آدرس Start\Mechanical Design\Sketcher رفته مي شود و آن را اجرا كرده و يا اگر در محيطي ديگري باشد بروي آيكن كليك كرده و سپس با انتخاب يك صفحه ترسيم دو بعدي XY از درخت طراحي وارد اين محيط مي شود . صفحه اي كه دو بعدي در آن كشيده مي شود همين صفحه ي انتخابي مي باشد . اين محيط يكي از بنيادي ترين مراحل شروع كار مي باشد زيرا براي آغاز هر محيطي ، از اين قسمت موضوع پايه گذاري مي شود . اين محيط شامل دستوراتي براي ترسيم دو بعدي مي باشد كه پس از آن در محيطي ديگر با انجام اعمالي قطعه سه بعدي بدست مي آيد. 1-3- مفاهيم اوليه يكي از ميله ابزارهاي مهم در اين محيط و بعضي از محيطهاي ديگر ميله ابزار Tools مي باشد اين ميله ابزار داراي آيكنهاي متعددي مي باشد كه شامل : آيكن Snap to Point : با فعال بودن اين آيكن حركت مكان نما بر روي نقاط شبكه بندي شده حركت مي كند كه اينوضعيت بر ترسيم تأثير گذار است. آيكن Construction Element : در برخي موارد ، براي ترسيم مدلهاي پيچيده از اجزايي براي كمك به ترسيم قسمتهاي اصلي استفاده مي شود . اين اجزاي كه جز مدل نيستند و تنها براي كمك به ترسيم آن استفاده مي شوند. اجزاي كمك ترسيمي ناميده مي شوند. اجزاي كمك ترسيمي تنها در محيط Sketcher قابل مشاهده هستند. براي تبديل جزئي استاندارد به جزئي كمك ترسيمي ابتدا آن را انتخاب ، سپس بر روي آيكن از ميله ابزار كليك يا روي آن جزء راست كليك مي شود و به گزينه Definition را در زير مجموعه اسم ان موضوع انتاخب مي كنند در كادر محاوره اي كه باز مي شود گزينه Construction Elements را فعال كرده تا آن جزء استاندارد به جزئي كمك ترسيمي تبديل شود . با تبديل يك جزء استاندارد به جزئي كمك ترسيمي رنگ آن عوض شده و به صورت خط چين نشان داده مي‏شود . با كليك مجدد روي آيكن فوق يا استفاده از منوي حاصل از كليك راست روي آن جزء ، جزء كمك ترسيمي دوباره به جزئي استاندارد تبديل مي شود. 1-1-3- تنظيم قيود الف) قيود هندسي Geometrical Constraints : علايمي كه براي معرفي روابط بين جزئي هندسي با ديگر اجزاي هندسي موجود در صفحه به كار مي رود . قيود هندسي ناميده مي شود . مثلاً موازي بودن خطي با خط ديگر با علامتي مناسب اعلام مي شود . قويد هندسي را مي توان به اين صورت در يك يا چند جزء هندسي اعمال كرد: 1- قيود هندسي اعمال شده بر يك جزء هندسي: افقي ، عمودي يا ثابت بودن (FIX) قيدهاي هندسي هستند كه مي توان به جزئي هندسي اعمال كرد. با ثابت كردن جزئي هندسي آن جزء هندسي غير قابل حركت مي شود . 2-قيود هندسي اعمال شده بر دو جزء هندسي ، اتصال ، مماس بودن ، موازي بودن و عمودن بودند قيودي هستند كه مي توان بر دو جزء هندسي اعمال كرد بعلاوه نقطه ميان دو جزء هندسي نيز يك قيد هندسي محسوب مي شود. 3-قيود هندسي اعمال شده بر سه جزء هندسي: تقارن قيدي است كه مي توان بر سه جزء هندسي اعمال كرد بعلاوه براي تعدادي نقطه هم فاصله مي توان قيد هم فاصله بودن را اعمال كرد. با فعال بودن آيكن @ از ميله ابزار Tools و حركت مكان نما روي صفحه نمايش قيدهاي مناسب ظاهر مي شوند. ب) قيود ابعادي Dimension Constrains : علائم به كار رفته براي معرفي اندازه يك يا چند جزء هندسي قيود ابعادي ناميده مي شوند . مثلاً اندازه طول خطي يا فاصله بين دو نقطه با علائم مناسب نشان داده مي شود . قيود ابعادي را به شرح زير مي توان بر يك يا چند جزء هندسي اعمال كرد. 1- قيود ابعادي اعمال شده بر يك جزء هندسي : مقدار طول ، شعاع قطر محور اصلي و محور فرعي قيودي ابعادي هستند كه مي توان تنها بر يك جزء هندسي اعمال كرد. 2- قيود ابعادي اعمال شده بر دو جزء هندسي مقدار فاصله و زاويه بين بين دو جزء هندسي قيودي ابعادي هستند كه مي توان بر دو جزء هندسي اعمال كرد . يا فعال بودن آيكن از ميله ابزار Tools قيدهاي ابعادي مناسب براي يك جزء هندسي روي صفحه نمايش ظاهر مي شوند. برخي علائم به كار رفته براي معرفي قيدهيا هندسي و ابعادي عبارتند از: 1. عمود بودن 2. متقاطع بودن با علامت 3. عمودي بودن 4. افقي بودن يا علامت H 5. ثابت بودن (Fix) با علامت 6. موازي بودن با علامت 7. مقدار شعاع يا قطر با علامتهاي D.50/R.25 قسمت بعدي اين ميله ابزار بخش پارا مترهاي مي باشد. [V] هرموضوع هندسي مانند خط كمان ، دايره سهمي و غيره . به كمك يا يچند پرامتر مانند طول ، شعاع ، زاويه و غيره تعريف مي شود : هنگام ترسيم موضوعي هندسي، در ميله ابزار Tools ليستي از پارامترهاي مورد نياز براي ترسيم آن موضوع ظاهر مي شود كه با حركت مكان نما مقدار هر پارامتر نشان داده مي شود . مثلاً در هر شكل (10) پارامترهاي موجود در ميله ابزار Tools به ترتيب براي ترسيم خط (طول و زاويه خط نسبت به محور افقي ) ، دايره يا كمان ( شعاع، زوايه شروع نسبت به محور افقي و زاويه كمان) هذلولي ( خروج از مركز ) نشان داده شده است. 2-3- دستورات ترسيمي به كمك مجموعه دستورات موجود در ميله ابزار Profile مي توانيد پروفيلهاي باز يا بسته را ترسيم كنيد. در اين بخش دستورات ترسيمي موجود در اين ميله ابزار معرفي مي شوند. 1-2-3- ترسيم پروفيل به كمك اين دستور مي توان پروفيل دلخواه ( تركيبي از خطوط و كمانها ايجاد كرد . آيكن اين دستور به شمل مي توان باشد با فعال شدن اين دستور ميله ابزار Tools به صورت نشان داده شده در شكل (12) درمي آيد سه گزينه در اين دستور وجود دارد كه عبارتند از: 1- گزينه ترسيم خط ( آيكن ) كه به صورت پيش فرض اين گزينه فعال است. 2- گزينه ترسيم كمان مماس بر خط آيكن 3- گزينه ترسيم كمان با سه نقطه ( آيكن ) دستورات اين ميله ابزار وقتي اجرا مي شود در ميله ابزار ToolS پارمترهايي پديدار مي شود كه به ما براي ترسيم دقيق دستورات كمك مي كند، روش ديگر براي ترسيم دستورات رسم آنها بدون توجه به اين پارامترها و پس از انجام كامل آن اندازه گيري ترسيم مي باشد كه اين روش بسيار آسان و سريع است . در اين قسمت براي اشنايي با هر دو روش ابتدا روش دقيق را با استفاده از پارامترهاي عنصر ترسيمي بيان مي كنيم و سپس روش دوم كه سرعت بيشتري دارد و سهل الوصول مي باشد. روش اول ترسيم پروفيل براي شروع بر روي آيكن مربوط كليك شود. در منوي Tools نمايش داده شده اعداد خواسته شده وارد مي شود و بدين صورت پروفيل خواسته شده بدست مي آيد. روش دوم ترسيم پروفيل: پس از كليك بر روي آيكن مربوطه، بر روي صفحه نمايش كليك شده و مكان مورد نظر به صورت تقريبي انتخاب مي شود. پس از رسم پروفيل به صورت تقريبي با استفاده از امكانات اندازه گيري و قيد گذاري پروفيل مورد نظر را بوجود مي آوريم. 2-2-3- ترسيم دايره و كمان براي ترسيم دايره و كمان روشهاي مختلفي وجود دارد كه در اين قسمت معرفي مي شوند. آيكن هاي اين دستورات در ميله ابزار دايره كه زير مجموعه ميله ابزار پروفيل است قرار دارند. (شكل 13) الف) ترسيم دايره به كمك مركز شعاع 1- روي آيكن ترسيم دايره به كمك مركز شعال كليك شود. 2- در ميله ابزار Tools مختصات دايره وارد مي شود . 3- براي ترسيم دايره مي توانيد مختصات نقطه اي از دايره يا شعاع آن را وارد يا روي صفحه نمايش كليك كنيد. مثلاً مقدار شعاع را mm 20 وارد مي شود . دايره رشم شده در شكل (14- راست) نشان داده شده است . اگر مختصات مركز و مقدار شعاع دايره را به طور مستقيم در ميله ابزار Tools وارد كنيد پس از ترسيم دايره اين مختصات روي صفحه نمايش باقي خواهد ماند. روي مقدار شعاع دايره دوبار كليك كنيد تا كادر محاوره اي به صورت نشان داده شده در شكل (14 – چپ) باز شود . در اين كادر محاوره علاوه بر ويرايش مقدار شعاع قسمت Dimension مي توانيد گزينه Diameter انتخاب مي گردد . با انتخاب اين گزينه مقدار قطر دايره روي صفحه نمايش نشان داده خواهد شد. گزينه OK را كليك كرده تا كادر محاوره بسته شود. نتيجه در شكل (15- راست ) نشان داده شده است . به طور پيش فرض با ترسيم دايره با هر روشي ، در مركز آن دايره يك نقطه زير رسم خواهد شد . اگر مايل به ترسيم اين نقطه نباشد در مسير chancel Design> Sketcher ‏Tools >Option >Me گزينه ترسيم مركز دايره و بيضي را غير فعال مي گردد. ( شكل 15- چپ) ب) ترسيم دايره به كمك سه نقطه 1- روي آيكن ترسيم دايره به كمك سه نقطه كليك مي گردد. 2- مختصات نقطه اول ، دوم و سوم به ترتي وارد مي گردد تا دايره رسم شود . پس از وارد شدن مختصات نقطه اول يا نقطه دوم ) به جاي تعيين مختصات نطقه دوم ( نقطه سوم ) مي شود مقدار شعاع دايره وارد مي شود . ج) ترسيم دايره به كمك وارد كردن مختصات مركز و شعاع آن اين روش ترسيم دايره مشابه روش الف مي باشد با اين تفاوت كه مختصات مركز و شعاع دايره را بايد در كادر محاوره اي باز مي شود وارد كرد و امكان كليك روي صفحه نمايش وجود ندارد. در اين روش مي شود . مختصات مركز دايره و شعاع آن در سيستم مختصات قطبي وارد مي گردد. روي آيكن ترسيم دايره به كمك وارد كردن مختصات مركز و شعاع ان كليك مي شود تا كادر محاوره اين دستور ( شكل 16 ) باز شود . 1- مختصات مركز دايره و مقدارشعاع آن وارد مي وشد سپس گزينه OK كليك مي گردد تا كادر محاوره بسته ودايره رسم شود . هان طور كه قبلاً نيز اشاره شد نقطه اي نيز در مركز دايره رسم مي شود. د) ترسيم دايره به كمك سه مماس: در اين روش با تعيين سه موضوع ( نقطه ، خط يا دايره ) دايره اي مماس بر سه موضوع رسم خواهد شد . 1- روي آيكن كليك شود. 2- به ترتيب روي سه موضوع موجود دلخواه كليك شود و انتخاب گردد تا به عنوان موضوعات مماس بر دايره معرفي شوند. برنامه سعي مي كند تا حد امكان دايره را در نقطه اي از هر يك از موضوعاتي كه در معرفي آن موضوع روي آن نقطه كليك كرده ايد بر آن مماس كند. مثلاً براي انتخاب خط روي نقطه انتهايي آن كليك كنيد برنامه سعي مي كند تا دايره را در اين نقطه بر خط مماس كند. همان طور كه در بالا نيز اشاره شد نقطه نيز مي توان به عنوان يكي از موضوعات مماسي معرفي شود. در اين حالت دايره از آن نقطه مي گذرد. 1- روي آيكن كليك شود 2- بر روي صفحه نمايش در جاي مورد نظر كه به عنوان مركز كمان قرار است باشد كليك شود. 3- با حركت مكاتن نما مشاهده مي شود كه كمان تغيير اندازه بر حسب زاويه مي دهد كه مي شود با كليك مقدار آن را تعيين كرد. و) ترسيم كمان به كمك به سه نقطه 1-روي آيكن كليك شود. 2- سه نقطه در صفحه كه مورد نظر مي باشد با استفاده از مكان نما انتخاب شود. ز) ترسيم كمان به كمك سه نقطه با ثبات نقطه شروع اين دستور مانند دستور قبلي مي باشد با اين تفاوت كه نقطه شروع و انتهاي ان ثابت نگه داشته شده و نقطه مياني در تغيير است . 3-2-3- ترسيم منحني: 1- روي آيكن ترسيم Spline كه به شكل مي باشد كليك مي گردد. 2- نقاطي را كه مي خواهيد Spline از بين آنها بگذرد انتخاب يا مختصات آنها وارد مي شود. 3- با دو بار كليك پياپي يا با انتخاب دستوري ديگر مي توانيد از دستور ترسيم Spline خارج گشت. 4- با دو بار كليك از روي هر يك از نقاطي كه براي ترسيم Spline استفاده شده كادر محاوره اي به صورت نشان داده شده در شكل (17- راست بالا) باز مي شود . در اين كادر محاوره مي شود مختصات و شعاع انحناي Spline در اين نقطه را عوض كرد با فعال بودن گزينه Tangency بردار مماس بر Spline در اين نقطه رسم خواهد شد . شكل ( 17 وسط بالا) براي معكوس كردن جهت بردار مماس كافي است روي بردار نشان داده شده يا روي گزينه Reverse Tangent از كادر محاوره كليك شود. اتصال دو موضوع به كمك كمان يا Spline به كمك اين دستور مي توان دو موضع هندسي را به كمك كمان يا Spline به هم وصل كرد . آيكن اين دستور به شكل و در زير مجموعه ميله ابزار Spline كه زير مجموعه ميله ابزار پروفيل است قرار دارد . شكل ( 17 چپ بالا) با كليك روي آيكن اين دستور و فعال كردن آن ، دو گزينه در ميله ابزار Tools ظاهر مي شود ( شكل 17- پايين) . گزينه اول كه به طور پيش فرض فعال است اتصال دو موضوع به كمك كمان و گزينه دوم اتصال دو موضوع به كمك Spline است . 1- با انتخاب دو خط متقاطع سمت راست ، كماني مماس بر دو خط ظاهر مي شود ( شكل 18- راست) . روي هر نقطه اي از هر خط كه براي معرفي آن كليك شود ، كمان اتصال دهنده از ان نقطه شروع مي گردد. 2- گزينه موجود در ميله ابزار Tools فعال شود . 3- با ناتخاب دو خط متقاطع سمت چپ ، يك Spline مماس بر دو خطي كه انتخاب شده بود ، ظاهر مي شود شكل ( 18 چپ) . همان طور كه اشاره شد موقعيت نقاطي كه براي معرفي خطوط روي آنها كليك مي شود تعيين كننده نقاط ابتدا و انتهاي Spline است. 4- 2-3- ترسيم بيضي: 1- روي آيكن كليك شود 2- ابتدا با كليك بر روي صفحه مركز بيضي توسط مكان نما مشخص شود. 3- پس از آن يكي از نقاط رأس قطر اصلي معين شود كه بيان كننده محور اصلي بيضي نيز مي باشد. 4- در پايان بايد يك نقطه از بيضي مشخص شود . 5- ترسيم سهمي: 1- روي آيكن كليك شود. اين آيكن در ميله ابزار Conic كه زير مجموعه ميله ابزار پروفيل است قرار دارد . 2- ابتدا كانون سهمي و سپس رأس آن با كليك روي دو نقطه مشخص صفحه تعيين شكل ( 20 – وسط) ترسيم هذلولي: 1- روي آيكن ترسيم هذلولي كه در ميله ابزار Conic از ميله ابزار پروفيل قرار دارد ، كليك شود. 2- ابتدا كانون ، مركز و رأس هذلولي با انتخاب سه نقطه از صفحه تعيين شود. با انتخاب كانون ، يك علامت ضربدر روي نقطه اي كه به عنوان كانون انتخاب شده است ، ظاهر مي شود . مركز هذلولي روي هذلولي قرار ندارد. ( شكل 20 – چپ) با تعيين رأس هذلولي ، هذلولي مشخص مي شود. 3- با انتخاب دو نقطه ، دو انتهاي هذلولي مشخص مي شود تا ترسيم ان كامل شود. در ميله ابزار Tools مي توان مقدار خروج از مركز هذلولي ( پارامتر e) مشخص گردد. ترسيم مقاطع مخروطي (Conic): منظور از مقاطع مخروطي ، شكلهاي بيضي ، دايره يا كمان ، سهمي و هذلولي مي باشد . به كمك اين دستور مي توان از ميان نقاط دلخواه در صورت امكان ، مقطعي مخروطي رسم كرد. شكل مقطعي كه رسم مي شود با توجه به موقعيت نقاطي كه انتخاب مي گردد. يكي از مقاطع مخروطي است . به طور كلي براي رسم مقطعي مخروطي مي توان يكي از چهار روش زير را انتخاب كرد: 1- انتخاب 5 نقطه 2- انتخاب 4 نقطه و تعيين جهت مماس در يكي از دو انتها 3- انتخاب 3 نقطه و تعيين جهت مماس در دو انتها 4- انتخاب 3 نقطه و تعيين جهت مماس در دو انتها و وارد كردن مقدار خروج از مركز در هر يك از اين چهار روش ، معرفي دو نقطه ابتدا و انتها لازم است. 1- روي آيكن اين دستور كه به شكل مي باشد و در ميله ابزار Conic قرار دارد، كليك شود. با فعال شدن اين دستور ميله ابزار Tools به صورت زير نشان داده شده در شكل ( 21)در مي آيد 2- روي نقطه اي به عنوان نقطه شروع مقطعي مخروطي كليك شود . پس از انتخاب اولين نقطه روي آيكن از ميله ابزار Tools كليك شود تا با انتخاب نقطه‏اي ديگر راستاي خط واصل بين نقطه اول و نقطه دوم به عنوان جهت مماس در نقطه شروع در نظر گرفته شود. 3- روي نقطه‏اي به عنوان نقطه پايان مقطع مخروطي كليك شود . براي تعيين جهت مماس در اين نقطه از روش گفته شده براي نقطه اول استفاده شود . همچنين مي توان آيكن از ميله ابزار Tools را فعال كرد . با انتخاب اين آيكن مي توان نقطه اي را به عنوان محل برخورد مماسهاي نقاط شروع و پايان تعيين كرد . 4- اگر نقاط انتهايي و مماسهاي آنها تعيين شده است ، كافي است يك نقطه ديگر را به عنوان نقطه اي از مقطع مخروطي انتخاب كرد تا مقطع مخروطي رسم شود. اگر مماس بر دو انتها هم زمان تعيين شده باشد نقطه تقاطع دو مماس همان مركز مقطع مخروطي است بنابراين نقطه سومي كه انتخاب مي شود نقطه رأس مقطع خواهد بود. به جاي وارد كردن مختصات نقطه سوم مي‏توان فاصله اين نقطه تا مركز مقطع را كه خروج از مركز نام دارد در قسمت e از ميله ابزار Tools وارد كرد. 5- اگر نقاط انتهايي و تنها يك مماس را تعيين شده است بايد دو نقطه ديگر را به عنوان نقاطي از مقطع مخروطي معرفي كرد . 6- اگر تنها نقاط انتهايي شود بايد سه نقطه ديگر از مقطع مخروطي را معرفي كرد. 5-2-3-ترسيم خط : 1- روي آيكن كليك شود . اگر بر روي گزينه ميله ابزار كليك شود و انتخاب گردد خط كشده شده به همراه قرينه ان نسبت به مبدأ كشيده مي شود. 2- روي نقطه‏اي به عنوان شروع كليك گردد. 3- روي نقطه انتهايي براي ترسيم خط كليك شود. ترسيم خط نامحدود: 1- روي آيكن كليك گردد. اين آيكن در ميله ابزار Line كه زير مجموعه ميله ابزار پروفيل است ، قرار دارد. 2- با كليك روي هر نقطه از صفحه خطي به طول نامحدود با زوايه نمايش داده شده در صفحه ترسيم مي شود . 3- ترسيم خط مماس بر دو موضوع هندسي به كمك اين دستور مي توان خطي مماس بر دو موضوع هندسي رسم كنيد. 1- روي آيكن كليك گردد. 2- به ترتيب دو موضوع مثلاً دو دايره انتخاب مي شود . ترسيم خط نيمساز: به كمك اين دستور مي توانيد نيسماز دو خط متقاطع را رسم كنيد . اين خط داراي طور نامحدود است. 1- روي آيكن از ميله ابزار Line كليك شود . 2- دو خط متقاطع يكي پس از ديگري انتخاب مي شود تا نيمساز رسم شود. ترسيم محور: در محيط ترسيم سه بعدي ، براي رسم شفت ها و شيارها به محور نياز داريد اين محور مي تواند در فضاي Sketcher ترسيم شود. 1- روي آيكن دستور محور از ميله ابزار پروفيل كليك گردد. 2- بر روي صفحه دو نقطه انتخاب شود تا محور ترسيم شكل ( 23) 6- 2- 3- ترسيم نقطه : براي ترسيم نقطه روشهاي مختلفي وجود دارد كه در ادامة معرفي مي شوند. الف) ترسيم نقطه به روش معمول 1-روي آيكن ترسيم نقطه به روش معمول كه در ميله ابزار Point از ميله ابزار پروفيل قرار دارد، كليك شود. 2-روي هر نقطه از صفحه نمايش كليك گردد نقطه اي در انجا رسم مي شود. همچنين مي شود مختصات نقطه مورد نظر در ميله ابزار Tools وارد گردد. اگر قبل از فعال كردن دستور ترسيم نقطه دو يا چند نقطه انتخاب شود سپس دستور ترسيم نقطه فعال شود ، نقطه اي بين آنها رسم مي شود . همچنين اگر قبل از فعال كردن اين دستور ،‌مستطيلي را انتخاب نموده سپس اين دستور فعال شود، در محل برخورد قطرهاي مستطيل نقطه اي رسم مي شود. 3- پس از ترسيم نقطه روي آن كليك راست شود . د رمنويي كه باز مي شود گزينه Properties انتخاب شود تا كادر محاوره ان باز شود. در اين كادر محاوره روي گزينه Graphic كليك شود تا كادر محاوره آن باز شود. 4- در قسمت Points از اين كادر محاوره مي توان علامت نمايش نقطه در صفحه و رنگ ان مشخص و رنگ آن را مشخص كرد. روشهاي ديگري نيز براي ترسيم نقطه مي باشد شامل : ترسيم نقطه نسبت به نقطه اي ديگر ، ترسيم نقاط هم فاصله ، ترسيم نقطه در محل تقاطع دو موضوع هندسي، ترسيم نقطه با تصوير نقاط روي خط يا منحني. اين روشها كاربرد زيادي در ترسيمات ندارد و البته ترسيم انها نيز به سادگي انجام مي گيرد كه به علت طولاني شدن مطالب اين موضوع صرف نظر مي كنيم. 7-2-3- ترسيم مستطيل: 1- روي آيكن كليك شود 2- به عنوان گوشه اول مستطيل نقطه اي در صفحه مشخص شود. 3- نقطه بعدي مستطيل را كامل و بيان كننده عرض و مستطيل است انتخاب شود ( شكل 25- راست) ترسيم مستطيل در راستاي دلخواه: 1- روي آيكن كليك شود اين آيكن در ميله ابزار Predefined profile كه در ميله ابزار پروفيل است قرار دارد. ( شكل 25- وسط) 2- مختصات گوشه اول آن با كليك در صفحه انتخاب شود. نقطه انتخابي بعدي محوري مي شود كه مستطيل در راستاي عمود بر اين محور كامل مي شود. نقطه سوم كه مشخص كننده يكي از عرض يا طول مي باشد با كليك بر صفحه مشخص مي شود ( شكل 25 – چپ) ترسيم متوازي الاضلاع : آيكن دستور ترسيم متوازي الاضلاع به شكل مي باشد . اين آيكن در ميله ابزار Predefind Profile قرار دارد . مراحل رسم متوازي الاضلاع مشابه مراحل رسم مستطيل ( تعيين سه رأس) مي باشد با اين تفاوت كه در مرحله سوم علاوه بر تعيين مختصات رأس سوم مي توان ارتفاع وارد بر ضلعي كه قبلاً تعيين شده است و مقدار يكي از زواياي متوازي الاضلاع را وارد كرد. ترسيم سوراخ كشيده شده (Elongated Hole) : 1- روي ايكن كليك شود. 2- ابتدا بايد محور مزاكر دو كمان دايروي اين پروفيل تعريف كرد. براي اين منظور در نقطه در صفحه انتخاب شود. 3- نقطه سوم نيز شعاع كمان پروفيل را مشخص مي كنيد كه با كليك در صفحه تعيين مي شود . شكل 27 ترسيم سوراخ كشيده شده استوانه اي مانند قسمت قبل ابتدا بايد مسير منحني بين دو مركز كامنها مشخص شود و سپس شعاع دو كمان اطراف پروفيل شكل ( 27) ترسيم سوراخ كليد : شبيه مسيرهاي بالا ابتدا محور اتصال دو مركز كمانها مشخص شود سپس شعاع كمان كوچك و پس از آن شعاع كمان بزرگ كه كمانها نمي توانند با هم مساوي باشند اين مسير مي تواند با كليك كردن بر روي صفحه و انتخاب نقاط به سادگي ايجاد كرد. ترسيم شش ضلعي منتظم: 1- روي ايكن كليك شود. 2- مختصات مركز شش ضلعي توسط مكان نما بر روي صفحه انتخاب شود. انتخاب نقطه اي واقع بر روي شش ضلعي. ( شكل 28) 3-3- كار روي پرفيلهاي رسم شده : پس از ترسيم پروفيل اوليه به كمك دستورات موجود در ميله ابزار پروفيل ، به كمك دستوراتي كه در اين بخش معرفي مي شوند مي توانيد كارهاي اضافي ديگر مانند گرد كردن گوشه ها ، يخ زدن ، تغيير مقياس ،‌دوران و غيره را روي پروفيل اجرا كنيد . اين دستورات در ميله ابزار Operation قرار دارند . ( شكل 29) 1-3-3- گرد گردن گوشه ها (Creating corners): به كمك اين دستور محل برخورد دو خط گرد مي شود : 1- روي آيكن اين دستور كه به شكل مي بادش كليك شود . با فعال شدن اين دستور ، ميله ابزار Tools به صورت نشان داده شده در شكل (30) در مي آيد . همان طور كه مشاهده مي وشد اين دستور داراي سه گزينه است كه در ميله ابزار Tools ظاهر شده اند . اين گزينه ها عبارتند از : الف) آيكون با فعال بودن اين گزينه پس از گرد كردن گوشه ، قسمتهاي اضافي پاك مي شود (گزينه پيش فرض) ب) آيكون : با فعال بودن اين گزينه ، پس از گرد كردن گوشه تنها قسمت اضافي اولين خطي كه انتخاب مي كنيد، پاك مي شود . ج) آيكون با فعال كردن اين گزينه ، تنها كماني بر دو خط مماس مي شود و تغييري در خطوط ايجاد نمي گردد . 2- سپس دو خط متقاطع ، هر يك از خطوطش به ترتيب انتخاب مي شود . به كمك مكان نما مي شود شعاع كمان ايجاد شده در گوشه را به دلخواه تغيير داد. 2-3-3- پخ زدن : به كمك اين دستور مي شود در محل تقاطع خطوط ، كمانها و Spline پخ ايجاد كرد. روي ايكن دستور كه به شكل مي باشد كليك شود با فعال شدن دستور ميله ابزار Tools به شكل نشان داده شده است . همانطور كه مشاهده مي شود اين دستور شامل 6 گزينه است. سه گزينه اول نوع پخ زدن را مشخص مي كنند. اين گزينه ها عبارتند از : الف- گزينه چهارم : تعيين زوايه پخ و طول خط پخ شكل ( 33- راست) ب- گزينه پنجم تعيين طول اضلاع پخ شكل ( 33- وسط) ج - گزينه ششم تعيين طول يك ضلع پخ وزوايه بين خط پخ و خط اول شكل ( 33- چپ) 2 -گزينه اول از ميله ابزار Tools فعال شود . 3 - به ترتيب دو خط متقاطع را انتخاب نموده سپس گزينه پنجم از ميله ابزار Tools فعال شود . همان طور كه مشاهده مي كنيد مقادير طول اضلاع پخ در راستاي خطوط انتخاب شده محاسبه مي شوند . نحوه محاسبه اندازه و راستاي ابعاد پخ به كمك گزينه پنجم ميله ابزار Tools در حالت مختلف به شرح زير مي باشد: الف- پخ بين خطوط عمود بر هم شكل (34) ب- پخ بين خطوط غير عمود شكل (شكل 35) ج- پخ بين خطوط شكل ( شكل 36) د- پخ بين خطوط غير شكل( شكل 37) در اين حالت اگر دو خط انتخاب شده موازي باشند نقاط انتهايي آنها براي محاسبه طول در نظر گرفته مي شوند . ه- پخ بين منحني هاي شكل ( شكل 38) و – پخ بين منحني هاي غير متقاطع شكل ( 39) 3-3-3- برش ترسيمات (Trimming): به كمك اين دستور مي شود موضوعي هندسي را به كمك يك يا چند موضوع هندسي ديگر برش داد و قسمتهايي از آنها را پا ك كرد . براي آشنايي با اين دستور ابتدا بايد دو خط متقاطع رسم شود . سپس مراحل زير به ترتيب اجرا شود. 1- روي ايكون كليك شود با فعال شدن اين دستور ميله ابزار Sketch tools به شكل // در مي آيد و نشان مي دهد كه اين دستور دو گزينه دارد با فعال بودن گزينه اول قسمتهايي از موضوع قطع شونده پاك خواهد شد. 2- روي يكي از دو خطي كه رسم شده به عنوان موضوع قطع شونده كليك شود. 3- خط ديگر به عنوان موضوع قطع كننده انتخاب شود. 4- روي طرفي كه مي خواهيد نگه داشته شود، در آن قسمت كليك شود. شكستن و برش ترسيمات (Breaking and Trimming) : اين دستور حالت خاصي از برش (Trimming) است كه به كمك ان مي توان موضوعي هندسي را به كمك موضوعات هندسي ديگر برش داد و در صورت نياز قسمتي از برش را پاك كرد. 1- روي ايكون اين دستور كه به شكل مي باشد كليك شود . اين آيكون در ميله ابزار Relimitationns كه زير مجموعه ميله ابزار Operatio است قرار دارد. ( شكل 41- راست) با فعال كردن شدن اين دستور سه گزينه در ميله ابزار Tools ظاهر مي شود . ( شكل 41- چپ) الف ) گزينه اول ( آيكون) در صورت فعال بودن اين گزينه قسمت داخلي حاصل از برش پاك مي شود ( گزينه پيش فرض) ب) گزينه دوم آيكون در صورت فعال بودن اين گزينه قسمت خارجي حاصل از برش مي شود. ج) گزينه سوم ( آيكون ) ر صورت فعال بودن اين گزينه ، هيچ قمستي از برش پاك نمي شود . 1- موضوعي را كه مي خواهد برش بخورد انتخاب كرده كه اين موضوع در قسمتي كه بين دو موضوع ديگر است برش مي خورد . بستن پروفيل: به كمك اين دستور مي توان يك پروفيل ناقص را كامل كرد. مثلا با انتخاب هر كمان ، آن كمان تبديل به دايره مي شود. آيكون اين دستور به شكل مي باشد اين آيكن ميله ابزار Rlimitation قرار دارد . اگر قسمتي از Spline با دستو برش قطع شود نقاطي كه براي ترسيم Spline استفاده شده اند پاك نمي شود. ( شكل 107- 2 الف- ) به كمك دستور بستن پروفيل و انتخاب قسمت باقيمانده Spline مي توان |Spline اوليه را بدست آوريد. شكل (42) ترسيم مكمل كمان دايروي يا بيضوي: به كمك اين دستور مي تواندي كماني دايروي يا بيضوي را پاك و مكمل آن را رسم كردو. اين آيكون اين دستور به شكل است و در ميله اي ابزار Relimitation قرار دارد . قبل از فعال كردن اين دستور مورد نظر بايد انتخاب شود . شكستن ترسيمات (Breaking) : به كمك اين دستور مي توان موضوعي هندسي مانند خط ، كمان و غيره را به كمك موضوع هندسي ديگري مانند نقطه، خط، كمان و غيره به دو يا چند قسمت تقسيم كرد. 1- روي آيكون اين دستور كه به شكل مي باشد كليك شود . اين آيكون در ميله ابزار Relimitation كه زير مجموعه ميله ابزار Operation است ، قرار دارد . 2- موضوعي كه قرار است شكسته شود ، انتخاب شود. 3- روي موقعيتي از اين موضوع كليك شود تا از اين محل شكسته شود . اگر نقطه انتخاب شده ، روي آن يا در امتداد آن نباشد تصوير آن محل شكسته مي شود . 4- اگر پس از فعال شدن اين دستور روي نقطه اي كه محل برخورد دو موضوع است و اين نقطه متعلق به هر دو موضوع است كليك شود ،آن نقطه به دو نقطه تبديل مي شود. 4-3-3- ترسيم متقارن (Symmetrical): به كمك اين دستور مي توان قرينه يك موضوع را نسبت به يك خط يا محور رسم كرد. آيكون اين دستور به شكل مي باشد . قبل از فعال كردن اين دستور موضوع يا موضوعاتي را كه قرينه انها مدنظر است، انتخاب شود. انتقال ترسيمات: به كمك اين دستور مي توان موضوعات هندسي را به موقعيت دلخواه انتقال داد يا تعداد دلخواهي از آن را در فاصله هاي مساوي ايجاد كرد. 1- روي آيكون اين دستور كه به شكل مي باشد كليك شود. 2- يك عدد به عنوان تعداد نمونه قرار داده شود . 3- موضوع مورد نظر انتخاب شود . در اين دستور انتخاب چند موضوع مجاز نيست ولي اگرچند موضوع روي هم تشكيل يك پروفيل واحد دهد انتخاب چند موضوع مجاز است. در اين حالت قبل از فعال كردن اين دستور بايد چند موضوع به كمك كليد كنترل صفحه كليد انتخاب شود و به كمك حركت مكان نما يا با وارد كردن مقدار فاصله مي توان نمونه اي از مدل در فاصله اي دلخواه ايجاد كرد.. دوران موضوعات: به كمك اين دستور مي توان موضوعي را حول نقطه اي دلخواه دوران داد يا نمونه هايي از آن را حول آن نقطه ايجاد كرد. ايكون اين دستور به شكل مي باشد . اين آيكون در ميله ابزار Transformation قرار دارد . مراحل اجراي دستور مشابه مراحل اجراي دستور جابه جايي (دستور قبل) است. تغيير مقياس ترسيمات (Scaling): به كمك اين دستور مي توان ابعاد موضوعي هندسي را نسبت به نقطه اي دلخواه عوض يا نمونه اي ديگر يا مقياسي ديگر ايجاد كرد. 1- پروفيلي كه در اختيار است ، انتخاب شود. در اين دستور انتخاب چند موضوع مجاز است. روي آيكون اين دستور به شكل مي باشد كليك شود. اين آيكون در ميله ابزار Transformation قرار دارد . با فعال شدن اين دستور كادر محاوره نشان داده شده در شكل 2- باز مي شود با گزينه Duplicate mode در دستورات قبل آشنا شديد. 3- نقطه مرجع براي تغيير مقياس را انتخاب شود . همچنين مختصات نقطه مرجع را مي توان در ميله ابزار Tools وارد كرد. تكرار ترسيمات با فاصله منظم (Offsetting): به كمك اين دستور مي شود نمونه اي از يك يا چند موضوع هندسي را به موازات هم ترسيم كرد . آيكون اين دستور به شكل مي باشد . اين آيكون در ميله ابزار Trasformation قرار دارد . دستور فوق با كليك روي آيكون آن يا از مسير Insert>Operation >Transformation>Offset فعال مي شود . با فعال شدن اين دستور 4 گزينه در ميله ابزار Tools ظاهر مي شود . شكل( 44) 1- گزينه اول به طور پيش فرض فعال است . به كمك اين گزينه تنها مي توان ترسيمات موازي تنها يك جزء هندسي را به دست آورد. 2- گزينه دوم: با فعال شدن اين گزينه هر موضوعي را كه انتخاب شود اجزاي مجاور آن با جايي كه پيوستگي مماسي وجود داشته باشد نيز انتخاب مي شود. 3- گزينه سوم : با فعال شدن اين گزينه هر موضوعي را كه انتخاب شوداجزاي مجاور ان تا جايي كه پيوستگي نقطه اي وجود داشته باشد نيز انتخاب شود. 4- در حين ترسيم نمونه موازي يك يا چند جزء به كمك يكي از سه گزينه اول در صورتي كه گزينه چهارم از ميله ابزار Tools نيز فعال شود. قرينه جزء ترسيم شده نيز نسبت به جزء اوليه رسم مي شود. 5- 3-3- تصوير كردن موضوعي سه بعدي بر صفحه طراحي : 6- به كمك اين دستور مي توان موضوعي سه بعدي را بر صفحه طراحي تصوير كرد. آيكون اين دستور به شكل است و در ميله ابزار Operation >3D Geometry است ، قرار داد. در محيط سه بعدي ( مثلاً محيط Part Design )ابتدا بايد صفحه اي را به عنوان صفحه Sketcher انتخاب كرده و سپس وارد محيط Sketcher شد. اين دستور فعال مي شود . لبه يا وجوهي از آن كه قرار است بر صفحه انتخاب شده تصوير شود، انتخاب كرده تا تصوير آن رسم شود . رنگ زرد تصاوير بدين معني است كه نمي توان آنها را جابه جا كرد . با اين حال مي توان دستورات گرد كردن ، پخ زدن و برش را روي اين تصاوير اجرا كرد. تقاطع موضوعي سه بعدي با صفحه Sketcher : به كمك اين دستور مي توان تقاطع موضوعي سه بعدي با صفحه Sketcher را به دست آورد. 1- ابتدا بايد وجهي كه تقاطع آن با صفحه Sketcher مد نظر است ، انتخاب نمود. 2- وارد محيط Sketcher شده و صفحه اي به عنوان صفحه Sketcher انتخاب شود. 3- روي آيكون اين دستور كه به شكل مي باشد كليك شود. اين آيكون در ميله ابزار 3D Geometry قرار دارد . نرم افزار تقاطع وجه انتخاب شده را با صفحه اي طراحي محاسبه و آن را با رنگ زرد نشان مي دهد. 6-3-3- ترسيم قيود هندسي و ابعادي پس از ترسيم پروفيل : ترسيم سريع قيود هندسي و ابعادي: اگر قرار باشد پس از ترسيم پروفيلي قيود هندسي و ابعادي بر آن اعمال شود بايد از روشي كه در اين بخش توضيح داده مي شود و از ميله ابزار قيد ( شكل 46) استفاده شود. همان طوركه قبلاَ آشنا شديد دستورات قيود هندسي و ابعادي از ميله ابزار Tools نيز فعال مي شوند . با اين تفاوت كه اين دستورات قبل از ترسيم پروفيل بايد در ميله ابزار Tools فعال شوند. 1- بر روي آيكون كليك شود. 2- بر روي موضوع هندسي مورد نظر كليك شود. اين دستور با توجه به موضوع هدسي اندازه مورد نياز را انتخاب مي كند مثلاَ اگر خط باشد طول خط و اگر دايره باشد شعاع با قطره دايره و يا اگر دو خط باشد زوايه بين آنها را مشخص مي كند. 3- در قسمتي از صفحه كليد شود تا اندازه در آن قسمت نمايش داده شود. نكته: براي تغيير اندازه مي توان بر روي عدد اندازه دو بار كليك كرد و در كادر باز شده شكل (47) عدد جديد را وارد كرد . با تغيير اندازه موضوع هندسي نيز تغيير وضعيت مي دهد و خود را با توجه به اندازه هماهنگ مي كند. ترسيم قيود تماسي (Coincidence) : منظور از قيود تماسي كه بين دو جزء هندسي اعمال مي شود عبارتند از: 1- هم مركزي بين دواير يا كمانها 2- تماس بين خطوط متقاطع ، بين و بين ساير اجزاي هندسي 3- مماس بودن دو خط يا دو كمان ( به استثناي دو دايره يا دو بيضي) 1- روي آيكون كليك شود. 2- اولين موضوع انتخاب شود . اين موضوع مرجع حساب شده و موضوع بعدي نسبت به اين موضوع تغيير مي كند. 3- موضوع دوم انتخاب شود. موضوعات قابل انتخاب و علامت ظاهر شده براي انها عبارتند از:‌ 1- دو خط يا يك خط و يك نقطه يا نقطه و هر جزء هندسي ديگر: علامت تماس به شكل 2- دو دايره ، دو بيضي يا دو منحني : علامت هم مركزي به شكل 3- دو منحني ( به استثناي دايره و بيضي ) يا دو خط يا يك خط و داير : علامت مماس بودن به شكل معرفي كادر محاوره قيد گذاري: هنگامي كه قرار باشد چند جزء هندسي را به دنبال هم قيد گذاري شود استفاده از كادر محاوره قيد گذاري ، سرعت قيد گذاري با افزايش مي دهد. قبل از باز كردن اين كادر محاوره ، گزينه هاي قيود هندسي و ابعادي از ميله ابزار Tools بايد فعال شود. 1- موضوعاتي را كه قرا است بين آنها قيد گذاري شود، بايد انتخاب نمود. 2- روي آيكون اين دستور كليك شود آيكون اين دستور به شكل بوده و در ميله ابزار قيد گذاري قرار دارد. 3- كادر محاوره اين دستور باز مي شود ( شكل 48) . بنابر نوع و تعداد اجزايي كه انتخاب مي شود، قيدهايي كه مي توانند ايجاد شوند. در كادر محاوره قابل انتخاب هستند. اين قيدها نيز شامل قيدهايي است كه تنها بر يك جزء هندسي اعمال مي شوند و هم شامل قيده
+ نوشته شده در ۱۴/۴/۱۳۹۱ساعت ۱۲:۴۴ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

تكنولوژي گروهي

 

بخش اول :

مرور کلی بر GT تعاريف زيادي از تکنولو‍ژي گروهي (Group Technology) وجود دارد . تکنولوژي گروهي به عنوان يک مفهوم، يک فلسفه، يک سازماندهي اصولي، يک نظم و يک روش تعريف شده است . GT در حقيقت همه ي اين موارد را شامل مي شود . تکنولوژي گروهي عموما به ترتيب فيزيکي توليد، از نوع کارگاهي با انبوه ماشين هاي مشابه تا نوع ماشين هاي غير مشابه در سلولها براي افزايش ظرفيت پذيرش قطعه و کاهش حمل و نقل قطعه و زمان صف دلالت دارد. قطعات در GT ممکن است به دو صورت زير دسته بندي شوند : 1- خصوصيات يا ويژگي هاي طراحي 2- فرايندهاي توليد گروهبندي قطعات بر اساس خصوصيات و ويژگي هاي طراحي به حداقل کردن کثرت طراحي کمک مي کند . اگر قطعه ي جديد شبيه قطعه اي باشد که از قبل طراحي شده و ما بتوانيم همان طرح را به کار بگيريم ويا با کمي تغييرات آن طرح را به کار بگيريم ، هزينه مي توانند به طور قابل توجه اي کاهش پيدا کنند زيرا عرضه ي يک قطعه ي جديد به توليد به يک طرح فرايند جديد، يک يا چند برنامه ي NC و ابزار و قيد و بندهاي مورد نياز که بايستي ساخته شوند یا سفارش داده شوند، نياز دارد . قطعاتي که بوسيله ي فرايندهاي توليدي گروه بندي شده اند ، سلولهاي کاري کارخانه به طور خاصي متمرکز شده اند به طوري که هر سلول مي تواند ترتيب خاصي براي توليد قطعات مشابه داشته باشد . در گروه بندي قطعات مشابه که قرار است با ماشين هاي دسته بندي شده با فرايند هاي توليدي مشابهي توليد شوند هزينه هاي توليد به علت کاهش تعداد راه اندازي ها مقدار حمل و نقل مواد طول زمان تدارک مورد نياز و مقدار موجودي در فرايند مي تواند کاهش پيدا کند . عليرغم اينکه تکنولوژي گروهي براي حداقل ازدياد طرح هاي قطعه ي جديد در مهندسي محصول يا براي بر قرار کردن سلول هاي کاري براي توليد قطعات مشابه مورد استفاده قرار مي گيرند ، اما تکنولوژي گروهي در فرم ناب، راه حل مشخصي براي هر مسئله ي خاصي ندلرد . در حقيقت تکنولوژي گروهي يک استراتژي و يک فن مديريتي است که براي استاندارد کردن کار و حذف ضايعات ايجاد شده است. در نتيجه ي ازدياد کار و نه فقط مهندسي يا توليد بلکه تمامي سطوح کارخانه را تحت تاثير قرار مي دهد . مزاياي تکنولوژي گروهي GT : 1- حوزه ي مهندسي : ـ استاندارد کردن طراحي و جلوگيري از ايجاد طرح هاي اضافي . ـ بازيابي سريع طرح . ـ کاهش تعداد قطعات جديد ومشابه و حذف قطعات اضافي ـ کاهش حمل و نقل و کار گزينش قطعه . 2- حوزه ي توليد ـ کاهش راه اندازي ها و هزينه و زمان ـ بهتر شدن تخمين نيازهاي ماشين ابزار ـ افزايش بهره وري فضاي توليدي ـ کاهش حمل و نقل مواد و زمان جابجايي ـ بهتر کردن شناسايي و مکانيابي ماشين هاي گلوگاهي و ماشين هاي ابزار کم بازده ـ بهبود طراحي ساختمان و دپارتمان ـ افزايش کارائي سلولهاي توليدي و تجهيزات توليدي عمومي ـ کاهش نياز به رديابي قطعات ـ قابليت حمل سريع سفارشات بدون اختلال در توليد . ـ بهتر شدن کنترل و قابلیت پيش بيني هزينه هاي توليدي . ـ بهبود کيفيت و ارتباطات ـ کاهش زمان پذيرش قطعه . 3- حوزه ي مهندسي توليد : ـ کاهش تعداد و زمان طرحهاي فرايند ـ تجزيه و تحليل توانايي توليد در زمان کوتاهتر ـ کاهش تعداد برنامه هاي CNC و زمان برنامه ريزيCNC ـ بهبود مسير يابي فرايند ـ کاهش به کار گيري ابزار و قيد و بندها ـ کاهش طراحي و تدارک ابزار ـ کاربرد ابزار متداول و اجتناب از کاربرد ابزار جديد. 4- حوزه ي کنترل توليد : ـ کاهش موجودي انبارو انتقال مواد ـ رديابي محل مشکلات توليدي ـ بهبود تنظيم و زمانبدي تجهيزات ـ بهبود طراحي ظرفيت 5- حوزه ي کنترل کيفيت : ـ ايجاد فرصت براي کنترل کيفيت در منابع ـ کاهش زمان عيب يابي قطعه ـ کاهش زمان نمونه گيري و بازرسي 6-فروش : ـ گروه بندي قطعات براي خريدهایي با هزينه ي کمتر. بخش دوم : چیدمان بهینه تجهیزات در یک کارگاه تولیدی با استفاده از روش تکنولوژی گروهی چکیده امروزه در بخش عمده ای از کارخانجات تولیدی ، نوع چیدمان تجهیزات به صورت سنتی می باشد که دارای عیوب فراوانی است . در این مقاله با استفاده از روش تکنولوژی گروهی به بهینه سازی جریان تولید در یک واحد صنعتی ، که منجر به تغییر در چیدمان سنتی شده می پردازین . برای طبقه بندی دستگاه ها از دو الگوریتم طبقه بندی شاخه ای و آنالیز دسته تک ارتباطی استفاده می شود . با نتایج آنالیز ها بهینه ترین چیدمان و نوع سلول بندی تعیین می شود و نتایج نهایی نشان دهنده کاهش 21 0/0 در جریان مواد نسبت به چیدمان اولیه می باشد . واژه های کلیدی : تکنولوژی گروهی – جریان تولید – طبقه بندی شاخه ای – آنالیز دسته تک ارتباطی مقدمه تکنولوژی گروهی یک فلسفه تولیدی است که از تشابهات موجود در قطعات و فرآیند تولید آنها برای طراحی و تولید بهتر محصولات استفاده می شود . این تکنیک قطعات مشابه را به منظور افزایش انعطاف پذیری ، در یک خانواده گردآوری کرده و به تولید آنها درون یک سلول ، که از ماشین های غیر مشابه می باشد ، می پردازد [1]. اساس تکنولوژی گروهی بر اجرای فعالیت های مشابه ، استاندارد کردن وظایف و بهینه سازی انبارش و برداشت می باشد . مراحل کار برای بهینه سازی چیدمان تشکیل خانواده قطعات و گروه و گروه ماشین ها می باشد ، که هر کدام دارای روش های خاص خود می باشد و اصطلاحا به روش های طبقه بندی (Clustering ) اطلاق می شود . برای طبقه بندی خانواده قطعات از روش های بازرسی دیداری ، آنالیز جریان مواد و کد گذاری استفاده می شود . در حالا بازرسی دیداری قابلیت اعتماد پذیری اطلاعات پایین می باشد . در حالت کدگذاری نیاز به حجم وسیعی از اطلاعات می باشد . بنابراین در این مورد از آنالیز جریان تولید استفاده می شود ، که اساس ایجاد خانواده در این حالت ، تعیین ماشین هایی که در تولید هر قطعه به کار می روند ، می باشد . برای طبقه بندی دستگاه ها یا ایجاد سلول ها ،از دو الگوریتم . آنالیز طبقه بندی شاخه ای [2] و آنالیز دسته تک ارتباطی ((SCLA )Single- Linkage Cluster Analysis ) [3] استفاده می شود . در آنالیز طبقه بندی شاخه ای نتایج به صورت شهودی می باشد و در حجم کم اطلاعات ، تصمیم گیری بر اساس آن امکان پذیر است . در آنالیز دسته تک ارتباطی بر اساس مقادیر ارایه می شود ، که تصمیم گیری را آسان تر می کند . پس از تعیین سلول ها ، چیدمان سلول ها از نظر تقدم و تاخر صورت می پذیرد ، که کمترین میزان برگشت پذیری را دارا باشد . پیاده سازی تکنولوژی گروهی تاثیرات زیادی روی قسمتهای مختلف می گذارد ، که عبارت است از : کاهش در تولید قطعات جدید ، کاهش در طراحی قطعات مشابه ، کاهش جریان مواد ، کاهش در مقدار فضای کف ، استاندارد سازی تجهیزات ، کاهش زمان تولید ، کاهش کالای در جریان ساخت ((WIP )Work in process ) ، کاهش هزینه های انبار داری پاسخ سریع به تغییر در برنامه ریزی ، کاهش تعداد خطاهای منجر به بازرسی و ... برای حل مشکل چیدمان تجهیزات ( Facilities Layout Problem ) و بهینه سازی جریان مواد ، فعالیت های متعددی صورت گرفته است . از آن جمله می توان به مواردی اشاره کرد . "کاسیاک" از الگوریتم شاخه ای برای حل مسائل صف قطعات ، تعداد بحرانی ماشین ها در هر سلول و طبقه بندی ماشین ها در تکنولوژی گروهی استفاده کرده است [4] . "میلتر باگ و همکارش " به مقایسه 9 الگوریتم شناخته شده برای تشکیل سلول ها پرداختند و الگوریتم ها را بر روی 8 مسئله مورد بررسی قرار دادند که هر مسئله با توجه به ویژگی های الگوریتم انتخاب شد که در بهترین حالت به میزان 2% بهبود جریان مواد دست یافتند [5]. " آریه و چانگ " از الگوریتم بهبود یافته واسطه p برای طبقه بندی دستگاه ها استفاده کرده اند که در آن واسطه p تعداد گروه ها می باشد که با دادن مقدار اولیه به واسطه ، تکرار ها را کم می کند که برای مسائل کوچک مناسب می باشد [6] . " چن و همکارش " از آنالیز فرایند شبیه سازی شده تابکاری (Annealing ) برای تشکیل سلول ها استفاده کرده است و به نتایج خوبی رسیده است بدین صورت که با الهام گرفتن از مراحل فرآیند تابکاری الگوریتمی ایجاد شده است که با توجه به شرایط خاص مسئله فرض هایی در آن اعمال شده است تا برای مسئله چیدمان دستگاه ها قابل ایتفاده باشد و بر اساس آن مدل ریاضی ایجاد می شود که منتج به جوابی برای چیدمان سلول ها می شود [7] . " راجرس و همکاران " برای گروه بندی دستگاه ها از الگوریتم ژنتیک استفاده و در مسائل با حجم محاسباتی بالا به نتایج خوبی رسیده است این روش برای تعدادی مثال از جریان مواد قطعات مورد بررسی قرار گرفت که منجر به دسته بندی بسیار خوبی شد [8]. "یانگ و همکاران " از الگوریتم طبقه بندی فازی با مقادیرمختط (( MVFOM) Mixed- variable fuzzy c- means ) برای دسته بندی قطعات و ماشین ها استفاده کرده است که به علت استفاده از مقادیر مختلط نتایج بهبود یافته است که استفاده از این روش منجر به 50% کاهش فضای مورد نیاز برای چیدمان شد [9] . " یانگ و همکارش " از الگوریتم بهبود یافته ART 1 که زیر مجموعه ای از الگوریتم شبکه عصبی می باشد ، برای تشکیل سلول ماشین ها استفاده کرده اند . که این الگوریتم برای مثال های مختلف مورد بررسی قرار گرفت و ضریب کارائی در مثال های مختلف مورد بررسی قرار گرفت که با افزایش تعداد ضریب کارایی کاهش یافت [10] . در این مقاله از آنالیز دسته تک ارتباطی و طبقه بندی شاخه ای برای بهینه سازی چیدمان دستگاه ها به طور همزمان استفاده شده است ، که منجر به سرعت در همگرائی جواب و افزایش دقت می شود . در سایر مقالات این دو روش به صورت مجزا به کار رفته است . طرح مسئله : در این تحقیق یک کارخانه تولید محصولات نظامی با سیستم تولید دسته ای و با تعداد متوسط مورد بررسی قرار می گیرد . چیدمان این کارخانه به صورت کاملا سنتی ( چیدمان فرآیندی ) بوده ، و مجموعه ماشین های یکسان در قسمت های جدا از هم قرار گرفته اند . جریان تولید قطعات دارای پیچیدگی های متعددی می باشد . برای بررسی جریان تولید در این کارخانه 72 نمونه از محصولات این مجموعه تولیدی به طوری که نماینده مناسبی برای کلیه حجم تولید آن باشد ، در نظر گرفته شده است . برای خانواده بندی قطعات نیاز به آنالیز جریان تولید می باشد . در جدول 1 اطلاعات مربوط به بخشی از قطعات (30 قطعه ) و دستگاه هایی که برای تولید آن ها به کار می رود ، ذکر شده است . اطلاعات این جدول به طور معمول قابل استفاده نمی باشد و نیاز به تغییرات دارد . برای این کار می بایستی از الگوریتم طبقه بندی شاخه ای استفاده کرد . از نتایج حاصله علاوه بر تشکیل خانواده قطعات ، در تشکیل گروه ماشین ها نیز استفاده می شود . در پایان با استفاده از روش تکنولوژی گروهی ، بهینه سازی در این کارخانه تولیدی انجامم پذیرفته است . حکاکی رزوه کاری برقو خزینه عملیات حرارتی مته پرداخت سنگ مغناطیس سنگ سوراخ سنگ گرد فرزCNC فرز تراشCNC تراش شماره قطعات 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 1 1 6 1 1 1 1 1 1 7 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1 9 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 12 1 1 1 1 13 1 1 1 1 1 1 14 1 1 1 1 1 15 1 1 1 1 1 1 16 1 1 1 1 1 1 17 1 1 1 1 18 1 1 1 19 1 1 1 1 1 1 1 20 1 1 1 1 1 21 1 1 1 1 22 1 1 1 1 23 1 1 1 1 1 24 1 1 1 1 25 1 1 1 1 1 1 1 1 26 1 1 1 1 1 1 1 27 1 1 1 1 1 1 28 1 1 1 1 1 29 1 1 1 1 30 جدول 1 – فرایند تولید برای 30 قطعه به عنوان نمونه روشهای شکل دهی سلول ها : برای شکل دهی سلول های پیشنهاد شده می توان استفاده کرد که هر یک دارای مزایا و معایبی می باشد که به مقایسه با هم می پردازیم این دو روش به شرح زیر است : الگوریتم طبقه بندی شاخه ای آنالیز دسته تک ارتباطی 1-3- الگوریتم طبقه بندی شاخه ای : مراحل کار این الگوریتم به شرح زیر می باشد : مرحله (1) : برای هر یک از ردیف ها و ستون ها یک وزن اعشاری یا دودویی (0 یا 1 ) اختصاص داده می شود . وزن بایناری برای هر ردیف i=∑_(p=1)^m▒〖 b_(ip 2^(m-p) ) 〗 وزن بایناری برای هر ستون i=∑_(p=1)^n▒〖 b_(ip 2^(n-p) ) 〗 که در آن i وزن هر ردیف ،j وزن هر ستون ،m تعداد ردیف ها و n تعداد ستون هاست . مرحله (2) : ردیف ها را به صورت نزولی بر حسب وزن دودویی هر ردیف مرتب می کنیم . مرحله (3) : مرحله 1 و 2 برای هر ستون انجام می شود . تکامل مراحل تا جایی که هیچ تغییری در جایگاه سطر و ستون ها حاصل نشود ، ادامه پیدا می کند . نتایج مراحل انجام شده بر روی نمونه مورد بررسی در جدول 2 ذکر شده است . جدول 2 – حالت نهائی آنالیز طبقه بندی شاخه ای فرز سی ان سی (M9 ) تراش سی ان سی(M8 ) سنگ سوراخ (M7 ) پرداخت (M6 ) تراش (M5 ) سنگ گرد (M4 ) سنگ مغناطیسی( M3) فرز(M2 ) مته(M1) شماره قطعات 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 54 1 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 57 1 1 1 1 47 1 1 1 3 1 1 1 1 55 1 1 1 1 1 1 56 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 24 1 1 1 1 44 1 1 1 53 1 1 1 1 1 1 1 1 6 1 1 1 1 58 1 1 1 1 28 1 1 1 65 1 1 1 13 1 1 1 1 1 1 51 1 1 1 1 1 1 1 26 1 1 1 1 1 1 52 1 1 1 1 1 67 1 1 1 1 1 14 1 1 1 1 50 1 1 1 1 1 59 1 1 1 1 1 7 1 1 1 1 9 1 1 1 1 61 1 1 1 1 10 1 1 1 1 62 1 1 1 1 69 1 1 1 1 16 1 1 1 1 46 1 1 1 1 64 1 1 1 1 12 1 1 1 1 1 1 36 1 1 1 1 1 49 1 1 1 1 32 1 1 1 1 1 20 1 1 1 1 73 1 1 1 29 1 1 1 15 1 1 1 68 1 1 1 70 1 1 1 17 1 1 1 1 8 1 1 1 1 60 1 1 1 1 33 1 1 1 1 1 27 1 1 1 1 1 31 1 1 1 1 39 1 1 1 40 1 1 1 23 1 1 25 1 1 1 37 1 1 41 1 45 1 1 34 1 1 42 1 63 1 11 1 1 1 1 38 1 1 1 21 1 1 1 22 1 1 1 43 2-3- آنالیز دسته تک ارتباطی : با استفاده از این روش که به صورت مرتبه ای و بر مبنای ضرب تشابه بین دستگاه انجام می پذیرد ، نمودار درختی دندوگرام ( Dendogram ) ایجاد می شود . ضریب تشابه Sij بین دو ماشین توسط معادله 3 بصورت نسبت قطعاتی که از هر دو ماشین عبور می کند ، به قطعاتی که فقط از یکی از دو ماشین عبور می کند ، بیان می شود . (s_ij=∑_(K=1)^N▒X_ijk )/(∑_(K=1)^N▒〖(Y_ik+Z_jk-X_i)〗) (3) که در آن ضرایب به صورت زیر تعریف می شوند : Xij : عملیات روی قطعه k که در هر دو ماشین I , j صورت می گیرند . Yik :عملیات روی قطعه k که در ماشین i صورت می گیرند . Zjk : عملیات روی قطعه k که در ماشین j صورت می گیرند . به طور خلاصه روش کار آنالیز دسته تک ارتباطی بصورت زیر می باشد : مرحله (1) : محاسبه ضریب تشابه برای هر یک از جفت ماشین ها مرحله (2) : انتخاب اندیس (اعداد ) شبیه ترین ماشین ها برای تشکیل سلول اول مرحله (3) : تشکیل سلولهای دیگر برای دستگاه ها با سطوح شباهت کمتر مرحله (4) : ادامه مرحله 3 تا وقتی که تمامی ماشین ها در سلول ها دسته بندی شوند . با استفاده از الگوریتم شرح داده شده و برای دستگاه های مورد بررسی در جدول 2 ، ضریب تشابه برای کلیه دستگاه ها محاسبه و در جدول 3 نشان داده شده است . نمایش تصویری ضرایب تشابه بین دستگاه ها ، نمودار دندوگرام ، با استفاده از مقادیر جدول 2 محایبه و در شکل 1 نشان داده شده است . جدول 3- ضریب تشابه بین دستگاه ها M1 * M2 M1 * M3 M1 * M4 M1 * M5 M1 * M6 M1 * M7 M1 * M8 M1 * M9 0.1739 0.1836 0.5098 0.2321 0.3584 0.2807 0.6037 0.64 جفت ماشین ها ضریب تشابه M2 * M3 M2 * M4 M2 * M5 M2 * M6 M2 * M7 M2 * M8 M2 * M9 0.0468 0.2222 0.4222 0.2790 0.3181 0.3111 0.2686 جفت ماشین ها ضریب تشابه M3 * M4 M3 *M5 M3 M6 M3 * M7 M3 * M8 M3 * M9 0.5272 0.0166 0.1408 0.2413 0.1904 0.3103 جفت ماشین ها ضریب تشابه M4 * M5 M4 * M6 M4 * M 7 M4 * M8 M4 * M9 0.2340 0.0606 0.1702 0.1219 0.2564 جفت ماشین ها ضریب تشابه M5 * M6 M5 * M7 M5 * M8 M5 * M9 0.14 0 0.5428 0.2162 جفت ماشین ها ضریب تشابه M6 * M7 M6 * M8 M6 * M9 0.1739 0.1071 0.1333 جفت ماشین ها ضریب تشابه M7 * M8 M7 * M9 0.125 0.2903 جفت ماشین ها ضریب تشابه M8 * M9 0 جفت ماشین ها ضریب تشابه M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 دریل فرز سنگ مغناطیسی سنگ گرد تراش پرداخت سنگ سوراخ تراش سی ان سی فرز سی ان سی حکاکی نمودار شکل 1 را می توان بصورت جدول 4 و به ازای سلول های تشکیل شده ، نمایش داد . جدول 4 – سلول های تشکیل شده نمایش سلول ها تعداد سلول ها ضریب تشابه M1 / M2 / M3 / M4 / M5 / M6 / M7 / M8 / M9 9 1 (M1 , M2) / M3 / M4 / M5 / M6 / M7 / M8 / M9 8 0.64 (M1 , M2 , M3) / M4 / M5 / M7 / M6 / M8 / M9 7 0.603 (M1 , M2 , M3) / (M5 , M7) /M9 / M4 / M8 / M6 6 0.54 (M1 , M2 , M3, M9) / (M5 , M7) / M4 / M8 / M6 5 0.527 (M1 , M2 , M3 , M5 , M7, M9) / M4 / M8 / M6 4 0.509 (M1 , M2 , M3 , M5 , M7, M9, M4) / M8 / M6 3 0.311 (M1 , M2 , M3 , M5 , M7, M9, M4 , M8) / M6 2 0.29 (M1 , M2 , M3 , M5 , M7, M9, M4 , M8 , M6) 1 0.279 ارزیابی طراحی سلول : در طراحی سلول همواره بیش از یک راه حل موجود است و هدف پیدا کردن بهترین راه حل است . اصل بر این مبناست که فاصله ای که قطعه میان فرایندها طی می کند ، حداقل باشد ( بین سلولی و داخل سلولی ) بدین ترتیب زمان صرف شده برای جابجایی مواد حداقل و هزینه جابجایی مواد نیز کاهش می یابد . برای ارزیابی فاصله ای که یک قطعه از میان ماشین ها عبور می کند ، باید فاصله طی شده اندازه گیری شود . ولی در نبود اطلاعات واقعی از فرضیات زیر استفاده می شود . فرضیات : دستگاه ها به صورت تصادفی ( Random ) واقع می شوند . بین دو ماشین در یک گروه N ماشینی ، یک واحد فاصله است . یک قطعه باید حداقل دو ماشین را در یک گروه N ماشینی طی کند . فاصله چیدمان خطی (N+1)/3 فاصله چیدمان مربعی 2=√N/3 فاصله چیدمان مستطیلی (M+L)/2 M تعداد ردیف ها و L تعداد ماشین ها در هر ردیف است . فاصله کلی طی شده در سلول j ام ، برای آرایش i ام برابر است با : (7) ∑_j^m▒〖d_ij k_ij 〗 m :تعداد سلول های تعیین شده : d_ijفاصله مورد پیش بینی جابجایی بین دو ماشین برای آرایش i ام در سلول j ام . k_ij : تعداد کل حرکات بین دو ماشین برای همه قطعات برای آرایش i ام در سلول j ام . هزینه کل داخل سلولی و برون سلولیبرای آرایش i ام عبارتست از : (8) 〖TC〗_i=C_1 N_1+C_2 ∑_j^m▒〖d_ij k_ij 〗 :N_1 تعداد حرکات بین سلولی برای آرایش i ام. : c_1 هزینه حرکات بین سلولی . : c_2هزینه هر واحد فاصله درون سلولی . زمان جابجایی قطعات که برای مقایسه بین سلول های تشکیل شده استفاده می شود از رابطه زیر بدست می آید : (9) Total Time= (N_1 ∑_j^m▒〖d_ij k_(ij).t) 〗 البته با توجه به نبود اطلاعات کافی مربوط به زمان اولیه نمی توان به طور کارآمد از آن استفاده کرد و فقط به ذکر آن بسنده می کنیم . با استفاده از معادله 8 هزینه کل حالت های مختلف محاسبه و در جدول 5 نشان داده شده است : جدول 5- هزینه برای هر حالت سلول بندی هزینه کل (واحد ) تعدا سلول ها 396 9 346 8 353 7 334 6 349 5 606 4 916 3 1365 2 2350 1 همان طور که در جدول 5 دیده می شود ، وضعیت 6 سلولی کمترین هزینه را نشان می دهد . (حالت زیر ) (M1,M2,M3) / (M5,M7) / M9 / M4 / M8 / M6 با توجه به اینکه هزینه بین سلولی بیشتر از داخل سلولی می باشد ، این حالت را می توان بیش از حالت بدست آمده از آنالیز دسته تک ارتباطی بهینه کرد . بنابراین دو دستگاه مجزا در یک سلول واقع می شوند و یک سلول جدید حاصل می شود که نتیجه به شرح زیر است : (M1,M2,M3) / (M5,M7) / (M9,M4) / M8 / M6 هزینه کل این حالت ( حالت 5 سلولی ) ، 327 واحد می باشد که نشان دهنده 21% کاهش نسبت به بهترین وضعیت تشکیل سلول ها است . ( جدول 5 ملاحظه می شود ) برای ارایه چیدمان نهایی در کارگاه واحد تولیدی ، باید سلول ها به صورتی کنار هم واقع شوند که جریان مواد به راحتی صورت گرفته و هر مجموعه از سلول ها برای تولید قطعه مشخصی بکار روند . لذا برای چیدمان بهینه دستگاه ها ، درون سلول ها از روش هولیر (Holier ) استفاده گردید [1] . اساس کار این روش بر اساس ایجاد جدول "از "(From ) ، "به " (To ) می باشد بدین ترتیب که تعداد قطعاتی که در فرایند تولید از دستگاه Mi به Mj می رود شمارش می شود و در جدول ذکر می شود . این عمل برای تمامی دستگاه ها صورت می پذیرد . در مرحله بعدی اعداد سطرها با هم و ستون ها نیز با هم جمع می شود و در جدول و در مقابل نام هر دستگاه ذکر می شود ، سپس مجموع سطرها بر مجموع ستون ها تقسیم می شود و ترتیب ماشین ها در هر سلول بر اساس اعداد بدست آمده از بزرگ به کوچک می باشد . در شکل 2 جریان مواد برای حالت اولیه و بهینه نمایش داده شده است . که نتایج حاصله به شرح زیر است : جدول 4 – بهینه سازی هر سلول با استفاده از روش هولیر به / از جمع "از" به M3 M2 M1 1.346153846 35 34 1 0 M1 27 27 1 0 26 M2 بی نهایت 0 0 0 0 M3 35 1 26 جمع"به" به / از جمع"از" به M7 M5 از بی نهایت 15 15 0 M5 0 0 0 0 M7 15 0 جمع"به" به / از جمع "از" به M9 M4 از 0 0 0 0 M4 بی نهایت 16 0 16 M9 0 16 جمع"به" در شکل 2 جریان مواد برای حالت اولیه و حالت بهینه نمایش داده شده است ، که نشان دهنده کاهش پیچیدگی و جریان مواد به میزان قابل توجهی می باشد . الف- حالت اولیه ب- حالت بهینه M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 دریل فرز سنگ مغناطیسی سنگ گرد تراش پرداخت سنگ سوراخ تراش سی ان سی فرز سی ان سی حکاکی شکل 2: جریان مواد برای حالت اولیه و بهینه نتایج : در این مقاله هدف بهینه سازی جریان تولید بوسیله تکنولوژی گروهی بود که پس از جمع آوری اطلاعات خام مربوط به فرایند تولید قطعات با استفاده از آنالیز طبقه بندی شاخه ای به دسته بندی قطعات بر اساس شباهت در فرایند تولید پرداختیم ، سپس با استفاده از آنالیز دسته تک ارتباطی سلول های ماشین ها ایجاد شده و یک چیدمان اولیه حاصل گردید و با استفاده از روش هولیر چیدمان در داخل سلول ها بهینه و با استفاده از سلول های حاصله چیدمان نهائی ایجاد گردید . در مقایسه با چیدمان اولیه و با توجه به چیدمان نهایی تعدادی از دستگاه ها در چیدمان جدید کاهش یافته است ، که خود نکته مثبتی به شمار می آید . با توجه به جریان مواد رسم شده برای این حالت ملاحظه می شود ، که پیچیدگی جریان مواد کاسته شده است . بنابراین برنامه ریزی تولید آسانتر می باشد . فرایند انبارش و بازرسی نیز آسانتر می باشد . و در نهایت هزینه ، زمان و جریان مواد 21% کاهش یافت . مراجع : گلشنی , م.," آشنایی با تکنولوژی گروهی " , چاپ دوم , انتشارات معاونت اقتصادی و برنامه ریزی بنیاد مستضعفان و جانبازان انقلاب اسلامی , 1372 2-Kusiak A., "Intelligent manufacturing systems”, Prentice – Hall, 1990 3-O. Felix Offodile,Application of similarity coefficient method to parts coding and classification analysis in group technology,Journal of Manufacturing Systems 1991. 4-Andrew Kusiak ,Branching algorithms for solving the group technology problem ,Journal of Manufacturing Systems 1991. 5-John Miltenburg, Wenjiang Zhang,A comparative evaluation of nine well-known algorithms for solving the cell formation problem in group technology,Journal of Operations Management 1991. 6-D. Ben-Arieh, P. T. Chang, An extension to the p-median group technology algorithm, Computers & Operations Research 1994. 7-W.-H. Chen, B. Srivastava, Simulated annealing procedures for forming machine cells in group technology,European Journal of Operational Research 1994. 8-David F. Rogers, Shailesh S. Kulkarni,Optimal bivariate clustering and a genetic algorithm with an application in cellular manufacturing,European Journal of Operational Research 2005. 9-Miin-Shen Yang, Wen-Liang Hung, Fu-Chou Cheng, Mixed-variable fuzzy clustering approach to part family and machine cell formation for GT applications, International Journal of Production Economics 2006. 10-Miin-Shen Yang, Jenn-Hwai Yang, Machine-part cell formation in group technology using a modified ART1 method,European Journal of Operational Research 2008

+ نوشته شده در ۱۴/۴/۱۳۹۱ساعت ۱۲:۴۲ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

ماشينكاري با واير كات

 مقدمه

تاریخچه ماشينكاري وايركات، فرآيند برادهبرداري است كه در آن از يك منبع با انرژي ترموالكتريكي بهمنظور برادهبرداري استفاده ميشود. فرآيند برشكاري بهوسيله جرقههاي متناوب و كنترل شدهاي است كه بين الكترود يعني سيم و قطعه كار زده ميشود. الكترود سيم نازكي است كه از قرقره باز شده و از درون قطعه كار عبور كرده و از سمت ديگر توسط مكانيزم مربوطه خارج ميشود. بين سيم و قطعه كار فاصله كوچكي به نام گپ وجود دارد كه در حين انجام ماشينكاري مايع ديالكتريك آن را دربر ميگيرد و در ولتاژ مناسب تخليه الكتريكي بين سيم و قطعه كار اتفاق ميافتد و جرقههاي ايجاد شده قطعه كار را بهصورت موضعي تبخير كرده و مايع ديالكتريك آنها را از محل شستشو ميدهد و فرآيند برادهبرداري انجام ميگيرد. ماشينكاري وايركات در چند سال اخير با توجه به نياز روزافزون در برخي از زمينههاي ساخت و توليد بخصوص صنايع قالبسازي دقيق، بسيار پيشرفت كرده و مورد توجه قرار گرفته است. از آنجاييكه زبري سطح يكي از مهمترين پارامترها در ساخت و توليد محسوب ميشود تحقيقات مختلفي بهوسيله محققين بهمنظور بهينهسازي زبري سطح بهدست آمده در فرآيند وايركات انجام پذيرفته است. اين مطالعات نشان ميدهد زبري سطح در فرآيند وايركات ارتباط نزديكي با پارامترهاي ماشينكاري دارد. اگرچه، تحقيقات منتشر شده اطلاعات جامعي را در زمينه انتخاب پارامترهاي ماشينكاري براي ماشينهاي متفاوت و مواد و شرايط مختلف ماشينكاري فراهم ننموده است. از آنجاييكه ماشينكاري وايركات يك روش ماشينكاري غير سنتي (مدرن) پر كاربرد و مورد نياز با سرمايهگذاري اوليه بالاست، لازم است براي انجام اين فرآيند پارامترهاي مناسب ماشينكاري بهمنظور اقتصادي كردن فرآيند انتخاب گردند. انتخاب پارامترهاي مناسب بهمنظور رسيدن به زبري سطح مورد نظر و يا حداكثر نرخ برادهبرداري با اطلاع از نحوه تأثيرگذاري اين پارامترها بر روي عوامل ياد شده ممكن خواهد بود كه هدف اصلي اين تحقيق نيز قرار گرفته است. تنظيم پارامترهاي ماشينكاري تا حد زيادي به تجربه و مهارت اپراتور و استفاده صحيح از جدولهاي ماشينكاري فراهم شده به‌وسيله سازندگان ماشين ابزار بستگي دارد. استفاده از عملكرد بهينه ماشين ابزار بواسطه زيادي تعداد پارامترهاي تنظيم شونده دستگاه بسيار مشكل است. كارهاي پس از آمـاده‌سازي و طـي مـراحـل تئـوريـك طـراحي آزمايش و اطمينان از امكان اجـراي طـراحـي انجـام شده و نتيجه‌بخش بودن آن، نوبت به انجام آزمايشها مي‌رسد. اولين مرحله در فرآيند انجام آزمايشها ماشينكاري است كه خود شامل آشنايي با ساختمان ماشين و نحوه برنامه‌نويسي و كار كردن با آن است. اين آزمايشها بر روي ماشين وايركات 5 محوره مدل ONA ARUCUT R250 ( شکل 1 ) انجام شده است كه مشخصات فني آن پس از شرح فرآيند ماشينكاري وايركات در ادامه ذكر شده است. شکل 1 ماشين كاري با وايركات وايركات فرم خاصي از E.D.M است كه درآن الكترود , سيمي هادي است كه دائماً حركت كرده و دور قرقره پيچيده مي شود سيم نسبت به قطعه كار توسط يك ميز N.C تغيير موقعيت مي دهد . در نتيجه در مسير حركت سيم برش دقيقي ايجاد مي شود . در صورت طي يك مسير بسته در داخل قطعه كار , هم از قطعه داخلي (به عنوان ماتريس) ممكن است استفاده شود .دستگاه هاي وايركات حداقل دو محور حركت كنترل شده (x.y) دارند . در بيشتر دستگاه ها مي توان با استفاده از محور افقي كمكي (به اسم v.u ) به سيم زاويه داد تا سطوح مايل برش كاري شود . دستگاه هايي هم با محور عمودي و گردان كنترل شده موجود است . سيم ممكن است يك بار مصرف يعني از قرقره اي باز وپس از عبور از قطعه كار و برش كاري به قرقره اي ديگر بسته شود ويا براي چندين بار در يك سيكل گردشي مورد استفاده قرار گيرد. شکل 2 سيستم كنترل شبيه ماشين هاي C.N.C عمودي است . گاهي ممكن است بدليل اختلال در فلاش دي الكتريك يا خرابي قطعه كار برش متوقف شود و به موقعيت اوليه برگشت . كنترل دستگاه بايد به تواند سيم را از مسير رفته برگرداند. وايركات هاي معمولي تا ضخامت 150 ميلي متر را مي برد ولي برخي لز آن ها تا ضخامت 420 ميلي متر برش ميزند . پاشش دي الكتريك از طريق نازل هايي است كه در بالا وپايين قرارداشته و راهنماي سيم نيز هستند . دي الكتريك معمولاً آب دي يونيزه شده است . ذرات براده با فيلتر كردن و ته نشيني از دي الكتريك جدا مي شوند . دقت معمول +_013/0 mm است . در دستگاه هاي دقيق تر تا +_005/0mm مي تواند باشد . كنترل دقيق دما صورت مي گيرد و مسير چند بار طي مي شود . هر بار قدرت الكتريكي را كم مي كنند تا (مثل اسپارك معمولي ) تا پرداخت سطح افزايش يابد , مقدار كشش سيم بايد ثابت باشد . كشش بايد نه آن قدر زياد باشد كه سيم را ببرد و آنقدر كم كه سيم در داخل قطعه كار مستقيم نباشد . مقدار مناسب كشش تابع جنس و قطر كار است راهنماهاي سيم از مواد سختي مثل ياقوت يا الماس ساخته مي شوند تا سايش آنها حداقل باشد راهنماها براي عمودي نگه داشتن سيم لازمند تا ديواره هاي قطعه برش خورده مستقيم باشند . سرو مكانيزم هاي هيدروليكي در وايركات كاربرد ندارند . حركت ها توسط سرو موتورهاي AC يا DC انجام مي شود . متغيير كنترل شده در سيستم كنترل , ولتاژ بين الكترود و قطعه كار است اگر از سوراخ شروع كار استفاده نشود و سيم وايركات از خارج وارد قطعه كار شود , در انتهاي برش قطعه بيروني شبيه قابي است كه يك گوشه آن به هم متصل نيست . تنش هاي داخلي در قاب موجب اعوجاج سطح برش كاري شده و دقت را كاهش مي دهد . هر چه قطعه بيروني بزرگتر از قطعه داخلي باشد اثر فوق كمتر است . غالباً از يك تسمه يا به اصطلاح نوار چسب جهت اتصال قاب بيروني و داخلي استفاده مي شود . هدف از اين كار نگه داشتن قطعه داخلي و ممانعت از سقوط آن در انتهاي برش كاري . همچنين حفظ پيوستگي الكتريكي است . سنبه و ماتريس هاي برش , ابزار تراش كاري , شابلون هاي مورد نياز در كپي تراشي ابزار خانكشي و قالب هاي اكسترود مواردي از كاربرد وايركات مي باشند . وايركات در متالوژي هم كاربردهاي زيادي دارد مثل برش نمونه تست از مغز قطعه ريختگي براي تعيين تركيب شيميايي آن , مقطع زدن جوش ها براي متالوگرافي و ساخت نمونه هاي تست خواص مكانيكي . مثل اسپارك هاي عمودي , جريان و طول روشن پالس متغيرهاي عمده اي هستند كه انرژي جرقه ها به آن وابسته است . در منابع مدرن توليد پالس , اين متغيرها و زمان خاموش بودن پالس را مي توان مستقل از هم تنظيم كرد . ظرفيت عبور جريان سيم وايركات محدود است بنابراين حد جريان منبع تغذيه بندرت از 30 آمپر تجاوز مي كند . ولتاژ بين سيم و قطعه كار معمولا 55 الي 60 ولت است . چون سايش الكترود اهميت چنداني ندارد پلاريته متصل به سيم هميشه منفي است تا سرعت برش كاري بيشتر شود . سيم قطورتر توانايي تحمل انرژي بيشتري داشته و بنابراين سرعت برش كاري به آن بيشتر است . وضعيت سطح وايركات شده شبيه سطح اسپارك شده است . كم بودن انرژي جرقه ها موجب ايجاد سطحي با پرداخت بهتر مي شود درجه پرداخت سطح بين ./2-1/25μmRa است . براي افزايش پرداخت سطح مي توان مسير را چند بار رفت و هر بار انرژي جرقه ها را كاهش داد . تنظيم پارامترهاي اسپارك بايد با توجه به جنس و ضخانت قطعه كار باشد . مقدار كمي از مواد سيم روي سطح قطعه كار رسوب مي كند . تجربه نشان داده حتي در سيم موليبدوني با پوشش گرافيت نيز كربن و موليبدون روي سطح قطعه كار رسوب مي كنند . رسوب مس و روي از سيم برنجي در جوش كاري سطوح برش شده مزاحمت ايجاد مي كند ولي با اسيد نيتريك قابل زدودن است .برش كاربيدهاي سمانته تنگستن با توجه به تقدم خوردگي چسب كبالت و ايجاد ترك مشكل است . پاشش مناسب دي الكتريك مثل اسپارك در وايركات هم اهميت دارد . نازل ها بايد تا حد امكان به قطعه كار نزديك تر باشند . اگر ضخامت قطعه كار متغير باشد اين امر مقدور نيست و بنابراين برش كاري آن ها به راحتي مقدور نيست . فلاش ناكافي دي الكتريك موجب پاره شدن سيم مي شود . براي ممانعت از اين امر زمان قطع پالس را افزايش مي دهند هرچند سرعت برش كم مي شود . دليل تغيير زمان قطع پالس آن است كه انرژي اسپارك بايد ثابت باشد تا پرداخت سطح و عرض شكاف كه تأثير عمده اي در دقت كار دارد تغيير نكند . پركاربردترين سيم سيم برنجي است . سيم برنجي داراي مشخصاتي مثل استحكام كشش و هدايت الكتريكي بالا است . قابليت كشش و فرم دهي آن نيز زياد است و تلرانس قطر سيم هاي توليدي كم است . تمايل به استفاده از سيم هاي روكش دار با مواد مختلف وجود دارد . مثل سيم فولادي داراي استحكام كشش كه يك لايه روكش مسي براي افزايش هدايت الكتريكي و يك لايه سطحي گرافيت براي افزايش سرعت ماشين كاري دارد . لايه خارجي را مي توان با توجه به نوع كار انتخاب كرد . اين سيم ها گرچه گران ترند ولي سرعت برش كاري آن ها از سيم برنجي بيشتر است بنابراين ممكن است كم هزينه تر باشند . سيم مغز موليبدني و سيم با روش روي بيز موجود است . سيم هايي كه استحكام كشش بالايي دارند خصوصاً وقتي ايجاد لبه هاي با شعاع كم مد نظر است مناسب ترند . ضخامت سيم ها بين 05/0 تا 3/0 ميلي متر است . استاندارد صنعتي رسمي سرعت برش عبارت است از : سرعت خطي برش ورق ضخامت 25 ميلي متري از جنس فولاد ابزاري D2 و بر حسب سطح برش كاري شده در ساعت بيان مي شود سرعت برش كاري در وايركات هاي قديمي حدود 1300mm/h است . سرعت ملشين هاي جديد بيش از ده برابر اين مقدار است . بيشتر پيشرفتي كه حاصل شده از تكامل منابع تغذيه بوده است . فلاش دي الكتريك در سرعت هاي برش بالا بايد ايده آل باشد . هندسه قطعه اي كه بايد بريده شود بر حسب نقاط , خطوط و دايره ها تعريف مي شود . سپس مسي برش مشخص مي شود . وقتي خطي دايره اي را قطع مي كند بايد مسير در جهت خلاف عقربه هاي ساعت يا خلاف آن انتخاب شود . مسير ابزار به كدهايي تبديل مي شود كه ماشين آن ها را مي فهمد . مبناي برنامه نويسي خط مركز است ولي افست لازم براي ماشين تعريف مي شود . سيم را مي توان به يك فرز كوچك تشبيه كرد . با توالي نقاط , امكان توليد منحني هايي كه تعريف رياضي شده اند وجود دارد . ميان يابي مي تواند خطي دايره اي باشد . اگر نقاط يك منحني تعريف رياضي نشده باشند مي توان آن ها را از جدول ديجيتايزر شده به دست آورد . سطوح بالا و پايين قطعه كار را مي توان مستقلاً برنامه نويسي كرد . محورهاي افقي u.v براي ايجاد انتقال هاي پيوسته ضروري به كار مي روند . بدين ترتيب امكان انتقال , مثلاً از يك سطح مقطع دايروي به مربعي ايجاد مي شود . نقشه قطعه كار را مي توان در محيط اتوكد ترسيم كرد وسپس با فرمان dxfout فايل مربوطه را خارج نمود و با تعريف رأس فايل براي ماشين مستقيماً در ماشين اجرا نمود . 1- كاربردهاي وايركات : 2- منابع تغذيه : 3- پرداخت سطح : 4- دي الكتريك و پاشش آن : 5- سيم : 6- سرعت برش : 7- برنامه نويسي وایرکات در صنعت قالبسازی خصوصا اسپارک کاربرد زیادی دارد .دستگاه واير كات با استفاده از يك سيم با قطر بسيار كم ( 2/0) كه وظيفه هدايت جريان و جرقه هاي برق را دارد عمليات برش انواع فلزات پر كاربرد و سخت را انجام مي دهد . فلزاتي همچون مس ، فولاد ، تنگستن كابيد، چدن و ... اين دستگاه با قابليت برش در 5 محور بسيار قابل توجه است.محورها ي X,Y,Z, ودو محور با زاويه دلخواه .U , V كاربرد اين دستگاه در برش قطعات ريز و چرخ دنده هاي داخلي و كلا“ قطعاتي كه نياز به ظرافت و دقت بالايي دارندداراي اهميت است.دقت اين دستگاه mm001/0 است .قطعه كار روي ميز كار بين دو نازل تحتاني و فوقاني قرار مي گيرد و حركت اصلي متعلق به ميز و نازل ها است.پيشروي و سرعت گردش سيم با توجه به ضخامت و سختي قطعه كار تعيين مي شود . (هرچه ضخامت قطعه كار بالاتر باشد، سرعت سيم بالاتر و پيشروي كم تر مي شود.).وایرکات در صنعت قالبسازی خصوصا اسپارک کاربرد زیادی دارد .زبان برنامه نويسي اين دستگاه G كد است . خنک کننده در اين دستگاه بسيار قابل اهميت است و معمولا“ از آب مقطر با فشار زياد استفاده مي شود . شکل 3 . عکس های دستگاه cut wire مباني فرآيند: ماشينكاري تخليه الكتريكي بوسيله ابزار سيمي (DEWC) كه عموماً به‌عنوان ماشينكاري وايركات (WEDM) شناخته مي‌شود فرآيندي است كه به‌منظور توليد شكلهاي پيچيده 2 و 3 بعدي در مواد رساناي جريان الكتريسته بكار مي‌رود. ماشينكاري وايركات، روشي تقريباً جديد در توليد به‌شمار مي‌رود كه اولين بار كاربرد آن در سال 1968 آغاز شد. تا سال 1975 چون فرآيند و قابليتهاي آن توسط صنعتگران درك شده بود عموميت آن به سرعت افزايش يافت. تا سال 1982، تخمين زده شد كه حدود 1500 دستگاه وايركات در ايالات متحده در حال استفاده مي‌باشند. ماشينكاري تخليه الكتريكي (EDM) در يك محيط واسط دي‌الكتريك انجام مي‌شود، كه اين دي‌الكتريك موجب ايجاد تخليه الكتريكي بين الكترود و قطعه كار مي‌گردد. اين فرآيند اساساً يك فرآيند ترموديناميكي است كه در آن هر جرقه ايجاد شده در نقش منبع حرارتي مي‌باشد. اين حرارت قطعه كار را ذوب نموده و باعث فرسايش آن مي‌گردد. ماشين كاري با روش تخليه الكتريكي(EDM) ماشين كاري با روش تخليه الكتريكي(EDM) يكي از روش هاي توليد مخصوص است كه كاربرد وسيعي يافته است. در اين روش براي براده برداري هيچگونه تماس مستقيمي بين قطعه كار و الكترود بر قرار نمي‌شود و در نتيجه نيروي فيزيكي نخواهيم داشت. آهنگ جداشدن فلز يا براده برداري به رسانايي الكتريكي قطعه كار بستگي دارد نه سختي آن . اساس اين روش: اين روش براي ماشين كاري كليه مواد هادي جريان به كار مي رود با هر مقدار سختي كه داشته باشند و از چهار بخش تشكيل مي شود: 1- الكترود 2- قطعه 3- كار 4- سيال دي الكتريك 5- منبع تامين جريان هدف از استفاده از دي الكتريك (آب يا نفت سفيد) كاهش دما در منطقه ماشينكاري و انتقال ذرات ماشين كاري شده از منطقه ماشين كاري مي‌باشد تا جرقه ها مناسب زده شوند و اصطلاحا پديده آرك (Arc) اتفاق نيافتد. چنانچه بين دو الكترود (قطعه كار و الكترود) اختلاف پتانسيلي اعمال شود در اثر برخورد شديد الكترون ها به دي الكتريك بين دو الكترود مولكولهاي دي الكتريك يونيزه مي شوند و كانالي از يون بين دو الكترود به وجود مي آيد كه به آن كانال پلاسما گويند.(پلاسما حالت چهارم ماده است). و در اثر بر خورد شديد يونها به قطعه كار باربرداري صورت مي گيرد. با زدن جرقه از يك سو و پيشروي ابزار به سمت قطعه كار از سوي ديگر (به صورت ارتعاش رفت و برگشتي با فركانس بالا) به مرور زمان شكل ابزار در قطعه كار براده برداري مي شود. هر جرقه درجه حراتي بين 8000 تا 12000 درجه سانتيگراد توليد مي كند . اندازه چاله اي كه هر جرقه از قطعه بار برمي دارد به ميزان انرژي جرقه بستگي دارد كه مهمترين عامل موثر منبع تامين جريان است عمق چاله به وجود آمده از چندين ميكرون تا 1 ميليمتر متفاوت است. فرآيند EDM شش مرحله دارد: 1-الکترود به قطعه کار نزديک شده. هر دو بار دار ميشوند (معمولا قطعه کار مثبت و الکترود منفي) 2-چون سطح الکترود و قطعه کار هر دو در اشل ميکروني داراي پستي و بلندي مي باشند بنابراين بين دو نقطه که نزديکترين فاصله را نسبت به جاهاي ديگر با هم دارند جرقه الکتروني شکل مي گيرد. 3- کانال پلاسما شکل مي گيرد. 4- در اثر تمرکز بالاي کانال پلاسما چاله اي از قطعه کار ذوب مي شود. 5- فشار کانال پلاسما بسيار بالا است .با قطع شدن جرقه و در پي آن قطع شدن کانال پلاسما چون مذاب در آن دما و فشار نمي تواند دوام داشته باشد به يکباره با حالت انفجاري به اطراف پراکنده مي شود. 6-دي الکتريک با شستشوي خود ذرات پراکنده شده را جمع آوري مي‌کند. صافي سطح و سرعت ماشيکاري: صافي سطح به ابعاد جرقه توليدي بستگي دارد. هر چه جرقه قوي تر باشد سطح خشن تر ولي سرعت ماشين کاري خيلي بيشتر خواهد بود. با اين روش به صافي Ra 0.10 مي توان رسيد، سطحي که مثل آينه عمل مي کند. صافي سطح هاي استاندارد معادل Ra 0.8/1 (N5 - N6) مي باشد. بسته به انرژي جرقه سرعت بار برداري از 1 تا چند صد ميليمتر مکعب بر دقيقه مي‌باشد. اضافه مي شود که جرقه حداقل بايد 5 سانتيمتر زير دي الکتريک زده شود تا خطر اشتعال را در پي نداشته باشد چون انرژي جرقه بسيار بالا است.از دستگاه هاي متداول مي توان به اسپارک و وايرکات اشاره کرد .كارايي اين سيستم با آهنگ براده‌برداري بر حسب ميليمتر مكعب يا اينچ مكعب بر دقيقه سنجيده مي‌شود و توسط سيستمهاي كنترل عددي كنترل مي‌شود.الكترود اين فرايند معمولا از جنس مس(در اسپارك) و مسس يا تنگستن (در واير كات) مي‌باشد. شکل 4 . نمایی از دستگاه وایرکات دستگاه CNC WIRE CUT E.D.M كه در اصطلاح تجاري به آن دستگاه واير كات ( Wire Cut ) گفته مي شود ماشيني است كه با استفاده از تكنولوژي E.D.M (Electro Discharge machine ) يا تخليه الكتريكي بين الكترود و قطعه كار ، عمل براده برداري را انجام مي دهد. در اين دستگاه الكترود يك رشته سيم هادي جريان ( عموماً از برنج با روكش مناسب ) با قطر 30/0 – 05/0 ميليمتر بوده و براي قطعه كار هم هر فلز هادي مي تواند مورداستفاده قرارگيرد. همه ماشينهاي وايركات به كنترلر CNC مجهز مي باشند كه در آن مسير برش توسط فايل اتوكد به كامپيوتر داده مي شود و پس از پردازش فايل ، به كنترلر CNC و سپس به موتورها فرمان داده شده و ضمن حركت قطعه كار خود در مسير تعريف شده ، سيم با ايجاد جرقه طرح مورد نظر را برشكاري مي نمايد عمده كاربرد اين دستگاه در صنعت قالب سازي خصوصاً ساخت قالبهاي سنبه و ماتريس و همچنين ساخت اشكال پيچيده مسي به عنوان مدل اسپارك كاري مي باشد علاوه بر اين در برشكاري اجسام بسيار سخت مناسب ترين شيوه است و در بسياري مواقع كار انجام شده با وايركات با هيچ دستگاه ديگري قابل جايگزيني نيست دقت ابعادي و كيفيت سطح ماشينكاري در دستگاه وايركات بسيار بالاست به نحوي كه پس از پروسه وايركات نياز به عمليات تكميلي كمتر مشاهده مي گردد . مايع دي الكتريك مورد استفاده در اين دستگاه آب مقطر بوده كه هيچ زيان زيست محيطي نداشته و بسيار ارزان است . براي تهيه يك دستگاه Wire Cut مناسب موارد ذيل را بايد مد نظر قرار داد : 1- حداكثر سرعت برش ( min/ mm2 ) 2- ابعاد حركتي ميز و دقت آن 3- سيستم كنترلي ميزها ( Close Loop / Open Loop) 4- نوع سيم مصرفي و ميزان مصرف آن ( min/ m ) 5- صافي نهايي (m µ ) 6- فرمت نقشه هاي ارائه شده ( اپراتوري سيستم CNC ) 7- چگونگي سيستم دي الكتريك ( غوطه وري يا پاششي ( 8- پارامترهاي جانبي سيستم CNC 9- حداكثر لقي ايجاد شده بين سمبه و ماتريس (m µ ) 10 - خدمات پس از فروش ( تامين تجهيزات و قطعات مصرفي ( 11 - ماكزيمم ضخامت برش وايركات فرم خاصي از E.D.M است كه درآن الكترود , سيمي هادي است كه دائماً حركت كرده و دور قرقره پيچيده مي شود سيم نسبت به قطعه كار توسط يك ميز N.C تغيير موقعيت مي دهد . در نتيجه در مسير حركت سيم برش دقيقي ايجاد مي شود . در صورت طي يك مسير بسته در داخل قطعه كار , هم از قطعه داخلي (به عنوان ماتريس) ممكن است استفاده شود .دستگاه هاي وايركات حداقل دو محور حركت كنترل شده (x.y) دارند . در بيشتر دستگاه ها مي توان با استفاده از محور افقي كمكي (به اسم v.u ) به سيم زاويه داد تا سطوح مايل برش كاري شود . دستگاه هايي هم با محور عمودي و گردان كنترل شده موجود است . سيم ممكن است يك بار مصرف يعني از قرقره اي باز وپس از عبور از قطعه كار و برش كاري به قرقره اي ديگر بسته شود ويا براي چندين بار در يك سيكل گردشي مورد استفاده قرار گيرد. سيستم كنترل شبيه ماشين هاي C.N.C عمودي است . گاهي ممكن است بدليل اختلال در فلاش دي الكتريك يا خرابي قطعه كار برش متوقف شود و به موقعيت اوليه برگشت . كنترل دستگاه بايد به تواند سيم را از مسير رفته برگرداند .وايركات هاي معمولي تا ضخامت 150 ميلي متر را مي برد ولي برخي لز آن ها تا ضخامت 420 ميلي متر برش ميزند. پاشش دي الكتريك از طريق نازل هايي است كه در بالا وپايين قرارداشته و راهنماي سيم نيز هستند . دي الكتريك معمولاً آب دي يونيزه شده است . ذرات براده با فيلتر كردن و ته نشيني از دي الكتريك جدا مي شوند . دقت معمول +_013/0 mm است . در دستگاه هاي دقيق تر تا +_005/0mm مي تواند باشد . كنترل دقيق دما صورت مي گيرد و مسير چند بار طي مي شود . هر بار قدرت الكتريكي را كم مي كنند تا (مثل اسپارك معمولي ) تا پرداخت سطح افزايش يابد , مقدار كشش سيم بايد ثابت باشد . كشش بايد نه آن قدر زياد باشد كه سيم را ببرد و آنقدر كم كه سيم در داخل قطعه كار مستقيم نباشد . مقدار مناسب كشش تابع جنس و قطر كار است راهنماهاي سيم از مواد سختي مثل ياقوت يا الماس ساخته مي شوند تا سايش آنها حداقل باشد راهنماها براي عمودي نگه داشتن سيم لازمند تا ديواره هاي قطعه برش خورده مستقيم باشند سرو مكانيزم هاي هيدروليكي در وايركات كاربرد ندارند . حركت ها توسط سرو موتورهاي AC يا DC انجام مي شود . متغيير كنترل شده در سيستم كنترل , ولتاژ بين الكترود و قطعه كار است اگر از سوراخ شروع كار استفاده نشود و سيم وايركات از خارج وارد قطعه كار شود , در انتهاي برش قطعه بيروني شبيه قابي است كه يك گوشه آن به هم متصل نيست . تنش هاي داخلي در قاب موجب اعوجاج سطح برش كاري شده و دقت را كاهش مي دهد . هر چه قطعه بيروني بزرگتر از قطعه داخلي باشد اثر فوق كمتر است . غالباً از يك تسمه يا به اصطلاح نوار چسب جهت اتصال قاب بيروني و داخلي استفاده مي شود . هدف از اين كار نگه داشتن قطعه داخلي و ممانعت از سقوط آن در انتهاي برش كاري . همچنين حفظ پيوستگي الكتريكي است . در ماشينكاري تخليه الكتريكي بوسيله سيم، الكترود يك سيم رساناست. اين سيم معمولاً از جنس برنج است كه به ماشينكاري كه انجام ميشود و كار مربوطه ممكن است پوشش داده شده باشد. سيم در حين ماشينكاري از بين غلتك هدايت كننده سيم عبور ميكند كه اين غلتكها سيم را به موقعيت دقيق خود هدايت ميكنند. شرايط تخليه الكتريكي در اثر اختلاف پتانسيل ايجاد شده بين قطعه كار و سيم فراهم ميگردد. سيم بطور پيوسته و با سرعت ثابت به داخل قطعه كار تغذيه ميشود. بهمنظور افزايش كيفيت جرقههاي ايجاد شده و شستشوي ذرات كنده شده از قطعه كار در حين فرآيند، مايع ديالكتريك (آب) همواره به شكاف موجود بين قطعه كار و سيم (گپ) وارد ميشود. براي اينكه يك فرآيند ماشينكاري مؤثر و دقيق داشته باشيم لازم است كه فاصله صحيح بين قطعه كار و سيم همواره رعايت شود. ماشينكاري وايركات با ماشينكاري تخليه الكتريكي متفاوت است، زيرا در اين فرآيند يك سيم نازك با قطر (3/0-05/ میلیمتر 0012/0-002/0 اینچ) نقش الكترود را ايفا مي‌كند. همانطور كه در شكل 5 نشان داده شده است، سيستم از قرقره باز مي‌شود و به درون قطعه كار تغذيه مي‌شود و توسط قرقره ثانويه دريافت مي‌شود. يك منبع تغذيه مستقیم، با فركانس بالا نيز وظيفه تـوليد پـالسهـاي فـركـانس بـالا بين سيم و قطعه كار را بر عهده دارد. فضاي بين قطعه كار و سيم (گپ) توسط آب دي‌يونيزه پر مي‌شود، كه اين آب نقش دي‌الكتريك را در فرآيند دارد. مواد در جلوي سيم در حال حركت به‌وسيله انرژي حاصل از جرقه‌ها از قطعه كار خورده مي‌شود، كه از اين نظر با فرآيند EDM يكسان است. با حركت كردن ميز و يا سيم، مسيري بر روي قطعه كار برش داده مي‌شود. هيچگونه تماس مكانيكي در فرآيند وايركات بين سيم و قطعه وجود ندارد، گپ موجود بين سيم و قطعه كار mm 05/0 تا 025/0 (in 002/0 تا 001/0) است كه به‌وسيله سيستم موقعيت‌دهي كامپيوتري ثابت نگاه داشته مي‌شود. به‌وسيله ماشينكاري تخليه الكتريكي شكلهاي پيچيده در موادي كه قابليت براده‌برداري پائيني دارند بدون نياز به سرمايه‌گذاري بالا براي سنگ‌زني و شكل‌دهي الكترودهاي EDM قابل دستيابي است. دقت بالا و كيفيت سطح مناسب اين روش را به‌خصوص در توليد قالبهاي پرس، اكستروژن و نمونه‌سازي و حتي براي ساختن الكترودهاي EDM مناسب ساخته است. به‌علت استفاده از سيستم كنترل كامپيوتري در اين فرآيند و زمان‌بر بودن آن يك اپراتور مي‌تواند بر روي چند دستگاه به‌طور همزمان كار كند. شکل 5 كاربردهاي فرآيند وايركات اگرچه فرآيند وايركات يك فرآيند براده‌برداري كند است، اما اين قابليت را داراست كه كارهايي كه نياز به تعداد زيادي اپراتور ماهر دارند را بدون اينكه بخواهند هزينه چندين اپراتور را بپردازند انجام دهد. توانايي اين ماشين براي انجام كار بدون نظارت پيوسته نيز بر قابليت و كارايي آن افزوده است. ماشينكاري قطعه كارهايي با ضخامت زياد، تا حدود( 200میلیمتر) علاوه بر آن کاربرد سيستم كنترل كامپيوتري با دقت بالا، اين فرآيند را مخصوصاً در ساخت انواع قالبها كارآمد و پراستفاده كرده است. با استفاده از وايركات در ماشينكاري قالبهاي پرس با توجه به اينكه، قالب، سنبه، سنبه‌گير و ورقگير مي‌توانند با يك برنامه ای ماشينكاري شوند مي‌توان زمان توليد را تا حد قابل ملاحظه‌اي كاهش داد. لقي‌ها به‌وسيله اصلاح برنامة اصلي به‌وسيله دستورات بزرگنمايي، اعمال مي‌شوند. چون لقي‌ها با دقت كنترل مي‌شوند، عمر قالب 7 تا 10 برابر افزايش پيدا مي‌كند. 1 - كاربردهاي وايركات سنبه و ماتريس هاي برش , ابزار تراش كاري , شابلون هاي مورد نياز در كپي تراشي ابزار خانكشي و قالب هاي اكسترود مواردي از كاربرد وايركات مي باشند . وايركات در متالوژي هم كاربردهاي زيادي دارد مثل برش نمونه تست از مغز قطعه ريختگي براي تعيين تركيب شيميايي آن , مقطع زدن جوش ها براي متالوگرافي و ساخت نمونه هاي تست خواص مكانيكي . 2 - منابع تغذيه : مثل اسپارك هاي عمودي , جريان و طول روشن پالس متغيرهاي عمده اي هستند كه انرژي جرقه ها به آن وابسته است . در منابع مدرن توليد پالس , اين متغيرها و زمان خاموش بودن پالس را مي توان مستقل از هم تنظيم كرد . ظرفيت عبور جريان سيم وايركات محدود است بنابراين حد جريان منبع تغذيه بندرت از 30 آمپر تجاوز مي كند . ولتاژ بين سيم و قطعه كار معمولا 55 الي 60 ولت است . چون سايش الكترود اهميت چنداني ندارد پلاريته متصل به سيم هميشه منفي است تا سرعت برش كاري بيشتر شود . سيم قطورتر توانايي تحمل انرژي بيشتري داشته و بنابراين سرعت برش كاري به آن بيشتر است . 3 - پرداخت سطح وضعيت سطح وايركات شده شبيه سطح اسپارك شده است . كم بودن انرژي جرقه ها موجب ايجاد سطحي با پرداخت بهتر مي شود درجه پرداخت سطح بين ./2-1/25μmRa است . براي افزايش پرداخت سطح مي توان مسير را چند بار رفت و هر بار انرژي جرقه ها را كاهش داد . تنظيم پارامترهاي اسپارك بايد با توجه به جنس و ضخانت قطعه كار باشد . مقدار كمي از مواد سيم روي سطح قطعه كار رسوب مي كند . تجربه نشان داده حتي در سيم موليبدوني با پوشش گرافيت نيز كربن و موليبدون روي سطح قطعه كار رسوب مي كنند . رسوب مس و روي از سيم برنجي در جوش كاري سطوح برش شده مزاحمت ايجاد مي كند ولي با اسيد نيتريك قابل زدودن است . برش كاربيدهاي سمانته تنگستن با توجه به تقدم خوردگي چسب كبالت و ايجاد ترك مشكل است . 4 - دي الكتريك و پاشش آن : پاشش مناسب دي الكتريك مثل اسپارك در وايركات هم اهميت دارد . نازل ها بايد تا حد امكان به قطعه كار نزديك تر باشند . اگر ضخامت قطعه كار متغير باشد اين امر مقدور نيست و بنابراين برش كاري آن ها به راحتي مقدور نيست . فلاش ناكافي دي الكتريك موجب پاره شدن سيم مي شود . براي ممانعت از اين امر زمان قطع پالس را افزايش مي دهند هرچند سرعت برش كم مي شود . دليل تغيير زمان قطع پالس آن است كه انرژي اسپارك بايد ثابت باشد تا پرداخت سطح و عرض شكاف كه تأثير عمده اي در دقت كار دارد تغيير نكند . 5 – سيم : پركاربردترين سيم سيم برنجي است . سيم برنجي داراي مشخصاتي مثل استحكام كشش و هدايت الكتريكي بالا است . قابليت كشش و فرم دهي آن نيز زياد است و تلرانس قطر سيم هاي توليدي كم است . تمايل به استفاده از سيم هاي روكش دار با مواد مختلف وجود دارد . مثل سيم فولادي داراي استحكام كشش كه يك لايه روكش مسي براي افزايش هدايت الكتريكي و يك لايه سطحي گرافيت براي افزايش سرعت ماشين كاري دارد . لايه خارجي را مي توان با توجه به نوع كار انتخاب كرد . اين سيم ها گرچه گران ترند ولي سرعت برش كاري آن ها از سيم برنجي بيشتر است بنابراين ممكن است كم هزينه تر باشند . سيم مغز موليبدني و سيم با روش روي بيز موجود است . سيم هايي كه استحكام كشش بالايي دارند خصوصاً وقتي ايجاد لبه هاي با شعاع كم مد نظر است مناسب ترند . ضخامت سيم ها بين 05/0 تا 3/0 ميلي متر است . 6 - سرعت برش : استاندارد صنعتي رسمي سرعت برش عبارت است از : سرعت خطي برش ورق ضخامت 25 ميلي متري از جنس فولاد ابزاري D2 و بر حسب سطح برش كاري شده در ساعت بيان مي شود سرعت برش كاري در وايركات هاي قديمي حدود 1300mm/h است . سرعت ملشين هاي جديد بيش از ده برابر اين مقدار است . بيشتر پيشرفتي كه حاصل شده از تكامل منابع تغذيه بوده است . فلاش دي الكتريك در سرعت هاي برش بالا بايد ايده آل باشد . 7 - برنامه نويسي: هندسه قطعه اي كه بايد بريده شود بر حسب نقاط , خطوط و دايره ها تعريف مي شود . سپس مسي برش مشخص مي شود . وقتي خطي دايره اي را قطع مي كند بايد مسير در جهت خلاف عقربه هاي ساعت يا خلاف آن انتخاب شود . مسير ابزار به كدهايي تبديل مي شود كه ماشين آن ها را مي فهمد . مبناي برنامه نويسي خط مركز است ولي افست لازم براي ماشين تعريف مي شود . سيم را مي توان به يك فرز كوچك تشبيه كرد . با توالي نقاط , امكان توليد منحني هايي كه تعريف رياضي شده اند وجود دارد . ميان يابي مي تواند خطي دايره اي باشد . اگر نقاط يك منحني تعريف رياضي نشده باشند مي توان آن ها را از جدول ديجيتايزر شده به دست آورد . سطوح بالا و پايين قطعه كار را مي توان مستقلاً برنامه نويسي كرد . محورهاي افقي u.v براي ايجاد انتقال هاي پيوسته ضروري به كار مي روند . بدين ترتيب امكان انتقال , مثلاً از يك سطح مقطع دايروي به مربعي ايجاد مي شود . نقشه قطعه كار را مي توان در محيط اتوكد ترسيم كرد وسپس با فرمان dxfout فايل مربوطه را خارج نمود و با تعريف رأس فايل براي ماشين مستقيماً در ماشين اجرا نمود . شکل 6 كـاربـرد عمـده ديگـر وايـركـات مـاشينكاري قالبهاي اكستروژن است. قالبهاي متالوژي پـودر معمـولاً 2 تا 4 بـار ضخيمتر از قالبهاي معمولي هستند كه بايستي جزئيات آن با دقت كـاملـي بـه تـوليد برسد. بهوسيله وايركات، بدون مخروطي شدن و صرف زمان زياد ميتوان به اين منظور رسيد. از كاربردهاي ديگر وايركات، ساخت آسانتر الكترودهاي دستگاه EDM است، زيرا خشنكاري و پرداخت الكترودها را ميتوان با يك برنامه با تغيير مقياس اصلي انجام داد. از ديگر كاربردهاي جديد وايركات ميتوان به ساخت چرخدندهها، ابزارهاي فرم، ساخت نمونههاي كوچك از قالبهاي برش، برش همزمان و تودهاي قطعات همشكل، قالبهاي تزريق پلاستيك و قالبهاي بسيار ظريف و دقيق مورد استفاده در تجهيزات الكترونيكي مثل قالب ICها (شكل 7) قطعات ظريف مثل نازلهاي جوهر، چرخدندههاي ساعت و غيره اشاره كرد. بطور كلي ميتوان مزاياي ماشينكاري وايركات را بهصورت زير خلاصه كرد: كاهش قيمت قالب بين 70-30% عدم وجود نيروهاي ماشينكاري برشكاري قطعات سختكاري شده انجام عمليات ماشينكاري در هنگامي كه اپراتور حضور ندارد در جدول بعد مشخصات فني دستگاه وايركات ONA-R250 آمده است : شکل 7 250-350 (میلیمتر)X-Y کورس محورهای 200 (میلیمتر)Z کورس محور 80 × 80 (میلیمتر)U-Vکورس محورهای 200 × 650 × 780 (میلیمتر)(XYZ)حداکثر اندازۀ قطعه کار Z18 درجه در ازای 100 میلیمتر در راستای زاویۀمخروط تراشی 30 درجه حداکثر زاویه مخروط تراشی 3/0 – 1/0 قطر سیم(میلیمتر) Cu 63% /Zn 37% مشخصات سيم (بدون پوشش) 900 مقاومت سيم (برنجي) (نيوتن بر ميليمتر مربع) DINI 25- DIN 160 قرقرة سيم هدايتكنندة بستة الماسه هدايت‌كنندة سيم 001/0 (میلیمتر)(XYUV)دقت ابعادی 001/0 حداقل فاصلة قابل برنامهنويسي (ميليمتر) شکل 8 اجزاء ماشین 1.سیستم موقعیت دهی 2.سیستم تغذیه سیم 3. منبع تغذیه 4. سیستم دی الکتریک 5 . واحد کنترل عددی شکل 9 اجزاء ماشین ماشين وايركات شامل 4 سيستم فرعي است: سيستم موقعيت‌دهي، سيستم تغذيه سيم، منبع تغذيه و سيستم دي‌الكتريك. سيستم موقعيت‌دهي سيستم موقعيت‌دهي ماشين وايركات اغلب اوقات شامل يك ميز دو محوره CNC و در بعضي اوقات همراه يك سيستم موقعيت‌دهي چند محوره براي سيم است. ويژگي منحصر به فرد اين سيستم CNC بايستي كاركرد آن در حالت كنترل انطباقي به‌منظور اطمينان از ايجاد شدن گپ لازم بين ابزار و قطعه كار باشد. اگر سيم با قطعه كار تماس حاصل كرد و يا قطعه‌اي كوچك باعي ايجاد پلي بين قطعه كار و ابزار شده و اتصال كوتاه برقرار نمود، سيستم موقعيت‌دهي بايستي اين شرايط را حس كرده و در مسير برنامه‌ريزي شده به موقعيت مناسب برگردد تا گپ لازمه را ايجاد كند. شکل 10 شکل 11 سرعت خطي برشكاري با وايركات پائين است و معمولاً كمتر از ( 100 ملیمتر بر ساعت )برای فولاد با ضخامت 25 میلی مترمی باشد بنابراین سرعت سیستم (سی ان سی)در این فرایند از اهمیت چندان بالائی نسبت به سایر روشهای سرعت بالا بر خوردار نیست . به‌علت سرعت پائين فرآيند، زياد غيرمعمول نيست كه كاري پيوسته در طول 10 تا 20 ساعت بدون حضور اپراتور در حال انجام باشد. براي آسان كردن انجام ماشينكاري بدون حضور پيوستة اپراتور، سيستم‌هاي وايركات معمولاً به يك سيستم پشتيبان‌گيري كه به‌وسيله باتري تغذيه مي‌شود مجهز مي‌باشند كه اگر فرآيند در حين كار با مشكلي مواجه شده و متوقف شد، سيستم به‌طور اتوماتيك راه‌اندازي مجدد شده و بدون دخالت اپراتور به موقعيت مناسب براي ادامه كار برود. سيستم تغذيه سيم وظيفه سيستم تغذيه سيم، هدايت سيم بهطور پيوسته و تحت كشش ثابت به درون منطقه كاري است. نياز به كشش ثابت از اين جهت حائز اهميت است كه مانع ايجاد مشكلاتي مانند مخروطي شدن، خط افتادن بر روي كار، پاره شدن سيم و آثار ناشي از ارتعاش ميشود. مراحل متعددي در آمادگي سيم در سيستم تغذية سيم در كنار هم بكار گرفته شدهاند تا از مستقيم بودن آن اطمينان حاصل شود. بعد از اينكه سيم از قرقره تغذيه باز شد، از بين چندين غلتك عبور داده ميشود. اين كار بهمنظور جلوگيري از هر گونه تأثير مخرب سيستم تغذيه سيم در ناحيه تحت برش انجام ميگيرد. سيم پس از عبور از داخل قطعه كار، بهوسيله اجزاي هدايتكننده از جنس ياقوت كبود يا الماس به سمت قرقرههاي كشنده سيم در قسمت زيرين هدايت ميشود، پس از آن بهطور اتوماتيك قطعهقطعه شده و جمعآوري ميشود.در ساختمان پايه بعضي از ماشينهاي WEDM بهمنظور افزايش پايداري و دقت سيستمتغذيه سيستم از سنگهاي گرانيتي استفاده ميشود. شکل 12 شکل 13 مواد معمول مورد استفاده در سيمهاي وايركات با توجه به قطر آنها انتخاب مي‌شوند. وقتي‌كه قطر سيم نسبتاً زياد باشد، يعني حدود mm3/0-15/0 (in 012/0-006/0) معمولاً از سيمهاي مسي و برنحي استفاده مي‌شود. در حاليكه اگر لازم باشد از سيم خوبي به قطر كم يعني mm 15/0 تا 038/0 (in 006/0-001/0) استفاده شود، براي ايجاد مقاومت كافي از سيمهايي از جنس فولاد مولبيدن‌دار استفاده مي‌شود. امروزه با استفاده از تكنولوژيهاي جديد با اضافه كردن موادي به‌منظور افزايش مقاومت سيم در دماي بالا، افزايش مقدار درصد Zn به‌منظور بالا بردن خواص الكتريكي يا از ساختارهاي كامپوزيتي با مقدار بالاي Zn در سطح سيم (به‌علت اينكه سطح سيم تأثير مستقيم در خواص تخليه الكتريكي آن دارد) و هسته‌اي با درصد پائين Zn، به‌منظور بالا بردن همزمان مقاومت در دماهاي بالا و بهبود بخشيدن به خواص تخليه الكتريكي استفاده مي‌شود. سيستم سيم كردن اتوماتيك در ماشينكاري وايركات باعث افزايش قابليتهاي توليدي آن شده كه اين سيستم در صورت پارگي سيم در حين كار آن را به‌طور اتوماتيك اصطلاحاً سو مي‌كند و ماشين را قادر مي‌سازد كه بدون نظارت پيوسته اپراتور ساعتها كار كند. از روشهاي متعددي براي كنترل كامپيوتري زاويه سيم بهمنظور ايجاد لبههاي مخروطي شكل استفاده ميشود كه در آنها سيم در سه جهت Z, U, V قابل موقعيتدهي است كه ميتواند تا مقدار مناسبي به سيم زاويه بدهد، تا شكل مخروطي را در حين ماشينكاري ايجاد نمايد. اين روند قابليت توليد قطعاتي با شكلهاي پيچيده كه توليد آنها با ساير روشها مشكل يا غير ممكن است را فراهم ميسازد، به نحوي كه ميتوانيم مخروطي ايجاد نمائيم كه قاعده بالاي آن مربع شكل و قاعده پائين آن دايره و يا بالعكس ميباشد. در پيوست 1 قطعات صنعتي با شكلهاي پيچيده كه بهوسيلة وايركات ماشينكاري شدهاند آورده شده است. منبع تغذيه تفاوت عمده منبع تغذيه بكار گرفته شده در ماشين وايركات و اسپارك در فركانس پالسها و جريان توليدي بهوسيله آنهاست. براي توليد هموارترين سطوح ممكن، فركانس حدود 1 مگاهرتز بايستي در ماشين وايركات مورد استفاده قرار بگيرد. در حاليكه فركانسهاي بالا در اسپارك ما را مطمئن ميكند كه هر جرقه مقداري هر چند جزئي از قطعه را ميخورد؛ بنابراين اندازه حفرهها كاهش پيدا ميكند.بعلت كـم بـودن قـطر سيـم مـورد استفـاده، ظـرفيـت تحمـل جـريان بهوسيله سيم كاهش پيدا ميكند و به همين علت، منبع تغذيه وايركات به ندرت براي جريانهاي بالاي 20 آمپر طراحي ميشود. شکل 14 شکل 15 سيستم ديالكتريك آب دييونيزه ديالكتريكي است كه در فرآيند وايركات مورد استفاده قرار ميگيرد. آب دييونيزه به 4 دليل در اين فرآيند استفاده ميشود: ويسكوزيته پائين، خاصيت خنككاري بالا، نرخ بالاي برادهبرداري و نداشتن خطرات آتشسوزي. كوچك بودن اندازه گپ مورد استفاده در ماشينكاري حكم ميكند كه ويسكوزيته پائين آب دييونيزه ما را از انجام شستشوي صحيح و ك افي در طول فرآيند مطمئن كند. ضمناً آب ميتواند گرماي توليد شده را به نحو كاملاً مؤثري نسبت به روغنهاي ديالكتريك مرسوم از منطقه ماشينكاري دور كند. نرخ مؤثر خنككاري در طول فرآيند اندازة لايه سفيد را به نحو چشمگيري كاهش ميدهد. نرخ بالاي برادهبرداري هنگامي قابل دستيابي خواهد بود كه از آب به عنوان ديالكتريك استفاده شود؛ به هر حال در اين صورت فرسايش بالاي سيم نيز اجتنابناپذير خواهد بود اما از آنجائيكه سيم يكبار مصرف است فرسايش بالاي آن زياد مهم نيست. با توجه به مواردي كه ذكر شد مشخص شد كه چرا آب بهعنوان ديالكتريك در فرآيند EDM مورد استفاده واقع نميشود. شکل 16 نهايتاً بهعلت سرعت پائين فرآيند وايركات، بسياري از كاربران كارهايي را كه خيلي وقتگير هستند در هنگام شب و يا در اواخر هفته بدون نظارت پيوستة اپراتور انجام ميدهند. در ماشينكاري EDM كاربردي ديالكتريكهايي كه قابليت شعلهور شدن دارند (مانند نفت سفيد)، امكان وقوع آتشسوزي اين امكان را از كاربران سلب نموده است و اين در حالي است كه كاربرد آب بهعنوان ديالكتريك خطر آتشسوزي را در فرآيند وايركات از بين برده است. علاوه بر استفاده از روش غوطهوري، روش پاشش موضعي نيز در فرآيند وايركات مورد استفاده قرار ميگيرد. روش مؤثر در حين استفاده از پاشش موضعي اين است كه يك جريان از ديالكتريك به موارات محور سيم به منطقه ماشينكاري پاشيده شود. در طول انجام آزمايشها در اين تحقيـق نيـز از روش پـاششي استفاده شده است. سيستمهاي آب ديالكتريك بهمنظور كـاهش هـزينه، آب مورد استفاده را بعد از فيلتر كردن بهطور پيوسته در سيستم مورد استفاده قرار ميدهند. واحد کنترل عددی 1. استفاده از کنترل عددی 2.مروری بر چند دستور برنامه نویسی 3. فایل تکنولوژی استفاده از كنترل عددي فـرآينـد عمليـات CNC در مـاشيـن ONA R250 بـر پايه سه محيط بزرگ بنا نهاده شده است: - محيط آماده‌سازي: كه عوامل و پارامترهاي مربوط به «آماده‌سازي» قطعه كار و ماشين را براي اجراي عمليات ماشينكاري را دربر دارد. مثلاً خصوصيات به مختصاتها، آفستها، نقاط حركتي سريع، توابع EMDI و غيره. - محيط اجـرا: كـه عـوامـل و پارامترهاي مربوط به «اجراي» برنامه را دربر گرفته است (شكل 3-11) مثل: شيوه اجراي معمولي، اجراي خشك (بدون دي‌الكتريك و با ژنراتور خاموش)، اجراي خشك تا نقطه‌اي كه قبلاً برنامه متوقف شده است، نوع برش (عمودي، مخروطي و …) انتخاب تكنولوژي و غيره. - محيط ويـرايش: كه نوشتن، اصلاح و نمايش گرافيكي برنامه‌ها را دربر دارد. برنامه‌ها ممكن است به كمك يك وسيله كمكي و يا در ويرايشگر ASCII در خود CNC ويرايش دارند. شکل 17 از آنجايي كه مبحث برنامه‌نويسي CNC و آشنايي با قسمتهاي مختلف محيطهاي موجود براي برنامه‌نويسي و اجراي برنامه و جزئيات مربوط به آنها گسترده است در اين قسمت از تحقيق تنها به دستورات مهمي كه از آنها در تمامي برنامه‌ها استفاده مي‌شود و دستوراتي كه در اينجا استفاده شده و چهارچوب كلي يك برنامه CNC اشاره مي‌شود. لازم به ذكر است در ماشين وايركات ONAR250 علاوه بر اينكه مي‌توان برنامه را خط به خط مستقيماً در ويرايشگر خود دستگاه وارد كرد، مي‌توان بر روي كامپيوتر شخصي برنامه را نوشته و آن را در يك فايل متني با پسوند txt يا prg ذخيره نمود و به‌وسيله فلاپي به دستگاه منتقل نمود، علاوه بر اينكه پس از انتقال مي‌توان برنامه مورد نظر را اصلاح و مجدداً ذخيره نماييم. البته تمامي فايلهاي موجود بر روي دستگاه قابل اصلاح توسط كاربر نمي‌باشد. فايلهايي كه بعد از آنها “A:” آمده است قابل اصلاح و آنهايي كه بعد از آنها “ONA:” آمده است غير قابل اصلاحند. بطور كلي انواع عمليات فايل كپي كردن، پاك كردن، باز كردن، ويرايش و بارگذاري فايلها بر روي سيستم كنترلي ماشين قابل انجام است. مروري بر چند دستور برنامه‌نويسي براي آشنايي بهتر با ساختار كلي يك برنامه در اين قسمت قبل از معرفي و توضيح دستورالعمل‌هاي برنامه‌نويسي ابتدا برنامه‌اي كه در اين تحقيق از آن استفاده شده است به‌عنوان نمونه آورده شده تا چهارچوب كلي كي برنامه CNC در ماشين مشخص شود. سپس دستورهاي بكار رفته در برنامه بعد از آن معرفي و دستورالعمل استفاده از آنها ذكر گرديده است. لازم به ذكر است پس از بستن قطعه كار به كمك جيگ و فيكسچر بر روي ميز ماشين و با در نظر گرفتن مسيري كه سيم بايستي در حين ماشينكاري طي كند و جلوگيري از برخورد فك بالا و پايين در حين ماشينكاري به قطعه كار و حفظ فاصله لازم آنها از سطح قطعه كار در راستاي محور Z سيم را رعايت مي‌نماييم. سيم را بر قطعه كار مماس مي‌كنيم و آنجا را مبداء مختصات نسبي قرار مي‌دهيم . برنامه CNC برنامه CNC كه براي ماشينكاري استفاده شده در زير آورده شده است: 1. PROGNAME T30 2. COOR XO YO UO VO ZO THICK 30 3. LOAD TECH ONA: S-ST25LT.tec 4. INCR 5. INICUT 6. INTL Y-20 7. XO.3 8. X-O.3 9. STOP 10. PRINT TIME 11. : 26. Wire CUT 27. TRAV Y80 28. END خط 1 نشان‌دهنده اسم برنامه‌ است كه معمولاً همان اسم فايل را دارد ولي مي‌تواند هر چيزي باشد. خط 2: مختصات كاري را تنظيم مي‌كند و ضخامت قطعه كار را نيز دربر دارد. شكلي كلي اين دستور به‌صورت زير است: COOR X Y U V Z THICK (n در اين دستور يك عدد است). خط 3: فايل تكنولوژي به اسم ONA: S-St25lt.tec را در حافظه كنترلي دستگاه بارگذاري مي‌نمايد شكل كلي اين دستور به‌صورت زير است: LOAD TECH (nom در اينجا اسم فايل تكنولوژي است). در صورت لزوم مي‌توان فايلهاي آفست و اصلاح ابزار مورد نظر را نيز با استفاده از دستورهاي: LOAD OFFSET LOAD COMP به حافظه دستگاه فراخوانده، كه در اينجا استفاده نشده‌اند يعني از فايلهاي آفست و اصلاح ايزار پيش‌فرض استفاده شده است. فايل تكنولوژي فايل تكنولوژي حاوي اطلاعات مورد نياز براي ماشينكاري مانند تنظيمات ژنراتور كه خود حاوي جريان، ولتاژ مدار باز، زمان خاموشي پالس، ولتاژ گپ و پارامترهاي مربوط به سيم، مثل كشش قابل تحمل سيم، سرعت تغذيه سيم، فشار دي‌الكتريك و ساير پارامترهاي ديگر مربوط به پرداختكاري و خشن‌كاري، آفست‌ها، پيشروي و غيره است. اگر در سربرگ تكنولوژي كه در حقيقت نمايش گرافيكي فايل تكنولوژي است پارامتري بر روي مقدار پيش‌فرض تنظيم شده باشد (مقادير آنها كه از تكنولوژي فايل موجود بر روي دستگاه خوانده شده و عدد ظاهر شده در آن قسمت به رنگ سياه خواهد بود ولي اگر اين مقدار توسط كاربر تغيير داده شود رنگ عدد مربوطه در آن قسمت قرمز رنگ خواهد شد. لازم به ذكر است كه كليه مقادير موجود در سربرگ تكنولوژي را چه قبل از اجراي برنامه و يا در حين اجراي برنامه مي‌توان تغيير داد اما بهترين زمان براي اعمال تغييرات زماني است كه سيم به اندازه كافي

+ نوشته شده در ۱۴/۴/۱۳۹۱ساعت ۱۲:۴۰ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

مراحل ساخت پرس هيدروليكي

-مراحل ساخت پرس هيدروليكي

-مراحل فرم چراغ جلوي پيكان محل كار آموزي

اينجانب يكي از واحد هاي صنعتي مربوط به يكي از شركت هاي بزرگ مي باشد كه شركت مادر بيشتر در ساخت هيتر ها چيلر ها فن هاي بزرگ صنعتي ومجموعاًلوازم مربوط مرغداري وكشاورزي وصنعتي فعاليت دارد. در واحد تراشكاري اين شركت نيز دستگاهايياز قبيل انواع جك هيدروليكي پنوماتيكي ،چرخدنده ها شافت ها ،وانواع مكانيزمهاي صنعتي وغير صنعتي توليد مي شد از جمله مكانيزمهايي حضور اين جانب ساخته ومنتاژ شد مي توان به دستگاه هيدروليكي لوله بازكن چاه آب عميق( سيستم دريچة سدهاي انحرافي پرس هيدروليكي ،دستگاه بسته بندي مرغ دستگاه ذرت خورد كن نام برد كه در مورد هر يك توضيحاتي ارائه خواهد شد .سيستم لوله با ز كن چاه آب عميق بدين منظور ساخته شده است كه در چاه هاي عميق مثلاًبه عمق 400متر چون ورود افراد به آن غير ممكن مي باشد پس بنا بر اين چاه توسط دستگاههاي چاه كن مكانكي ايجاد شده ويك لوله فلزي به قطر حفرةايجادشده وارد حفره شده وآب را به سطح هدايت مي كند اماًدر گاهي او قات به علت زمين لرزه ويا رانش زمين اين لوله فلزي تاب برداشته ويا خم مي شود در نتيجه آب به سختي به سطح مي رسد براي حل اين مشكل از سيستمي كه ذكر شد استفاده مي شود اين سيستم تشكيل شده است از يك لوله فلزي كه داخل اين لوله يك سيلندر هيدروليكي وشير هيدروليكي ضد آب )ومجموعةتوليد فشار قرار دارد سر اين مجموعةيك شئي مخروطي شكل مي باشد كه به سيلندر هيدروليكي متصل است هنگامي كه اين مجموعه داخل حفره يا لوله آب مي رود وقتي كه به محل گرفتگي برسد متوقف مي شود ودر آنجا بوسيله يك كليد برقي كه در خارج چاه در دست كار بر مي باشد شير هيدروليكي عمل مي كند فشار روغن به سيلندر منتقل مي شود در نتيجه پيستون به جلو حركت كرده وشئي مخروطي را به جلو مي راند در نتيجه محل گرفتگي در اثر فشار وارد ه بر آن باز مي شود يك زنجير براي خروج دستگاه به آن متصل است .كه پس از پايان كار بوسيله زنجير بيرون كشيده مي شود .دريچةسدهاي انحرافي اين سيستم تشكيل شده است از يكي شاسي اصلي كه دريچه سد درون آن بطور عمودي حركت مي كند بر بالاي شاسي يك گيربكس تبديل نسبت قدرت وجودداردكه به يك پيچ حلزوني بزرگ متصل مي باشد كه سرديگرپيچ حلزوني به دريچه وصل است هنگامي كه دسته محورورودي گيربكس چرخانده مي شودباعث چرخاندن پيچ حلزوني مي شودكه حركت پيچ حلزوني باعث حركت خطي دريچه سرمي شودجنس دريچه ازورق فولادي وپيچ حلزوني نيزفولادي مي باشدتمام مراحل ساخت درهمان واحدتراشكاري مي باشدفقط گيربكس به صورت آماده ازبازارتهيه مي گردد.دستگاه بسته بندي مرغ اين سيستم تركيبي ازسيستم مكانيكي ،برقي،پنوماتيكي مي باشداين دستگاه ظرفيت بسته بندي 600كيلومرغ برساعت رادارامي باشد.پلاستيك بسته بندي به صورت رول مي باشديك سيستم پنوماتيكي پلاستيك رادرمسيردستگاه قرارمي دهدمرغ پس ازذبح وپاك شدن دركشتارگاه به خط بسته بندي منتقل مي شوددستگاه بسته بندي داراي يك ريل متحرك مي باشدكه توسط يك الكترومتربه حركت درمي آيدمرغهابرروي ريل به جلورانده مي شونداين ريل ازجنس P.V.C مي باشدكه به صورت زنجيرواربه يكديگرمتصل مي باشداين ريل به صورت پالسي حركت مي كنديعني پس ازبسته بندي هرمرغ دوباره ريل حركت مي كندومرغها رابه جلومي راندهنگامي كه مرغ به محل موردنظررسيديك مكنده پنتوماتيكي تليرپلاستيك رابرداشته ودرمسيرحركت مرغ قرارمي دهدوسپس يك مكنده ديگرطرف ديگرپلاستيك راگرفته ويك دمنده درون پلاستيك هوايي مي دهدتادهانه پلاستيك به هم چسپيده بازشودآنگاه پلاستيك روبروي مرغ قرارگرفته وريل حركت مي كندمرغ داخل پلاستيك مي رودآنگاه يكمكانيزم برقي دوسرپلاستيك رامنگنه ياداغ مي زند،سپس مكانيزم برقي بالارفته ومرغ بسته بندي شده به داخل مخزن مي افتدوكارادامه مي يابد.دستگاه ذرت خردكن اين سيستم تشكيل شده ازيك شاسي اصلي ويك قيف بزرگ كه ادامه آن به يك محفظه دوارمي باشدودرون آن حركت دوراني دارداين حركت دوراني توسط يك الكترومترايجادمي شودكه به تيغه وصل است.قيف بزرگ ازجنس ورق فلزي مي باشدوذرت درون آن ريخته مي شودنقطه اي كه قيف به محفظه وصل مي شودداراي يك دريچه مي باشدكه مقدارورودذرت به داخل محفظه خردكن كنترل مي شودتيغه فلزي ازجنس فولادسخت مي باشددرون محفظه خردكن يك شبكه مشبك وجوداردتادانه هاي ذرت خوردنشده ازآن عبورنكند.هنگامي كه ذرت ازقيف واردمحفظه خردكن مي شودباتيغه فولادي كه باسرعت زياددرحال دوران مي باشدبرخوردمي كنددرنتيجه ذرت خوردمي شودوسپس درپايين محفظه پس ازعبورغربال به مخزن مي ريزد. پرس هيدروليكي: بدنه اين پرس ازجنس ورق فولادي به زخامت 25mm مي باشدابعادبدنه اين پرس به ترتيب داراي 240cm ارتفاع،160cm طول،50cm عرض مي باشد.ورق هاي فولاديبعدازبرش خودن به اندازه هاي موردنظركه معمولاًبراي بريدن ورقهاي فولادي باطول زيادازهوابرش استفاده مي شودقطعات كوچكتروآنهايي نيازبه دقت بالاداشتندتوسط فرزلبه هاي برش خرده پرداخت مي شودولبه قطعات بزرگترتوسطسنگ فرزدستي صاف مي شودپس ازآماده شدن اجزاي برش خورده بدنه آنهارامتناسب به شكل بدنه به هم جوش شده وبعدازمونتاژ شدن بدنه وبدست آمدن وبدست آمدن شكل كلي بدنه نوبت آماده كردن محلهاي موردنظربراي قرارگرفتن ديگراجزاي پرس ازقبيل بازوي هيدروليكي وغيره .. مي رسد. اين پرس داراي دوبازوي هيدروليكي به قطر120mmمي باشدكه بطورسري بايكديگرعمل مي كنديعني به طورهم زمان بايكديگربازوبسته مي شوداين دوبازوبه قسمت بالاي بدنه پرس توسط پيچ هايي بسته مي شوندالبته اين سيلندرهاي هيدروليكي دوكاره باميل پيستون يطرفه مي باشداين پرس قابليت توليدنيروءيي برابر30000KN دارد.سينه پرس به پيستون متصل مي باشدكه توسط پيچهايي به ميله پيستون محكم مي شودهنگامي كه فشارروغن به پيستون واردمي شودپيستونها به حركت درمي آينددرنتيجه سينه پرس به طرف پايين حركت مي كندوايجادفشارمي كندمخزن روغن اين پرس ظرفيت ذخيره 60 ليتر روغن را دارا مي باشد پمپ اين پرس توسط يك الكترو ستو بزرگ به قدرت 3اسب بخار به حركت در مي آيد مجموعة توليد فشا راين پرس در بالاي آن نصب گرديده وفشار روغن توسط شلنگهايي به سيلندر ها منتقل مي گردد سيلندرها توسط يك شير برقي عمل مي كنند اين شير بوسيله يك كليد قطع ووصل كه در كنار بد نه پرس تعبيه شده است كنترل مي شود . محل قرار گيري الكترو متر درست بالاي مخزن روغن مي باشد وعيب در امتداد محور خروجي الكترو متر نصب مي گردد ميز يك درجه فشار سنج نصب مي گردد تا فشار روغن كنترل گردد مخزن روغن نيز بوسيله پيچبه قسمت بالاي پرس متصل مي شود .براي استحكام قدمت ميز پرس كه تحت فشار قرار مي گيرد قسمت زيرين ميز بوسيله ورقهاييتقويت شده است قدمت ميز پرس كاملاًمسطح مي باشد زيرا ا ز اين پرس براي تابگيري وعمليات منتا ژ استفاده مي شود كه البته قابليت نصب بالشتك را نيز دا را مي باشد .سينه پرس نيز به شكل مستعطيل كاملاًصاف مي باشد ضخامت ورقهاي بكار رفته در سينه پرس نيز m.m 20 مي باشد در مجموع وزن كلي اين پرس با تمامي متعلقات حدوداً5/3تن مي باشد .طول كورس رفت وبرگشت پيستونها 3oom.mمي باشد .

+ نوشته شده در ۱۴/۴/۱۳۹۱ساعت ۱۲:۳۸ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

جوشكاري انفجاري

جوشكاري انفجاري مقدمه جوشكاری را می‌توان فرایند اتصال دو یا چند جسم (اغلب فلزی) توسط متمركزكردن نیرو برای یكپارچه كردن جسم نامید. شاید اولین عمل اتصال فلزات در زندگی انسان، لحیم‌كاری بوده كه معمولاً از یك فلز واسطه برای اتصال دو فلز استفاده می‌شده است. فرایندهای اولیه جوشكاری نظیر جوشكاری به روش آهنگری یا پرس‌كاری سرد كه حدود 4هزارسال پیش توسط انسان مورداستفاده قرار می‌گرفت، فرایندهای جوشكاری در فاز جامد بودند. در قرن حاضر، روش‌های دیگری نظیر جوشكاری اصطكاكی، جوشكاری پاششی و جوشكاری اولتراسونیك كه همگی در فاز جامد صورت می‌گیرد، ابداع شده است. جدیدترین فرایند جوشكاری در فاز جامد، جوشكاری انفجاری است. چگونگی جوشكاری انفجاری، به عوامل متعددی نظیر مكانیزم عمل، نوع مواد منفجره، نوع فلزات كه می‌بایستی جوش داده شوند و بسیاری عوامل دیگر بستگی دارد، كه بررسی تحلیلی آن را مشكل می‌سازد. مثلاً، مشكلاتی كه بر اثر انعكاس امواج صوتی ناشی از انفجار در صفحات به وجود می‌آید، غالباً رضایت‌بخش نیستند، اما چون حجم بسیار زیادی از جوشكاری‌های صنعتی از پوشش صفحات بزرگ تا فرم‌دهی صفحات مركب برای استفاده در ساختمان مخازن تحت فشار و مبدل‌های حرارتی توسط این روش به نحو بهتری صورت می‌گیرد، اثرات نامطلوب گفته شده، تحت‌الشعاع قرار گرفته و كاربرد این روش افزایش یافته است. تاریخچه و سیر پیشرفت جوشكاری انفجاری گرچه جوشكاری انفجاری در قرن حاضر روشی شناخته شده است، اما روش‌های متداول جوشكاری كه هم‌اكنون برای اتصال قطعات مختلف به كار می‌روند، از سه هزار سال پیش از میلاد شناخته شده بودند. تا قرن نوزدهم تنها روش اتصال قطعات به یكدیگر، روش فورجینگ (آهنگری) بود تا اینكه با پیدایش باطری‌های الكتریكی، ژنراتورها و استفاده از اكسیژن و استیلن، فرایند جوشكاری به روش ذوبی اختراع شد و تاكنون با ابداع روش‌های نوین جوشكاری پیشرفت‌های زیادی در این زمینه صورت گرفته است كه از آن جمله می‌توان به جوشكاری قوسی بافلاكس محافظ، جوشكاری با پرتو الكترون‌ها و جوشكاری با لیزر اشاره كرد. جوشكاری انفجاری بعد از جنگ جهانی اول موردتوجه قرار گرفت. در طول این جنگ، مشاهده شد تكه‌هایی كه از متلاشی‌شدن پوشش فلزی گلوله‌های توپ یا بمب، با سرعت خیلی زیاد رها می‌شدند، در تیرهای فولادی و دیگر سطوح فلزی فرو می‌رفتند، اما در آن زمان هیچ برخورد علمی با این موضوع نشد. اولین كسی كه جوشكاری تحت سرعت بالای برخورد را مورد توجه قرارداد «كارل» بود. او در آزمایش‌های خود، دو نیمه برنج سخت كه توسط مواد منفجره و تحت سرعت بالا به یكدیگر برخورد كرده بودند را مورد بررسی قرارداد و متوجه شد كه این اتصال بر اثر ذوب به وجود نیامده است بلكه توسط مكانیزم جوش در فاز جامد تشكیل شده است و عامل اتصال دو قطعه، ایجاد موج در سطح مشترك آنها بوده است. مكانیزم جوشكاری انفجاری جوش انفجاری، تحت ضربه‌ای مایل و با سرعت بالا انجام می‌گیرد. به این ترتیب كه انفجار باعث می‌شود تا یك موج ضربه‌ای مایل در فصل مشترك قطعات ایجاد شود. همین امر موجب می‌شود فلز جامد به صورت سیال رفتار كند. بر اثر همین ضربه، قشر جهنده‌ای از ذرات فلز با سرعت زیاد در سطح دو فلز تشكل می‌شود كه به آن جت فلز گویند و باعث تمیزشدن سطح دو صفحه از اكسید و مواد خارجی شده و بر اثر فشار حاصل از انفجار، عمل اتصال انجام می‌پذیرد. فرم كلی یك جوش انفجاری در شكل (1) نشان داده شده است. در این شكل، صفحه بالایی موسوم به «صفحه پرنده» است كه با زاویه ? نسبت به صفحه زیرین موسوم به «صفحه ساكن» قرار داشته و صفحه ساكن نیز روی یك تكیه‌گاه به نام سندان قرار دارد. سطوح فوقانی صفحه پرنده، توسط یك لایه ضربه‌گیر محافظت می‌شود و این قشر ضربه‌گیر می‌تواند از لاستیك پلی‌تن یا مقوا و یا حتی یك قشر ضخیم رنگ باشد. یك لایه از مواد منفجره به صورت ورقه‌ای و یا به شكل پودری، بر روی قشر محافظ قرار می‌گیرد. فشار زیاد برخورد دوصفحه و امواج حاصل از انفجار، باعث به‌وجود آمدن نیروی زیاد می‌شود، به طوری كه از مقاومت فلز در ناحیه تماس، می‌توان صرفنظر كرد و ماده را همانند یك سیال درنظر گرفت. بنابراین لازم است با فلز همانند یك سیال رفتار شده و در محاسبات همانند یك سیال عمل شود. اندازه سرعت صفحه پرنده، به نوع و میزان و همچنین چگالی ماده انفجاری بستگی دارد. شكل2 زمان كوتاهی پس از انفجار را نشان می‌دهد. قبل از اینكه موج به انتهای خرج برسد، جهت سرعت صفحه پرنده پس از انفجار، به سهولت قابل تشخیص نمی‌باشد. برای انجام جوشكاری انفجاری چند شرط وجود دارد. یكی از آنها این است كه وقتی صفحات به صورت موازی قرار می‌گیرند شرایطی به وجود آید كه هوای تولیدشده توسط جت فلز بتواند از ناحیه فصل مشترك قطعات خارج شود. این جت فلز باعث تمیز شدن سطوح دوصفحه فلز از قشر اكسید و مواد زائد خواهد شد و به صورت پاشش فلزی ظاهر شده و باعث كاهش جرم جزئی می‌شود. موج‌های فصل مشترك قطعات برای درك بهتر موج‌هایی كه در فصل مشترك قطعات ایجاد می‌شود، همچنین تحلیل ریاضی فرایند فوق، اهمیت مشاهده جریان روشن می‌شود. گرچه جوش با فصل مشترك مستقیم نیز امكان تولید دارد، اما در شرایط جوشكاری، موج‌ها سبب استحكام جوش خواهند شد. یكی از روش‌های مشاهده موج‌های فصل مشترك این است كه تعداد زیادی لایه‌های فلزات مختلف را روی هر دو صفحه پرنده و ساكن، توسط آبكاری الكتریكی به وجود آورده و پس از عمل جوشكاری، توسط مشاهده متالورژیكی، موج‌ها را مشاهده كرد. دومین گروه از مكانیزم‌های مشاهده امواج، این است كه شرایط را كاملاً شبیه‌سازی كرده و همان شرایط را از طریق جریان‌های مختلف سیالات مشاهده می‌كنند. برای این كار، از جریان سیالاتی كه با سرعت‌های مختلف حركت می‌كنند، استفاده می‌شود. این روش مشاهده امواج در شكل (3) مشاهده می‌شود. شكل موج‌ها به عدد رینولدز جریان بستگی دارد. برای Re=55 یك جریان كاملاً توسعه یافته خواهیم داشت، اما با افزایش عدد رینولدز، الگوی جریان غیرمنظم و مغشوش می‌شود همان‌طوری كه از شكل(3) مشخص است در سرعت‌های بالای (VF) وقتی كه فشار برخورد بسیار بالاست، می‌توان جریان را نیوتنی با تقریب خوب فرض كرد. عدد رینولدز برای صفحاتی كه از یك جنس باشند، به صورت: و برای حالتی كه صفحات از دو جنس مختلف باشند، به صورت مقابل محاسبه می‌شود: كه در آن H سختی فلز و برحسب (N/m2)، VF سرعت صفحه پرنده (m/s) و f چگالی برحسب (kg/m3) است. همان‌طور كه قبلاً نیز گفتیم، تشكیل جوش انفجاری به سرعت انفجار و در نتیجه سرعت صفحه پرنده بستگی دارد و می‌بایستی توجه شود كه از حدی نیز بیشتر نباشد و كمتر از سرعت صوت در فلزات مورد جوشكاری (تقریبا km/s4) باشد. در آزمایشاتی كه صورت گرفته است، مشخص شده كه اگر سرعت انفجار km/s7 باشد، باعث فشار ضربانی بسیار بزرگی می‌شود كه تاثیرات قابل توجهی در مقاومت كششی قطعات داشته و پدیده‌ای به شكل از هم گسیختگی را به وجود می‌آورد. ماده منفجره مقدار و جنس ماده منفجره در تعیین کیفیت جوش تاثیر بسزایی دارد. اگر میزان ماده منفجره از مقدار بحرانی کمتر باشد، سطوح جوش به دست آمده به صورت تخت خواهد بود و جوشی با مقاومت پایین به دست می‌آید و اگر بیشتر باشد سطوح جوش در هم فرو می‌روند و شکل موج مانند به خود می‌گیرند و استحکام جوش بالا می‌رود. اگر مقدار مواد منفجره بیش از اندازه باشد، سرعت انفجار بیش از 120 درصد سرعت صوت در فلزات می‌شود و امکان ذوب سطوح تماس پیش می‌آید. البته این در مواقعی باعث افزایش مقاومت جوش می‌شود. برای مثال در آلیاژ تیتانیم به فولاد ضد زنگ 304 (stainless steel 304) مقاومت برشی تا Mpa 480 افزایش می‌یابد. سرعت انفجاری بعضی از مواد منفجره در آورده شده است. سرعت انفجاری بعضی از مواد منفجره Detonation velocity, m/s Explosive 8100 RDX (Cyclotrimethylene trinitramine, C3H6N6O6) 8190 PETN (Pentaerythritol tetranitrate, C5H8N12O4) 6600 TNT (Trinitrotoluene, C7H5N3O6) 7800 Tetryl (Trinitrophenylmethylinitramine, C7H5O8N5) 5010 Lead azide (N6pb) 7020 Detasheet 2655 Ammonium nitrate (NH4NO3) برخی كاربردهای جوشكاری انفجاری یكی از گسترده‌ترین كاربردهای جوشكاری انفجاری، روكش‌دهی صفحات مسطح است كه در مورد صفحات بزرگ به دلیل برخی مشكلات (دفرمه شدن و پیچیدگی) محدود می‌شود، به طوری كه روكش‌دهی فلزات تنها توسط غلطك‌كاری یا جوشكاری لایه‌ای امكان‌پذیر است. معمولاً هدف از پوشش‌دهی صفحات با صفحه‌ای از جنس دیگر، نیاز به مقاومت در برابر خوردگی، بهبود انتقال حرارت، بالابردن مقاومت یا استحكام قطعه، بهبود خواص الكتریكی و غیره است. معمولاً برای فرایندهای شیمیایی، از پوشش‌هایی گران‌قیمت نظیر نیكل، فولاد ضدزنگ، تیتانیم و... استفاده می‌شود. مثلاً، اگر بخواهیم از فولاد ضدزنگ در مخازن استفاده كنیم و مخزن را یكپارچه بسازیم، هزینه زیادی صرف كرده‌ایم. در صورتی كه ساخت مخزن توسط لایه‌ای نازك از این فولاد به صورت پوششی روی فولاد معمولی و توسط جوشكاری انفجاری، هزینه را بسیار پایین می‌آورد. مزایای جوشكاری انفجاری را می‌توان به صورت زیر فهرست كرد: ساخت مخازن از 2 لایه تا چند لایه اتصال فلزات غیرهمجنس، مثلاً فولاد و آلومینیم، در صنایع كشتی‌سازی نتایج خوبی را ارائه كرده است. جوشكاری فلزات با درجات ذوب متفاوت كه نمی‌توان توسط جوشكاری ذوبی آنها را به هم جوش داد. كاهش هزینه‌های اتصال قطعات، به ویژه قطعات بزرگ. گفتیم كه یكی از گسترده‌ترین كاربردهای جوشكاری انفجاری در روكش‌دهی صفحات مسطح است، اما كاربردهای بسیار دیگری نیز می‌توان برای آن درنظر گرفت كه برخی از آنها عبارتند از: روكش‌دهی صفحات مسطح جوشكاری سطوح استوانه‌ای الف- جوشكاری داخلی استوانه‌های هم مركز ب- روكش‌دهی داخلی و خارجی استوانه‌ها پ- روكش‌دهی نازك‌ها ت- جوشكاری لوله به صفحه ث- جوشكاری سربه‌سر لوله به لوله 3. جوشكاری خطی لب به لب صفحات مسطح 4. جوشكاری مقاطع توخالی (رادیاتورها) 5. روكش‌دهی سیم‌ها و مفتول‌ها منابع: 1.High Energy rate forming. Pearson 1961. 2. Explosive welding and it's Application's. oxford. 3. welding journal. 1993.
+ نوشته شده در ۱۴/۴/۱۳۹۱ساعت ۱۲:۳۵ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

جوشكاري ليزر

نام ونام خانوادگي: علي باقري                                     موضوع: جوشکاري ليزر

  مقد مه: تاریخچه کشف لیزر به سالهای ۱۹۶۰ برمی‌گردد. اولین بار تولید لیزر از گاز CO۲ در سال ۱۹۶۱ با طول موج mm۱۰/۶ توسط جوان، بِنِت و هیرت (Javan, Bennett, Hereto) صورت گرفت و در سال ۱۹۶۴ لیزر با طول موج mm۱/۰6 از Nd:YA۶ تولید شد. از سال ۱۹۶۲ به بعد گزارشهای متعددی در زمینه کاربردهای متالورژیکی لیزر که شامل جوشکاری نیز می‌باشد، موجود است. تا سال ۱۹۷۰ از لیزرهای با توان بالا و پیوسته در جوشکاری استفاده نشد و از لیزرهای پالسی استفاده شد. مشخصه اصلی در جوشکاری لیزری و اشعه الکترونی توسط Ready در سال ۱۹۷۱ وجود حالت جوشکاری نفوذی یا (سوراخ کلیدی) در تابش لیزر گزارش شده‌است. در واقع ایجاد سوراخ کلید در فلزات، در شدّ‌تهای بالای لیزر (MW/cm3) است و در نتیجه Keyhole نیاز به یک زمان کافی برای ایجاد شدن دارد و نمی‌تواند به آسانی در جوشکاری لیزری پالسی Overlap ایجاد شود. از سالهای ۷۲ـ۱۹۷۱ به بعد استفاده از لیزرهای CO۲ پیوسته این مسیر را تغییر داد. جوشهایی با نفوذ کامل در مقیاسهای بزرگ فولاد زنگ نزن مانند جوشهای اشعه الکترون در حالت سوراخ کلیدی ایجاد شدند. این تحقیقات در کشورهای ژاپن، آلمان و انگلستان انجام شدند. پیشرفتهای بعدی در جوشکاری 2 لیزری CO۲ بر بهینه‌سازی بیشتر، منابع لیزر، افزایش کیفیت باریکه لیزر و فهم اندر کنش طراحی اتصال، سرعت جوشکاری، تمرکز اشعه و اثرات پلاسما در جوش‌پذیری متمرکز شد. مطالعات در این زمینه تا توانهای KW۱۵ـ۱۲ ادامه یافته‌است. جوشکاری با Nd: YA۶ به علّت کم بودن طول موج آن (mm۱/۰۶) و کاهش باز تابش از مواد فلزی استفاده بیشتری نسبت به CO۲ می‌تواند داشته باشد. در سالهای آینده استفاده از لیزرهای دیودی (Diode) پیشرفتهای زیادی را در جوشکاری لیزری ایجاد خواهد کرد.{1} تعريف ليزر: ليزر دسته اشعه موازی شده و پيوسته از جنس نور می باشد که تمام اين اشعه دارای طول موج واحدی می باشد . البته اين اشعه با اشعه نوری نا پيوسته ای که از خورشيد تشعشع می کند بسيار متفاوت و متنوع می باشد که در تمام جهات منتشر می شود . نور با طول موجهای متفاوت می تواند روی يک نقطه مادی متمرکز شود و انرژی خود را به صورت انرژی حرارتی آزاد کند . اشعه ليزر اشعه ای به شدت موازی شده و کوهرنت می باشد که هر چه موازی تر و پيوسته‌تر باشد در نقطه کوچکتری می تواند متمرکز شود و انرژی حرارتی بيشتری نيز توليد می کند . اين ويژگی اشعه ليزر باعث تقويت ايده استفاده از آن در جوشکاری به عنوان يک منبع منحصر به فرد انرژی شده . کلمه ليزر مخفف عبارت: [Light Amplification stimulated emission of radiation] 3 به معنی تقويت نور تحريک شده با انتشار پرتو افکنی می باشد و بر روش توليد اين نور دلالت دارد.{ 2} جوشکاري ليزر: جوشكاري توسط پرتو ليزر در توليدات صنعتي بشكل روزافزوني در حال گسترش است و دامنه ی استفاده ی آن از ميكرو الكترونيك تا كشتي سازي گسترده شده است. توليد انبوه خودكار در اين بين از بيشترين توسعه برخوردار گشته‌اند كه اين پيشرفتها را مي‌توان مرهون عوامل زير دانست: 1.حرارت ورودي محدود 2.منطقه حرارت پذيرفته كوچك 3.ميزان ناصافي اندك 4.سرعت بالاي جوشكاري اين خصوصيات جوشكاري ليزري را گزينه منتخب بسياري از قسمتهاي صنعتي كرده كه از جوشكاري مقاومتي در گذشته استفاده ميكردند. با توجه به خصوصيات منحصر به فرد اين روش مي‌توان بكارگيري گسترده آنرا در زمينه كاربردهاي مختلف انتظار داشت.فرآيندهاي تركيبي كه از تركيب ليزر و قوس MIG استفاده مي‌كنند براي قرار گرفتن بر سطحي كه بايستي جوشكاري در آن انجام شود طراحي شده اند. علاوه بر اين تجهيزات ويژه بكار گرفته شده بشكل قابل توجهي ابزارهاي مورد نياز براي آماده سازي لبه مورد نظر براي جوشكاري را كاهش مي‌دهند. آلياژهايي كه براي سيمهاي پر كننده در قسمت درز گيري بكار ميروند باعث يكدست شدن فيزيكي آن ناحيه ميشوند. علاوه بر اين فرآيندهاي تركيبي بكار گرفته شده قادر اند سرعت انجام كار را بشكل قابل توجهي افزايش دهند. همچنين در نفوذ عمقي و درزگيري كلي هم 4 موثرند. پيشرفتهاي بي نظير اخير در زمينه ديودهاي ليزري موقعيت جديدي را براي حل مشكلات هميشگي صنعتي فراهم كرده است. البته بايد در نظر داشت كه اين فرآيندها براي همگون شدن با قسمتهاي مورد نظر بايستي بشكلي اختصاصي تغيير يابند. ليزرهاي دي اكسيد كربني قدرتمند(2-10kW) در حال حاضر در جوشكاري بدنه اتومبيلها، قسمتهاي حمل و نقل، مبادله كننده‌هاي حرارتي و پر كردن حفره‌ها مورد استفاده قرار ميگيرند. سالها ليزرهاي ياقوتي كمتر ازw500براي جوش بخشهاي كوچك مورد استفاده قرار مي‌گرفتند. براي مثال قسمتهاي كوچك و ظريف ابزارهاي پزشكي، بسته‌هاي الكترونيكي و حتي تيغ هاي اصلاح صورت. ليزرهاي ياقوتي چند كيلوواتي از گذراندن پرتو از فيبرهاي نوري استفاده ميكردند. اينكار بسادگي توسط روبوت ها انجام مي‌شد و دامنه وسيعي از كاربردهاي سه بعدي مثل برش ليزري و جوش بدنه اتومبيلها را ممكن ميگردد. پرتو ليزر در نقطه كوچكي متمركز مي‌شود و باشدتي كه در آن نقطه ايجاد مي‌كند باعث ذوب و حتي بخار كردن فلز مي‌شود. براي تمركز نيروي ليزرهاي دي اكسيد كربني قدرتمند، آينه‌هاي خنك شونده توسط آب بجاي عدسي ها مورد استفاده قرار مي‌گرفتند. جوشكاري بطور كلي به دو شكل انجام مي‌شود. در شكل هدايتي جوشكاري، حرارت از طريق هدايت گرمايي به فلز منتقل مي‌گردد. اين روش مختص ليزرهاي ياقوتي نسبتا كم انرژي تر است كهم معمولا جوشكاري هاي كم عمق تر با آنها انجام مي‌شود. جوشكاري با ليزرهاي پر انرژي معمولا در پر كردن حفره‌ها مورد استفاده قرار ميگيرد. در اين قسمت است كه ذوب و تبخير فلز اتفاق مي‌‌افتد.{3} 5 دستگاه های جوشکاری لیزری را نیز می توان به دو دسته تقسیم کرد: 1- دستگاه های جوش دستی: در این نوع دستگاه ها، حرکت قطعه یا پرتو لیزر توسط کاربر انجام می شود. 2- دستگاه های جوش خودکار: در این دستگاه ها، حرکت پرتو توسط سی ان سی مطابق یک فایل کامپیوتری انجام می شود. اصول فرایند جوشکاری لیزر: جوشکاری با ليزر(شکل1) فرآيندی است که در آن به کمک حرارت بدست آمده از برخورد اشعه نوری به سطح ، يک منطقه مذاب و به هم آميختگی از مواد ايجاد می شود که پس از انجماد ، اتصال بين مواد را ايجاد می کند . اين اشعه به شدت کوهرنت و متمرکز شده و به سمت سطح قطعه شليک می شود . هنگامي که اشعه ليزر روی نقطه مورد نظر متمرکز می شود ، فلز را ذوب کرده و به سرعت منطقه جوش کوچک و باريک با راندمان اتصال بسيار بالا ايجاد می کند درحالیکه کمترين خسارت را نيز بر قطعه وارد می کند . برای اين که ذوب موضعی باشد و به اطراف پراکنده نشود کنترل دقيق اشعه ضروری است.مشخصه جوشکاري لیزر ایجاد ناحیه مذاب کوچک بوسیله انرژي جذب شده در محل فرود باریکه لیزر است و در حقیقت تعادلی بین گرمایش و سرمایش حجم مشخصی از یک یا دو ماده جامد است . مسیر تابش لیزر به درون قطعه معمولاً بوسیله تجمع گازهای داغ در نقطه کانونی لیزر مختل می شود. در شرایط خاص این گاز داغ به می کند. {4} 6 در جوشكاري ليزر دو روش عمده براي جوشكاري وجود دارد : يكي حركت دادن سريع قطعه زير اشعه است تا كه يك جوش پيوسته شكل بگيرد و ديگري كه مرسوم تر است جوش دادن باچند سري پرتاب اشعه است . در جوشكاري ليزر تمامي عمليات ذوب و انجماد در چند ميكروثانيه انجام مي گيرد و به خاطر كوتاه بودن اين زمان هيچ واكنشي بين فلز مذاب و اتمسفر انجام نخواهد شد و از اين رو گاز محافظ لازم ندارد . انواع حالت های جوشکاری با لیزر: جوشکاری لیزر ممکن است در دو حالت اعمال شود:1. حالت هدایتی، 2. حالت سوراخ کلیدی حالت جوشکاری به شدت ابعاد جوش نهایی را تحت تاٌثیر قرار می دهد. وقتی که یک پرتو لیزر با حساسیت توان بالا به سطح ماده برخورد می کند، جذب یک جزء خاصی از انرژی پرتو همراه با هدایت حرارت به فلز منجر به ذوب و شکل گیری یک حوضچه جوش می شود. به نظر می رسد که هدایت حرارت مکانیزم اولیه انتقال انرژی می باشد، بنابراین نفوذ جوش توسط نفوذ حرارتی ماده و زمان اندرکنش پرتو لیزر با ماده محدود شود. این جوش ها به نام جوشهای حالت هدایتی نامیده می شوند. از آنجایی که انتقال انرژی به فلز و شکل گیری حوضچه جوش توسط نرخ هدایت حرارت کنترل می شود، با وجود این جا به جایی فلز مذاب ، شکل حوضچه را تا حدودی تحت تاٌثیر قرار می دهد. اصولاً جوشهای حالت هدایتی نسبت عمق به پهنای کمتر از 5/. دارند. کاربرد جوشهای حالت هدایتی به علت عمق نفوذ کم آنها، محدود به نمونه های نازک می باشد یک نوع از جوش حالت هدایتی در شکل1 به طور شماتیک نشان داده شده است جوشکاری نفوذ عميق همراه با مکانيزم انتقال انرژی سوراخ کليد می تواند حاصل شود . 7 ]شکل1([(bدر اين حالت ، انرژی ورودی پرتو بمباران کننده ، به قدری شديد است که نمی تواند توسط فرآيندهای هدايت ، همرفت و تشعشع حذف شود . بنابراين سطحی از انرژی که به قطعه برخورد می کند باعث ذوب و بخار شدن آن می شود . تبخير سريع فلز ، سوراخ کليد (يک لوله استوانه ای با قطر کم ) پديد می‌آورد . با عميق شدن اين سوراخ نور متناوباً درون آن پخش می شود و باعث افزايش جذب انرژی ليزر توسط ماده می شود . فشار بخار درون سوراخ از فروريختن ديواره آن که متشکل از فلز مذاب است جلوگيری می‌کند .{2} شکل 1 شماتیک از(a جوش هدایتی و (b جوش نفوذي 8 تفاوت اساسی در این دو حالت آن است که در حالت اول سطح ناحیه جوش شکسته نمی شود و در حالت جوشکاري نفوذي سطح ناحیه جوش باز می شود تا باریکه لیزر به درون ناحیه مذاب نفوذ کند حالت جوشکاري هدایتی بخاطر عدم نفوذ لیزر به درون ماده باعث جذب کمتر گاز در هنگام جوشکاري می شود. در جوشکاري نفوذي بسته شدن غیر پیوسته سوراخ کلیدي منجر به تشکیل حفره در جوش می شود. حالتهاي هدایتی و نفوذي در جوشکاري نقطه اي به یکدیگر تبدیل می شوند که بستگی به شدت قله توان لیزر و عرض پالس دارد.{2} انواع لیزر های مورد استفاده در جوشکاری: دو نوع لیزري که بیشتر کاربرد صنعتی را یافته اند، لیزر Co2 و لیزرNd:YAG می باشند. ليزر Nd:YAG ليزر حالت جامد می باشد طول موج اشعه ليزر توليد شده توسط اين سيستم µm06/1 است نحوه تحريک محيط فعال می تواند به دو صورت پيوسته و ضربانی می باشد. در سيستم ضربانی از منبع انرژی جريان ضعيف استفاده و جريان قوي ايجاد می شود که دو پارامتر دامنه و تداوم در آن نقش مهمی دارند. ليزرهای گازی co2 مهمترين ليزر گازی هستند که در جوشکاری و برشکاری مورد استفاده قرار می گيرند . اين ليزرها از يک مخلوط گازی شامل نيتروژن و هليم و درصد کمی دی‌اکسيدکربن و تخليه الکتريکی جهت پمپ کردن محيط ليزر (به تحريک ‌درآوردن مولکولهای co2) استفاده می کنند ليزرهای co2 در مقايسه با ليزرهای Nd:YAG توان خروجی و راندمان بيشتری دارند ، قابل اعتمادتر اند و ایمنی کار با آنها بيشتر است . 9 ليزرهای Nd:YAG با توسعه توان خروجی ، بهبود کيفيت پرتو ليزر و امکان انتقال توسط فيبر نوری وارد زمينه هايی شده است که قبلاً در حيطه کاری ليزرهای co2 بوده است. طول موج کمتر Nd:YAG موجب مي‌شود درصد بيشتری از انرژی پرتو جذب قطعه کار شود، بنابراین برای عمق نفوذ یکسان و سرعت برابر، در مورد ليزرهای Nd:YAG نياز به توان های کمتری در مقایسه با ليزرهای co2 می باشد. ]5-2[ هر چه مقدار طول موج افزایش می یابد مقدار جفت شدن در فلزات ضعیف تر می شود بنابراین لیزر حالت جامد Nd:YAG نسبت به لیزر هاي CO2 براي جوشکاري فلزات براقی مثل آلومینیوم مناسب تر است]7[ طول موج کمتر ليزر Nd:YAG اجازه انتقال نور را از طریق کابل فيبر نوری می‌دهد. بنابراين کاربری و کنترل ليزرهای Nd:YAG آسان‌تر است ، به عنوان مثال محل جوشـکاری می‌تو اند تا 20 متر دورتر از تجهیزات کارگاه می باشد . مزیت دیگر انتقال با فیبر نوری قابلیت انتقال پرتو از يک منبع به چندین محل می باشد . 10 گروه دیگر لیزرها، لیزرهاي دیودي می باشند. نمونه معمول استفاده این لیزر ها، استفاده در دستگاه هاي پخش CD و DVD و دستگاه هاي ذخیره نوري اطلاعات است. در سال هاي آینده استفاده از لیزرهاي دیودي پیشرفتهاي زیادي را در جوشکاري لیزري ایجاد خواهد کرد. بطوریکه روشهاي جوشکاري لیزري و سنتی را تحت الشعاع قرار خواهد داد.{7-4 } مزیت های جوشکاری لیزر: 1.چون منطقه جوش و حجم حوضچه جوش بسیار کوچک است حرارت وارد شده به قطعه و خسارت ناشی از آن در کمترین حد ممکن است . 2.توان بالای اشعه امکان جوشکاری فلزات و آلياژهای سازگار از نظر متالورژيکی و متفاوت از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی را فراهم آورده است . در این فرآيند ممکن است قطعات از نظر جرم ، ابعاد و مقاومت الکتريکی بسيار متفاوت باشند . 11 3.اين روش نياز به خلأ ندارد چون پرتو ليزر قادر است از هوا عبور کند بدون اينکه افت محسوسی در انرژی آن ايجاد شود . 4.به علت قابليت تمرکز بسيار بالای پرتو، می توان جوشهای نقطه ای با ابعاد بسيار کوچک (با قطری در حدود چند هزارم اينچ) ايجاد کرد . 5.با توجه به تمرکز بالای حرارت می‌توان در نواحی نزديک به اجزای حساس به حرارت مانند مدارهای الکتريکی، اتصالات آب‌بندی شده و قطعات دارای پوشش محافظ ، جوشکاری را انجام دهد. 6.سرعت جوشکاری بالا است و می تواند به چندين متر در دقیقه برسد . 7.جوشهای تمیزي قابل حصول است. 8.-منطقه متاثر از حرارت بسیار باریک است. 9.در دسترس بودن تنها یک سمت اتصال کافی می باشد سیستم جوشکاری لیزر می تواند به راحتی برای میزان تولید بالا اتوماتیک گردد. 10.به علت مزیت های فراوان، لیزرها برای کاربردهایی که دقت ابعادی نهایی بحرانی می باشد و یا جایی که حجم تولید قطعاتی که قرار است جوش داده شود زیاد است مناسب تر می باشد. {6-5} محدودیت ها و مشکلات جوشکاری لیزر: 1.درز جوش باید به خوبی کنترل شود و لبه قطعات باید به طور کامل با یکدیگر جفت و جور شوند . طبیعتاً اين امر متضمن صرف هزینه و زمان برای ماشینکاری لبه قطعات می باشد . 12 2.اگر در اثر تکان خوردن و يا ضربه و يا هر عامل ديگری قطعات به مقدار بسیار کمی جابه جا شوند ، به خاطر کوچک بودن نقطه کانونی شدن پرتو ، امکان عبور پرتو از فاصله ایجاد شده بین قطعات وجود دارد . 3.اگر قطعات به طور دقیق کنار یکدیگر قرار نگیرند عيب بريدگی کنار جوش رخ می دهد مگر اینکه از فلز پرکننده استفاده شود . 4.ماشین آلات و تجهیزات این سیستم نظیر سیستم الکتریکی ، خنک‌کننده و سایر اجزا نسبتاً گران قیمت هستند و باید با دقت بسيار بالايی ساخته شوند . 5.هزینه نصب ، راه اندازی و کارکردن سیستم بالاست . 6.از نظر ایمنی خطرات بسیار جدی برای بدن دربر دارد که تجهیزات ایمنی خاصی را می طلبد .{ 4} 13 موارد استفاده اشعه ليزر : از اشعه ليزر هم به منظور برش و هم به منظور جوشكاري استفاده مي شود . اين نوع جوشكاري در اتصال قطعات بسيار كوچك الكترونيكي و در ساير ميكرو اتصال ها كاربرد دارد . از اشعه ليزر ميتوان در جوش دادن آلياژها و سوپر الياژها با نقطه ذوب بالا و براي جوش دادن فلزات غير همجنس استفاده نمود . به طور كلي اين روش جوشكاري براي استفاده هاي دقيق و حساس استفاده ميشود . از اين روش ميتوان در صنعت اتومبيل و مونتاژآن براي جوش دادن درزهاي بلند استفاده نمود. جوشكاري ليزر ساخت مدلها را سرعت ميدهد: ليزرهايَ StarWeld شركت Rofin Baasel جايگاه ويژه اي در امور تحقيقاتي پيدا كرده است . يك آزمايشگاه تحقيقاتي اغلب نيازمند آنست كه محصولات جديد را نمونه سازي كند تا زمان به بازار رسيدن محصول را كاهش دهد . سيستم هاي ليزر StarWeld با قابليت جوشكاري انواع فلزات شامل مس ، فولادهاي ابزار و تيتانيوم واكنون قابليت ايجاد درز جوش و نقطه جوش قطعات حتي در زير ميكروسكوپ را دارند . جوشها مي توانند از حدود 2.5 mm تا 60 ميكرون ايجاد شوند . سيستم اصلي با ولتاژ استاندارد 240 ولت و 13 آمپر تغذيه مي شود . اكثر افراد ميتوانند در عرض 5 دقيقه يك جوش نسبتا خوب را با اين سيستم انجام دهند . 14 کاربردهای فرآيندجوشکاري ليزر: جوشکاری پرتو ليزر را می توان برای اتصال دهی اغلب فلزات به خودشان و فلزات غيرهمجنس که از نظر متالورژيکی سازگار هستند به کار برد . فولادهای کم کربن براحتي جوش‌پذير بوده اما وقتی که مقدار کربن بيشتر از 25% می شود استحاله مارتنريتی موجب ترد شدن جوش و ايجاد ترک می شود . جوشکاری پالسی به حداقل شدن تمايل به ترک کمک می کند .تعداد زيادی از فولادهای زنگ نزن مواد مناسبی برای جوشکاری ليزر می باشند . هدايت حرارتی کم اين فلزات موجب تشکيل جوش باريک و عميق نسبت به فولاد های کربنی می شود . فولادهای زنگ نزن سری 300 بجز انواع 303 Se ،303 که ماشينکاری آسانی دارند و انواع پايدار شده 321 و 347 براحتی جوش‌پذير می باشند . جوش های ايجاد شده در برخی فولادهای سری 400 ممکن است ترد بوده و از اين‌رو نياز به عمليات آنيل کردن بعد از جوشکاری داشته باشند . بسياری از آلياژهای مقاوم به حرارت پايه نيکل آهن نيز با موفقیت توسط پرتو ليزر جوشکاری می شوند . آلياژهای تيتانيم و ديگر آلياژهای ديرگداز را می توان با اين روش جوشکاری کرد ، اما به اتمسفر خنثی جهت جلوگيري از اكسيد شدن نياز مي باشد . مس و برنج معمولاً به خودشان و ديگر مواد با طراحي خاص اتصال جوش داده مي‌شوند. آلومينيوم و آلياژهاي جوش‌پذير آن را مي‌توان براي اتصال با نفوذ جزئي جوش بوسيله جوشكاري با هدايت محدود پالسي براي درزبندي بسته‌هاي الكترونيكي به كار برد . به طور كلي جوشكاري فلزاتي قابل انجام است كه سطحشان تيره باشد و انعكاس دهنده ضعيف نور باشد . 15 نمونه قطعاتي كه توسط اين فرآيند توليد مي شوند عبارتند از : 1.تفنگ الكتروني لامپ تصوير تلويزيون 2.دستگاه تنظيم ضربان قلب 3.بدنه اتومبيل هاي سواري و ديفرانسيل و كوپلينگ هاي آن 4.شيرهاي هيدروليكي 5.مبدل هاي حرارتي از فولاد زنگ نزن 6.مخلوط كن هاي غذا 7.انتقال دهنده هاي الكترونيكي{7} نكات مورد نظر در جوشكاري ليزر: 1.شدت حرارت بالا از انواج نوراني ليزر بدست مي آيد. 2.هنگام تبديل اشعه ليزر به صورت نور مي تواند از دو محيطي مانند هوا خلاء , گازهاي خنثي. 3.نياز به تماس ميكانيكي با قطعه كار مانند روشهاي ديگرندارد و از طرفي قطعه مورد نظر براي جوشكاري نياز به قابليت هدايت الكتريكي ندارد. 4.هنگام متمركز شدن اشعه ليزري كه يك سيستم ساده است مي توان آنرا به سهولت خم ـ مستقيم و بصورت انعكاسي در آورد. 5.جوشكاري ليزري بوسيله انرژي ماكزيمم و مينيموم تعشعشعي آن و مدت ضربان و تعداد متوسط اين ضربه ها و نيز قدرت بزرگنمايي مشخص مي شودوقتي يك اشعه LAZARروي يك سطح فلزي برخورد مي كند. 16 درجه حرارت آن سطح را تقريبا ً بطور آني اقزايش مي دهد و حرارت سريعا ً به داخل فلز منتقل ميشود جوشكاري ليزر بر اساس شدت تابش دسته هاي نوراني مي باشد كه از كريستال خارج مي شوند و با برخورد آن به قطعه كار تمركز اين پرتوها دو قطعه به همديگر پيوند مي خورند. مقدار حجم فلز بستگي به شدت و انرژي دارد كه بوسيله ستون ليزر منتقل مي گردد.سرعت عمل جوشكاري و ضخامت فلز جوش دادني بستگي به سرعت حرارت دارد كه با فلز تماس پيدا ميكند. مقدار انرژي كه براي عمل جوشكاري لازم است مستقيما ً به حجم فلز بستگي دارد كه بايستي به نقطه ذوب برسد از طريق جوش ليزري مي توان اجسام مختلفي را بهم جوش داد مانند اجسام غير هم جنس فلزات نيكل , مس تانتالم ـ فولاد ضد زنگ ـ آلومنيم {1} طراحي اتصال در جوشكاري ليزر : بهترين طرح اتصال براي اين نوع جوشكاري طرح اتصال لب به لب مي باشد و با توجه به محدوديت ضخامت در آن مي توان ازطرح اتصال هاي T يا اتصال گوشه نيز استفاده نمود . {8} 17 جوشکاري ليزري پلاستيکها: جوشکاری لیزری گرمانرم ها برای اولین بار در دهه 1970 ابداع شد. ولیکن استفاده از این روش در مقیاس صنعتی به تازگی رایج شده است. این روش برای اتصال ورق و فیلم و نیز قطعات تزریقی مناسب باشد.در این فناوری از اشعه لیزر برای ذوب کردن پلاستیک ها در منطقه اتصال استفاده می شود. لیزر با ایجاد یک اشعه با قدرت تشعشع بالا (در محدوده مادون قرمز) بر روی موادی که می بایست اتصال بین آن ها ایجاد می شود، متمرکز می گردد. این اشعه باعث تحریک و رزونانس در مولکول می شود و نتیجه آن گرم شدن مواد در آن ناحیه می شود.{8} 18 نتيجه گيري: به طور کلي جوشکاري با ليزر باعث افزايش راندمان جوشکاري قطعات وبهبود کيفيت جوش وهمچنين فلزاتي که از لحاظ متالورژيکي ناسازگاراند رابه علت توان بالاي اشعه ليزر جوشکاري کرد. جوشکاري ليزر خود در دو حالت متفاوت انجام مي گيرد : 1.جوش هدايتي 2.جوش نفوذي درجوش هدايتي عمق نفوذ کم وبعداز جوشکاري سطح ناحيه جوش شکسته است اما در جوش نفوذي عمق جوش به علت انرژي شديد وبسيار بالا عمق نفوذ زياد است وسطح ناحيه جوش باز مي باشد. با استفاده از جوشکاري ليزر متوان در صنايع و... براي جوش فلزات وتوليدقطعات ازقبيل : 1.تفنگ الكتروني لامپ تصوير تلويزيون 2.دستگاه تنظيم ضربان قلب 3.بدنه اتومبيل هاي سواري و ديفرانسيل و كوپلينگ هاي آن 4.شيرهاي هيدروليكي از طرفي اشعه ليزر از نظر ایمنی خطرات بسیار جدی برای بدن دربر دارد که تجهیزات ایمنی خاصی را می طلبد. 19 منابع: www.prozhe.com-1 www.duley. 1999, Laser Welding, John Wiley & Sons, Inc-2 http://welders86.persianblog.ir/rss.xml-3 4. J. Dowden, 2002, Interaction of the keyhole and weld pool in laser keyhole 5--N Rykalin, A. Uglov and A. Kokora, 1978 , Laser Machining and Welding 6-www.industriallasers.com 7-Steen, W. M., 2003, Laser Material Processing, pp. Eds.3, Springer. 20

+ نوشته شده در ۱۴/۴/۱۳۹۱ساعت ۰۷:۴۶ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)

انواع سنسور

موضوع:انواع سنسور                      نام ونام خانوادگي:علي باقري

مقدمه : سنسورياحسگرچيست؟ حسگر يا سنسور المان حس كننده اي است كه كميتهاي فيزيكي مانند فشار، حرارت،رطوبت، دما، و ... را به كميتهاي الكتريكي پيوسته (آنالوگ ديجيتال)تبديل مي كند. در واقع آن يك وسيله الكتريكي است كه تغييرات فيزيكي يا شيميايي رااندازه گيري مي كند و آن را به سيگنال الكتريكي تبديل مي نمايد. سنسورها در انواع دستگاههاي اندازه گيري، سيستمهاي كنترل آنالوگ و ديجيتال مانندمورد استفاده قرارمي گيرند. عملكرد سنسورها و قابليت اتصال آنها به PLC باعث شده است كه سنسور بخشي از اجزاي جدا PLC دستگاههاي مختلف از جمله نشدني دستگاه كنترل اتوماتيك و رباتيك باشد. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعيت اجزاي متحرك سيستم را به واحد كنترل ارسال نموده و باعث تغيير وضعيت عملكرد دستگاهها مي شوند. دو روش عمده در استفاده از سنسورها وجود دارد: 1- حس کردن استاتیک: در این روش محرک‌ها ثابت‌اند و حرکت‌هایی که صورت می‌گیرد بدون مراجعه لحظه‌ای به سنسورها صورت می‌گیرد.به عنوان مثال در این روش ابتدا موقعیت شی تشخیص داده می‌شود و سپس حرکت به سوی آن نقطه صورت می‌گیرد. 2- حس کردن حلقه بسته: در این روش بازوهای ربات در طول حرکت با توجه به اطلاعات سنسورها کنترل می‌شوند. اغلب سنسورها در سیستم‌های بینا این‌گونه‌اند. 1 سنسور آلتراسونیک: تاريخچه اين سنسور به سال 1912 میلادی و بعد از غرق شدن کشتی تایتانيک بر می گردد . بعد از غرق شدن تایتانیک دانشمندان به دنبال راه حلی برای تکرار نشدن این فاجعه افتادند ، که اگر کاپتان کشتی به هر دلیلی قادر به دیدن جلو کشتی نبود وسیله ای هشدار دهنده او را از وجود مانع مطلع سازد . در سال 1912 میلادی آقای L F Richartson با الهام از طبیعت و استفاده از مسیریابی خفاشها موفق به ساخت سنسور فراصوتی شد . خفاشها به دلیل بینایی ضعیف و حساس به نو ر، از امواج فراصوتی برای تشخیص موانع استفاده می کنند .اما از آن سال تا کنون که نزدیک به یک قرن از آن می گذرد. سسنورهاي آلتراسونيك را به چند روش مي توان دسته بندي كرد: 1. از روي فركانس كاري 2. با توجه به قطر فرستنده و گيرنده 3. باتوجه به يك Pack يا دو Pack بودن آنها 1.از روي فركانس كاري : مي توان سسنورها را به دو دسته ي فركا نس ، پايين و فركانس بالا طبقه بندي كرد . سسنورهاي فركانس پايين كه با فركانس هاي25k كار مي كنند ،عموماً براي مصارف فاصله يابي ومانع200 k ، 150k ، 33k ، 40k سنجي استفاده مي شود . دسته ديگري از اين سسنورها كه با فركانسهاي بالا كار مي كنند ، در حد مگا هرتز 2 كاربرد آنها در تجهيزات پزشكي مي باشند . مانند دستگاه ا ي سونوگرافي كه براي تشخيص اندامهاي داخلي ، جنين ، سرطان و غيره بكار مي روند ، كاربرد اين دسته از سسنورها با پيشرفت علم ، روز بروز افزايش مي يابد. 2. دسته بندي بر اساس قطر فرستنده و گيرنده : سسنورهاي فركا نس پايين را بر حسب قطرشان به چند دسته ي 12mm,8mm,16mm ، 10mm تقسيم مي كنيد . در سسنورهاي التراسونيك هر چه فركا نسي كه به فرستنده مي دهيم ، به فركا نس كاري سسنور نزديك باشد ، عملكرد سسنور بهتر خواهد بود. 40 ، دامنه پالس kHz پالس ارسالي براي سسنورهاي 16 ميلي متري با فركانس كاري ورودي مي تواند تا حدود 60 ولت افزايش يابد بودن آنها Pack يا دو Pack 3.دسته بندي باتوجه به يك مجزاي گيرنده و فرستنده ميباشد: اين pack اين سنسور به صورت دو واحد نيز وجود دارد. فركانس (pack) دو سنسور به صورت يك پك توليد شده توسط اين سنسور 40 كيلو هرتز مي باشد. به شماتيك دروني اين سنسور در شكل زير توجه كنيد. 3 شكل فيزيك امواج التراسونيك سنسورهاي التراسونيك چگونه كار مي كنند؟ امواج التراسونيك به دسته¬ای از امواج مكانيكی گفته مي¬شود كه فركانس نوسانشان بيش ازمحدوده شنوايی انسان 20KHz باشد.یک سنسور التراسونیک غالبا دارای یک فرستنده و یک گیرنده امواج التراسونیکمی باشد که این امواج بعد از برخورد با یک مانع منعکس شده و به طرف سنسور برمی گردند و با توجه به زمان بازگشت و همچنین کیفیت امواج بازتابش شده به فاکتورهاییهمچون فاصله تا مانع ، نوع مانع و سرعت مانع دست پیدا می کنیم . لازم به ذکر است که هر ماده ای به یک کیفیت خاص امواج التراسونیک را از خود عبور و مقداری از آن را باز تابش می دهد .سنسور آلتراسونیک یا ماوراء صوت یکی دیگر از سنسورهای غیر تماسی و مجاورتی یا پراگسیمیتی میباشد در کاربردهای گوناگون آشکار سازی اجسام تا اندازه گیری فاصله یا سطح سنجی به کار میرود . به طور معمول سنسورهای آلتراسونیک با ارسال یک پالس صوتی کوتاه در فرکانس فراصوت به سمت هدفی که این پالس را منعکس میکند و دریافت و شناسائی این امواج به شکل یک ترانسیور عمل کرده و در مدلهائی که فاصله را محاسبه میکنند با اندازه گیری اختلاف زمانی ارسال و دریافت پالس میتوانند به فاصله یاب تبدیل شوند .سنسور آلتراسونیک را در بازار به شکلهای گوناگون و برای کاربردهای مختلف میتوان یافت . سنسورهائی بانحوه مختلف نصب ، پیکربندی ، IP و فرکانس متفاوت . 4 انواع سنسورهاي التراسونيك: Ultrasonic proximity sensor with analog output stage .1 خروجي هاي جريان و ولتاژ خروجي هاي جريان و ولتاژ متناسب با فاصله سنسور از هدف هستند. Ultrasonic retro-reflective sensor .2 در اين حالت از يك قطعه صاف و ثابت يك ماشين به عنوان بازتابنده استفاده مي شود. فاصله زماني بين ارسال و دريافت سيگنال التراسونيك زمان انتشار) ثابت وشناخته شده است. وقتي كه يك شيئ سيگنال التراسونيك را قطع مي كند خروجي فعال مي شود. 5 Ultrasonic through beam sensor .3 اين سنسورها براي كاربردهايي كه اشياء به سرعت و پشت سر هم در حركتند ايدآل هستند. 200 ) مورد Hz اين سنسورها همچنين زماني كه فركان سهاي سويچينگ بالا (حدودا نياز باشد، پيشنهادمي شوند. كاربرد سنسورهاي التراسونيك: (Angular Measurement).1اندازه گيري زاويه (Ranging ) .2 مسافت يابي (Non Destructive Test ).3 تستهاي غير مخرب (Flow Metering ) .4 اندازه گيري جريان Non-intrusive medical procedures.5 6 اندازه گيري زاويه: مسافت يابي (Ranging ): روش هاي مسافت يابي: Time of Flight Measurement.1 Measurement of Phase Difrence.2 روش: TOF يك موج صوتي توسط سنسورهاي التراسونيك مسافت ياب ارسال TOF -در روش شده و فاصله زماني كه طول مي كشد تا موج صوتي به شيئ برخور كند و به منبع برگردد محاسبه مي شود. 7 روش اندازه گيري اختلاف فاز: اگر يك موج التراسونيك شامل بيش از يك سيگنال باشد، اختلاف فاز بين سيگنال ها ميتواند اندازه گيري شود. روش اختلاف فاز خيلي دقيق است اما داراي اين محدوديت است تنها از يك 40 مي تواند استفاده كند و kHz سيگنال با فركانس خاص به عنوان مثال فركانس 8 محدود mm شود به detect حداكثر فاصله اي كه ميتواند توسط اين روش مي شود. كاربرد در رباتيك سنسورهاي التراسونيك در رباتيك جهت مسافت يابي (Ranging) استفاده مي شوند. مسافت يابي در رباتيك عموما بر پايه روش TOF است. مشكل اصلي در اين كاربرد تداخل امواج(Crosstalk) است. Crosstalk مي تواند ناشي از عوامل زير باشد: 1.امواج بوجود آمده بوسيله ديگر المان هاي مدار 2.سنسورهاي التراسونيك ديگر بر روي ربات 3.سنسورهاي التراسونيك بر روي ديگر ربا تها مي توان (pseudo Random Sequences ) با بكار بردن رشت ههاي شبه اتفاقي تداخل امواج را از بين برد. مزاياي سنسورهاي التراسونيك : detect .1 مي توانند انواع بيشتري از اشياء را در مقايسه با ديگر سنسورهاي مجاورتي كنند. .2براي تشخيص فاصله ها بسيار كارامدند. 8 .3نسبت به سنسورهاي خازني و القايي رنج بزرگتري دارند . .4در شرايط ناملايم و خشن نيز مي توانند عمل كنند . .5پاسخ زماني سريع .6عمر عملي طولاني محدوديت ها: .1در نزديكي سطح سنسور وجود دارد كه موجب (dead zone) يك ناحيه مرده مي شود كه سنسور نتواند اشياء خيلي نزديك را تشخيص دهد. .2اشياء خيلي كوچك را نم يتوانند تشخيص دهند.( اندازه قابل تشخيص وابسته به طول موج ميباشد). .3سرعت وابسته است به ماده ( پارچه نخي، پنبه، اسفنج و غيره نيازمند فركانس هاي كند هستند). .4اشيائ سطح نرم بايد به دقت تنظيم و همتراز شوند در غير اينصورت موج بازتابيده شده به سنسور نميرسد. انتخاب سنسور آلتراسونیک مناسب جهت کاربرد مورد نظر نیاز به توجه به موارد زیر دارد : دقت و رزولوشن سنسور آلتراسونیک فاصله آشکارسازی یا اندازه گیری سنسور آلتراسونیک محدوده دمای کاری سنسور آلتراسونیک فرکانس یا طول موج کاری سنسور آلتراسونیک وجود نویز یا تلاطم در هدف یا محیط اندازه گیری سنسور آلتراسونیک نحوه نصب و محدودیت یا مانع مقابل سنسور آلتراسونیک 9 سنسور اثرهال: تاريخچه : اثرهال توسط دكتر ادوين هال (Edvin Hall ) درسال 1879 در حالي كشف شد كه او دانشجوي دكتراي دانشگاه Johns Hopkins در بالتيمر(Baltimore) انگليس بود. هال درحال تحقيق بر تئوري جريان الكترون كلوين بود كه دريافت زماني كه ميدان يك آهنربا عمود بر سطح مستطيل نازكي از جنس طلا قرار گيرد كه جرياني از آن عبور مي كند، اختلاف پتانسيل الكتريكي در لبه هاي مخالف آن پديد مي آيد. او دريافت كه اين ولتاژ متناسب با جريان عبوري از مدار و چگالي شار مغناطيسي عمود بر مدار است. اگر چه آزمايش هال موفقيت آميز و صحيح بود ولي تا حدود 70 سال پيش از كشف آن كاربردي خارج از قلمرو فيزيك تئوري براي آن بدست نيامد. با ورود مواد نيمه هادي در دهه 1950 اثرهال اولين كاربرد عملي خود را بدست آورد. درسال 1965 Joe Maupin ,Everett Vorthman براي توليد يك سنسور حالت جامد كاربردي وكم هزينه از ميان ايده هاي متفاوت اثرهال را انتخاب نمودند. علت اين انتخاب جا دادن تمام اين سنسور بر روي يك تراشه سيليكن با هزينه كم و ابعاد كوچك بوده است اين كشف مهم ورود اثر هال به دنياي عملي و پروكاربرد خود درجهان بود. تئوري اثرهال : اگر يك ماده هادي يا نيمه هادي كه حامل جريان الكتريكي است در يك ميدان مغناطيسي به شدت B كه عمود برجهت جريان عبوري به مقدار I مي باشد قرار گيرد، ولتاژي به مقدار V در عرض هادي توليد مي شود . 10 اين خاصيت در مواد نيمه هادي داراي مقدار بيشتري نسبت به مواد ديگر است و از اين خاصيت در قطعات اثرهال تجارتي استفاده ميشود. ولتاژها به اين علت پديد مي آيد كه ميدان مغناطيسي باعث مي شود تا نيروي لرنتز برجريان عمل كند و توزيع آنرا برهم بزند(F=q(V´B . نهايتا حاملهاي جريان مسير منحني را مطابق شكل بپيمايند. حاملهاي جريان اضافي روي يك لبه قطعه ظاهر مي شوند، ضمن اينكه در لبه مخالف كمبود حامل اتفاق مي افتد. اين عدم تعادل بار باعث ايجاد ولتاژ هال مي شود، كه تا زماني كه ميدان مغناطيسي حضور داشته و جريان برقرار است باقي مي ماند. 11 براي يك قطعه نيمه هادي يا هادي مستطيل شكل با ضخامت t ولتاژهايV توسط رابطه زير بدست مي آيد: KHضريب هال براي ماده مورد نظر است كه بستگي به موبيليته بار و مقاومت هادي دارد. آنتيمونيد ايريديم تركيبي است كه در ساخت عنصر اثرهال استفاده مي شود و مقدار KH براي آن 20 است. است. سيليكن اثر پيز و مقاومتي دارد و بنابراين براثر فشار مقاومت آن تغيير مي كند. در يك سنسور اثر هال بايد اين خصوصيت را به حداقل رساند تا دقت و صحت اندازه گيري افزوده شود. اين عمل با قرار دادن عنصر هال بريك IC براي به حداقل رساندن اثر فشار و با استفاده از چند عنصر هال انجام ميشود. بطوري كه بر هر يك از دو بازوي مجاور مدار پل يك عنصر هال قرار گيرد، در يكي جريان بر ميدان مغاطيسي عمود است و ولتاژ هال ايجاد مي شود و در ديگري جريان موازي با ميدان مغناطيسي مي باشد و ولتاژ هال ايجاد نمي‌شود. استفاده از 4 عنصر هال نيز مرسوم مي باشد. 12 اساس سنسورهاي اثرهال : عنصرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است. باتوجه به ويژگيهاي ولتاژ خروجي اين سنسور نياز منديك طبقه تقويت كننده و نيز جبران ساز حرارتي است. چنانچه از منبع تغذيه با ريپل فراوان استفاده كنيم وجود يك رگولاتور ولتاژ حتمي است. رگولاتور ولتاژ باعث مي شود تا جريان I ثابت باشد بنابراين ولتاژ هال تنها تابعي از شدت ميدان مغناطيسي مي باشد. اگر ميدان مغناطيسي وجود نداشته باشد ولتاژي توليد نمي شود. با وجود اين اگر ولتاژ هر ترمينال اندازه گيري شود مقداري غير ا ز صفر به ما خواهد داد. اين ولتاژ كه براي تمام ترمينال ها يكسان است با CMV) Common Mode Voltage) شناخته مي‌شود. بنابراين تقويت كننده بكار گرفته شده مي بايست يك تقويت كننده تفاضلي باشد تا تنها اختلاف پتانسيل را تقويت كند. ويژگيهاي عمومي سنسورهاي اثرهال به قرار زير مي باشند: 1. حالت جامد ؛ 2. عمر طولاني ؛ 3. عمل با سرعت بالا-پاسخ فركانسي بالاي 100KHZ ؛ 4. عمل با ورودي ثابت (Zero Speed Sensor) ؛ 5. اجزاي غير متحرك ؛ 6. ورودي و خروجي سازگار با سطح منطقيLogic Compatible input and output ؛ 7. بازه دمايي گسترده (-40°C ~ +150°C) ؛ 8. عملكرد تكرار پذيرعالي Highly Repeatable Operation ؛ 9. يك عيب بزرگ اين است كه در اين سيستمها پوشش مغناطيسي مناسب بايد در نظرگرفته شود، چون وجود ميدان هاي مغناطيسي ديگر باعث مي شود تا خطاي زيادي در سيستم اتفاق افتد. 13 كاربرد هاي سنسورهاي اثرهال : 1.سنسور موقعیت تشخیص پره ( Vane Operated Position Sensor) 2.سنسور ترتيبی ( Sequence Sensor ) 3.سنسور مجاورتی ( Proximity Sensor ) 4.سنسور ماشین های اداری 5.سنسور موقعیت چندگانه (Multiple position sensor) 6.سنسور غیر لغزشی ( Anti-Skid sensor ) 7.سنسور موقعیت پیستون (Piston detection sensors) سنسورهاي موقعيت تشخيص پره ( Vane Operated Position Sensor) : اين سنسورها گاهاً تحت عنوان سنسورهاي پره شناخته مي شوند و شامل يك آهنربا و يك سنسور اثرهال با خروجي ديجيتالي مي باشند. شكل زير اين دو بخش را در يك بسته نشان ميدهد. اين سنسور داراي يك فاصله هوايي ميان آهنربا و سنسور اثرهال مي باشد و توانايي موقعيت سنجي خطي و نيز موقعيت سنجي زاوايه اي را نيز دارد. 14 اساس عملكرد : شكل مقابل را در نظر بگيريد. وقتي كه پره در فاصله هوايي بين اهنربا وسنسور اثرهال قرار گيرد خطوط شار مغناطيسي پراكنده مي شوند و توسط سنسوراثر هال احساس نمي شوند، بنابراين خروجي سنسور در سطح منطقي صفر (OFF) قرار مي گيرد. شكل بالا نشان ميدهد كه وقتي كه يك پره ميان اين سنسور مي رود چه اتفاقي مي افتد. درحركت از چپ به راست وقتي لبه جلوي پره به ناحيه b مي رسد، آنگاه سنسور از حالت ON به حالت OFF تغيير وضعيت مي دهد و اين حالت تا زماني كه لبه انتهايي پره به ناحيه d برسد ادامه پيدا مي كند تا در آن لحظه از OFF به ON تغيير وضعيت دهد. بنابراين مدت زماني كه خروجي سنسور OFF است برابر با فاصله بين d ,b بعلاوه پهناي پره مي باشد. درحركت از راست به چپ نيز وضعيت كاملاً مشابه است. در اكثر مواقع پره ها بصورت به هم پيوسته مي باشند. اين حالت در شكل زير در نظر گرفته شده است. 15 توجه كنيد كه اين دو حالت هيچ تفاوتي باهم ندارند. رابطه بين مدت زمان OFF ,ON براي حالت پره دندانه اي به پيوسته در جدول زير خلاصه شده است. نمونه هايي از اين سنسور ها در زير آمده است : • 2AV series • 4AV series • SR 17 / 16 series سنسورهاي مجاورتي ( Proximity Sensor ) : در دو طرح زير 4 سنسور اثرهال با خروجي ديجيتالي كه بر يك صفحه آلومينيومي قرار گرفته اند نشان داده شده است .در شكل اول سنسورها تك قطبي و در شكل دوم سنسورها دو قطبي هستند. 16 سنسور ماشين هاي اداري : ويژگي: • بدون تماس • بدون اعمال نيروي اضافي • عمر طولاني سنسور موقعيت چندگانه (Multiple position sensor) : شكل زير سنسور اثرهال را در كنار 3 مقايسه كننده ولتاژ نشان مي دهد اين سنسور چندگانه داراي 3 خروجي ديجيتالي است. 17 سنسور ضد لغزشي (Anti-Skid sensor) : شكل زير راه حلي را براي كنترل نيروي ترمز يك چرخ نشان ميدهد. هدف اين است بدون اينكه چرخ به اصطلاح قفل شود اتومبيل درحداقل زمان ممكن متوقف شود. در اين سيستم سنسور بگونه اي قرار گرفته است كه يك چرخ دنده داخلي را حس مي كند. زمان عكس العمل سيستم توقف بر مبناي فركانس سيگنالي كه سنسور توليد مي كند تخمين زده مي شود. سنسور موقعيت پيستون (Piston detection sensors): در شكل مقابل روشي جهت موقعيت سنجي پيستون در يك سيلندر غير آهني داده شده است. درحالت نخست آهنربا هايي را در درون پيستون به گونه اي قرار مي دهند تا توسط چند سنسور اثرهال با خروجي خطي دريافت شوند. 18 در حالت دوم از يك پيستون آهني و آهنربا و سنسور اثرهال استفاده مي شود. در اين حالت نياز است تا مشخصات سيستم مغناطيسي بطور مطلوبي در دسترس باشد. برقراري هاي استفاده از اثرهال در اين موقعيت سنجي به شرح زير مي باشد: 1. ابعاد كوچك سنسورها 2 . عدم نياز به منبع قدرت خارجي براي آهنرباها 3 . رنج دمايي بزرگ از °40 تا 150° 4. توانايي عمل در محيط كثيف و آلوده سنسورهاي هال ديجيتال : در اين سنسورها وقتي بزرگي ميدان مغناطيسي به اندازه مطلوبي رسيد سنسور ON مي شود و پس از اينكه بزرگي ميدان از حد معيني كاهش يافت سنسور خاموش مي شود. لذا در اين سنسورها خروجي تقويت كننده تفاضلي را به مدار اشميت تريگر مي دهند تا اين عمل را انجام دهد، براي جلوگيري از پرش هاي متوالي از تابع هسترزيس زير استفاده مي كنند. 19 سنسورهاي آنالوگ : سنسورهاي آنالوگ ولتاژ خروجي خود را متناسب با اندازه ميدان مغناطيسي عمود بر سطح خود، تنظيم مي كنند. با توجه به كميت هاي اندازه گيري اين ولتاژ مي تواند مثبت يا منفي باشد. براي اينكه سنسورهاي ولتاژ خروجي منفي توليد نكند و همواره خروجي تقويت كننده تفاضلي را با يك ولتاژ مثبت را پاس مي كنند. در شكل بالا توجه داريم كه يك نقطه صفر وجود دارد كه در آن ولتاژي توليد نمي شود . از ويژگيهاي اثرهال نداشتن حالت اشباع است و نواحي اشباع در شكل مربوط به آپ امپ در سنسور اثر هال مي باشد . معمولا خروجي تقويت كننده تفاضلي را به ترانزيستور پوش-پول مي د هند. 20 سنسور مغناطیسی (Magnetic Switch): سنسورهای مگنت زمانی که در میدان مغناطیسی قرار میگیرند عمل میکنند و خروجی آن به صورت نرمال کلوز یا اپن و در بعضی مدلهای با قابلیت ماندن در آخرین وضعیت میباشند یعنی با عبور ار کنار میدان مغناطیسی با تغییر وضعیت خواهند دارد از بسته به باز و یا بالعکس ولی بعد از دور شدن از میدان در وضعیت آخرین وضعیت خود خواهند ماند .مگنت سوئیچها مانند دیگر پراگسیمیتی سوئیچها یا سنسورهای مجاورتی در دسته Non contact و یا غیر تماسی قرار میگرند که این خاصیت باعث افزایش طول عمر و بازده مگنت سوئیچ میشود و نویزهای حاصل از لغزش قسمت های متحرک برهم ، نیز در مگنت سوئیچ ها حذف شده است . سنسور های مغناطیسی به دلیل دارا بودن ساختار قابل اطمینان ، در محیط های آلوده صنعتی ، چرب و روغنی بخوبی عمل میکنند و به همین علت در اتومبیل و کاربرد های مشابه بسیار مفید هستند . برای انتخاب سنسورهای مغناطیسی یا مگنت سوئیچ بایستی به موارد زیر توجه داشت: 1.نوع خروجی 2.باز یا بسته بودن در حالت عادی 3.آمپر قابل تحمل 4.داشتن یا نداشتن خود نگهدار 5.نحوه نصب 21 سنسورهای بیوالکتریکی: (Biosensors) بیوسنسورها طی سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است. بیوسنسورها یا سنسورهای بر پایه مواد بیولوژیکی اکنون گستره ی وسیعی از کاربردها نظیر صنایع دارویی، صنایع خوراکی، علوم محیطی، صنایع نظامی بخصوص شاخه Biowar و ... را شامل میشود. توسعه بیوسنسورها از 1950 با ساخت الکترود اکسیژن توسط لی لند کلارک در سین سیناتی آمریکا برای اندازه گیری غلظت اکسیژن حل شده در خون آغاز شد. این سنسور همچنین بنام سازنده ی آن گاهی الکترود کلارک نیز خوانده میشود. بعداً با پوشاندن سطح الکترود با آنزیمی که به اکسیده شدن گلوکز کمک میکرد از این سنسور برای اندازه گیری قند خون استفاده شد. بطور مشابه با پوشاندن الکترود توسط آنزیمی که قابلیت تبدیل اوره به کربنات آمونیوم را داراست در کنار الکترودی از جنس یون NH4++ بیو سنسوری ساخته شده که میتوانست میزان اوره در خون یا ادرار را اندازه گیری کند. هر کدام از این دو بیوسنسور اولیه از ترنسدیوسر متفاوتی در بخش تبدیل سیگنال خویش استفاده میکردند. در نوع اول میزان قند خون با اندازه گیری جریان الکتریکی تولید شده اندازه گیری میشد (آمپرومتریک) در حالیکه در سنسور اوره اندازه گیری غلظت اوره بر اساس میزان بار الکتریکی ایجاد شده در الکترودهای سنسور صورت می پذیرفت (پتنشیومتریک( Potentiometric - ممکن است روزی فرا رسد که بیمار بدون نیاز به مراجعه به پزشک و تنها بر مبنای اطلاعاتی که توسط یک COBD یا Chip-on-Board-Doctor فراهم میشود نوع بیماری تشخیص داده شده و سپس داروهای مورد نیاز مستقیماً درون خون تزریق شود. 21 این مسئله باعث خواهد شد که دوز مصرفی دارو بسیار پایین آمده و ضمناً از میزان اثرات جانبی دارو Side-Effect بطرز فاحشی کاسته شود، چرا که دارو مستقیماً به محل مورد نیاز در بدن ارسال میشود. کاری که یک بیوسنسور انجام میدهد تبدیل پاسخ بیولوژیکی به یک سیگنال الکتریکی است و شامل دو جزء اصلی: پذیرنده Receptor و آشکارکننده Detector است. قابلیت انتخابگری یک بیوسنسور توسط بخش پذیرنده تعیین میشود. آنزیمها، آنتی بادی ها، و لایه های لیپید (چربی) مثالهای خوبی برای Receptor هستند. وظیفه دتکتور تبدیل تغییرات فیزیکی یا شیمیایی با تشخیص ماده مورد تجزیه (Analyte) به یک سیگنال الکتریکی است. کاملاً واضح است که دتکتورها قابلیت انتخاب در نوع واکنش صورت گرفته را ندارند. انواع دتکتورهای (یا ترانسدیوسرها یا مبدلها یا آشکارسازها) مورد استفاده در بیوسنسورها شامل: الکتروشیمیایی، نوری، پیزوالکتریک و حرارتی میباشند. در نوع الکتروشیمیای عمل تبدیل به یکی از صورتهای: آمپرومتریک، پتانشیومتریک، و امپدانسی صورت میپذیرد. متداولترین الکترودهای مورد استفاده در نوع پتانشیومتریک شامل: الکترود شیشه ای Glass Electrode، الکترود انتخابگر یونی Ion-Selective، و ترانزیستور اثرمیدان حساس یونی Ion-sensitive FET یا ISFET هستند. بطورکلی یک بیوسنسور شامل یک سیستم بیولوژیکی ایستا Immobilized نظیر یک دسته سلول، یک آنزیم، و یا یک آنتی بادی و یک وسیله اندازه گیری است. در حضور 22 مولکول معینی سیستم بیولوژیکی باعث تغییر خواص محیط اطراف میشود. وسیله اندازه گیری که به این تغییرات حساس است، سیگنالی متناسب با میزان و یا نوع تغییرات تولید میکند. این سیگنال را سپس میتوان به سیگنالی قابل فهم برای دستگاههای الکترونیکی تبدیل کرد. مزایای بیوسنسورها بر سایر دستگاههای اندازه گیری موجود را میتوان بطور خلاصه بصورت زیر بیان کرد: 1.مولکولهای غیرقطبی زیادی در ارگانهای زنده شکل میگیرند که به بیشتر سیستمهای موجود اندازه گیری پاسخ نمی دهند. بیوسنسورها میتوانند این پاسخ را دریافت کنند. 2.مبنای کار آنها بر اساس سیستم بیولوژیکی ایستا Immobilized تعبیه شده در خود آنهاست، در نتیجه اثرات جانبی بر سایر بافتها ندارند. 3.کنترل پیوسته و بسیار سریع فعالیتهای متابولیسمی توسط این سنسورهای امکان پذیر است. 4.سنسور تشخیص حرکت بدن انسان PIR سنسور خازنی(Capacitance Sensor): سنسورهاي خازني سنسورهاي بدون تماس و بدون كنتاكت الكتريكي هستند كه در مقابل فلزات و اغلب غير فلزات عمل مي نمايند . اين سنسورها براي كنترل سطوح در مخازني كه از مواد پودري ، مايع و با دانه دانه پر شده اند مناسب مي باشند . همچنين از آنها مي توان به عنوان مولد پالس به منظور كنترل وضعيت برنامه ماشين آلات براي شمارنده ها و آشكارسازي تقريبا تمام مواد فلزي و غير فلزي استفاده كرد. 23 عملكرد سنسور خازنی: ساختمان اساسي اين سنسورها از چهار قسمت تشكيل شده است: قسمت اساسي اسیلاتور از دو قطعه فلزي تشكيل شده است . وضعيت قرارگيري اين قطعات فلزي نسبت به هم طوري كه باعث ايجاد يك ظرفيت خازني مي شود . به صفحه حساس نزديك گردد باعث تغییر(Eهرگاه قطعه اي با ضريب الكتريكي ( ظرفيت خازني بين صفحات مي شود . اين تغيير ظرفيت خازني باعث تغيير دامنه خروجي اسيلاتور مي شود. دمدولاتور دامنه اسيلاتور را آشكار مي كند و اين مقدار را با سطح مرجع مقايسه مي نمايد هرگاه دامنه اين مقدار از دامنه مرجع بيشتر باشد، خروجي سنسور تحريك مي شود آمپلی فایر خروجي وظيفه تامين جريان بار را به عهده دارد. کاربرد سنسور خازنی: 1- کنترل فاصله هد از سطح : در سيستم کنترل يك هد که مي بايست با فاصله معيني روي يك سطح با سرعت و دقت بالا در حرکت باشد ، نياز به يك سنسور با حساسيت و پهناي باند بالا مي باشد که بتواند تغييرات موقعيت هد را به سرعت و با دقت حس کند. يكي از انواع سنسورهايي که امروزه به طور متداول براي اين کار مورد استفاده قرار 24 گيرند ، سنسورهاي خازني مي باشند که حساسيت و پهناي باند بالايي دارند. به عنوان مثال براي کنترل موقعيت يا فاصله هد هارد ديسک از سطح ديسک يا هد روباتي که براي ساخت بردها و وسايل ظريف الکترونيکي به کار مي رود ، از اين نوع سنسورها استفاده مي شود. در اين کاربردها ، يك سنسور را به هد متصل مي کنند که با تغيير فاصله هد با سطح ، ظرفيت خازني سنسور تغيير مي کند. به عنوان صفحه متغيير خازن به کار مي رود. با تغيير (probe) در واقع در اينجا نيز جابجا مي شود و همين باعث تغيير ظرفيت خازن و (probe) موقعیت هد تغيير ولتاژ خروجي سنسور مي گردد. البته تصوير فوق زياد گويا نيست و فقط شماتيک روش را بيان مي کند. 2- سيستم وزن کردن در حرکت براي وسايل نقليه : روش متداول براي وزن کردن وسايل نقليه ، وزن کردن استاتيک مي باشد که وسيله را روي يک ترازو (کرنش سنج متداول) متوقف مي کنند ؛ اين روش دقت زيادي دارد ولي وزن هر محور را نمي توان به طور مجزا تعيين نمود ، همچنين در بعضي کاربردها مطلوب نيست که وسيله نقليه را متوقف کرد. معرفي شده است.یک روش برای WIM (Wiegh In Motion) اين سيستم با نام اندازه گيري وزن خودرو در حال حرکت ، استفاده از سنسور خازني است که البته با خازنهاي معمولي تفاوت دارد. 25 اين ساختار نسبت به تداخل الكترومغناطيسي حساسيت کمتري دارد. اين روش وزن کردن نسبت به روشهاي قبلي خيلي سبک تر و راحت تر است و نياز به توقف کامل وسيله نقليه براي اندازه گيري وزن آن نيست. در جدول زير نتايج حاصل از آزمايش با سرعتهاي مختلف را داريم. در زير نيز پاسخ سنسور به عبور يك وسيله نقليه را مي بينيم. 26 3-اندازه گيري ضخامت مواد عايق : در اين روش دو صفحه خازن ثابت هستند و دي الکتريک بين آنها تغيير مي کند. از آنجايي که تغيير ظرفيت ، متناسب با تغيير ضخامت عايق بين صفحات است ، از اين روش مي توان براي تعيين ضخامت مواد عايق استفاده کرد. روش فوق فقط براي تعيين ضخامت يک ماده خاص به کار مي رود و سنسور براي همان ماده کاليبره شده است در روش ديگر سنسور نسبت به تغيير جنس ماده عايق بين صفحات واکنش بيشتري نشان مي دهد که اين روش بيشتر براي کنترل کيفيت مواد ساخته شده به کار مي رود. در نهايت با توجه به کاربردهاي فوق ، متداول ترين روش استفاده از سنسورهاي خازني ، تغيير فاصله بين صفحات آن مي باشد که بيشتر براي اندازه گيري نيرو ، فشار يا هر تنش ديگري به کار مي رود. روشهاي ديگر بر اساس تغيير سطح مشترک صفحات خازن و يا ماده دي الکتريک بين صفحات به کار مي روند. برای انتخاب سنسور خازنی بایستی به موارد زیر توجه داشت : 1.باز یا بسته بودن خروجی سنسور خازنی 2.تغذیه سنسور خازنی 3.نحوه نصب و شکل سنسور خازنی 4.آنالوگ یا دیجیتال بودن خروجی سنسور خازنی 5.فاصله حس کردن سنسور خازنی 27 سنسور نوری( photoelectric sensor): يكي از پركاربردترين حسگرهاي مورد استفاده در ساخت رباتها حسگرهاي نوري هستند. سنسور های نوری در اصل چشم ربات به حساب میاید که خط زیر ربات را تشخیص میدهد و به میکرو کنترلر فرمان میفرستند. خروجي اين حسگر در صورتيكه مقابل سطح سفيد قرار بگيرد 5 ولت و در صورتي كه در مقابل يك سطح تيره قرار گيرد صفر ولت مي باشد. البته اين وضعيت مي تواند در مدلهاي مختلف حسگر برعكس باشد. در هر حال اين حسگر در مواجهه با دو سطح نوري مختلف ولتاژ متفاوتي توليد مي كند. در زير يك نمونه مدار راه انداز زوج حسگر نوري گيرنده فرستنده نشان داده شده است. مقادير مقاوتهاي نشان داده شده در مدلهاي متفاوت متغيير است و با مطالعه ديتا شيت آنها مي توان مقدار بهينه مقاومت را بدست آورد. بسته های متفاوت سنسورنوری: به طور کلی بسته های موجود را می توان به دو دسته تقسيم کرد؛ سنسورهايی که برای تشخيص وجود اجسام استفاده می شوند (proximity sensors) و سنسور هايی که برای تشخيص فاصله مورد استفاده قرار می گيرند .(distance sensors) سنسورهايی که برای تشخيص وجود اجسام مورد استفاده قرار می گيرند، معمولا از يک فرستنده مثل IR LED و يک گيرنده مثل فوتوترانزيستور استفاده می شود. نمونه ی اين گونه سنسور RS 05 يا سنسور های نوع OPB است، که بررسی می شود . 28 يک بسته ی گيرنده و فرستنده ی IR انواع سنسورهای نوری : 1- سنسور GP2S04-6 : این سنسور یک سنسور فرستنده و گیرنده در یک پک کوچک و کم حجم میباشد که دارای حساسیت بسیار خوبی است و یکی از بهترین سنسور ها برای یک ربات مسیر یاب میباشد و نور محیط تاثیر زیادی در عملکرد آن ندارد ( مادون قرمز ) که اسم این سنسور GP2S04-6 است . بهترین بازده این سنسور در فاصله 4 الی 6 میلیمتر از صطح زمین میباشددر عکس زیر نمونه ای از این سنسور و نمونه ای از برد سنسور را میبینید . این سنسور دارای 4 پایه میباشد که دوتای آن به زمین وصل میشود و دوتای دیگر هم هر کدام به یک مقاومت متصل می گردد 29 باید توجه کرد که قسمتی از سنسور که دارای یک شیار در گوشه سنسور است فرستنده می باشد. 2- مقاومت نوری : (photoresistor) اساس کار مقاومت نوری بسيار ساده است؛ مقاومت اين قطعه با تغيير شدّت نور رسيده به آن تغيير می کند،امّا از آنجا که در الکترونيک داده ها به صورت ولتاژ ظاهر می شوند بايد به شکلی اين تغيير در مقاومت را به تغيير ولتاژ تبديل کنيم. چند نوع photoresisto در ابعاد مختلف؛اساس کار اين قطعات بر خواص فيزيکی سطح سولفيد کادميوم استوار است. در شکل بالا ولتاژ خروجی به سادگی از رابطه ی زير به دست می آيد: Voutput = Vcc * (R2 / ( R1 + R2 )) 30 فرض کنيد در يک مدار معمولی مقاومت برابر Ω 500 و Vcc برابر 5 V باشد، اکنون هنگامی که مقاومت نوری در تاريکی کامل قرار دارد مقاومت آن حدود kΩ 2 است و ولتاژ خروجی تقريبا صفر است، و هنگامی که در مقابل نور مستقيم قرار می گيرد مقاومت آن به حدود Ω20 کاهش يافته و ولتاژ خروجی تقريبا V ۵ می شود. بدين گونه موفق شديم يک حالت فيزيکی محيط را به سيگنال الکتريکی تبديل کرده و به عبارت ديگر يک گيرنده برای سنسور خود بسازيم. 3- سنسور CNY70 : این سنسور به صورت یک بسته حاوی دو عدد سنسور مادون قرمزاست. یک سنسور فرستنده و سنسور دیگر گیرنده می باشد.برای اینکه روبات شما بهتر کار کند بهتر است بجای استفاده از دو سنسور مادون قرمز به صورت مجزا از این packeg سنسور استفاده کنید.در این سنسور پایه های بلندتر در هر سمت سمت آند و پایه های کوتاهتر سمت کاتد است. با استفاده از این نوع سنسور میزان خطاها تا حد قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. 4- فتوسل: یک سنسور حساس به نور مرئی و مادن قرمز که در صورت تابش نور به آن مقاومت الکتریکی آن تغییر می کند. قيمت: 1000 ريال 31 5- فتوسل بزرگ: یک فتوسل(مقاومت حساس به نور) بزرگ با یک قاب پلاستیکی جهت حفاظت فتوسل از آسیب و آلودگی در صورتی که نوری که به این فتوسل تابیده می شود زیاد شود مقاومت الکتریکی آن کاهش می یابد. قيمت: 4500 ريال 6- یک جفت دیود فرستنده وگیرنده مادون قرمز: یک جفت دیود فرستنده و گیرنده مادون قرمز 5 میلی متری بسیار مناسب برای تشخیص رنگ سطوح مختلف و مناسب برای ربات های مسیر یاب ، لابیرنت، آتش نشان و هر رباتی که نیاز به تخشیص رنگ دارد حداقل تعداد خرید 5 جفت است. قيمت: 2000 ريال مدار فرستنده مادون قرمز مدارگیرنده مادون قرمز 7- ایتوکانتر موازی مادون قرمز: بسیار مناسب برای استفاده در ربات های مسیر یاب و لابیرنت یک فرستنده و گیرنده مادون قرمز که پک شده اند. قيمت: 10000 ريال 32 8 - ایتوکانتر موازی مادون قرمز تایوانی: یک فرستنده و گیرنده بسیار قوی مادون قرمز که پک شده اند.بسیار مناسب برای استفاده در ربات های مسیر یاب و لابیرنت قیمت آن کمی گران است ولی نسبت به کیفیت آن ارزش دارد.در این محصول در اصل یک فتو ترانزیستور وجود دارد که حساسیت زیادی ایجاد می کند.این محصول کارخانه ویشی تایوان است . قيمت: 13000 ريال کاربرد سنسور های نوری : 1- استفاده در کنترل از راه دور تلویزیون : سنسور های مادون قرمز (IR) زیادی در بازار موجود میباشند که در دو نوع فرستنده و گیرنده میباشد که نمونه اون رو میتونید در کنترل تلویزیون و خود تلویزیون مشاهده کنید که سنسوری که در کنترل میباشد و دارای رنگ روشنی میباشد فرستنده و سنسوری که در جلوی تلوزیون میباشد تیره رنگ میباشد گیرنده اون به شمار میرود. 2- استفاده از سنسور نوری در ماوس : از سنسور های نوری برای تبدیل حرکت در ماوس به سیگنال های الکتریکی قابل فهم برای کامپیوتر استفاده می شود در يک طرف ديسک يک LED مادون قرمز و در طرف ديگر يک سنسور مادون قرمز ، وجود دارد . سوراخ های موجود بر روی ديسک باعث شکست نور متصاعده شده توسط LED می شوند، بدين ترتيب سنسور مادون قرمز ، پالس ها ی نور را مشاهده خواهد کرد . تعداد پالس ها ارتباط مستقيم با سرعت موس و مسافتی که موس حرکت می کند ، خواهد داشت . يک تراشه پردازنده بر روی برد . پردازنده فوق پالس ها را خوانده و پس از تبديل به باينری ، آن ها را از طريق کابل مربوطه برای کامپيوتر ارسال می دارد . 33 مدارات مرتبط با سنسور های نوری : مدار زیر مربوط به سنسور نوری فرستنده گیرنده GP2S04-6 است . در این سنسور پایه مثبت فرستنده به مقاومت ۳۳0 اهم و پایه مثبت گیرنده به مقامت 470 کیلو اهم وصل میشن خروجی این سنسور بین پایه گیرنده و مقاومت 470 کیلیو اهم گرفته میشود.زمانی که زیر سنسور رنگ سفید باشد مقدار خروجی حدود 2/0 –0.7 ولت میباشد و زمانی که رنگ زیر آن سیاه باشد خروجی آن حدود 3/3 – 4/3 ولت میباشد. سنسور محیطی: این سنسورها اطلاعات را از محیط خارج و وضعیت اشیای اطراف ربات، دریافت می‌نمایند. سنسور بازخورد: این سنسور اطلاعات وضعیت ربات، از جمله موقعیت بازوها، سرعت حرکت و شتاب آن‌ها و نیروی وارد بر درایورها را دریافت می‌نمایند. سنسور فعال: این سنسورها هم گیرنده و هم فرستنده دارند و نحوه کار آن‌ها بدین ترتیب است که سیگنالی توسط سنسور ارسال و سپس دریافت می‌شود. 34 سنسور غیرفعال: این سنسورها فقط گیرنده دارند و سیگنال ارسال شده از سوی منبعی خارجی را آشکار می‌کنند، به‌ ‌همین دلیل ارزان‌تر، ساده‌تر و دارای کارایی کمتر هستند. سنسورها از لحاظ فاصله‌ای که با هدف مورد نظر باید داشته باشند به سه قسمت تقسیم می‌شوند: 1- سنسور تماسی: این نوع سنسورها در اتصالات مختلف محرک‌ها مخصوصا در عوامل نهایی یافت می‌شوند و به دو بخش قابل تفکیک‌اند. الف:سنسورهای تشخیص تماس ب:سنسورهای نیرو-فشار 2- سنسورهای مجاورتی: این گروه مشابه سنسورهای تماسی هستند، اما در این مورد برای حس کردن لازم نیست حتما با شی در تماس باشد. عموما این سنسورها از نظر ساخت از نوع پیشین دشوارترند ولی سرعت و دقت بالاتری را در اختیار سیستم قرار می‌دهند. انواع سنسورها در ربات از لحاظ کاربرد : 1- سنسورهای بدنه: (Body Sensors) این سنسورها اطلاعاتی را درباره موقعیت و مکانی که ربات در آن قرار داردفراهم می‌کنند. این اطلاعات نیز به کمک تغییر وضعیت‌هایی که در سوییچ‌ها حاصل می‌شود، به دست می‌آیند. با دریافت و پردازش اطلاعات بدست آمده ربات می‌تواند از شیب حرکت خود و این‌که به کدام سمت در حال حرکت است آگاه شود. در نهایت هم عکس‌العملی متناسب با ورودی دریافت شده از خود بروز می‌دهد. 35 2- سنسور جهت‌یاب مغناطیسی(Direction Magnetic Field Sensor): با بهره‌گیری از خاصیت مغناطیسی زمین و میدان مغناطیسی قوی موجود، قطب‌نمای الکترونیکی هم ساخته شده است که می‌تواند اطلاعاتی را درباره جهت‌های مغناطیسی فراهم سازد. این امکانات به یک ربات کمک می‌کند تا بتواند از جهت حرکت خود آگاه شده و برای تداوم حرکت خود در جهتی خاص تصمصم‌گیری کند. این سنسورها دارای چهار خروجی می‌باشند که هرکدام مبین یکی از جهت‌ها است. البته با استفاده از یک منطق صحیح نیز می‌توان شناخت هشت جهت مغناطیسی را امکان‌پذیر ساخت. 3- سنسورهای فشار و تماس (Touch and Pressure Sensors): شبیه‌سازی حس لامسه انسان کاری دشوار به نظر می‌رسد. اما سنسورهای ساده‌ای وجود دارند که برای درک لمس و فشار مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این سنسورها در جلوگیری از تصادفات و افتادن اتومبیل‌ها در دست‌اندازها استفاده می‌شود. این سنسورها در دست‌ها و بازوهای ربات‌ هم به منظورهای مختلفی استفاده می‌شوند. مثلا برای متوقف کردن حرکت ربات در هنگام برخورد عامل نهایی با یک شی. همچنین این سنسورها به ربات‌ها برای اعمال نیروی کافی برای بلند کردن جسمی از روی زمین و قرار دادن آن در جایی مناسب نیز کمک می‌کند. با توجه به این توضیحات می‌توان عملکرد آن‌ها را به چهار دسته زیر تقسیم کرد: 1- رسیدن به هدف 2- جلوگیری از برخورد 3- تشخیص یک شی 4- سنسورهای گرمایی(Heat Sensors): یکی از انواع سنسورهای گرمایی ترمینستورها هستند. این سنسورها المان‌های مقاومتی پسیوی هستند که مقاومتشان متناسب با دمایشان تغییر می‌کند. بسته به اینکه 36 در اثر گرما مقاومتشان افزایش یا کاهش می‌یابد، برای آن‌ها به ترتیب ضریب حرارتی مثبت یا منفی را تعریف می‌کنند. نوع دیگری از سنسورهای گرمایی ترموکوپل‌ها هستند که آن‌ها نیز در اثر تغییر دمای محیط ولتاژ کوچکی را تولید می‌کنند. در استفاده از این سنسورها معمولا یک سر ترموکوپل را به دمای مرجع وصل کرده و سر دیگر را در نقطه‌ای که باید دمایش اندازه‌گیری شود، قرار می‌دهند. 5- سنسورهای بویایی : (Smell Sensors) تا همین اواخر سنسوری که بتواند مشابه حس بویایی انسان عمل کند، وجود نداشت. آنچه که موجود بود یک‌سری سنسورهای حساس برای شناسایی گازها بود که اصولا هم برای شناسایی گازهای سمی کاربرد داشتند. ساختمان این سنسورها به این صورت است که یک المان مقاومتی پسیو که از منبع تغذیه‌ای مجزا، با ولتاژ 5+ ولت تغذیه می‌شود، در کنار یک سنسور قرار دارد که با گرم شدن این المان حساسیت لازم برای پاسخ‌گویی سنسور به محرک‌های محیطی فراهم می‌شود. برای کالیبره کردن این دستگاه ابتدا مقدار ناچیزی از هر بو یا عطر دلخواه را به سیستم اعمال کرده و پاسخ آن را ثبت می‌کنند و پس از آن این پاسخ را به عنوان مرجعی برای قیاس در استفاده‌های بعدی به کار می‌‌برند. اصولا در ساختمان این سیستم چند سنسور، به طور همزمان عمل می‌کنند و سپس پاسخ‌های دریافتی از آن‌ها به شبکه‌ عصبی ربات منتقل شده و تحلیل و پردازش لازم روی آن صورت می‌گیرد. نکته مهم درباره کار این سنسورها در این است که آن‌ها نمی‌توانند یک بو یا عطر را به طور مطلق انداره‌ بگیرند. بلکه با اندازه‌گیری اختلاف بین آن‌ها به تشخیص بو می‌پردازند. 6- سنسورهای موقعیت مفاصل: رایج‌ترین نوع این سنسورها کدگشاها (Encoders) هستند که هم از قدرت بالای تبادل اطلاعات با کامپیوتر برخوردارند و هم اینکه ساده، دقیق، مورد اعتماد و نویز ناپذیرند. این دسته انکدرها را به دو دسته می‌توان تقسیم کرد: 37 الف:انکدرهای مطلق: در این کدگشا ها موقعیت به کد باینری یا کد خاکستری BCD (Binary Codded Decible ) تبدیل می‌شود. این انکدرها به علت سنگینی و گران‌قیمت بودن و اینکه سیگنال‌های زیادی را برای ارسال اطلاعات نیاز دارند، کاربرد وسیعی ندارند. همانطور که می‌دانیم به‌کار گیری تعداد زیادی سیگنال درصد خطای کار را افزایش می‌دهد و این اصلا مطلوب نیست. پس از این انکدرها فقط در مواردی که مطلق بودن مکان‌ها برای ما خیلی مهم است و مشکلی هم از احاظ بار فابل تحمل ربات متوجه ما نباشد، استفاده می‌شود. ب:انکدرهای افزاینده: این کدگشا ها دارای قطار پالس و یک پالس مرجع که برای کالیبره کردن بکار می‌رود هستند، از روی شمارش قطارهای پالس نسبت به نقطه مرجع به موقعیت مورد نظر دست می‌یابند. از روی فرکانس (عرض پالس‌ها) می‌توان به سرعت چرخش و از روی محاسبه تغییرات فرکانس در واحد زمان (تغییرات عرض پالس) به شتاب حرکت دوارنی پی برد. حتی می‌توان جهت چرخش را نیز فهمید. فرض کنید سیگنال‌های A و B و C سه سیگنالی باشند که از کدگشا به کنترل‌کننده ارسال می‌شود . B سیگنالی است که با یک چهارم پریود تاخیر نسبت به A از روی اختلاف فاز بین این دو می‌توان به جهت چرخش پی برد. 38 منابع: http://www.honeywell.com/sensing 1- http://mariottim.interfree.it/indexe.htm 2- 3-http://www.wondrmagnet.com 4-http://www.aoh.blogfa.com 5-http://reza12345.blogfa.com 6-http://www.aoh.blogfa.com 39

+ نوشته شده در ۱۴/۴/۱۳۹۱ساعت ۰۷:۴۵ توسط علي باقري دسته : مقالات نظر(0)