آشنایی با رول فرمینگ و کاربردهای آن

جالب است بدانید که رول فرمینگ یک فرایند بسیار پرکاربرد ولی درعین حال ناشناخته و گمنام است. درواقع می توان اذعان نمود که توصیف کردن و توضیح دادن فرایند رول فرمینگ کار ساده ای نیست؛ اما در یک حالت کلی می توان اذعان نمود که شکل دادن نوار ورق های فلزی در امتداد مستقیم، طولی، موازی خطوط خمش به وسیله چند جفت نورد کانتور شده بدون تغییر ضخامت در دمای اتاق را فرایند رول فرمینگ گویند.

به طورکلی می توان اذعان نمود که همواره از رول فرمینگ به عنوان یک فرایند پرکاربرد و مهم یاد می شود چراکه این فرایند در طول نیم قرن اخیر به عنوان پربازده ترین تکنولوژی شکل دهی فلزات رشد کرده است. درواقع جالب است بدانید که حدود ۳۵ تا ۴۵ درصد از تمام فولادهای تولیدشده توسط کارخانه های آمریکا توسط فرایند رول فرمینگ تولیدشده اند که این مقدار از فولاد مورداستفاده در صنعت خودروسازی بیشتر می باشد. با توجه به همین مسئله نیز می توان اذعان نمود که روزانه صدها وسیله، خودرو، ساختمان، ماشین آلات کشاورزی، مخازن و سایر محصولات توسط فرایند رول فرمینگ تولیدشده اند، اما اکثر افراد که خارج از این حرفه هستند حتی کوچک ترین آشنایی با این صنعت ندارند. در طول تاریخ ۱۰۰ ساله رول فرمینگ، هزاران ابزار، تجهیزات، طراح و کاربر کارکرده اند و هنوز نیز در این صنعت مشغول اند اما متأسفانه بخش عمده ای از تجربه ای که توسط اپراتورها، مهندسین نصب تجهیزات و طراحان به دست آمده هرگز مستند و ثبت نشده اند؛ بنابراین از تمامی مقالات و گزارش های تحقیقاتی، فقط تعداد محدودی قابل تفسیر و به کارگیری در صنعت رول فرمینگ هستند. بررسی فرآیند رول فرمینگ ورق کار آسانی نیست. تعریف بین المللی که برای فرآیند رول فرمینگ بیان شده پیچیدگی این مورد را کاملا نشان می دهد.

• محصولات تولیدشده توسط رول فرمینگ ورق غالباً دارای انحنا هستند. • زاویه خطوط خمش می تواند ۹۰ درجه باشد. • خطوط خمشی همیشه مستقیم نیستند و گاهی به صورت تعمدی این اتفاق می افتد. از طرفی خطوط خمشی همیشه موازی نیستند و این امر نیز اغلب تعمدی و به خواست مشتری انجام می گیرد. • لازم به ذکر است که ضخامت ورق همیشه در قسمت های خمیده شده یا به عبارتی خطوط خمشی کاهش پیدا می کند. • همچنین غلتک های دستگاه رول فرمینگ ورق دارای گذرگاه های خاصی هستند که می توانند هرکجا که لازم باشد ضخامت ورق را کم کنند. همچنین در محصولات منحنی که نازک هستند، تارها و برجستگی های بیرونی نازک تر از برجستگی های داخلی فرم داده می شوند. از طرفی در تعریف فوق ذکرشده که دمای محیط در حین انجام کار تغییری نمی کند اما: • برای جلوگیری از ترک خوردگی رنگ در خطوط خمشی، ورق های فلزی را قبل از رول فرمینگ حرارت می دهند. • دمای عملیات برای ورق هایی که لحیم کاری، آنیلینگ یا بریزینگ شده باشند می بایست افزایش پیدا کند.

وکیوم فرمینگ اغلب برای شکل دهی به ورق های پلاستیکی مورداستفاده قرار می گیرد. این عملیات با اعمال حرارت مستقیم یا القائی همراه است. درواقع در این عملیات بعد از قرارگیری شیت در قسمت ورق گیر دستگاه، هیتر حرارت مستقیم را به شیت اعمال کرده، در این حالت که شیت حالتی خمیری به خود گرفته قالب به شیت نزدیک شده و ضمن تخلیه هوای بین ورق و دستگاه فرم دهی تکمیل می شود. البته لازم به ذکر است که این فرآیند قابل استفاده برای ورق های نرم می باشد.

وکیوم فرمینگ یا وکیوم فرم دهی به ورق های با گرما نرم شده که توسط حرارت مستقیم یا القائی و تخلیه هوای ما بین ورق و قالب موجب شکل پذیری ورق همانند قالب است می گویند. به طورکلی در این فرایند ابتدا ورق پلاستیکی حساس به حرارت (ترموپلاست) تا حدی حرارت می بیند تا نرم و انعطاف پذیر شود، سپس این ورق نرم شده و به کمک وکیوم هوا روی قالب گذاشته شده و روی قالب کشیده می شود و شکل قالب را به خود می گیرد. درواقع فرآیند ترموفرمینگ در دو مرحله ی گرمادهی و شکل دهی صورت می گیرد که در مرحله ی گرمادهی ورقه های پلاستیکی در فاصله ی معینی از المنت های حرارتی قرارگرفته و نرم می شود و در دومین مرحله شکل ورقه های انعطاف پذیر را روی قالب های حفره دار می گذارند که خلأ موجود در قالب باعث کشیده شدن پلاستیک به درون قالب می شود. بعد از فرم دهی و سخت شدن ورقه ی پلاستیکی درنهایت قطعه را از قالب جدا می شود و قسمت های اضافی بریده می گردد.

در این روش ورقه های پلاستیکی انعطاف پذیر اعمال نیرو توسط فشار هوا از سمت بالا روی ورق قالب می باشد. در این حالت ورق به درون حفره قالب کشیده می شود. لازم به توضیح است که برای بیرون راندن هوایی که در بین ورق و قالب به دام افتاده است باید منافذی در قالب تعبیه شود تا فرایند شکل دهی با فشار هوا به بهترین نحو عملیاتی گردد.

در این روش ورق پلاستیکی حساس به گرما، بین دو قسمت مثبت و منفی قالب قرار می گیرد. در نهایت به صورت مکانیکی با نیروی مستقیم از قسمت مثبت قالب به پلاستیک فشار می آورد و ورق به درون حفره های قالب منفی کشیده می شود. در همین راستا لازم به ذکر است که از برجسته ترین مزیت های این روش دقت ابعادی بهتر محصول و دقیق تر بودن جزئیات هندسی آن در هر دو طرف قطعه نسبت به دو روش دیگر است و تنها مشکل این روش نیاز داشتن به دو قسمت مثبت و منفی قالب است که درنتیجه موجب هزینه بالای تولید می شود.

مهم ترین عضو یک خط رول فرمینگ، دستگاه نورد است. چراکه دستگاه نورد نیرو و پشتیبانی لازم را به غلتک ها وارد می کند که باعث شکل دهی به فلز می شود. جالب است بدانید که در این حوزه تنوع در طراحی دستگاه های نورد نامحدود است اما می توان آن ها را در دسته های زیر طبقه بندی کرد که ازجمله آن ها انواع دستگاه های معلق، دوپلکس، دوپلکس ترکیبی، استاندارد و صفحه ای اشاره کرد. همچنین لازم به ذکر است که دستگاه هایی که در هیچ یک از دسته های بالا قرار نگیرند را می توان به عنوان دستگاه های نورد خاص در نظر گرفته می شوند.

به منظور حاصل آمدن یک محصول کارا و کاربردی همواره در هر فرایندی شاهد رویه های مختلفی به منظور حاصل آمدن خروجی بوده ایم. در همین راستا نیز روش های رول فرمینگ ورق ها به شکل های مختلفی وجود دارند که با توجه به همین مسئله نیز می توان انواع روش های رول فرمینگ را شامل موارد زیر دانست:

در یک نگاه کلی تر می توان مطرح کرد که ورق هایی که از طریق نورد گرم با حداقل ضخامت تولید می شوند معمولاً روی آن ها پس از اسید شویی، عمل کاهش ضخامت و یا تغییر شکل از طریق فرایند نورد سرد انجام می پذیرد. درواقع می توان گفت که کاربرد نورد سرد کاهش ضخامت با دقت ابعادی موردنظر ورق های فولادی می باشد. همچنین در این فرایند رول فرمینگ سرد می توان به صاف کردن ورق ها در طول عملیات نیز اشاره کرد بدین صورت که از این طریق غلتکی که شامل دودسته غلتک با قطر کم است انحنا ورق را که در فرایند قبل به وجود آمده را برطرف می نماید و با بیرون آمدن از غلتک صاف می شود. در حقیقت هدف از رول فرمینگ سرد کاهش ضخامت ورق تحت فشار بسیار بالا می باشد که معمولاً در دمای اتاق و حداکثر تا ۲۰۰ درجه سانتی گراد انجام می گردد. در این روش سرد، برای موفقیت آمیز بودن فرآیند مواردی چون خصوصیات دستگاه رول فرمینگ ورق، مهارت طراح ابزار، کیفیت و عملکرد ابزار طراحی شده، مهارت اپراتور، نحوه استقرار ابزار و میزان شکل پذیری نوار ورق تأثیرگذار است. کاربرد این فرایند در صنایع ورق کاری بسیار متنوع است به نحوی که محدوده ای از قطعات با دقت پایین تا قطعات حساس و دقیق را پوشش می دهد.

کاربرد روش گرم برای فرم دهی ورق های باضخامت بالا می باشد. به طورکلی در این روش دمای ورق های فلزی را به حد خیلی زیادی بالا می برند تا به فرم دهی ورق های ضخیم کمک کنند. نورد گرم نسبت به نورد سرد طرفداران کمتری دارد و محصولات تولیدشده با این روش مصارف کاربردی محدودی دارند. محصولاتی همچون تیرآهن، نبشی یا ورق های فرم دهی شده ضخیم مثل پلیت ها به روش نورد گرم رول فرمینگ می شوند. انجام عملیات رول فرمینگ ورق به روش نورد گرم نیاز به دقت فراوان در تنظیم دمای موردنظر دارد چنانکه تغییر دما، کم وزیاد شدن حرارت ممکن است منجر به نابودی محصولات شود. به همین علت است که فقط تعداد معدودی از کارخانه ها از روش نورد گرم استفاده می کنند.