ارائه روشی برای تولید بدنه خودرو و هواپیما

به گزارش شبکه اطلاع رسانی راه دانا؛ فرآیند شکل دهی سوپر پلاستیک از جمله فرآیندهای شکل دهی ورقی پیشرفته در صنعت است که قابلیت تولید ورق‌‌‌هایی با ابعاد بزرگ را در یک مرحله و با یک قالب یک تکه دارد. این روش شکل دهی عموماً در دمای بالا و نرخ کرنش کم انجام می‌‌‌شود. بنابراین به بسیاری از موادی که قابلیت شکل پذیری در دمای اتاق را ندارند، می‌‌‌توان با استفاده از این روش شکل داد.

در سال های اخیر آلیاژهای آلومینیم و منیزیم به علت سبکی و چگالی نسبتاً پایین بسیار مورد توجه قرار گرفته‌‌‌اند و استفاده از آنها در صنایع مختلف رو به افزایش است.

آلیاژهای منیزیم در دمای اتاق شکل پذیری مناسبی ندارند اما در محدوده دما و نرخ کرنش مربوط به فرآیند شکل دهی سوپر پلاستیک (SPF) می‌‌‌توان آنها را به راحتی شکل داد. با توجه به امکان استفاده از این آلیاژهای سبک در فرآیند SPF، فرآیند مذکور به یکی از بهترین روش ها برای شکل دهی قطعات بزرگی که در بدنه خودروها، هواپیماها و نیز فضاپیماها کاربرد دارند، تبدیل شده است. بدین جهت یکی از مزایای استفاده از این روش در صنعت کاهش وزن قطعات تولیدی است.

اخیراً نوع دیگری از فرآیند شکل دهی سوپر پلاستیک با نام فرآیند شکل دهی پلاستیک سریع در شرکت جنرال موتورز توسعه پیدا کرده که سعی در انجام فرآیند شکل دهی در دماهای پایین تر و نرخ کرنش های بالاتر دارد، که با توجه به کاهش دما و افزایش نرخ کرنش می توان به تولید گسترده قطعات در زمان کوتاه تر و با هزینه کمتر امیدوار بود. بهبود ریز ساختار مواد مورد استفاده در این صنعت می‌‌‌تواند به افزایش قابلیت شکل دهی مواد در دمای کمتر و نیز در نرخ کرنش بالاتر کمک کند.

در این راستا طرحی با عنوان شکل دهی سوپر پلاستیک آلیاژهای آلومینیم و منیزیم توسط محققان دانشگاه بوعلی سینا همدان و با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی انجام شد. در این طرح هدف آن است که با استفاده از روش های تغییر شکل پلاستیک شدید، ریز ساختار آلیاژهای آلومینیم و منیزیم را به گونه ای بهبود بخشید که توانایی شکل دهی در دماهای پایین تر و نیز نرخ کرنش های بالاتر را داشته باشند.

گامی به سوی کاربردی کردن روش SPF در ایران با قابلیت های جدید

استفاده از روش شکل دهی سوپر پلاستیک برای تولید قطعات بدنه هواپیما از آلیاژهای آلومینیم در کشورهای پیشرفته قدمتی در حدود یک دهه دارد در حالی که تولید قطعات به این روش و با استفاده از آلیاژهای منیزیم، که در قیاس با آلومینیم سبک تر هستند، ایده جدیدی است که در مرحله تحقیقات قرار دارد.

روش SPF برای تولید مخازن سوخت راکت ها نیز دارای کاربرد است و با توجه به این که این روش شکل دهی ورقی مزایای بسیاری نسبت به روش های مرسوم دارد، مخازن سوخت تولید شده به این روش دارای کیفیت بهتر و وزن کمتری هستند. با انجام تحقیقات در این زمینه می توان به کاربرد روش SPF در صنایع مختلف در داخل کشور امیدوار بود.

تولید قطعات به روش SPF نه تنها به کاهش وزن قطعات تولیدی کمک می‌‌‌کند (چون با این روش قطعات بزرگ را بدون نیاز به اتصالات می توان در یک مرحله و به صورت پیوسته تولید کرد) بلکه مواد سبکی مانند آلومینیم و منیزیم با این روش به طور مطلوبی شکل می‌‌‌یابند، که در نهایت می توان انتظار کاهش وزن قابل توجهی در محصولات داشت. تولید قطعات بزرگ با وزن کم اهمیت زیادی در وسایل متحرک مانند خودروها، هواپیماها و نیز فضاپیماها دارد. با کاهش وزن این وسایل، به مقدار قابل توجهی می‌‌‌توان در مصرف سوخت و انرژی صرفه جویی کرد.

یکی از عیوب محصولات تولیدی به روش SPF توزیع غیر یکنواخت ضخامت در محصول است. با بهبود ریز ساختار ماده و نیز کنترل فشار در طول فرآیند می‌‌‌توان تا اندازه‌‌‌ای این مشکل را برطرف کرد. با کاهش اندازه دانه در مواد به روش SPD قبل از انجام فرآیند شکل دهی سوپر پلاستیک و نیز دستیابی به فشار بهینه در حین فرآیند، انتظار می‌‌‌رود که قطعه تولیدی توزیع ضخامت یکنواختی داشته باشد. با در نظر گرفتن اینکه گسیختگی ورق‌ها از محل نازک شدگی آنها آغاز می‌‌‌شود، می توان به اهمیت مورد فوق پی برد.

نتایج این تحقیق می‌‌‌تواند روش جدیدی را برای تولید بدنه خودروها و هواپیماها و نیز فضا پیماها از مواد سبک ارائه کند. به دلیل کمی وزن قطعات تولید شده به این روش، در مصرف سوخت صرفه جویی قابل ملاحظه‌‌‌ای می‌‌‌شود. این نتایج می‌‌‌توانند برای صنایع مختلف از جمله خودرو سازی، صنایع هوا و فضا و حتی برای تولید قطعات پزشکی نیز مفید واقع شوند.

منبع:فارس