فيكسچر مخصوص كنترل دماي جوشكاري FSW

با توجه به پيشرفت هاي اخير جوشكاري FSW در مورد تمامي فلزات از جمله جوشكاري هاي هم جنس سس به مس) و غير همجنس (مس به آلومينيوم نياز به پيشرفت هاي داخلي به منظور سرمايه گذاري در اين مورد اهميت دارد. پيشرفت هايي كه دانشگاه هاي آلمان، ژاپن و آمريكا در اين زمينه انجام داده اند شامل جوشكاري سفينه ها در سازمان ناسا، جوشكاري بدنه اتومبيل در كارخانه هاي معتبر، پل سازي، كشتي سازي صنايع الكتريكي و صنايع عمراني مي شود. علت استفاده از اين روش ايجاد جوش هايي با كيفيت بالا، قابليت خمش زياد، استحكام كششي و سختي زياد و عدم نياز به الكترود، گاز يا پر كننده مي باشد. از اينرو هر نوع پيشرفتي در اين زمينه بسيار حائز اهميت است، طراحي ابزار هم از جمله نوآوري هاي انجام شده در اين زمينه و موضوع اين اختراع مي باشد و مي تواند در صنايع كشور به منظور جوشكاري فلزات مورد نظر مورد استفاده قرار گيرد. ابزار شش گوش به دليل شكل ظاهري ابزار موجب تلاطم بهتر و اصطكاك بيشتر شده و بنابراين عمل تلاطم مواد را به خوبي انجام مي دهد. نتيجه استفاده از چنين ابزاري توليد جوش هاي بدون عيب و مستحكم مي باشد. استفاده از ابزار شش گوش با شانه ساده موجب ايجاد اصطكاك خيلي زياد شده و مواد را به خوبي با هم مخلوط مي كند. بنابراين مي توان فلزاتي از قبيل آلومينيوم، مس، برنج و منيزيم را به خوبي به هم جوش داد.. جوشكاري برنج كه كاربردهاي زيادي در صنايع الكتريكي و انتقال حرارت داشته و علت آن به خاطر ضريب هدايت الكتريكي و حرارتي مس و آلياژهاي آن مي باشد. از آنجايي كه جوشكاري مس و آلياژهاي آن به كمك ديگر روش هاي جوشكاري به خاطر هدايت حرارتي بالا و وجود روي در فلز برنج بسيار دشوار است و سرعت جوشكاري را بطور زيادي كاهش مي دهد، همواره نياز به روشها و طرح هاي جديدتر احساس مي شود. جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي با توجه به قابليت هايي كه از خود نشان داده است، براي جوشكاري مس و آلياژهاي آن بسيار سودمند است. علاوه بر اين طراحي ابزار مناسب هم كه جزء اصلي ترين موارد جوشكاري هستند، منجر به ايجاد جوش هاي بدون عيب مي گردند، كه اين مورد از طريق تست هاي مكانيكي و متالورژيكي صورت مي پذيرد. در اختراع حاضر جوشكاري به روي ورق برنج صورت پذيرفته است و نتايج مطلوبي حاصل گرديده است، همچنين جوشكاري فلز برنج به دليل مقدار روي Zn) ) موجود در آن با روش هاي جوشكاري دوبي به خوبي امكان پذير نيست، ولي با كمك ابزار شش گوش و روش FSW اين مهم ميسر گرديد.

اسكوئيزر (چگالنده) مكانيكي لوله 25 ميليمتر پلي اتيلن مهار گاز در لوله پلي اتيلن سايز 25 ميليمتر كه شامل انسداد موقت لوله مي گردد، از اهميت زيادي در شركت ملي گاز برخوردار است، زيرا علمك هاي موجود در سطح شهر اكثراً با انشعاب 25 ميليمتر از شبكه اصلي گاز منشعب شده اند؛ بنابراين اكثر حوادثي كه به دليل برخورد با علمك هاي اداره گاز در سطح شهر اتفاق مي افتد با لوله پلي اتيلن 25 ميليمتر در ارتباط است. شركت ملي گاز از ديرباز توجه به نوآوري هاي موجود در زمينه امور تعميراتي را مورد حمايت قرار داده است. بنابراين جهت نيل به مهار موقت گاز، اسكوئيزرهائي توسط اين واحد طراحي و مورد استفاده قرار گرفته است. اين اسكوئيزرها وزن زيادي داشته و توسط نيروي سيال كار مي كنند. در واقع نوعي جك هيدروليك به شمار مي شوند كه توسط نيروي سيال (روغن) لوله هاي پلي اتيلن گاز را محكم به يكديگر مي فشارند. از آنجائي كه واحد تعميرات شركت گاز، بايستي اين اسكوئيزرها را به محل حادثه حمل كنند، وزن زياد اين اسكوئيزرها، آن ها را دچار مشكل نموده است. از ديگر معايب اين اسكوئيزرها، جثه بزرگ آن به منظور انسداد گاز در كوچكترين سايز لوله مورد استفاده يعني لوله پلي اتيلن 25 ميلي متر است. همين مورد موجب آسيب هائي چون تغيير شكل لوله و كاهش عمر آن مي گردد كه خارج از استانداردهاي تدوين شده در مورد لوله هاي پلي اتيلن است. در اختراع حاضر جهت رفع مشكلات ناشي از اسكوئيزرهاي متداول از قبيل وزن زياد، هزينه تهيه و نگهداري، ساختمان بزرگ و غيره، اسكوئيزر جديدي طراحي و ساخته شده است كه اساس كاركرد آن بر اساس نيروي مكانيكي است. در واقع به جاي جك هيدروليك از جك مكانيكي و به جاي نيروي سيال از نيروي پيچ استفاده شده است. وزن كم، ساختمان سبك و قابل حمل، ايمني زياد جهت مهار گاز، عدم خسارت به لوله و استفاده آسان از مزيت هاي اين اسكوئيزر به شمار مي رود.

جهت توليد انبوه قطعات مشابه، پارامترهاي زمان توليد و دقت ابعادي از اهميت زيادي برخوردار هستند. همچنين دستيابي به كيفيت مطلوب و تلرانس هاي صحيح ابعادي، توسط ماشين هاي مناسب توليد قطعات و مجموعه اي از ديگر پارامترها ميسر مي شود. در اين تحقيق، مكانيزم مناسبي جهت توليد چند وجهي هاي منتظم يا چند گوش (چند پر) پيرامون محيط دايره طراحي و ساخته شده است. در اين طرح ابزار و قطعه كار هر دو در حال دوران مي باشند و در اثر برخورد تيغه هاي ابزار به قطعه كار در مدت كوتاهي (كمتر از 30 ثانيه)، قطعه كار مطابق با تلرانس هاي مورد نظر ماشينكاري مي شود. دستيابي به دقت بالا و شكل صحيح قطعه كار به خاطر استفاده از اجزاء طراحي شده دقيق در مكانيزم (ماشين) توليد قطعه كار بوده است. در اين ماشين بيش از 150 قطعه، شامل مجموعه اي از قطعات مكانيكي، پنوماتيكي، هيدرليكي و برقي به كار رفته است. همچنين از آنجائي كه اين ماشين به كنترلر PLC، سنسورهاي القائي و شيرهاي برقي مجهز شده، توليد هر قطعه بصورت دقيق و با زمان بندي مناسب ميسر گرديده است. در اين تحقيق هدف اصلي ساخت ماشين سري تراشي بوده است كه بتواند طي زماني كم، چند وجهي هائي منتظم حول محيط دايره ايجاد كند. منظور از چند وجهي منتظم كه اصطلاحاً به آن چند گوش يا چند پر منتظم هم مي گويند، همان شش گوش، هشت گوش و غيره است كه كاربرد بسيار زيادي در مكانيزم ها داشته و در واقع آچار خوري مي باشد كه مي توان از طريق آن قطعات را محكم نمود. اين قطعات در لوله هاي پلي پروپيلن و اتصالات آبي كاربرد داشته و جهت جلوگيري از تاب برداشتن اتصالات پلاستيكي به خاطر گشتاور توليد شده حين سفت نمودن، اين آچار خور را به روي قطعات فلزي آن ها تعبيه مي كنند. به منظور ساخت اين ماشين، هيچ گونه اطلاعاتي در دسترس نبوده است و اين ماشين با كاربرد خاص خود، براي اولين بار طراحي و ساخته شده است. در نهايت مي توان گفت توليد چند وجهي هاي چندگوش به دليل استفاده از مجموعه اي از اجزاء مكانيكي، پنوماتيكي، هيدروليكي و برقي به بهترين نحو موجود ميسر شد. كيفيت مطلوب و حفظ تلرانس هاي ابعادي قطعه كار پس از ماشينكاري، به خاطر هماهنگي برقرار شده بين اجزاء اين مكانيزم بوده است كه از طريق كنترلر PLC و سنسورهاي القائي و شيرهاي برقي برقرار شده است. بطور كل مي توان گفت طراحي و ساخت ماشين هاي ابداعي كه منجر به توليد قطعات خاص گردد، حائز اهميت بوده و مي تواند موجب افزايش راندمان و سرعت در صنايع توليدي به همراه قيمت تمام شده كمتر گردد.

رگولاتور يا تنظيم كننده اساسي ترين دستگاه مكانيكي موجود در ايستگاه تقليل فشار گاز بوده و وظيفه كاهش فشار گاز را عهده دار مي باشد. عمده ترين نوع رگولاتورهاي موجود در خطوط تغذيه و توزيع گاز طبيعي بالاخص در ايستگاههاي تقليل فشار گاز از نوع رگولاتورهاي كاهش فشار مي باشند. تمام ايستگاه هاي تقليل فشار گاز جهت تنظيم فشار از رگلاتور استفاده مي كنند. يكي از انواع رگلاتورها، رگلاتور جريان محوري است، كه تمام تغييرات فشار، از طريق غلاف لاستيكي درون آن يا اسليو (Sleeve) صورت مي پذيرد. بنابراين كنترل صحت اسليو بدون باز نمودن پيچ هاي رگلاتور كه بسيار دشوار بوده و زمان بر است، حائز اهميت مي باشد. تجربه نشان داده است كه زمان باز و بسته نمودن پيچ هاي رگلاتور ممكن است تا 3 ساعت نيز به طول بيانجامد كه اين به خاطر نشتي گاز پس از برقراري جريان است. بنابراين در اختراع فوق، از طريق يك بلوكه كنترل اسليو به روي رگلاتور، عمل كنترل بدون باز نمودن كل رگلاتور و اسليو درون آن صورت مي پذيرد.

در تحقيق حاضر از يك تجهيز خنك كننده فن دار در جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي استفاده شده است. سيالات مختلف (مثل روغن، آب، هواي فشرده و گاز CO2) از طريق هواي فشرده با فشار 6 بار كه توسط كمپرسور هوا تأمين مي شود، به دور فنِ تجهيز، هدايت شده و حرارت را از ابزار گرفته و به سيال خنك كننده منتقل مي كنند. با چرخش فن، سيال داغ از طريق شيلنگ خروجي به بيرون تجهيز منتقل شده و اين فرايند تا پايان جوشكاري بطور مستمر ادامه مي يابد. در اين تجهيز ابزار قابليت تعويض داشته و با وجود سيستم خنك كننده طول عمر آن افزايش مي يابد. همچنين امكان بررسي اثر سيالات مختلف خصوصاً گاز CO2 در كيفيت جوش هاي اصطكاكي اغتشاشي وجود دارد.

جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي (FSW) از جمله جديدترين فرايندهاي جوشكاري محسوب مي شود كه در سال 1991 براي اولين بار جهت جوشكاري آلياژهاي سبك وزن در موسسه جوشكاري دانشگاه كمبريج (TWI) ابداع و اختراع گرديد اين موسسه همواره ابداعات جديد مربوط به اين فرايند را ثبت مي كند. بخش اصلي اين فرايند را ابزار آن تشكيل مي دهد، كه بايستي در برابر حرارت و اصطكاك مقاومت لازم را داشته باشد. معمولا براي جوشكاري آلومينيوم از ابزارهايي با جنس فولاد گرم كار استفاده مي كنند، اما براي فلزاتي چون آهن و فولاد كه استحكام بالاتري دارند اين جنس جوابگو نمي باشد و مرتبا پين ابزار ذوب مي گردد. در اختراع حاضر به دليل مشكلاتي كه در جوشكاري آهن وجود داشت، ابزاري با طراحي كاملا متفاوت بصورت پين جايگزين و سيستم خنك كننده ساخته شد. در طرح جديد علاوه بر اينكه ابزار از جنس سراميك نسوز ساخته شد اين قابليت بوجود آمد كه پس از هر بار ذوب شدن پين ابزار بتوان پين ديگري را جايگزين نمود و مشكلات مربوط به جوشكاري را كاهش داد، همچنان سيستم خنك كننده اطراف ابزار احتمال ذوب شدن ابزار و شكست آن را كاملا كاهش داد. نهايتا كيفيت جوش هاي ايجاد شده با اين ابزار علاوه بر استحكام و سختي زياد، قابليت كشش و خمش قابل قبولي را از خود نشان دادند.

چلانگر (اسكوئيزر) وسيله‌اي براي قطع موقت جريان سيال (بيشتر گاز) درون لوله‌هاي پلي‌اتيلني است كه به امدادگر گاز اجازه مي‌دهد با اطمينان كامل از عدم نشتي سيال به انجام امور تعميراتي بپردازد. چلانگر برقي دستگاهي است كه به وسيله‌ي يك موتور الكتريكي و سپس انتقال قدرت از طريق يك جعبه دنده به جك، لوله را كاملا فشرده مي‌كند. جعبه‌ دنده علاوه بر آن‌كه سرعت دوران انتقال يافته از موتور را كم مي‌كند، موجب افزايش نيروي خطي جك براي فشردن لوله بين ميله‌هاي ثابت و متحرك چلانگر يا سطوح نشيمنگاه لوله مي‌شود. پس از اتمام عمليات، با تغيير جهت چرخش موتور، به آساني لوله آزاد شده و مسير جريان سيال باز مي‌شود. اين چلانگر علاوه بر آن‌كه هيچ‌گونه خطري ندارد، به دليل سهولت در باز و بسته شدن، به عنوان يك وسيله پركاربرد در صنعت گاز مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد.

جهت حداقل نمودن فضاي ممكن در منازل ساختماني اداره ها و كليه اماكني كه نياز به اتصالات برقي دارند همواره پريز برق به عنوان اولين رابط الكتريسيته جهت به كار اندازي وسايل الكتريكي كاربرد دارد. استفاده از وسيله اي كه با كاهش فضاي ممكن و راحتي عملكرد بتواند به نحوي جايگزين پريزهاي معمول شود و علاوه بر آن قابليت استفاده از چندين رابط ديگر را به طور همزمان فراهم كند بسيار مفيد مي باشد. در كاناله آنتي باكتريال (اختراع فوق) زماني كه وسيله در حالت خارج نشده وجود دارد همانند پريزهاي معمولي است و زماني كه با عمل فشردن بيرون مي آيد به دليل اينكه روي سطح آن رابط هاي برقراري جريان الكتريسيته قرار دارد به راحتي امكان اتصال دو شاخه لوازم برقي به اطراف آن وجود دارد. از جمله مهمترين قابليت هاي اين كاناله ها جداي از كارايي ، ساخت آنها با قيمت تمام شده پايين خواهد بود، زيرا تنها با طراحي قالب پلاستيك اوليه آن امكان توليد در تيراژ بالاوجود دارد. به همين نحو به خاطر كاربرد عمومي قيمت فروش آنها در بازار نيز كاهش خواهد يافت. در نوع مواد مورد استفاده در ساخت اين كاناله ها مي توان از پلاستيك هاي ضد باكتري استفاده كرد كه اكثر شركت هاي معتبر صنايع پلاستيك مثل نيوپايپ (صنايع گيتي پسند) از آن استفاده مي كنند. اين پلاستيك ها علاوه بر كاهش آلودگي و مضرات تماس با دست براي انسان، قابليت بازيافت خوبي هم دارند و امكان استفاده مجدد ازآنها طي دفعات متوالي وجود دارد.