بررسی عوامل ایجاد عیوب شکلی در فرآیند نورد ورق و اثرات آن روی کیفیت محصول

فرآیند نورد یکی از مهم ترین فرآیندها در صنایع ساخت و تولید می باشد، به طوری که تقریبا 80% از تجهیزات فلزی حداقل یک بار در دوره تولید خود تحت عملیات نورد قرار گرفته اند. در میان انواع فرآیندهای نورد، نورد تخت از جمله کاربردی ترین روش های تولید می باشد. در کشورهای صنعتی در حدود 40 تا 60 درصد محصولات نورد به کمک این روش تولید می شوند. تقاضای رو به افزون برای تولیدات نورد تخت و همچنین نیاز به محصولات با ضخامت کمتر، کیفیت بالاتر و عاری از هر گونه عیوب شکلی، سبب شده است تا این پروسه از اهمیت بالایی برخوردار باشد. در طی عملیاتِ نورد محصولاتِ تختِ نازک، یعنی نوارها و ورق-های فلزی با طول زیاد، شکل گیری تنش های پسماند که عمدتاً در راستای طولی ورق عمل می کنند، امری اجتناب ناپذیر است. این تنش ها در اثر تغییر شکل متفاوت در امتداد عرض ورق و یا حتی در اثر تفاوت های کوچک در اندازه شکاف غلتکی در امتداد عرضی که منجر به تغییرات اندک در کاهش ضخامت می شوند، به وجود می آیند و در اثر تراکم ناپذیری در تغییر شکل پلاستیک، تنش های محوری را ایجاد می کنند. مسئله تنش های پسماند بزرگ در محصولات نورد تخت به عنوان یکی از عوامل کاهش کیفیت تولیدات مطرح می باشد. با توجه به اینکه نوارهای نازک حتی تحت نیروهای فشاری درونی اندک نیز مستعد کمانش می باشند، از این رو این امکان وجود دارد که پس از برداشتن و یا حذف نیروهای کششی وارد بر نوار، در اثر کمانش در نوار، موج تشکیل شود. بدون شک بهترین راه دست یابی به بازده و دقت بیشتر و کنترل هر فرآیندی از جمله نورد، شناخت پارامترهای اساسی حاکم بر آن و روابط بین آن ها به منظور یافتن اثر هر پارامتر بر پارامترهای دیگر و بر کل فرآیند است. بنابراین در این پروژه پس از مطالعه انواع عیوب شکلی و علل شکل گیری موج در ورق تولید شده در فرآیند نورد، مدلی از فرآیند نورد تخت با استفاده از روش اجزا محدود در نرم افزار آباکوس به منظور بررسی عوامل موثر بر تغییر شکل غیریکنواخت ورق تهیه می شود. پس از انجام مراحل مدل سازی و بررسی اعتبار مدل تهیه شده بر اساس نتایج تحلیلی، تغییر شکل ورق در ناحیه نورد برای حالتی که پروفیل تماس در امتدد عرضی کاملا یکنواخت است، مورد بررسی قرار گرفته و اثر برخی از پارامترهای نورد در جهت تغییر تنش های پسماند محوری در ورق بررسی می شود. در این حالت مشاهده می شود که علاوه بر فاکتورهای هندسی موثر در کیفیت محصول، به دلیل تغییر شرایط شکل-دهی در امتداد عرض ورق، توزیع غیریکنواختی از کرنش طولی در محصول به وجود می آید که با وجود اندک بودن شدت تغییرات آن، به عنوان عامل مهمی در ایجاد کمانش ورق های نازک نورد با پروفیل یکنواخت عمل می کند. سپس به منظور بررسی رابطه میان تغییرات پروفیل ضخامت با شکل پایانی ورق، نحوه جریان فلز در ناحیه تغییرشکل در نورد ورق های تاج دار با علامت و اندازه های متفاوت مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از این شبیه سازی نشان می دهد که جریان عرضی فلز در ناحیه نورد، بر توزیع تنش پسماند تاثیر می گذارد، همچنین در اثر تغییر پروفیل ضخامت برای نسبت های مشخصی از ضخامت خروجی به پهنای ورق، شکل پایانی ورق از حالت تخت به موج دار تغییر می کند، به طوری که مقدار بحرانی تغییرات نسبت تاج برای موج لبه ای کمتر از موج مرکزی می باشد.