پرسکاری چیست و چه کاربردهایی دارد؟

پرسکاری چیست؟

پرسکاری به معنای شکل دهی فلزات از طریق اعمال فشار بر آنها است. معادل انگلیسی فرآیند پرس کاری عبارت  pressing یا stamping می باشد.

این عملیات هم به صورت دستی و هم از طریق ماشین آلات مخصوص پرس فلزات انجام می شود.
طبیعتا برای پرس فلزاتی با ضخامت زیاد و سختی بالا باید از دستگاه مخصوص پرس یا همان pressing machine استفاده نمود.

هر دو عبارت به عملیات پرسکاری فلزات اشاره دارند.

اهمیت پرس کاری

اهمیت عملیات پرس کردن و تحت فشار قرار دادن فلزات با نگاه ساده ای بر ابزار آلات و محصولات فلزی در جامعه مدرن امروزی قابل فهم است.

بسیاری از قطعات دوچرخه، قطعات هواپیماها، قوطی ها،ابزارآلات و … همه به واسطه صنعت پرسکاری تولید می شوند. در واقع با این عملیات محصولات مهمی را در صنایع هوا-فضا، خودروسازی و صنعت ساخت و ساز تولید می شود.

اهمیت و کاربرد زیاد این فرآیند در صنایع فلزی سبب ایجاد یک شاخه مجزا در علم مهندسی شده است. با این فناوری کار صنایع بسیار آسان و امکان نوآوری و طراحی قطعات فلزی و حتی ساخت قطعات قالب سنبه ماتریس فراهم می شود.

تاریخچه پرس کاری

پرسکاری، یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین فرآیندهای شکل‌دهی فلزات است. ریشه‌های آن به دوران باستان برمی‌گردد. در آن زمان، انسان‌ها از ابزارهای ساده‌ای مانند چکش و سندان برای شکل دادن فلزات نرم‌تر استفاده می‌کردند.

در این دوره، از ابزارهای دستی ساده‌ای مانند چکش، سندان و قالب‌های چوبی برای شکل‌دهی فلزات استفاده می‌شد. همچنین صنعتگران از پرسکاری برای ساخت اشیاء فلزی مانند ظروف، زره و ابزار استفاده می‌کردند.

پرسکاری در تولید سکه و زیورآلات فلزی نقش مهمی ایفا می‌کرد.

اما در گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، این فرآیند ساده به یک صنعت پیچیده و دقیق تبدیل شد.

چیزی بیشتر از حدود یک قرن از پیدایش فرآیند پرسکاری به شکل امروزی در دنیای صنعت می گذرد. اولین ردپای این عملیات صنعتی در دهه ۸۰، حدود سال ۱۸۸۰ پیدا می شود.

در اوایل قرن نوزدهم فناوری شکل دادن فلزات، بر روی پایه های آهنگری، با استفاده از چکش و سندان انجام می شد. آهنگران در ابتدا، فلزات سرد را با ضربات چکش شکل می‌دادند.

به ‌تدریج، روش تغییر جزیی اما مهمی پیدا کرد. حالا آهنگران ابتدا فلزات را حرارت می‌دادند تا نرم تر شود. در مرحله بعد با استفاده از ابزارهای محکم دیگر، آنها را شکل می دادند.

با اختراع ماشین‌های بخار، پرس‌های مکانیکی قدرتمندی طراحی و تولید شدند. طبیعتا این ماشین ها قادر به اعمال نیروی بسیار بیشتری نسبت به ابزارهای دستی بودند.

با توسعه فناوری هیدرولیک، پرس‌های هیدرولیکی قدرتمند و دقیق‌تری تولید شدند. از طرفی فرآیند پرسکاری به طور فزاینده‌ای خودکار شد. در نتیجه ربات‌ها و کنترل‌های عددی کامپیوتری (CNC) به صنعت پرسکاری راه یافتند.

امروزه، پرسکاری با استفاده از فناوری‌های نوینی مانند شبیه‌سازی کامپیوتری، چاپ سه‌بعدی و هوش مصنوعی بهینه شده است.

پیشرفت صنعت پرسکاری باعث عرضه محصولات با کیفیت به بازار می شود. همچنین این عملیات موجب افزایش سرعت کار و بهبود کارایی و راندمان نهایی می گردد.

عملیات پرسکاری چگونه انجام می شود؟

در پرسکاری فلزات، فلز تحت فرایند فشار قرار می گیرد تا به شکل معینی در آید. ورقه فلز با سطح صاف و صیقلی در دستگاه یا ماشین پرس قرار می گیرد. سپس با اعمال فشار معینی بر آن، به شکل قالب دلخواه در می آید.

به طور کلی در عملیات پرسکاری فلز چند شیوه انجام می‌شود.

در برخی از روش ها سطح فلز به ‌گونه‌ای شکل داده می‌شود که به صورت برجسته ظاهر شود. تولید قوطی های آبمیوه و کنسرو و کمپوت که برجستگی هایی روی آن وجود دارد به همین طریق انجام می گیرد.

عملیات دیگر شامل خم کردن فلزات به شکل خاص و مطلوب است. گاهی فشار در لبه های قطعه یا ورق فلزی ایجاد شود. به این ترتیب آنها را به صورت خمیده در می آورند.

یکی دیگر از فرآیند هایی که در این گروه قرار می گیرد با نام سکه زنی یا قالب زنی شناخته می شود. در این روش، یک شکل خاص یا یک قالب خاص را تحت فشار زیاد روی ورق فلزی می کوبند.

قبل از شروع عملیات باید جهت پرس فلز در ماشین مشخص شود. این مساله بر کیفیت و راندمان نهایی کار بسیار موثر است.

معمولا پس از شکل گیری فلز توسط ماشین پرس، عملیات پردازش هم روی آن انجام می گیرد.

به طور مثال، عملیات خم کاری، سایش سطح فلز، کوبیدن قسمت های مختلف قطعه، صیقل دادن یا شستشو برای زدودن آلودگی های سطح آن، نمونه‌ای از این عملیات پردازش هستند.

انواع روش های پرس کاری

پرسکاری به دو روش اصلی سرد و گرم انجام می‌شود. هر کدام از این روش‌ها مزایا، معایب و کاربردهای خاص خود را دارند.

پرسکاری سرد 

در پرسکاری سرد، فلز بدون اعمال حرارت شکل دهی می شوند. فلز تحت فشار زیاد قرار می‌گیرد و به شکل قالب در می‌آید.

ابعاد و شکل قطعات تولیدی نهایی با دقت بسیار بالایی به قالب نزدیک است. همچنین سطح قطعات نهایی صاف و یکنواخت است. در نتیجه نیاز به عملیات پرداختکاری کمتری دارد.

از طرفی به دلیل عدم اعمال حرارت، خواص مکانیکی فلز مانند استحکام و سختی حفظ می‌شود.

اما به دلیل سختی فلز، نیروی پرس بسیار بالایی برای شکل‌دهی مورد نیاز است. گاهی نیز در صورت اعمال نیروی بیش از حد، احتمال ایجاد ترک در فلز وجود دارد.

این روش برای تولید قطعات دقیق مانند چرخ‌دنده‌ها، بلبرینگ‌ها، واشرها و قطعات الکترونیکی به کار می رود.

تولید بدنه، قطعات موتور و شاسی خودرو، قطعات یخچال، ماشین لباسشویی و سایر لوازم خانگی نیز معمولا با این روش انجام می شود.

پرسکاری گرم

در پرسکاری گرم، فلز ابتدا تا دمای خاصی گرم  و سپس تحت فشار شکل دهی می شود.

گرم کردن فلز باعث کاهش سختی آن و افزایش شکل‌پذیری می‌شود. به همین دلیل، نیروی پرس کمتری مورد نیاز است.

امکان تولید قطعات بزرگ با ضخامت زیاد، شکل‌دهی های پیچیده و تولید قطعات با اشکال غیرمعمول با این روش وجود دارد.

با این وجود ابعاد و شکل قطعات به اندازه پرسکاری سرد دقیق نیست. گاهی خواص مکانیکی فلز به دلیل گرما تغییر می‌کند.

از طرفی به دلیل نیاز به تجهیزات گرمایشی و کنترل دما، هزینه تولید افزایش می‌یابد.

این روش برای تولید قطعاتی مانند قاب‌های فلزی، چرخ‌ها و شفت‌ها، قطعات هواپیما، موشک و کشتی استفاده می شود.

جدول تفاوت های پرس کاری سرد و گرم

ویژگی	پرسکاری سرد	پرسکاری گرم
دما	دمای محیط	دمای بالا
نیروی پرس	بالا	پایین
دقت	بالا	متوسط
کیفیت سطح	بالا	متوسط
خواص مکانیکی	حفظ می‌شود	تغییر می‌کند
پیچیدگی شکل	محدود	بالا
هزینه	متوسط	بالا

 

جنس تجهیزات

عملیات پرسکاری فلزات تحت فشار زیاد انجام می گیرد. به همین دلیل انتخاب نوع مواد اولیه برای ساخت این تجهیزات اهمیت بسیار بالایی دارند.

این مواد خصوصیات فیزیکی و مکانیکی منحصر به فردی دارند. این ویژگی ها آنها را برای ساخت قطعات پرس در دستگاه ها مناسب می کند.

به طور کلی از مواد فلزی و آلیاژی برای ساخت تجهیزات پرسکاری استفاده می شود. آلیاژ هایی نظیر فولاد کربن دار، فولاد ضد زنگ و فلزاتی مانند مس، برنج، آلیاژ مس و برلیم، آلیاژ آلومینیوم و سوپرآلیاژها، نمونه ای از مهمترین مواد هستند.

 

 

کاربردهای پرسکاری در صنعت

پرسکاری فلزات در صنایع بسیار متنوعی کاربرد دارد. تولید قطعات و شکل دهی فلزات برای تولید محصولات مختلف در هر صنعتی ضرورت دارد.

کاربرد پرس فلزات در صنایع تولید لوازم خانگی، صنعت خودروسازی، صنعت برق و روشنایی، صنعت مخابرات، صنایع نظامی و دفاعی، صنایع هوا-فضا، صنایع تولید تجهیزات الکترونیکی، صنایع تولید تجهیزات پزشکی و تولید قطعات فلزی، فنرها، انواع واشر، وزنه و غیره بسیار آشکار و واضح است.

 

تمام آلیاژهای مس، آلومینیوم، فولاد و حتی فلزات گران تر مانند پلاتین و طلا را میتوان با دستگاه پرسکاری فلزات به شکل های مختلف تبدیل کرد.

در واقع این صنعت برای فلزات آهنی و غیر آهنی مزایای زیادی را فراهم می کند. همچنین صنایع زیادی به این فناوری وابستگی دارند. بنا به همین دلایل یکی از محبوب ترین و پرکاربردترین روش های صنعتی در شکل دهی فلزات باشد.