چگونگی ساخت ساچمه ها ball bearing

[bigbang]

اولین مرحله تولید ساچمه و رولر ،پرس می باشد. مفتول های سیمی به صورت كلاف پرس ساچمه و دو دستگاه پرس رولر مورد استفاده قرار گرفته و ساچمه و رولر بصورت پرس شده محصولات این دستگاه ها می باشند. ماشینها پرس ساچمه آلمانی بوده و از نوع National Kayser می باشند كلاف های سیمی عمدتاً از كشور های هلند ، سوئد ، آلمان و بعضاً ژاپن وارد می شوند . طرز كار ماشین پرس ساچمه به این صورت است كه كلاف سیم بصورت مواد اولیه بوسیله ی لیفتراك از انبار مواد اولیه به محل كارگاه پرس ساچمه و رولر حمل شده و دور قرقره های بزرگی قرار می گیرند. سر كلاف در دستگاه پرس ساچمه از بین ساچمه از بین پنچ قرقره ی كوچك گذرانده می شود كه این قرقره هابعنوان راهنماهای ریلی عمل كرده و مفتول را به داخل دستگاه وارد می كند. در قسمت ورودی ماشین، دو قرقره ی بزرگتر بصورت رودررو در بالا و پایین برسیم مماس می شوند.البته قرقره های اخیر دارای شیار نیز می باشند.این قرقره ها با حركت دورانی خود مفتول را به داخل قسمت پرس ماشین هدایت می كنند در ماشین پرس ساچمه ی موجود، یك ماشین كار پرس ساچمه های تا قطر 5/6 میلی متر و دیگری تا قطرهای تقریباً 13 میلی متر را انجام می دهند. كلاً قطر ساچمه های موجود و متداول از 6 تا3/12 متغیر است ....

برای مثال ماشین بزرگ پرس ساچمه تایپ با تلرانس قطر 95/12 تا15/13 را با اندازه طول سیم 45/21 تولید می كند كه اندازه ی طول سیم طولی از مفتول سیمی است كه برای پرس هر ساچمه لازم است و مصرف می شود. خروج ساچمه ها از دستگاه به وسیله ی فشار باد انجام می گیرد. ساچمه ها بعد از پرس در زمانهای مشخص كنترل می شوند تا از صحت ابعاد و قرار گرفتن آنها در محدوده ی تلرانس مجاز اطمینان حاصل شود. در صورت بی نقص بودن دستگاهها و كار‍‍ِ یكسره ماشینهای پرس ساچمه قادر به تولید 180000عدد ساچمه در مدت 10 ساعت هستند.
در پرس رولر هم كلافهای سیمی بوسیله ی لیفت تراك از انبار مواد اولیه به محل كارگاه پرس رولر حمل شده و به دور قرقره های بزرگی پیچانده می شوند. مفتول پس از عبور از یك لوله باریك كه به عنوان راهنما از آن استفاده می شود از میان دو قرقره به قطر 8/8 سانتیمتر عبور كرده و به داخل دستگاه وارد می شوند. و پس از پرس توسط فشار بار از خروجی دستگاه به بیرون رانده می شوند. لازم به ذكر است در صورت كار یكسره ماشینهای پرس رولر قادر به پرس 80000 عدد رولر در مدت تقریباً 7 ساعت می باشند .
ساچمه ها بعد از پرس تحت تامبلینگ قرار می گیرند. به این صورت كه چربی های موجود در یك غلتك رولر یا دیگ های غلتان با مواد چربی گیری اولیه وارد مرحله ی آسیاب اولیه (Rill Filling) می شوند. كه توسط جك یا لیفت تراك به قسمت آسیاب انتقال می یابند.در مورد رولر بعد از پرس به قسمت تامبلینگ انتقال یافته و با سبوس برنج و مواد سمباده زن حالت خشن بودن آنها از بین می رود. این عملیات بسته به تایپ رولر و میزان چربی و خشنی آنها زمانهای مختلفی را به خود اختصاص می دهد. عملیات آسیاب اولیه یك عملیات خشن كاری است كه برای نزدیك كردن ساچمه ها به فرم كروی كامل واندازه ی اسمی انجام می شود. در این مرحله ساچمه ها در یك مسیر دایره ای شكل شیاردار با یك سرعت دوران مشخص كه بسته به تایپ ساچمه متغیر است. بین دو صفحه كه اصطلاحاً پلیت (plate) نامیده می شود وارد می شوند. كه البته این صفحه ها و اندازه ی شیار آنها و تمامی مشخصات آنها بسته به تایپ ساچمه باز هم متغیر خواهد بود. این صفحه ها دارای شیارهایی برای حركت ساچمه ها در داخل آنها می باشند كه دو صفحه كاملاً مشابه و یا شیارهای همسان روبروی هم قرار گرفته اند به نحوی كه شیارهای آنها كاملاً روبروی هم و روی همدیگر قرار گرفته اند و مسیری برای حركت ساچمه ها به وجود می آورند. یكی از صفحه ها ثابت ودیگری با سرعت مشخص دوران می نماید. با حركت صفحه متحرك عمل آسیاب ساچمه ها آغاز می شود كه روغن برای به حركت در آوردن ساچمه ها و نیز جلوگیری از زنگ زدگی با فشار گیج مشخص برای هر تایپ داخل صفحه ها جریان می یابد. البته روش تولید ساچمه بلبرینگ به اینجا ختم نمیشود
چندین روش داره كه بستگی به سختی و كاربرد آنها میتوان آنها را دسته بندی كرد . اگر ساچمه ای كه لازم داریم از جنس سخت باشد از یك روش و اگر جنس آن جوری باشد كه قطعه خام آن را بتوان از آلیاژ نرم گرفت و سپس سختكاری كرد از یك روش دیگر استفاده میكنند .
ابتداروش قدیمی
روش اول ) ابتدا فلز را ذوب كرده و از داخل یك روزنه به صورت قطره داخل محفظه ای از آب ( یا روغن) میچكانند . به دلیل خاصیت جذب مولكولی بالای فلز در حالت مذاب ،(مثل جیوه روی شیشه یا در آب) مذاب به حالت گلوله در داخل آب شكل میپذیرد و رفته رفته جامد و خنك میشود . به این روش میتوان ساچمه های هم اندازه و البته با تلرانس ابعادی نامناسب تهیه كرد . كاربرد این روش برای وقتی است كه فلز را نتوان به روش كار گرم یا كار سرد فورج كرده و به شكل ساچمه در آورد .یعنی فلز بیش از حد سخت باشد . پس آنرا ذوب میكنند وساچمه تولید می كنند.

اما روش دوم
روش دوم كه بسیار پركاربرد است به این صورت است كه ابتدا یك شمش (مفتول) چهارگوش را به تكه های كوچك هم اندازه و مكعب شكل تقسیم میكنند . سپس این قطعات را در دستگاه چرخان (غلتك دوار) قرار میدهند و دستگاه را روشن میكنند.
غلتك شروع به چرخش میكند و قطعات به همدیگر برخورد كرده و روی هم میلغزند . بر اثر برخورد این قطعات مكعب به یكدیگر ، ابتدا گوشه های تیز آنها به داخل فرو رفته و آهسته آهسته بر اثر برخورد بیشتر از حالت مكعبی شكل به صورت كروی شكل تبدیل میشود .( این روش برای پلیسه گیری و حذف گوشه های تیز در قطعات فلزی بسیار پر كاربرد است ) پس از حدود چند ساعت ( 5 الی 6 ساعت ) تمام قطعات خام ما تبدیل به گلوله های كروی شكل شده و آنها را خارج میكنند . در این حالت تقریبا ساچمه خام ما به وجود آمده .
پس از این مرحله آنها را در دستگاههای مخصوصی سنگ میزنند به این شكل كه این دستگاه سنگ از دو صفحه (افقی) تشكیل شده . ساچمه ها بین این دو صفحه قرار میگیرند و صفحه سنگ بالایی یا هر دو شروع به حركت میكنند كه ساچمه در تماس با این صفحات سنگ خورده میشود .در این حالت ساچمه ها تقریبا هم اندازه میشوند .
سپس برای افزایش سختی ساچمه ها میبایست آنها را عملیات حرارتی كرد تا سطح خارجی سختی داشته باشند . برای همین وارد یك سلسله عملیات حرارتی شده و پس از رسیدن به سختی مورد نظر آنها را مجددا سنگ میزنند كه در این روش دقت بیشتری به كار میگیرند تا از نظر ابعادی در محدوده تلرانس مناسب قرار گیرد .
برای افزایش مقاومت به سایش و همچنین جلوگیری از زنگ زدگی آنها را در نهایت آب كرم میكنند یعنی یك لایه كرم را روی سطح خارجی آن میپوشانند .در نهایت ساچمه ما آماده برای استفاده است .
روش دیگركه كم و بیش در مطالب قبلی توضیح داده شد این است كه درمرحله نخست در تولید ساچمه‌ها، شكل‌دهی سرد یا گرم است (cold or hot forming operation). مفتولی از فلز به قطر تقریبی ساچمه مورد نظر وارد دستگاه كله‌زنی ویژه‌ای (heading machine ) شده كه در هر طرف خود یك حفره نیمكروی دارد. در یك ضربه ناگهانی- چیزی شبیه آهنگری یا فورج - قطعه‌ای از این مفتول جدا شده و به صورت یك كره پلیسه‌دار در می‌آید ( مانند حلقه‌ای كه سیاره كیوان را احاطه كرده است.)


در مرحله بعد، قطعه كروی شكل وارد دستگاهی شده تا پلیسه‌ها را از آن جدا كند. این دستگاه ماده را بین دو صفحه فولادی بسیار سخت شده به نام rill plates غلت می‌دهد. یكی از این صفحات ثابت بوده و دیگری می‌چرخد. بر روی این صفحات شیارهایی به صورت دایره ماشینكاری شده كه گلوله‌های كروی را در یك مسیر دایروی هدایت می‌كند. بر روی شكل می‌توان دید كه از یكی از این صفحات فولادی قسمتی جدا شده است؛ این قسمت جایی است كه گلوله‌ها به آن وارد و از آن خارج می‌شوند. زمانی كه دستگاه در حال راه‌اندازی است تمامی شیارها كاملاً از گلوله پر می‌شوند. وقتی یك گلوله مسیر خود را طی كرد از شیار خارج شده وارد محوطه خالی شده، اندكی بعد درون شیار دیگری وارد می‌شود. با كنترل كردن فرآیند به گونه ‌ای كه گلوله‌ها در هر مرحله وارد شیار متفاوتی شوند می‌توان مطمئن بود كه اندازه تمامی آنها در پایان فرآیند تولید ساچمه یكسان خواهد بود هر چند كه بین شیارها تفاوت اندكی از نظر ویژگیهای هندسی وجود داشته باشد.



متغیرهایی كه در این فرآیند موثرند عبارتند از فشاری كه دو صفحه را به هم می‌فشارد، سرعت چرخش صفحه دوار و مدت زمانی كه گلوله‌ها درون دستگاه باقی می‌مانند. با تنظیم دقیق این متغیرها می‌توان ساچمه‌هایی با اندازه دقیق تولید كرد.
هنگامی كه گلوله‌ها مسیر خود را طی می‌كنند، می‌چرخند و می‌غلتند، سطوح خشن و پلیسه‌ها از میان رفته و گلوله‌ها فشرده شده به صورت كروی در می‌آیند.( مانند زمانی كه گلوله‌ای از خمیر را در دست به صورت كره در می‌آوریم.) این فرآیند فشرده كردن گلوله‌ها، فلز را فشرده و سخت می‌كند. از آنجایی كه گلوله‌ها از فلز هستند در حین كار گرمای بسیار زیادی تولید می‌شود؛ بنابراین بر سطح گلوله‌ها و نیز صفحه‌ها آب می‌پاشند.
پس از این فرآیند گلوله‌ها عملیات حرارتی می‌شوند. این كار گلوله‌ها را سخت می‌كند اما در عین حال اندازه آنها را نیز تغییر می‌دهد. از آنجایی كه اندازه ساچمه‌ها بایستی دقیق باشد - تا چند میلیونیم اینچ در كاربردهای دقیق - چند مرحله دیگر هم لازم است.
در ادامه گلوله‌ها وارد مرحله سایش می‌شوند. در این مرحله دستگاه مشابه دستگاه پیشین به كار می‌رود با این تفاوت كه ماده خنك‌كننده حاوی مواد ساینده است. گلوله‌ها باز هم در مسیر دایروی شكل به حركت در آمده و ساییده و در عین حال مجدداً فشرده شده و به شكل نهایی خوددرمی‌آیند.
مرحله بعدی، پرداخت نهایی است. در این مرحله باز هم از دستگاهی شبیه مراحل پیشین استفاده می‌شود با این تفاوت كه صفحه‌های استفاده شده از مواد نرمتری ساخته شده و دستگاه نیز فشار كمتری به صفحات وارد می‌كند. به علاوه از خمیر صیقلی دهنده به جای مواد ساینده استفاده می‌شود. در این مرحله بدون اینكه ماده بیشتری از گلوله‌ها جدا شود گلوله سطح هموار و درخشانی پیدا می‌كند.
مرحله پایانی مرحله بررسی (inspection) است. در این مرحله ساچمه‌ها با دستگاههای بسیار دقیقی كنترل می‌شوند كه مشخص شود آیا ساچمه‌ها دقت لازم را داشته و در محدوده تلرانسی مجاز قرار دارند یا خیر. برای نمونه انجمن تولید یاتاقانهای لغزشی بدون اصطكاك (AFBMA) مجموعه‌ای از گریدها (Grades) برای یاتاقانهای لغزشی دارد. درگرید سوم، ساچمه‌ بایستی گلوله‌ای كروی در محدوده 3 میلیونیم اینچ و قطر آن در محدوده 30 میلیونیم اینچ دقت داشته باشد و این به این معناست برای یك ساچمه گرید 3 به قطر یك چهارم اینچ، قطر بایستی در محدوده بین 0.24997 و 0.25003 اینچ و تفاوت بین كوچكترین و بزرگترین قطر آن حداكثر 3 میلیونیم اینچ باشد.