طرح توجیهی تولید قطعات صنعتی به روش متالوژی پودر فلزات

طرح توجیهی تولید قطعات صنعتی به روش متالوژی پودر فلزات
محصول مورد مطالعه طرح توجیهی حاضر، تولید انواع قطعات صنعتی بـه روش متالوژی پودر (Metallugy Powder) می باشد. که این روش برای ساخت این محصولات می باشد که در آن فلزات با نقطه ذوب و دانسیته بالا مورد استفاده دارد.

متالوژی پودر بخش کوچک ولی مهم از صنایع فلزکاری است. اولین کاربرد این روش برای تولید پلاتین با دانسیته بالا بود که در قرن 19 میلادی صورت گرفت. چون در آن زمان امکان ذوب پلاتین به دلیل نقطه ذوب بالا وجود نداشت. در اوایل قرن بیستم دیر گدازهایی مانند تنگستن و مولبیدن توسط این روش شکل داده شد.

کاربیدهای سمانتیت و یاتاقان های برنزی متخلخل نسل بعدی قطعات این متالوژی بودند که در این صنعت معمول گردید. این فرایند تولید همانطوری که پیش تر نیز ذکر شد در مورد فلزاتی بکار می رود که قطعه سازی از آنها با استفاده از روشهای دیگر تولید امکان پذیر نبوده و یا مـشکلات فراوانی مواجه باشد.

استفاده از فرایند متالوژی پودر به نسبت سایر روش های تولید دارای مزیت های زیر می باشد که این فرایند را در صنعت قطعه سازی مورد توجه قرار داده است :

• ملاحظات اقتصادی مناسب
• بهره وری بالا در مصرف انرژی
• انطباق فرایند تولید با الزامات زیست محیطی
• وجود ضایعات بسیار پایین

البته نکاتی که در روند اجرای طرح با این روش باید مورد توجه قرار گیرد شامل :

• ضرورت استفاده از کادر مجرب و متخصص.
• توجیه پذیری اقتصادی تولید در ظرفیت های بالا.
• قیمت تمام شده بالا به نسبت قطعات مشابه که با روش های معمول تولید شده اند.

کد ISIC متالوژی پودر فلزات

قطعات صنعتی تولید شده به روش متالوژی پودر مطـابق طبقـه بندی وزارت صـنایع و معـادن دارای کد آیسیک 28911210 می باشد.

شماره تعرفه گمرکی

قطعات تولیدي طرح حاضر بعنوان قطعات صنعتی محسوب می گردند که در موارد متنـوعی از صنعت مانند خودرو سازي ، لوازم خانگی ، ماشین الات صنعتی ، کـشاورزی و … کـاربرد دارد.

این قطعه بعنوان یک قطعه واسطه است که به همراه مجموعـه اي کـه در آن مـورد اسـتفاده دارد ، هویت پیدا می کند . از اینرو در مستندات وزارت بازرگانی هیچگونـه شـماره تعرفـه ای بـرای ایـن قطعات وجود ندارد.

بررسی استانداردهای موجود در مورد محصول

محصول مورد مطالعه، قطعات صنعتی است که از طریق متالوژی پودر تولیـد خواهـد شـد. ایـن قطعات خود به عنوان یک محصول واسـطه در تولیـد یـا تعمیـرات خـودرو، ماشـین آلات صـنعتی، کشاورزي، تجهیزات و غیره مورد اسـتفاده دارد. از اینـرو ماهیـت ایـن قطعـات طـوری اسـت کـه نمیتوان استاندارد خاصی را برای آن تعیین کرد.

لذا هیچگونه استاندارد ملی یا بین المللی برای این قطعات وجود ندارد. ولی باید گفت که تولید این قطعـات تحت مشخصات فنی ارائه شـده از طرف طراح قطعه صورت می گیرد که به نوعی نیز می توانیم مشخصات فوق را به عنـوان الزامـات و استانداردهاي موردنیاز در تولید تلقی نماییم.

مشخصات فنی قطعات در قالب نقـشه فنـی، بـرگ آنالیز مواد اولیه مصرفی و برگ مشخصات مکانیکی و متـالوژیکی از طـرف مهنـدس طـراح ارائـه می گردد که رعایت تک تک آنها از طرف سازندگان امری اجتناب ناپذیر است.

معرفی موارد مصرف و کاربرد

این قطعات از دانسیته و نقطه ذوب بسیار بالایی برخـوردار بـوده و یـا روش هـای دیگـر تولید کارایی کمتري در ساخت آنها ارائه می دهد. قطعات صنعتی تولید شده از این طریق در جای جای صنعت مورد استفاده دارد که ذیلا به موارد مهم و اساسی آن اشاره شده است :

معرفی کاربردهای قطعات صنعتی تولید شده از روش متالوژی پودر
موارد کاربرد	نمونه ای از قطعات صنعتی تولیدی با این روش
خودرو ها	یاتاقان ها ، چرخ دنده ها ، بوش ها ، ذغال های استارت و دینام ، پلاتین ، برخی پیچ ها ، قطعات اویل پمپ، هسته استاتور دینام ، بادمک ها، پیستون کمک فنر.
لوازم خانگی	قطعات چرخ گوشت ، قطعات آب میوه گیری ها و آسیاب ها ، قطعات چرخ خیاطی ، قطعات فر خانگی ، قطعات شیر کنترل یخچال
ماشین آلات صنعتی	قطعات مورد استفاده در ماشین آلات نساجی و دیگر ماشین های صنعتی
ابزار آلات ماشین کاری	تولید تیغچه های ماشینکاری
ماشین های اداری	قطعات انبوهی از دستگاه فتوکپی ، پرینترها و …..
سایر	تولید تنگستن لامپ روشنایی ، ابزارآلات مکانیکی

همانطوریکه پیشتر نیز ذکـر گردیـد بـازار قطعـات خـودرو کـه قطعـات تولیـد شـده از طریـق متالوژی پودر نیز در آن جای دارد خود به گروه های زیر تقسیم بندی میگردد:

بازار OEM : این بازار را خودروسازان کشور تشکیل می دهند کـه شـرکتهـای تـأمین کننـده آنها اقدام به تأمین قطعات مورد نیاز خود از قطعه سازان مـی نماینـد. شـرکتهـای سـاپکو (تـأمین کننده شرکت ایران خودرو) شرکت سازه گستر سایپا (تـأمین کننـده شـرکت سـایپا) شـرکت اپکـو (تأمین شرکت ایران خودرو دیزل) از شرکت اصلی فعال در این بازار به شمار می آیند.

بازار OES : این بازار خدمات پس از فروش خودروها مـی باشـد کـه وابـسته بـه شـرکتهـای خودروساز است. سازمان خدمات پس از فروش ایـران خـودرو (ایـساکو) ، شـرکت سـایپا یـدک ، شرکت گسترش خدمات پارس خودرو، مزدا یدک از شرکتهای این گروه محسوب می شوند.

بازار AM : این بازار قطعات خودرو شامل کلیـه لـوازم یـدکی فـروش هـای مختلـف در سـطح کشور میباشد که به صورت آزاد (بـدون ارتبـاط خـاص بـا خـودرو سـازان) اقـدام بـه فـروش قطعات خودرو می نمایند.

بررسی کالاهای جایگزین

در صنعت قطعه سازی به جرات می تـوان گفـت کـه هیچکـدام از قطعـات صـنعتی نمـی تواننـد بعنوان مشابه یا جایگزین براي قطعات دیگر مورد استفاده قرار گیرند. واژه جایگزینی در این صـنعت می تواند به قطعاتی که از طریق غیر از متالوژی پودر تولیـد شـده باشـد، اطـلاق گردد یعنی اینکه بعنوان مثال:

بوش خودرو می تواند از طریق ماشینکاری نیز تولیـد شـود ولـی در مجموع می توان گفت کـه قطعـات تولیـد شـده از دیگـر طـرق ، بـه لحـاظ فنـی قـدرت کمتـری در جایگزینی برای قطعات تولید شده از طریق فرآیند تولیدی این طرح دارند و لذا تـاثیرات آنهـا نیـز بـر بـازار قطعات مورد مطالعه بسیار پایین می باشد.

بررسی اهمیت استراتژیک کالا در دنیای امروز

ایران یک کشور رو به توسعه محسوب می گردد و لذا توسعه صنعتی یکی از ارکان اساسی آن می گردد. یکی از معیارهای موفقیت هر کشور در توسعه تولید صنعتی خود، توانائی آن در ساخت ماشین آلات و کالاهای سرمایه ای می باشد، گسترش تولید ایـن کالاها سبب رشد و تقویت زیر ساخت های فنی کشور شده و تولید سایر کالاها و یا خدمات در سایه زیر ساخت های فوق شکل می گیرد.

قطعه سازی یکی از صنایعی است که نقش اساسی در این راه ایفا می نماید و در این میان تکنولوژی های نو در میان تکنولوژی های سنتی از اهمیت مضاعف در اهمیت قطعه سازی برای کشورها برخوردار می باشد، متالوژی پودر از جمله تکنولـوژی های جدید در کشور است که قدمت آن حدود ده تا دوازده ال می باشد.

این تکنولوژی بـا ساخت بسیاری از قطعات صنعتی که بوسیله سایر روش های تولید امکان پذیر نیست، نقش چشم گیر در توسعه قطعه سازی کشور بر عهده دارد.

قبل از شروع استفاده از این روش در کشورمان، سالانه مقادیر انبوهی ارز جهت وارد سازی قطعات از خارج کشور صرف می شد ولی امروزه بسیاری از آنها در داخل کشور تولید می گردد که این امر سبب شده است نه تنها قیمت این قطعات کاهش یابد بلکه قابلیت دسترسی راحت به آنها را نیز افزایش داده است.

کشورهای عمده تولیدکننده و مصرف کننده محصول

همانطوریکه پیشتر نیز ذکر گردید موارد مصرف قطعات تولید شده از طریق متالوژی پودر را می توان به سه دسته عمده تقسیم بندی کرد:

قطعات مورد استفاده در صنعت خودرو

کشورهای عمده مـصرف کننده این قطعات در صنعت خودرو ، کشورهایی هستند که بعنوان بزرگترین تولید کننده خودرو در جهان مطرح می باشند. در جدول زیر نام این کشورها ارائه شده است :

کشورهای عمده تولیدکننده خودرو در جهان
ردیف	کشورها
1	آمریکا
2	ژاپن
3	چین
4	اروپای غربی
5	اروپای مرکزی  و شرقی
6	آسیا و اقیانوسیه

کشورهای فوق علاوه بر اینکه بزرگترین تولید کننده قطعات مـورد مطالعه محسوب می گردند، بعنوان بزرگترین مصرف کننده نیز بشمار می آیند.

قطعات مورد استفاده در ماشین آلات صنعتی

ذیلا” کشورهای عمده تولیدکننده ماشین آلات صنعتی معرفی شده است :

• آمریکا
• روسیه
• ژاپن
• کشورهای اروپایی (بخصوص اتحادیه اروپا)
• چین
• هندوستان

در اینجا لازم به ذکر است که هر چند کشورهای نام برده شده در بـالا، بـه عنـوان کـشورهای بزرگ در تولید ماشین آلات صنعتی در جهان محسوب میگردند ولی نظر بر اینکه تعداد تولید ایـن ماشین ها در مقایسه با خودرو از رقم بسیار پایینی برخوردار میباشد لذا در اینجا مـا مـیتـوانیم همچنان کشورهای بزرگ تولید و مصرف کننده قطعـات تولیـد شـده بـه روش متـالوژی پـودر را همان کشورهای تولیدکننده خودرو در جهان معرفی کنیم.

قطعات مورد استفاده در لوازم خانگی

کشورهای عمده تولید و مصرف کننده کننده انواع لوازم خانگی بشرح زیر است:

• آمریکا
• چین
• ژاپن
• ترکیه
• کشورهای اروپایی (بخصوص اتحادیه اروپا)
• کشورهای آسیای شرقی و خاور دور
• هند

قطعات مورد استفاده در ماشین های اداری

کشورهای عمده تولید و مصرف کننده کننده انواع ماشین های اداری بشرح زیر است:

• آمریکا
• چین
• ژاپن
• آلمان
• ایتالیا
• فرانسه

روش تولید قطعات در روش متالوژی پودر

انتخاب و آماده سازی مواد اولیه

انتخـاب مـواد اولیـه ، اولـین اقـدام در این فراینـد تولید اسـت. انتخـاب مـواد اولیـه تـابع خصوصیات مکانیکی مورد انتظار از قطعه نهـایی مـیباشـد. گـستره وسـیعی از پـودر آلیاژهـای فولاد، فلزات رنگین و آلومینیوم میتواند در مرحله انتخاب مواد اولیه مورد توجه قرار گیرد.

قالبگیری و فشردن پودر فلز

پودر فلز انتخاب شده به میزان لازم و به شکل دقیـق تـوزین و سـپس داخـل قالـب مخـصوص متالوژی پودر شارژ می گردد. البته در برخی قطعات که از حـساسیت کمتـری برخـوردار هـستند میتوان حجم حفره قالب را به عنوان پیمانه لحاظ کرد به طوری که در این حالت نیازی بـه تـوزین پودر نبوده بلکه تا حد گنجایش حفره قالب، اقدام به شارژ پودر داخل آن می شود.

فشردن پودر در قالب توسط پرس

پودر شارژ شده به داخل قالب توسط یک پرس هیدرولیک مخـصوص فـشرده میشود. فشار وارده از پرس به پودر و همچنین آهنگ آن به صورت دقیق کنترل میگـردد. پـس از پایان پرسکاری، پودر فشرده شده که شکل قطعه نهایی را گرفته است و از داخـل قالـب بیـرون آورده شده ، به مرحله بعدی یعنی زینتر کردن ارسال میگردد.

تف جوشی یا زینتر کردن

تف جوشی یا زینتر کردن فرایندی است که در آن فلزات زیر نقطه جوش خود حرارت میبیننـد که این عمل سبب ایجاد ساختار متـالوژیکی مـنظم و همگـن در آن مـیگـردد. در فراینـد متالوژی پودر ، فرایند زینتر کردن سبب میگردد که پودر فلز به همدیگر چسبیده و تـشکیل سـاختار همگـن را بدهند.

عملیات تف جوشی توسط کوره های مخصوص صورت مـیگیـرد. دمـای این کوره ها بر حسب پودر فلز مورد استفاده در آن متفاوت است ولی در مجمـوع مـیتـوان گفـت که برای هر فلز بیست تا بیست و پنج درصد زیر نقطه جوش آن فلز انتخاب میگردد.

ماشینکاری قطعه

قطعه خارج شده از کوره، شکل و خاصیت یک قطعه صلب و کامل را دارا است. لیکن بـه لحـاظ ابعادی دقیق نبوده و همچنین سطح آن نیز اکسید میباشد. از اینرو با انجام عملیات ماشـینکـاری قطعه به ابعاد و صافی سطح مورد نیاز رسانده میشود.

نکته ای که در مورد ماشـینکاری قطعـات تولید شده از طریق متالوژی پودر باید گفت این است که دقت عمل و مهارت اپراتور در این فراینـد بسیار مهم است چرا که در برخی قطعات احتمال وجود مـک و حفـره وجـود دارد کـه ایـن مـوارد باید در نظر قرار گیرد.

مقایسه روش تولید معمول کشورمان با دیگر کشورهای جهان

روش تولید تعریف شده یـک روش معمـول جهـانی اسـت کـه کلیـه واحدهای تولیدی سطح جهان از آن استفاده می کنند. این امر با مراجعه به کلیه کتـب تخصـصی و هندبوک های موجود در این صنعت قابل اثبات میباشد. لیکن نکاتی که این میان میتوان به عنـوان متغیرهای تعیین کیفیت قطعه نهایی عنوان شود موارد زیر میباشند:

انتخاب دقیق مواد اولیه

مواد اولیه مورد استفاده در این روش تولید از رنج بسیار وسیعی برخوردار هستند بـه طـوری که به عنوان مثال قیمت پودر فلزات آهنی متفاوت است که ایـن موضـوع میتوان به خوبی نشانگر وجود تفاوت فاحش بین خصوصیات مـواد منتخـب باشـد.

شـیوه تولیـد پودر و ساختار متالوژی یکی آن، اندازه دانه ها، شـکل دانـه هـا و غیـره از مـواردی هـستند کـه در کیفیت قطعه نهایی نقش بـسیار بـالایی را دارنـد. بنـابراین درک انتخـاب درسـت نـوع مـواد اولیـه، اصلیترین نقش را در کیفیت قطعه نهایی ایفاء خواهد کرد.

فرایند فشردن پودر

متغیرهایی که در فرایند فشردن پودر و تبدیل آن به یک قطعه صلب نقش دارد مـواردی ماننـد میزان فشار پرس، گرادیان یا آهنگ اعمال فشار نسبت به زمان و در نهایت زمان فرایند مـیتواننـد عنوان گردند و لذا انتخاب دقیق وکنتـرل کـافی روی مشخـصه هـای فـوق در کیفیـت قطعـه نهـایی اثرگذار خواهند بود.

تف جوشی یا زینتر کردن

همانند سایر روشهای تولید متکی بر عملیات حرارتی، در مـورد قطعـات تولیدی با این روش نیـز زینتر کردن در ایجاد ساختار کریستالی فلز قطعه نقـش اساسـی دارد کـه ایـن امـر نیـز در نهایـت کیفیت مورد انتظار از قطعه را رقم خواهد زد. با توجه به مطالب ذکر شده، نتیجه گیری میشود کـه هـر چنـد تکنولـوژی مـورد اسـتفاده در کشورمان و بسیاری از کشورهای دیگر نسبتاً یکسان است.

لیکن کیفیت اجرای تکنولوژی فوق بـه دو سطح قابل تقسیم است که این تقسیم بندی سبب می گردد تا واحـدهای فعـال در ایـن شـاخه از صنعت عملاً به دو گروه عمده تقسیم بندی گردند. در جدول زیر این تقسیم بنـدی شـرح داده شـده است.

تفکیک تکنولوژی تولید قطعات به روش متالوژی پودر
سطح تکنولوژی	شرح	قطعات تولیدی
تکنولوژی بالا	ایـن تکنولـوژی از کیفیـت و درجـه دقـت بـسیار بالایی برخوردار است و سرمایه گـذاری آن نیـز بسیار بالا می باشد	ابــزارآلات بــرش و ماشــینکاری – قطعــات ریــز و حساس ماشین های اداری – چرخ دنده هـای حـساس و دقیـق – فلـزات گــران قیمـت – قطعـات هواپیمـا و نظامی و تجهیزات فضایی – قطعات الکترونیکی.
تکنولوژی معمولی	این تکنولوژی حالت عمومی داشته و بخش عمده واحدهای صنعتی از آن استفاده می نمایند	قطعـات خــودرو – قطعات ماشـین آلات صــنعتی و اداری – قطعات لوازم خانگی – کشاورزی و …

ماشین آلات مورد نیاز

با توجه به فرایند تولید تعریف شده ماشین آلات زیر برای یک واحد صنعتی قطعه سازی مـوردنیاز است:

حداقل ماشین آلات موردنیاز یک واحد تولید قطعات صنعتی به روش متالوژی پودر
ردیف	شرح ماشین آلات	منبع تامین	تعداد
1	کوره با دمای 1800 درجه سانتی گراد	داخل	1
2	ماشین پرس هیدرولیک 200 تن	داخل	1
3	ماشین پرس هیدرولیک 100 تن	داخل	1
4	ماشین تراش	داخل	2
5	ماشین فرز	داخل	2
6	ماشین دریل	داخل	2
7	ماشین سنگ مغناطیس	داخل	1
8	سایر	داخل	–

علاوه بر ماشین آلات ذکر شده در جدول بالا ، تجهیزات ذیل نیز موردنیاز خواهد بود:

حداقل تجهیزات موردنیاز
ردیف	شرح تجهیزات	منبع تامین	تعداد
1	قالبها	داخل	5
2	فیکسچرها	داخل	5
3	تجهیزات تست و کنترل کیفیت	داخل	–
4	ابزارآلات عمومی	داخل	–

مواد اولیه عمده موردنیاز

در جدول زیر مواد اولیه عمده مصرفی در تولید آورده شده است.

معرفی مواد اولیه عمده مصرفی طرح
ردیف	شرح
1	پودر فولاد
2	پودر آلومینیوم
3	پودر فلزات رنگین

پیشنهاد منطقه مناسب برای اجرای طرح

انتخاب محل اجرای یک طرح تولیدی عموماً براساس معیارهای زیر صورت می گیرد:

• بازارهای فروش محصولات
• بازارهای تأمین مواد اولیه
• احتیاجات و نیازمندی دیگر طرح
• امکانات زیربنایی موردنیاز طرح
• حمایتهای خاص دولتی

محل مناسب اجرای طرح در جدول زیر آمده است :

خلاصه مکان یابی اجرای طرح
معیارهای مکانیابی	محل پیشنهادی اجرای طرح
همجواری با بازارهای فروش محصولات	استانهای تهران ، خراسان رضوی ، مرکزی ، قزوین
همجواري با بازار تأمین مواد اولیه	استانهای تهران و خراسان رضوی و آذربایجان شرقی
احتیاجات و نیازمنديهای دیگر طرح	کلیه استانهای کشور
امکانات زیربنایی موردنیاز طرح	کلیه استانهای کشور
امکانات زیربنایی مورد نیاز طرح	کلیه استانهای کشور
حمایت های خاص دولتی	کلیه استانهای کشور