معرفی پرس هیدرولیک و اجزای سازنده دستگاه، کاربردها و انواع

پرس هیدرولیک چیست؟

دستگاه پرس هیدرولیک یکی از محبوب‌ترین و در واقع قوی‌ترین ماشین‌آلات پرس در صنایع مختلف است که در ابعاد بزرگ و کوچک به کار می‌رود. این دستگاه بر مبنای انتقال نیرو در یک سیال طراحی شده است و می‌توان از آن برای متراکم کردن اشیاء مختلف تحت فشار زیاد استفاده کرد.

در این مقاله به معرفی پرس هیدرولیک (Hydraulic press) و مکانیزم آن خواهیم پرداخت. علاوه بر این در مورد اجزای سازنده دستگاه پرس هیدرولیک و همچنین کاربردهای مختلفی که در صنایع دارد مفصلا صحبت خواهیم نمود.

 

مکانیزم کارکرد دستگاه پرس هیدرولیک چگونه است؟

معرفی پرس هیدرولیک را بهتر است اینگونه شروع کنیم، مایعات و سیالات در دستگاه های هیدرولیک نقش بسیار محوری و مهمی دارند. سیالات و مایعات موجب می شوند تا تغییراتی که به وسیله دستگاه ایجاد می شود، نسبت به نیروی اعمالی ما بسیار بیشتر می باشد. قانون پاسکال در این دستگاه ها ایجاب می‌کند که اشیای سنگین به راحتی جابجا شوند و یا اشیای بسیار محکم به راحتی فشرده شوند. قانون پاسکال چنین می گوید که تغییر فشار در یک از سیالات موجب می شود تا ان فشار در تمام نقاط آن سیال نیز منتقل شود. همین امر موجب می شود که راندمان دستگاه نسبت به نیرویی که شما وارد می کنید بیشتر باشد.

 

معرفی پرس هیدرولیکی با استفاده از قانون پاسکال بدین صورت شکل می گیرد، دو پیستون نباید دارای ارتفاع یکسانی باشند. فشار ناشی از نیروی F بر روی P محاسبه می شود. این میزان باید در هر دو طرف پیستون یکسان باشد. و به رابطه زیر دست پیدا خواهیم کرد.

این رابطه به دلیل وجود سیال یکسان در پیستون شکل می گیرد. و سطح کوچکتر فشار کمتر وارد می شود و در طرف مقابل سطح بزرگتر، نیروی بزرگتر را پس خواهد داد. پرس هیدرولیکی به این صورت کار می‌کند که در صورتی که نیروی کوچک به پیستون کوچک وارد شود، پیستون بزرگ سطح دیگر شروع به حرکت می‌کند. پیرو این حرکت فشار زیادی بر روی قطعه مورد نظر اعمال می شود و قطعه له و یا متراکم می شود.

اجزای تشکیل دهنده دستگاه پرس

فریم دستگاه

فریم دستگاه که مهم‌ترین عنصر سازنده دستگاه می‌باشد و تمامی قطعات بر روی این قطعه اصلی سوار می‌شوند. دستگاه‌های پرس متفاوت دارای طراحی‌های متفاوتی می‌باشند. این قطعه اغلب از جنس فولاد ساخته شده است و دارای استحکام بسیار بالایی می‌باشد تا بتواند فشار و نیروی بالا را تحمل کند. فریم دستگاه هیدرولیک ممکن است بر اساس کارایی متفاوت باشد.

میز دستگاه پرس هیدرولیک

معرفی پرس هیدرولیک همچنین با توضیحاتی در خصوص میز این دستگاه نیز صورت می‌گیرد. این میز سخت و مستحکم می‌باشد که با توجه به نوع دستگاه دارای ضخامت متفاوتی می‌باشد. با استفاده از اهرم‌های متفاوت می‌توان موقعیت این میز را تغییر داد.

سیلندر هیدرولیک

شاید فکر کنید که وجود سیلندر در این بخش شبیه به طراحی اتومبیل می‌باشد ولیکن این بخش تشکیل شده از سیلندری استوانه ای شکل، پیستون، رام، ابزار های درزبندی، ابزارهای آب بندی و … می‌باشد.

سیلندر هیدرولیک یکی از بخش‌های مهم این دستگاه می‌باشد که با تناژ دستگاه در ارتباط می باشد.

ستون

معرفی پرس هیدرولیک با استفاده از ستون و یا استورک دستگاه که وظیفه آن هدایت و کنترل دستگاه می باشد. استورک با توجه به نوع دستگاه ممکن است طراحی متفاوتی داشته باشد. استورک یا ستون یکی از مهم ترین بخش های این دستگاه می باشد و احتمال شکستن و یا خراب شدن آن بسیار پایین می باشد.

پمپ هیدرولیک

پمپ هیدرولیک به عنوان مهم ترین بخش دستگاه شناخته می شود و منبع اصلی تولید نیرو و فشار می باشد. دستگاه های متفاوت ممکن است پمپ های متفاوتی داشته باشند و وظیفه اصلی آن ها این است که نیروی کافی حرکت سیال را تامین کنند.

کاربردهای پرس هیدرولیک

 دستگاه پرس هیدرولیک تقریبا در تمامی صنایع مختلف کاربرد دارد. از این دستگاه ها در صنایعی مانند تبدیل فلز به ورقه های نازک، نازک کردن شیشه های داغ، ساخت پودر های آرایشی، ساخت قرص های پزشکی و … استفاده می شود. استفاده از این دستگاه ها را به طور کلی در سه دسته بندی ذیل خلاصه می کنند:

1. حذف چربی کاکائو:

دستگاه های پرس هیدرولیک که در ابعاد کوچک ساخته می شوند برای این منظور مورد استفاده قرار می گیرند. هنگامی که می خواهند دانه های کاکائو را مورد پردازش قرار دهند از این دستگاه استفاده می کنند. مایع مخصوص شکلات توسط این دستگاه تولید می شود و این مایع برای تولید پودر کاکائو مورد استفاده قرار می گیرد.

2. برای اوراق کردن اتومبیل:

دستگاه پرس هیدرولیک همچنین برای خرد کردن و یا اوراقی ساختن اتومبیل ها مورد استفاده قرار می گیرد. پرس هیدرولیک در واقع اصلی ترین دستگاه خرد کننده ماشین ها می باشد. در این فرایند موتور هیدرولیکی فشار بالایی را به فلز ماشین وارد می کند.

3. برای ساخت چاقو:

دستگاه پرس هیدرولیکی همچنین برای ساخت چاقو، شمشیر و یا فولاد مسطح مورد استفاده قرار می گیرد.

یک دستگاه پرس هیدرولیک تقریباً در همه حوزه‌های صنعتی کاربرد دارد. کاربرد اصلی آن‌ها در سه گروه کلی تقسیم‌بندی می‌شود:

کاربرد اصلی	جزئیات
خرد کردن و اوراق کردن اتومبیل	پرس هیدرولیک قلب سیستم خردکننده اتومبیل است. موتور هیدرولیک فشار زیادی به مایعات داخل سیلندر وارد می‌کند که باعث بلند شدن صفحات و فرود آمدن آن‌ها با نیروی زیاد و سرعت بر روی خودرو می‌شود و آن را خرد می‌کند.
گرفتن چربی از پودر کاکائو	در ابعاد کوچک‌تر استفاده می‌شود؛ برای تهیه پودر کاکائو بدون چربی، مایع مخصوص شکلات در یک پرس هیدرولیک فشرده می‌شود تا چربی آن جدا گردد.
تولید چاقو و شمشیر سازی	از بهترین گزینه‌ها برای تولید چاقو و شمشیرسازی هستند که فولاد خام مسطح را به شکل چاقو و خنجر درمی‌آورند.

علاوه بر این، کاربردهای وسیع‌تری نیز برای این دستگاه‌ها وجود دارد، از جمله:

• تبدیل اشیاء فلزی به ورقه‌های فلزی.
• نازک کردن شیشه‌های داغ.
• تولید پودر در صنعت آرایشی و بهداشتی.
• تشکیل قرص برای مصارف پزشکی و دارویی.
• فرم دادن محصولات.
• پانچ کردن.
• قالب‌گیری.
• مهرزنی.
• بسته‌بندی.

انواع دستگاه های پرس هیدرولیک

دستگاه های پرس هیدرولیک انواع متفاوتی دارند که در ادامه به معرفی هر یک از آن ها خواهیم پرداخت، این دستگاه ها بر اساس نیاز افراد در صنایع مختلف تقسیم بندی می شوند:

نوع پرس هیدرولیک	ویژگی‌ها و کاربردها
پرس آربور (Arbor)	معمولاً برای کارهایی که ماهیت چندان سنگینی ندارند، استفاده می‌شود. فشار زیادی برای تولید خروجی بیشتر ایجاد نمی‌کند. کاربردها: سوراخ کردن فلزات، مهرزنی و نشان‌دار کردن فلزات، صاف کردن فلزات، برش دادن فلزات، مارک‌گذاری سطح کتیبه‌های فلزی.
پرس لمینت (Laminating presses)	بر خلاف سایر پرس‌های هیدرولیکی که خودکار هستند، این دستگاه‌ها نیاز به کار دستی دارند. دارای دو صفحه (دهانه) هستند که یکی برای گرمایش و دیگری برای خنک‌کننده استفاده می‌شود که فرآیند لمینت کردن را سریع می‌کند. با استفاده از این پرس می‌توان موادی مانند پلیمرها را به شکل ورقه درآورد. کاربردها: لمینت شناسنامه، گواهینامه‌ها و جلد کتاب.
پرس سی فریم (C-frame presses)	فریم و چارچوب آن شبیه حرف C انگلیسی است تا کارگران راحت‌تر در محل کار از آن استفاده کنند. فقط شامل یک برنامه پرس‌کاری واحد است. کاربردها: صاف کردن، ترسیم و مونتاژ قطعه کار. در اندازه‌ها و وزن‌های متنوع، با پایه‌های چرخ و فشارسنج عرضه می‌شوند. کاربرد خوبی در پانچ و زرگری دارد.
پرس پنوماتیک (Pneumatic presses)	از هوا برای ایجاد فشار استفاده می‌کند. عملیات پرس‌کاری را به سرعت انجام می‌دهد اما نمی‌تواند فشار بسیار بالایی ایجاد کند (محدودیت به دلیل استفاده از هوا). کاربردها: سیستم ترمز ماشین و هواپیما، مونتاژ صنعتی، طراحی، پانچ. نیاز به اپراتور تمام وقت و رعایت کامل نکات ایمنی دارد.
پرس پاور یا پرس برقی (Power presses)	در صنایع بزرگ که نیاز به ماشین‌آلات سنگین دارند، استفاده می‌شود. دو دسته بر اساس نوع کلاچ: کلاچ کامل (عدم امکان توقف تا پایان فرآیند) و کلاچ جزئی/مرحله‌ای (امکان توقف در هر لحظه). رعایت موارد ایمنی در آن‌ها بسیار مهم است.
پرس مونتاژ (Assembly presses)	از فشار شدید ایجاد شده توسط پیستون‌ها و مایعات هیدرولیک برای مونتاژ و نگهداری قطعات استفاده می‌کند.
پرس اچ فریم (H-frame presses)	طراحی خاص و منحصر به فرد به شکل حرف H انگلیسی. قطعه متراکم کننده یا صفحه دستگاه در مرکز دو ستون قرار می‌گیرد و حرکت آن به صورت عمودی (بالا و پایین) است.
پرس فورج (Forging Hydraulic Press)	جایگاه مهمی در صنعت فورج داشته و نیازهای مربوط به عملیات فورج را انجام می‌دهد. در تناژهای مختلف وجود دارد.
پرس چهار ستونه (Four-Column Hydraulic Press)	کاربرد زیادی در صنعت دارد. مناسب برای: پرس مواد پلاستیکی، فرم دادن مواد پودری، فرم دادن محصولات پلاستیکی، کشش ورق، خم‌کاری، اکستروژن سرد و گرم فلزات. در سه نوع دو میله‌ای، سه میله‌ای و چهار میله‌ای وجود دارد.
پرس افقی (Horizontal Hydraulic Press)	قابلیت تغییر حالت برای اهداف چندگانه را دارد؛ اجزا می‌توانند سوار و جدا شوند، خم، کشیده و فشرده گردند و به شکل‌های مختلف بسته شوند. میز کار آن قابل حرکت به بالا و پایین و قابل تغییر است. استفاده از آن‌ها راحت‌تر است. کاربرد خوب برای شکل دادن و صاف کردن قطعات بزرگ.
پرس دو ستونه (Two Pillar Hydraulic Press)	انواع مختلف و کاربردهای زیادی دارد. مناسب برای: پرس‌کاری، خم‌کاری و شکل دادن تمام انواع قطعات، مهرزنی، پانچ، کشش نرم و مضرس کردن اجزای کوچک، فرم‌دهی مواد پودری. مزایا: کاربری راحت، نگهداری آسان، عمر به صرفه. بر اساس سیال به دو نوع آبی و روغنی تقسیم می‌شود.

پرس هیدرولیک آربو

دستگاه پرس هیدرولیک آربو هنگامی مورد استفاده قرار می گیرد که کار مربوط به آن ها بسیار سخت و سنگین نباشد. این دستگاه ها فشار زیادی را بر روی محصولات ایجاد نمی کنند. از این دستگاه برای سوراخ کردن فلزات، مهر زدن، نشان زدن و یا صاف کردن فلزات استفاده می شود.

هیدرولیک پرس لمینت

این نوع پرس هیدرولیکی به صورت خودکار، عمل می کند و دارای دو دهنه می باشد که یکی از آن ها برای گرمایش و دیگری برای سرمایش مورد استفاده قرار می گیرد. با این نوع از پرس ها می توان پلیمر ها را ورقه ای کرد.

پرس هیدرولیک سی فریم

این دستگاه ها به نحوی ساخته شده اند که کارگران بتوانند با آن ها به راحتی کار کنند و فقط دارای یک برنامه پرس کاری می باشند. این دستگاه ها برای صاف کردن، مونتاژ کردن و ترسیم کردن قطعات به کار برده می شوند. در این دستگاه ها از پایه های چرخ دار و فشارسنج استفاده می شود.

پرس هیدرولیک پنوماتیک

پرس پنوماتیک یکی از اصلی ترین و پرکاربردترین پرس های موجود در بازار می باشد که در صنایع مختلف استفاده می شود.  این دستگاه ها پرس را به سریع ترین شیوه ممکن انجام می دهند ولی نمی توانند فشار بالایی ایجاد کنند. این سیستم پرس بیشتر در ترمز هواپیما و ماشین مورد استفاده قرار می گیرد. این سری پرس ها به یک اپراتور تمام وقت احتیاج دارند.

پرس پاور، پرس مونتاژ،پرس اچ فریم و … از انواع دیگر پرس های  موجود در بازار می باشند.

تقسیم بندی انواع ماشین های پرس هیدرولیک

پرس های هیدرولیک بر اساس انواع کارکرد هایی که دارند تقسیم بندی می شوند که در ادامه به بررسی آن ها خواهیم پرداخت:

تقسیم بندی بر اساس ساختار:

• پرس تک ستونه
• پرس دو ستونه
• پرس چهار ستونه
• پرس عمودی
• پرس افقی
• پرس یونیورسال

جمع بندی

دستگاه پرس هیدرولیک به عنوان یک ابزار قدرتمند و انعطاف‌پذیر، نقش حیاتی در صنایع مختلف ایفا می‌کند. از خودرو سازی و هوافضا گرفته تا تولید مواد آرایشی و دارویی، توانایی این دستگاه در اعمال نیروی کنترل شده و بالا، آن را به یک جزء جدایی‌ناپذیر در فرآیندهای تولید مدرن تبدیل کرده است.