.:: شرکت سپهر پیشگامان صنعت پرشین

اهنگری و قالب های فورج:

آهنگری یکی از کهن‌ترین روش‌های فرم دهی فلزات می‌باشد که در دوران گذشته فلز مورد نظرشان را تا حد لازم گداخته و سرخ می‌کردند و بعد با یک انبر آن را بر روی سندان نگه می‌داشتند و چکش کاری می‌کردند تا شکل مورد نظر را پیدا کند و گاهی فلز گداخته را با چکش کاری در داخل یک قالب شکل می‌دادند و فلز گداخته شکل قالب را به خود می‌ گرفت.

پروسه ی آهنگری نوین نیز بر همین اساس استوار شده است. در روش فورج، قطعه ی اولیه که لقمه نامیده می شود در میان دو نیمه ی قالب قرار می گیرد و نیرویی زیاد به صورت آرام و گاهی ضربه ای به آن وارد می شود. به این ترتیب قطعه ی گداخته در محیط قالب، شکل و فرم داخل قالب را به خود می گیرد و فلز اضافی به حفره ی فلاش وارد می شود که بعدا از قطعه جدا می شود و دور ریز قطعه ی فورج شده محسوب می گردد.

پروسه ی فورج معمولا به صورت گرم انجام می گیرد و هر فلزی میزان حرارت مشخصی برای فورج شدن دارد. در روش فورج قطعه ی گداخته شده در کوره که به حرارت مشخص رسیده باشد را در قالب می گذارند که بر اثر فشار، فرم قالب را به خود بگیرد.

قطعات فورج شده نسبت به روش های دیگر تولیدی از استحکام و خواص مکانیکی عالی تری برخوردار می باشند. اکثر فلزات، قابلیت آهنگری و فورج شدن را دارا هستند. فلزاتی مانند فولادهای آلیاژی و فولادهای کربنی و آلومینیوم و آلیاژهای آن، برنج، مس و آلیاژهای آن ها و… برای فورج مناسب می باشند.

فورج چیست؟

آهنگری (Forging) کار بر فلز توسط پتک کاری یا پرس کاری و در آوردن آن به یک شکل مفید است. آهنگری از قدیمی ترین هنرهای فلزکاری است و منشاء آن به زمان های بسیار دور باز می گردد. در این فرآیند نیروهای بزرگی به کار گرفته می شود و لوازم کار اغلب بسیار سنگین هستند.

قالب های فورج برای فرم دهی و شکل دهی فلزات در تولید انبوه استفاده می شود که گاهی با حرارت دهی قطعات کار و گاهی بدون حرارت دهی صورت می گیرد.

قالب های فورج به دو دسته تقسیم می شوند:

1) قالب های بسته فورج (Impression Die forging)

2) قالب های باز فورج (آزاد) (Open Die forging)

در روش فورج با قالب بسته ی گرم، قطعه ی کار (لقمه) بین دو نیمه قالب قرار می گیرد و بر اثر نیروی فشاری یا ضربه ای پرس های هیدرولیکی یا مکانیکی و یا چکش های سقوطی، فرم قالب را به خود می گیرد. برای ساخت این قالب های فورج، از فولادهای گرم کار که دارای چقرمگی و استحکام تسلیم بالایی باشند استفاده می کنند. گاهی بر اساس شکل و نوع قطعه برای رسیدن به فرم نهایی از چندین قالب و چند مرحله فورج کاری استفاده می شود، زیرا با یک عمل پرس کاری، تولید قطعه کامل میسر نخواهد بود و قطعه ی کار به مرور و طی چند مرحله باید شکل نهایی را کسب نماید.

در روش فورج با قالب های باز، قالب ها دارای فرم و شکل ساده ای می باشند و گاهی قالب ها صرفا دو سطح تخت و مسطح می باشند که در عملیات فورج، قطعه ی کار بین دو سطح قالب چرخانده می شود تا نیروی فشاری پرس، آن را به شکل لازم دربیاورد. در این روش، قطعات بزرگ که بیش از 150 تن وزن دارند قابل تغییر شکل می باشند. از روش فورج غلطکی نیز استفاده شایان می شود.

در این روش، یک سوراخ در یک ورق نازک و مدور فلزی می شود و بعد از نورد کردن یا حتی فشردن و ضربه زدن، یک حلقه با ارتفاع کم تر و قطر بیش تر به دست می آید و این شیوه، ترکیبی از دو روش نورد و فورج است و با این پروسه، رینگ هایی بین 0.5 گرم تا 180 تن تولید می شود.

در روش فورج با قالب های باز، قالب ها دارای فرم و شکل ساده ای می باشند و گاهی قالب ها صرفا دو سطح تخت و مسطح می باشند که در عملیات فورج، قطعه ی کار بین دو سطح قالب چرخانده می شود تا نیروی فشاری پرس، آن را به شکل لازم در بیاورد. در این روش، قطعات بزرگ که بیش از 150 تن وزن دارند قابل تغییر شکل می باشند.

از روش فورج غلطکی نیز استفاده شایان می شود. در این روش، یک سوراخ در یک ورق نازک و مدور فلزی می شود و بعد از نورد کردن یا حتی فشردن و ضربه زدن، یک حلقه با ارتفاع کم تر و قطر بیش تر به دست می آید و این شیوه، ترکیبی از دو روش نورد و فورج است و با این پروسه، رینگ هایی بین 0.5 گرم تا 180 تن تولید می شود.

در روش فورج کاری سرد، عملیات تولیدی به صورت سرد انجام می گیرد که شامل خم کاری، کشش، کله زنی، نقش زنی و اکستروژن، پیچ زنی می شود که در این روش به نیروی بالاتری نسبت به فورج گرم احتیاج است. دقت ابعاد قطعات تولید شده با روش فورج سرد، بیش تر می باشد.

1- آهنگری در قالب باز:

اساسا چکش کاری همان آهنگری معمولی است که توسط صنعت گران انجام می گرفته است. ولی اکنون تجهیزات مکانیکی بزرگ جایگزین ضربه های متوالی بازوی کارگر شده اند فلز مورد نظر قبل از قرار گرفتن روی سندان در کوره های گازوئیلی یا القایی قرار گرفته تا به اندازه دمای مناسب گرم و سپس توسط نوعی چکش مکانیکی بر آن ضربه وارد می شود.

ساده ترین این چکش ها نوع تخته ای یا ثقلی است که در آن چکش به دقت به انتهای چکشبند بسته می شوند این قسمت بالا رفته و در موقعیت مناسب

رها شده و به پایین سقوط می کند. نوع دیگر پرسها بصورت مکانیکی بوده که شامل یک چرخ طیار, میل لنگ, شاتون, و کوبه بوده و مهمترین و پر کاربرد ترین نوع می باشند. این پرسها دارای سرعت مشخصی بوده که منحنی آن بصورت سینوسی می باشد. از

انواع دیگر پرس می توان پرسهای هیدرولیک را نام برد این پرس کنترل سرعت بسیار مناسبی دارند و دارای قدرت زیادی هستند. در آهنگری قالب باز جریان فلز محدود نمی شود و صنعت گر شکل مورد نظر را با چرخاندن و جابجا کردن کار بین چکش و سندان در بین ضربات متوالی بدست می آورد. کوبه می تواند مستقیما با پرس در تماس باشد یا می تواند از ابزارهایی با شکل خاص که بین چکش و قطعه کار یا قطعه کار و سندان قرار می گیرد برای ایجاد سطوح منحنی و همچنین برای ایجاد سوراخ و یا قطع کردن

استفاده کرد. برای جابجا کردن و چرخاندن قطعه که گاهی اوقات چندین تن وزن دارد می توان از وسایل ماشینی استفاده کرده هر چند برخی قطعات با این روش به شکل نهایی خود در می آیند. ولی غالبا از چکش کاری برای پیش فرم دهی قطعات بزرگ برای عملیات بعدی استفاده می شود.

2- آهنگری در قالب های بسته

پرس کاری فرآیند ساده انعطاف پذیر است, لیکن برای تولید انبوه مناسب نیست , چکش کاری روش تندی است و دقت ابعاد نهایی قطعه به مهارت کارگر بستگی دارد. آهنگری حدیده ای یا آهنگری در قالب بسته با بکار گیری قالب های شکل دار و کنترل جریان فلز توسط آن ها بر این مشکلات فائق آمده است در زیر یک دست قالب آهنگری معمولی که نیمه آن به کوبه بالایی و نیمه دیگر آن به سندان متصل است دیده می شود.

فلز گرم شده و در محفظه نیمه پایینی قرار داده می شود و سپس یک یا چند ضربه توسط نیمه بالایی قالب وارد می شود. این ضربه ها باعث جریان فلز تا حد پر کردن تمام محفظه قالب می شود. فلز اضافی نیز پس از فشرده شدن به شکل زایده ای نازک در پیرامون حفره در می آید که پس از پایان کار با نوعی قالب حذف زائده برداشته می شود. بیرون آمدن زائده ها باعث اطمینان از پر شدن تمامی حفره های موجود در قالب می شود. بیشتر قالبهای آهنگری بسته زائده (فلش) ایجاد می کنند و بیش از یک محفظه

دارند و تغییر شکل در هر کدام از محفظه ها ممکن است نیاز به بیش از یک ضربه داشته باشد. معمولا اولین محفظه لبه سازی , شیار سازی, یا خم کردن است تا فلز به شکل مناسب برای محفظه بعدی در آید. در محفظه میانی توده فلز تقریبا به شکل نهایی ولی با گوشه ها و راکوردهای کم انحنا در می آید.

برای بهره های کوچک هزینه حفره های بیشتر توجیه پذیر نیست و شکل نهایی با اندکی ماشین کاری بدست می آید البته معمولا شکل و اندازه نهایی در محفظه آخری به ماده داده می شود. چون تمام قطعات در محفظه های یکسانی شکل داده می شوند لذا همگی از نظر شکل اندازه یکسان هستند. و اندک اختلافشان بعلت سایش جزئی قالب است. شکل محفظه ها بگونه ای است که فلز در جهت دلخواه جریان می یابد. این جریان به نوبه خود ساختار

جهت دار بوجود می آورد. ( مقاومت در برابر خوردگی و بالا رفتن شکل پذیری.) به علاوه با قرار دادن فلز در محل های مناسب می توان بهترین شکل مقطع را برای مقابله با نیروهای وارده بدست آورد. این عوامل و همچنین ساختار ریز دانه تبلور مجدد شده و نبودن حفره موجب شده است که نسبت استحکام به وزن این محصولات در مقایسه با قطعاتی که به روش ریخته گری و ماشین کاری تهیه می شوند ۲۰ % افزایش یابد.

و یکی دیگر از عوامل مهم مورد بررسی در فورج تمرکز تنش می باشد که باعث اکثر تخریب ها و از بین رفتن قالب و قطعه و استهلاک بیشتر می شود. تمرکز تنش در قالب فورج اجتناب نا پذیر نیست و می توان آنرا با شعاع راکورد کنترل کرد. بطوریکه هر چه شعاع راکورد افزایش یابد تمرکز تنش کمتر است و بالعکس.اما شعاع راکورد نباید خیلی زیادتر از

حد شود چرا که در هنگام ماشین کاری مشکلاتی را بوجود می آورد. شعاع راکورد باید تا حدی که فقط بتواند قطعه بدون عیب تولید شود افزایش یابد.