فورج آلومینیوم

تاریخچه ای از فورج آلومینیوم

وایل دهه ۱۹۵۰ بود که برای اولین بار از آلومینیوم که فلز سبکی بود برای ساخت قطعات دوربین ها، دوچرخه ها و هم چنین تیوب ها استفاده شد. پس از ۱۹۶۰ از آلومینیوم به دلیل نسبت بالای استحکام به وزن برای ساخت قطعات خودرو استفاده شد. به عنوان مثال پیستون موتور های مسابقه ای از آلومینیوم ۴۰۳۲ در دمای ۴۰۰ درجه سانتی گراد، فورج شد. افزایش مقدار آلومینیوم فورج از حدود سال ۱۹۷۰ و پس از فورج چرخ های آلومینیومی شروع شد. امروزه قطعات آلومینیوم فورج عمدتاً در صنایع هوا فضا و خودرویی و بسیاری زمینه های دیگر مهندسی که شوک و تنش های ارتعاشی وجود دارد، استفاده می شوند.

روش های فورج آلومینیوم

آلیاژ های آلومینیوم با همه روش های فورج رایج تولید می شوند؛ شامل فرجینگ قالب باز یا دستی (open-die (or hand) forging)، فورجینگ قالب بسته (closed-die forging)، آپست کردن-پرچ سازی (upsetting)، رول فورجینگ (roll forging)، فورجینگ اربیتال یا چرخشی (orbital (rotary) forging)، فورجینگ دورانی (spin forging)، مندرل فورجینگ (mandrel forging)، رینگ رولینگ (ring rolling) و اکستروژن پیشرو و پسرو.

انتخاب روش بهینه فورجینگ برای یک شکل قطعه فورج، بر اساس شکل مطلوب قطعه فورج شده، پختگی طراحی شکل فورج شده و هزینه صورت می گیرد. در بسیاری موارد دو یا سه روش برای رسیدن به شکل مطلوب قطعه فورج شده و به دست آوردن یک سازه کاملاً شکل گرفته با هم ادغام می شوند. برای مثال به منظور آماده سازی آلیاژ و پیش شکل دهی فلز برای انطباق با قالب های بسته فرآیند بعدی و حفظ ماده ورودی، معمولاً فورجینگ قالب باز بر فورجینگ قالب بسته مقدم است (به ویژه زمانی که از استوک شمش ریخته گری شده استفاده می شود).

مراحل فورج آلومینیوم

1. آماده سازی استوک فورجینگ: قطعات فورج آلیاژ آلومینیوم معمولاً از استوک ریخته گری یا شکل گرفته، تولید می شوند. که دومی شامل میله فورج شده یا رول شده یا اکسترود شده و یا ورق می شود. فرآیند آماده سازی این استوک ها معمولاً شامل اره کاری و برش کاری و پلیسه گیری است.
2. پیش گرم کردن برای فورجینگ: دمای قطعه کار یک المان بحرانی در فرآیند فورجینگ آلومینیوم است. در اثر گرم کردن آلومینیوم یه پوشش سخت اکسید روی آن شکل می گیرد. تشکیل این لایه خود محدود کننده است و باعث می شود که به اندازه فولاد منبسط نشود. دماهای پیش گرمایش مناسب به نوع آلیاژ بستگی دارد.
3. گرم کردن قالب: دمای قالب دومین المان بحرانی در فرآیند فورجینگ آلومینیوم است. قالب ها همواره برای عملیات فورجینگ آلومینیوم گر می شوند که البته این مسأله در خصوص فورجینگ قالب بسته بحرانی تر است.
4. روان کاری: روان کاری قالب و قطعه کار سومین المان بحرانی در فرآیند فورجینگ آلومینیوم است و موضوع مورد تأکید مهندسی و توسعه در این زمینه، چه از لحاظ نوع روان ساز ها و چه از نظر سیستم های اعمال روان کاری است.

فرآیند فورجینگ آلومینیوم

1. تریم کردن، فرم دهی و ترمیم: این ها فرآیند های میانی هستند که برای دستیابی به شکل نهایی و کنترل هزینه ها ضروری هستند.
2. تمیزکاری: قطعات فورج شده آلومینیوم معمولا بلافاصله پس از فورج با روش های مخصوص تمیز کاری می شوند تا روانکار اضافی تمیز شده و سطح خوب با رنگ طبیعی آلومینیوم حاصل شود.
3. عملیات حرارتی: همه آلیاژ های آلومینیوم به جز آلیاژ های سری ۱۰۰۰، ۳۰۰۰ و ۵۰۰۰ با محلول، کوئنچ و روش های ایجینگ مصنوعی، برای رسیدن به ویژکی های مکانیکی نهایی تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند.
4. بازرسی: بازرسی قطعات فورج آلیاژ آلومینیوم به دو صورت انجام می گیرد- بازرسی حین فرآیند که شامل روش های SPC و SQC می شود و برای تعیین برآورده ساختن ویژگی های بحرانی محصول تولیدی و این که آیا فرآیند های فورجینگ تحت کنترل هستند، انجام می گیرد. بازرسی های نهایی معمول برای قطعات فورج شده آلیاژ آلومینیوم شامل چک های ابعادی، تأیید عملیات حرارتی و ارزیابی های غیر مخرب می شود.