شماره های تماس

فورج و انواع روش های آن

فورج و انواع روش های آن

۱۳۹۸/۱۱/۰۱ - ۱۶:۰۳

فورج چیست؟

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 بعداً 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. 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. 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.

فـورج کردن معمولاً توسط گرم کردن فولاد دور ریخته شده، فولاد مربع (متوسط، کوچک جعل) و یا شمش (جعل بزرگ) به درجه حرارت بالا پردازش می شود. فـورج می تواند ساختار ریخته گری، نقاط ریخته گری (مانند انقباض، تخلخل و غیره) را بهبود بخشد، ساختار قطعه قطعه، پالایش دانه، ترکیب یکنواخت را بهبود بخشد و بدین ترتیب خواص مکانیکی فلزات را بهبود ببخشد. بنابراین، عمدتاً برای حمل بار سنگین، بار ضربه، بار متناوب مهم قطعات مکانیکی یا خالی مانند چرخ و دنده ابزارهای مختلف، میل لنگ و میله اتصال موتور خودرو، قلاب های جرثقیل و ابزارهای مختلف برش، قالب و غیره استفاده می شود.

قالب های فـورج 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 فـورج به دو دسته تقسیم می شوند:

  • قالب های بسته فـورج (Impression Die forging)
  • قالب های باز فـورج (Open Die forging)
فورج


روش فـورج با قالب باز

در روش فـورج 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 فـورج گرم احتیاج است. دقت ابعاد قطعات تولید شده با روش فـورج سرد، بیش تر می باشد.از این روش برای ساختن قطعات با اشکال، اندازه وجنسهای مختلف استفاده می شود. با این روش می توان جریان فلز و ساختار دانه های آن را کنترل نمود و در نتیجه به استحکام و چقرمگی خوبی دست یافت. از این روش برای تولید قطعاتی که در شرایط کاری تنش بالا و بحرانی کار می کنند استفاده می شود.

از قطعات معروفی که امروزه با استفاده از این روش تولید می شود می توان به میل لنگ شاتون، دیسکهای توربین ها، چرخ دنده ها، چرخ ها و ابزار آلات اشاره نمود. فـورج را می توان دردمای اتاق (فـورج سرد) یا در دماهای بالاتر(فـورج گرم و فـورج داغ بسته به دما) انجام داد.

در فـورج سرد به نیروهای فوق العاده بزرگی برای شکل دادن قطعه نیاز است و ماده خام بایستی به اندازه کافی قابلیت چکش خواری داشته باشد . اما قطعة تولید شده با این روش دارای سطح پایانی و دقت ابعادی خوبی است. در فـورج داغ به نیروی کمتری نیاز است ولی قطعات تولیدی با این روش دارای سطح پایانی و دقت ابعادی چندان خوبی نیستند. معمولاً قطعات تولیدی توسط فـورج به عملیات اضافی ( پایانی) جهت تبدیل شدن به قطعه مناسب کار و حصول دقت مطلوب نیاز دارند.

با استفاده از روش فـورج دقیق می توان این عملیات را به حداقل رساند. قطعه هایی که با استفاده از فـورج تولید می شود را نیز می توان با سایر روشها نظیر ریخته گری، متالورژی پودر و ماشین کاری تولید نمود وهمانطور که انتظارمی رود هرکدام ازاین روشها دارای مزایا و محدودیتهای مربوط به خود از نظر استحکام، چقرمگی، دقت ابعادی سطح پایانی و نقص های ساختاری هستند.

روش فـورج با قالب حفره دار و قالب بسته

در فـورج با قالب حفره دار قطعه خام توسط نیروهای فشاری پرس به شکل حفره های قالب در می آید. توجه شود که مقداری از ماده بین دو نیمه قالب به صورت زائده باقی می ماند. زائده نقش بسیار مهمی در جریان ماده در قالب های حفره دار ایفا می کند. این زائده کوچک سریعاً خنک می شود و به سبب مقاومت اصطکاکی، مادة داخل حفره های قالب را تحت فشار بالا قرار می دهد و باعث پر شدن کامل حفره های قالب می شود.

مراحل شکل دهی بیلت در قالب حفره دار مقداری از مادة اضافی به صورت زائده در بین دو نیمة قالب باقی می ماند. بریده ماده خام (بلانک) ممکن است از فرایندهایی نظیر ریخته گری، متالورژی پودر، برشکاری و یا فـورج بدست آمده باشد. این بلانک روی نیمة پایینی قالب قرارمی گیرد و با پایین آمدن نیمة بالایی قالب به تدریج شکل می گیرد.

از فرایندهای ما قبل شکل دهی نظیر باریک سازی و لبه زنی برای توزیع ماده به قسمتهای مختلف بلانک استفاده می شود. در باریک سازی ماده از یک ناحیه به سمت بیرون دور می شود و در لبه زنی در یک ناحیه جمع می گردد. سپس قطعه توسط فرایند لقمه کاری و با استفاده از قالبهای لقمه زنی به صورت ظاهری شاتون درمی آید. در آخرین عملیات فـورج، قطعه توسط قالب های حفره دار شکل نهایی را به خود می گیرد. در انتها زائده برشکاری می شود.

فورج

انواع روش های فـورج:

  • آهنگری سنتی و دستی (چکش و سندان)
  • فـورج با پتک اتوماتیک بدون قالب
  • فـورج قالب باز (open die forging)
  • فـورج قالب بسته (closed die forging)
  • فـورج غلطکی (Roll Forging)
  • فـورج حلقه ای (Ring Forging)
  • فـورج کله زنی و کلفت کاری (upsetting forging)
  • فـورج با انرژی بالا (High Energy Rate Forging)
  • فـورج هم دما (Isothermal Forging)
  • فـورج شعاعی (radial forging)
  • فـورج دورانی (orbital forging)
  • فـورج متالورژی پودر (powder metallurgy Forged )
  • فـورج دقیق (Precision Forging)

طراحی قالب های فـورج

طراحی فالبهای فـورج به دانش زیادی دربارة خواص استحکام، چکش خواری، حساسیت به نرخ تغییرشکل و دما، اصطکاک و شکل قطعه نیاز دارد. اعوجاج قالب تحت بارهای بالاخصوصاً در تولید قطعات با تلرانس کم قابل ملاحظه می باشد. مهمترین قانون در طراحی قالب این است که قطعه در هنگام عملیات فـورج در جهتی که دارای کمترین مقاومت است جریان می یابد. بنابراین قطعه ( شکل میانی) بایستی به گونه ای شکل داده شود تا تمامی حفره های قالب پر شود. در شکل دهی اولیه قطعه، ماده نباید به آسانی به سمت زائده حرکت کند. الگوی جریان دانه ها بایستی مطلوب باشد و لغزش های شدید بین قطعه و قالب بایستی به حداقل برسد تا فرسایش کاهش یابد. انتخاب اشکال نیازمند تجربه زیادی بوده و شامل محاسبات سطوح مقطع در هر موقعیتی از فـورج می باشد. از آنجاییکه ماده در این فرایند تحت تغییر شکلهای مختلفی در مناطق مختلف حفره های قالب می باشد، خواص مکانیکی بستگی به موقعیت فـورج دارد.

آهنگری سنتی و دستی(چکش و سندان)

مرسوم ترین و اولین روش ساخت قطعات با روش فـورج به روش سنتی بر می گردد که با دو ابزار ساده و در اصطلاح چکش و سندان انجام می شود. از مزایای این روش می توان به نداشتن هزینه قالب و تولید قطعات با اشکال ساده ذکر کرد و همچنین بزرگترین عیب این روش این است که نیاز به اپراتور یا کارگر ماهر دارد.
 

فورج

فـورج با پتک اتوماتیک بدون قالب

این روش برای ساخت قطعات بزرگ بر روی پرس هایی با دو سطح قالب صاف برای کم کردن قطر و افزایش طول مورد استفاده قرار می گیرد و این ضربات تا مواقعی ادامه پیدا خواهد کرد تا به اندازه مورد نظر برسیم.

فـورج غلتکی(Roll Forging)

روش فورج غلتکی معمولاً برای کاهش قطر یا ضخامت و افزایش طول مثل میله هایی با مقطع متغیر مورد استفاده قرار می گیرد. قالب های مورد استفاده در این روش شامل انواع مختلفی چون تک غلتکی، دو غلتکی، سه غلتکی، گوه ای مقعر و گوه ای تخت می باشند.

فورج حلقه ای(Ring Forging)

فورج حلقه ای برای افزایش محیط حلقه از طریق کاهش سطح مقطع و با استفاده از دو غلتک چرخان انجام می شود. در این روش باید قطعه کار و بیلت اولیه طی فرایندی دارای سوراخی باشد تا بتوان با این روش به کاهش سطح مقطع و افزایش محیط حلقه پرداخت. برای افزایش محیطی قطعه از غلتک داخلی و برای کنترل ضخامت از دو غلتک مخروطی شکل استفاده می شود.

فورج کله زنی و کلفت کاری(upsetting forging)

کله زنی و کلفت کاری به عمل زیاد کردن قطر یک میله در انتها یا بخش میانی به وسیله اعمال فشار در جهت طولی آن گفته می شود. عمل کلفت کاری می تواند به صورت سرد یا گرم انجام شود.

فورج با انرژی بالا(High Energy Rate Forging)

فورج با انرژی بالا یعنی سرعت تغییر شکل زیاد در واحد زمان. این نوع تغییر شکل روی موارد زیر تأثیرگذار خواهد بود:

  • دمای شکل دهی
  • جریان فلز در جسم تغییر شکل یافته
  • اصطکاک ایجاد شده در جدار قالب
  • میزان تغییر شکل یا کرنش
  • سرعت تغییر شکل یا نرخ کرنش

فورج هم دما(Isothermal Forging)

فورج هم دما در دماهای بالاتر از دمای تبلور مجدد قطعه انجام می شود و دمای قالب به دمای قطعه نزدیک است. در این فرایند معمولاً دمای قالب در محدوده دمای تبلور مجدد فولاد قالب است. جنس قالب های روش فورج هم دما از فولادهای آلیاژی با تنگستن زیاد است. اگر قالب و قطعه کار خـواص مکانیکی مشابه داشته باشند باعث صدمه خوردن شکل حفرۀ قالب خواهد شد.

فورج شعاعی (radial forging)

این فرایند از دو یا چند قالب که حرکت آنها به صورت شعاعی می باشد تشکیل یافته است. معمولاً برای قطعات توپر یا لوله ای از این روش استفاده می شود. معمولاً سوپر آلیاژهای دما بالا را می توان با این روش شکل داد.

فورج دورانی (orbital forging)

در این روش نیمه بالایی قالب به حالت دورانی می چرخد و نیمه پایینی قالب به آهستگی به طرف نیمه بالایی قالب حرکت می کنند تا حفرۀ قالب کاملاً پر شود. البته در برخی موارد ممکن است قالب پایینی نیز دوران داشته باشد. قالب بالایی در این فرایند در امتداد محور ثابت است اما حول محور خودش حرکت مداری ایجاد می کند. این فرایند نسبتاً کم سر و صدا می باشد. دیسک ها و قطعات مخروطی و پوشش های انتهای یاتاقان ها از انواع قطعات تولید شده با این روش می باشد.

فورج متالورژی پودر (powder metallurgy Forged )

فورج متالوژی پودر ترکیبی از دو فرایند متالوژی پودر و فورج می باشد. اولین کاربرد متالورژی پودر برای تولید پلاتین با دانسیته کامل بود که در قرن ۱۹ میلادی صورت گرفت. چرا که در آن زمان امکان ذوب پلاتین به دلیل نقطه ذوب بالا وجود نداشت.

فورج دقیق (Precision Forging)

فورج دقیق فرایندی برای تولید قطعاتی با اندازه دقیق و نهایی می باشد. نکات و مواردی که در تولید قطعه با این روش مطرح است عبارت است از:

  • اتلاف زمان
  • اتلاف هزینه
  • اتلاف انرژی

در روش های دیگر مثل ماشین کاری، سنگزنی باعث شکستگی الیاف می شود و در نتیجه تنش کمتری را محصول نهایی نسبت به این روش تحمل می کند. این روش موارد گفته شده را حل می کند و استحکام بالا برای محصول تولیدی را دارا خواهد بود. این فرایند عمدتاً برای تولید انواع چرخ دنده استفاده می شود.

تهیه شده در گروه تولید محتوای فولاد ۲۴

مجموعه: 
دانشنامه
ادامه مطلب...

Submit world_metals

CAPTCHA
This question is for testing whether or not you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.‎
۱۰ + ۷ =
دنبال فروشنده چه محصولی هستید ؟
آخرین اخبار
بیشتر...