روش تولید آهنگری صنعتی

از قدیمی‌ترین روش‌های شکل دهی فلزات آهنگری است. برای تولید قطعه به این روش، ابتدا فلزات تا حد لازم گداخته می‌شوند. سپس فلز حرارت دیده با انبر روی سندان قرار می‌گیرد و با چکش کاری به شکل مورد نظر تبدیل می‌شود. سندان قطعه‌ای فلزی است که نمونه حرارت دیده روی آن قرار گرفته و با پتک می‌کوبند. فرآیند توضیح داده شده مربوط به روش تولید فورج سنتی بود. امروزه ابتدا مشابه روش سنتی، فلز نیم‌ساخته را که به آن نیم‌لقمه می‌گویند، گداخته می‌کنند. سپس نیم لقمه را در قالب قرار داده و با اعمال نیرو شکل قالب درمی‌آید. ابزار آلات مورد استفاده در آهنگری صنعتی علاوه بر سندان و پتک شامل کوره آهنگری،اره آهن بر، پروفیل بر و فرز آهنگری نیز می شود. شما می توانید برای مشاهده فرآیند فورجینگ کلیک کنید.

انواع آهنگری صنعتی

روش تولید فورج بر اساس دمای کاری، نوع قالب و تلورانس انواع مختلفی دارد که در ادامه به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.

دسته بندی بر اساس نوع قالب

بر حسب نوع قالب مصرفی در آهنگری صنعتی  به دو روش قالب باز و قالب بسته تقسیم‌بندی می‌شود:

در این ویدیو مراحل انجام فورج قالب باز را مشاهده می‌کنید.

آهنگری قالب باز

آهنگری صنعتی در قالب باز معمولا برای تولید قطعات با شکل‌های ساده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش سنبه توسط دستگاه پرس به لقمه‌ای که درون قالب قراردارد برخورد کرده و با کم کردن ارتفاع، طول و عرض آن را افزایش می‌دهد. اگرچه قطعات تولیدی با قالب باز از استحکام بالا، تخلل کم و مقاومت در برابر خستگی مناسب برخوردارند اما دقت ابعادی کمی دارند.

فورجینگ قالب باز

آهنگری قالب بسته

با استفاده از آهنگری صنعتی قالب بسته قطعات با شکل‌های پیچیده تولید می‌شود. به همین دلیل  تغییر شکل کاملا تحت کنترل است. در این روش، لقمه در نیمه پایینی قالب قرار گرفته و پرس نیمه بالایی قالب را روی لقمه فشار می‌دهد. به این ترتیب لقمه، شکل داخل قالب را می‌گیرد. روش تولید فورج قالب بسته به دلیل تولید حداقلی زائده، در شکل دهی مواد گران قیمت مثل تیتانیوم از اهمیت بالایی برخوردار است.

فورجینگ قالب بسته

دسته بندی بر اساس دمای کاری

بر اساس دمای کاری فورج در سه دمای سرد، گرم و داغ انجام می‌گیرد:

آهنگری سرد

آهنگری سرد در دمای محیط و طی چند مرحله انجام می‌شود. به دلیل دمای پایین، قطعات اکسید نمی شوند. روش تولید فورج سرد برای فلزاتی نرم مثل قلع، سرب و آلومینیوم کاربرد دارد. نیروی زیاد برای انجام فرایند از یک سو و فشار بالای بین قطعه و قالب از سوی دیگر، باعث شده این روش برای نمونه‌های فولادی مناسب نباشد. دقت ابعادی نمونه‌های آهنگری سرد نسبت به فورج داغ بیشتر است.

آهنگری داغ

در فورج داغ دمای قطعه از دمای تبلورمجدد بیشتر است. دمای بالا مانع از ایجاد کرنش سختی در نمونه می‌شود. دمای بالا علاوه مزیت بودن، عیب هم محسوب می‌شود. بالا بودن دما، میل به اکسید شدن را افزایش می‌دهد. به همین علت دستیابی به ابعاد دقیق دشوار می‌شود.

آهنگری گرم

در این روش قطعه تا زیر دمای تبلور مجدد گرم می‌شود. روش تولید فورج گرم که روشی تعدیل یافته از فورج سرد و فورج داغ است فرآیندی مابین این دو روش را طی می کند. در روش تولید فورج گرم، انتقال گرما از قطعه داغ به قالب و محیط از طریق جابه جایی و تشعشع صورت می‌گیرد. این مسئله باعث پایین آمدن دمای قطعه شده و خواص متغییری در طول فرآیند ایجاد می‌کند. در ویدئوی زیر آهنگی گرم قطعات مختلف را می‌توانید مشاهده نمایید:

دسته بندی بر اساس میزان تلورانس

آهنگری معمولی

در فورج معمولی، فلز گداخته بین قالب ها و بخش اضافی به صورت لایه ای نازک بیرون از قالب قرار می‌گیرد. این لایه زائد در انتها از قطعه بریده می‌شود. به دلیل استفاده از تجهیزات ساده و ارزان قیمت قطعات از دقت ابعادی پایینی برخوردارند و اغلب به ماشین کاری نیاز دارند.

آهنگری دقیق

در روش تولید فورج دقیق به دنبال تولید قطعه ای هستیم که پرداخت نهایی آن به حداقل برسد. برای دستیابی به این هدف بایستی ابعاد قطعه با دقت مشخص شود تا زائده ایجاد نشود. علاوه براین روانکاری و طراحی قالب  مناسب نیز عواملی مهم در تولید قطعه با کیفی محسوب می‌شوند. در این روش به دلیل اینکه تنش های وارده از فورج معمولی بیشتر است، سایش قالب افزایش یافته و عمر قالب کاهش می‌یابد.

آهنگری غلتکی

این روش در کم کردن قطر میله و یا کاهش ضخامت کاربرد دارد. قالب های مورد استفاده در این روش به صورت تک غلتکی، دو غلتکی، سه غلتکی گوه ای مقعر و گوه ای تخت هستند.

فورج غلتکی

آهنگری حلقه‌ای

در این روش از دو غلتک چرخان برای افزایش محیط حلقه  استفاده می‌شود. در این روش پیش از فورج بایستی سوراخ‌هایی بر روی ماده اولیه ایجاد شود. سپس با استفاده از غلتک داخلی محیط حلقه ها زیاد و ضخامت با استفاده از دو غلتک مخروطی کاهش می‌یابد.

فورج حلقه‌ای

آهنگری متالورژی پودر

با استفاده از این روش طی سه مرحله شامل پودر کردن، پرس کردن و حرارت دادن قطعه تولید می‌شود. این روش در تولید بسیاری ازقطعات خودرو و ماشین آلات کاربرد دارد. برخی قطعات فقط با این روش تولید می شوند و در مقایسه با روش های دیگر مثل ریخته گری اقتصادی‌تر است.

مزایا و معایب آهنگری صنعتی

آهنگری صنعتی قطعاتی با مقاومت بالا در برابر خستگی و ضربه تولید می کند. روش تولید فورج در مقایسه با سایر روش های تولید قطعه از مزیت های قابل توجهی برخوردار است. به طور مثال این روش در مقایسه با روش ماشین کاری اتلاف ماده کمتری دارد و یا در مقایسه به ریخته‌گری و جوشکاری به دلیل نداشتن حفره‌های گازی خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوب‌تری دارد. از جمله معایب این روش می توان به کیفیت سطحی پایین، ترک سطحی، ترک در پلیسه، لبه سرد و مواد زائد اشاره کرد. همچنین تمام فلزات قابلیت آهنگری صنعتی را ندارند. به طور مثال چدن به دلیل تردی و شکننده‌بودن در تولید قطعه با روش تولید فورج گزینه مناسبی نیست.

کاربردهای آهنگری صنعتی

سکه و آچار فرانسه از معروف ترین قطعات تولیدی به روش آهنگری صنعتی هستند. علاوه بر این‌ها روش تولید فورج درساخت  قطعات خودرو، قطعات توربین، لوازم خانگی و … کاربرد دارد.

همان طور که در این مقاله مطالعه کردید آهنگری یکی از روش های تولید است. برای آشنایی با سایر روش‌های تولید مثل نورد سرد کلیک کنید.