hot forging-cold forging-warm forging

فورج گرم


آهنگري فرآيندي است كه در آن قطعه كار در اثر نيروهاي فشاري اعمال شده توسط قالبها يا ابزار به شكل مورد نظر در مي آيد . اين فرآيند كه يكي از قديمي ترين و اصلي ترين فرآيند هاي شكل دهي فلزات محسوب مي شود در اثر تغيير شكل مومسان فلز پديد مي آيد. امروزه فرآيند آهنگري جايگاه خاصي را در صنعت به خود اختصاص داده است و اين به دليل مزايايي است كه به چند مورد از آن اشاره مي شود: قطعات آهنگري به گو نه اي طراحي مي شوند كه حتي المكان داراي هندسه محصول نهائي باشند، از اين رو در اين نوع فرآيند نسبت به فرآيند ماشين كاري اتلاف مواد كمتر است . همچنين به دليل نبودن حفره هاي گازي و يا مك كه در ساير فرآيند ها از جمله ريخته گري و جوشكاري مشاهده مي شوند، خواص مكانيكي و فيزيكي قطعات آهنگري بهتر است. از سوي ديگر بعلت آن كه در فرآيند آهنگري ديواره هاي قالب جريان مواد را تحت كنترل قرار مي دهند، خواص مكانيكي قطعه به ميزان چشمگيري بهبود مي يابد.
به شکل زیر توجه فرمائید در تصویر زیر کاملا" تفاوت بین آهنگری و ریخته گری مشاهده گردیده است
) از ديدگاه نوع قالب فرآيند آهنگري بسته به اينكه فلز در ضمن تغيير شكل از تمام يا برخي از جهتها و سمتها توسط قالب محبوس شده باشد، مطابق زير دسته بندي مي گردد: الف) آهنگري در قالب باز در آهنگري در قالب باز عموماً شكل قطعه از فرم قالب بطور كامل تبعيت نمي كند. اين ‏فرآيند براي اشكال ساده طراحي مي گرددكه معمولاً داراي ابعاد بزرگ مي باشد.در اكثر موارد قطعه توليد شده از اين فرآيند قطعه كار نهايي نمي باشد و عموماً به عنوان يك مرحله پيش فرم در مراحل توليد قطعات آهنگري بسته مي باشد. بشكه اي شدن يا Upsetting از جمله اين موارد است كه يكي از مزاياي Upsetting بعنوان پيش فرم اين است كه سبب ريختن اكسيدهاي روي بيلتي كه تازه از كوره بيرون آمده مي شود. اكثر قطعات توليد شده به اين روش داراي اشكال ساده اي همچون ديسك ، حلقه و يا محور مي باشند. ب) آهنگري در قطعات بسته در اين نوع فرآيند، تمام سطح قطعه آهنگري توسط قالب محيط مي شود لذا شكل محصول كاملاً وابسته به فرم قالب خواهد بود اين نوع آهنگري خود به دو دسته تقسيم مي گردد: 1- آهنگري معمولي يا با پليسه 2- آهنگري دقيق يا بدون پليسه در آهنگري معمولي تلرانسهاي توليد شده به ميزاني كه در صنايع آهنگري معمول و متداول است، مي باشد و در اين روشها در اطراف قطعه پليسه خواهيم داشت كه در پايان عمليات دوره بري ( Trimming ) روي آن صورت مي گيرد. در آهنگري دقيق تلرانسهاي قطعه آهنگري بسيار بسته و كم مي باشد و مي توان تا حد تلرانسهاي قطعات ماشين كاري شده تقليل يابد ، بطوريكه اين قطعات كمتر ماشين كاري شوند. قطعاتي نظير چرخ دنده ها و قسمتهايي از موتور جت به روش آهنگري دقيق توليد مي شوند. به دليل اينكه در يك محدوده دمائي ( البته اين ميزان براي مواد مختلف متفاوت است) نرخ ايجاد ضخامت لايه اكسيد به ميزان قابل توجهي افزايش مي يابد ، در آهنگري دقيق براي حذف لايه اكسيدي در توليد قطعاتي همچون پره هاي توربين از فورج ايزوترمال ( Isotermal forging) استفاده مي گردد . در اين فرآيند قالب و قطعه هر دوباهم در محفظه اي كه از يك خلاً نسبي يا تحت يك گاز بي اثر گرم شده قرار گرفته و قطعه عموماً با پرسهاي هيدروليكي شكل مي يابد. در مقايسه دو روش مي توان به موارد زير اشاره كرد: 1- در آهنگري معمولي به دليل دقت ابعادي كمتر قطعات ، ماشين هاي ساده تر و ارزانتري براي توليد نسبت به روش دقيق نياز مي باشد. 2- در آهنگري معمولي تنش وارد بر قالب نسبت به آهنگري دقيق كمتر است و در نتيجه سايش قالب كمتر و عمر آن بيشتر است. 3- در آهنگري دقيق به نيرو و انرژي بيشتري براي شكل دهي نياز مي باشد. 4- قطعات توليدي به روش آهنگري معمولي به ماشيكاري بيشتري نياز دارند. 5- در آهنگري معمولي محاسبه ابعاد شمشال مي تواند تا حدودي تقريبي باشد، چون مواد اضافي به داخل كانال پليسه هدايت مي شوند در حالي كه در آهنگري دقيق ابعادبيلت بايد بطور دقيق تعيين گردد لذا براي شكلهاي پيچيده محاسبه شمشال بسيار حائز اهميت است.
(درشکل زیر آهنگری با قالب باز و بسته مشاهده می گردد (حسین بینشیان

در شکل زیر یک عدد بیلت خام مشاهده می شود که بشکه ای گردیده مرحله اول فورج(UPSET )

در شکل زیر نمونه ایی از بیلت که توسط کوره القایی گرم گردیده 1050 درجه دمای کار گرم ویک نمونه قطعه فورج شده را نشان می دهد

شکل زیر بخوبی تفاوت بین فلش دوریز و گاتر را نشان می دهد

شکل زیر یک نمونه از آهنگر با قالب بسته را نشان میدهد که می توان فلش و قطعه نهایی را مشاهده نمود قطعات آهنگري داراي نسبت استحكام به وزن بالا و مقاومت زياد در برابرخستگي وضربه مي باشند كه اين امكان استفاده از قطعات كوچكتر و سبكتر را بدون كاهش استحكام و يا خواص مكانيكي ديگر را فراهم مي آورد. همچنين در تيراژ توليد بالا‏‏، قطعات آهنگري يكي از مقرون به صرفه ترين روشهاي توليد قطعات فلزي با استحكام مطلوب مي باشند.

انواع عمليات آهنگري عمليات آهنگري را مي توان از جنبه هاي مختلف دسته بندي كرد كه از آن جمله عبارتند از: 1-1) از ديدگاه درجه حرارت از لحاظ دماي آهنگري مي توان فرآيند آهنگري را به سه دسته تقسيم نمود. الف) آهنگري سرد ( Cold Forging) در آهنگري سرد تغيير شكل مومسان فلز در دماي پايين تر از نقطه تبلور مجدد صورت مي گيرد و كرنش سختي را باخود همراه دارد. ب) آهنگري داغ ( Hot Forging ) در اين حالت دماي قطعه بيشتر از دماي تبلور مجدد آن مي باشد. يعني دماي بليت آنقدر بالاست كه از ايجاد كرنش در فرآيند جلوگيري مي شود. ج) آهنگري گرم ( Warm Forging) فاصله آهنگري سرد و داغ بوسيله آهنگري گرم پر مي شود. در آهنگري گرم، قطعه داراي دماي نسبتاً بالايي مي باشد وليكن مقدار آن هنوز پايين تر از نقطه تبلور مجدد است. به دليل آنكه تنش سيلان و كرنش سختي با افزايش دما كاهش مي يابد، بنا براين نسبت به آهنگري سرد، در آهنگري گرم نيروي كمتري مورد نياز مي باشد. بالا بودن تنش سيلان در آهنگري سرد و وجود كار سختي نيروي لازم براي تغيير شكل را به شدت افزايش داده و حتي ممكن است به علت كاهش شديد قابليت چكش خواري منجر به گسيختگي ماده گردد . از طرفي درآهنگري داغ دماي بالاي قطعه تمايل به اكسيد شدن را زياد كرده و از ميزان دقت ابعادي قطعه مي كاهد. آهنگري گرم شرايطي بينابين براي شكل دهي فراهم مي نمايد و معمولاً براي كاليبره كردن و دستيابي به قطعات با ابعاد دقيق به خصوص در مورد مواد آهني به كار گرفته مي شود. در برخي هندبوكها براي متمايزكردن فرآيندهاي فوق الذكر از يكديگر از نسبت دمايي T/Tm به عنوان نسبت تطابق ها استفاده مي گردد كه T دماي تغيير شكل فلز و Tm دماي نقطه ذوب فلز را كه هر دو بر حسب درجه كلوين است مشخص مي كند. ‏فرآيند آهنگري سرد نسبت تطابق كمتر از 0. 3 مي باشد. اين نسبت در مورد آهنگري داغ بزرگتر از 0.5 و براي آهنگري گرم به صورت {0.3
در شکل زیر یک نمونه از آهنگری با قالب باز مشاهده می گردد

1-3)آهنگري از ديدگاه شكل قطعه اشكال قطعات آهنگري را مي توان به سه گروه عمده تقسيم بندي كرد: گروه اول: شامل اشكال متراكمي است كه داراي طول و عرض و ارتفاع يكساني هستند. چرخدنده هاي كوچك محرك و يا مخروطي شكل از اين دسته قطعات مي باشند. گروه دوم: شامل قطعات پهن و مسطح شكل مي باشند، يعني قطعاتي كه دو بعديكسان و يك بعد خليي كوچك دارند مثل چرخ دنده هاي مسطح. گروه سوم : قطعاتي با خصوصيات شكلي بي قاعده كه اغلب طولي نيز مي باشند و در طول قطعه پروفيل هاي عرض غير يكسان وجود دارد‏، قطعاتي مانند شاتون و واسطه سيبك از اين قبيل قطعات مي باشند.