دانلود مقاله صنعت فورج

مقاله صنعت فورج

مقاله صنعت فورج

صنعت فورج

فرم و شکل دهی فلزات گداخته یا تحت فشار قرار دادن آن‌ها، توسط قالب‌های فورج و یا پرس‌های هیدرولیکی یا پنوماتیک و یا پتک های ضربه‌ای را صنعت فورجینگ می‌نامند.

اکثر قطعات صنعتی در صنایع مهم مانند ماشین‌سازی، خودروسازی و صنایع نظامی با روش فورج تهیه می‌شوند. عملیات فورج قطعات را می‌توان با استفاده از پتک های تمام اتوماتیک و  پیشرفته که قادر است تعداد ضربات لازم و ارتفاع صحیح هر ضربه را کنترل و تنظم نماید، تعیین نمود.

در روش فورجینگ (آهنگری) مواد کار با قابلیت کوره کری، و در حالت گداخته، فرم لازم را می‌گیرند. این قطعات دارای مقاومت و استحکام بیشتری نسبت به قطعات مشابه ماشین‌کاری شده هستند. زیرا در پروسه‌ی آهنگری مواد اولیه قطعات به هم فشرده شده و قعطات مهمی مانند میل لنگ‌ها، دسته‌ پیستون‌ها، آچارها و . . .  ساخته می‌شوند. از قابلیت‌های روش فورج در تولید فرآوره‌های صنعتی می توان به کاهش هزینه و انبوهی تولید و از معایب این روش به کمتر دقیق بودن قطعات تولید شده اشاره کرد. اکثر قلزات چکش‌خوار مانند فولادها، و آلیاژهای مس، آلیاژهای آلومینیوم و . . .  قابلیت عملیات آهنگری را دانرد. چدن خاکستری جزء فلزاتی است که خاصیت آهنگری نداشته، زیرا امکان شکستگی در آن وجود دارد.

قابلیت کوره‌کاری و فورج قطعات فولادی؟، به مواد آلیاژی موجود در آن ها بستگی دارد. هر چه مقدار کربن فولادها کمتر باشد، می‌توان حرارت شروع آهنگری را افزایش داد.

در پروسه‌ی فورجینگ با افزایش مدقار کربن در فلزات، از قابلیت فرم گیری و آهنگری آ‌نها کاسته می‌شود. همچنین فولادهایی برای عملیات فورج مناسب می‌باشند که مقدار فسفر و گوگرد آنها از 1% بیشتر نباشد و اگر مقدار گوگرد در وفلاد زیاد باشد باعث ایجاد شکستگی و ترک‌هایی بر رئی فولاد گداخته می‌گردد. در ساخت قالب‌های فورج از روش‌های جدید تکنولوژی ماشین‌کاری و اسپارک استفاده می‌کنند، به این شکل که ابتدا محفظه‌ی قالب‌های فورج را با روش سنتی ماشین‌کاری می‌کنند و اندازه‌ی نهایی را با ساختن الکترودهای مسی که شکل و ابعاد دقیق قطعه کار است، با عملیات اسپارک اورژن انجام می‌دهند. البته مدل‌های مسی (الکترودها) با روش کپی کاری گرافیت روی دستگه سه بعدی کپی ساز طراحی و ساخته می‌شوند که در بخش‌های بعدی کتاب مورد بحث قرار می‌گیرد. در طراحی و ساخت قالب‌های فورج باید به قدرت بولک‌ها، اسکلت قالب‌های فورج، با توجه به فشار بالا، و مدقار تناژ لازم و نیرویی که برای تولید به کار می‌رود، توجه نمود. بلوک‌ها و ساختمان قالب باید توانایی تحمل فشارهای عمودی (فشارهای پرسی) و فشارهای جانبی (عکس‌العمل داخلی قالب ) را داشته باشند و در به کارگیری فولاد‌های آلیاژی با استفاده از جداول فولادها ، بهترین انتخاب را انجام داد.

روش فورج سرد ( Gold Forging) در پروسه ی تولید

در پروسه ی فورج سرد، می توان قطعات پیچیده و حساس را با پرس های چند ایستگاهه تولید نمود که البته بستگی به شکل و جنس قطعات و میزان دقت و تلرانس
آن ها دارد. عملیات فروجینگ به روش فورج داغ یا نیمه داغ ( گرم) یا فورج سرد صورت می گیرد. در عملیات فورج سرد می توان تلرانس های دقیق تری را در قطعات تولیدی به دست آورد که در روش فورج داغ میسر نمی باشد. از مزایای فورج داغ
می توان به شکل پذیری عالی مواد و قطعات تولیدی و احتیاج به فشار و بار کم دستگاه فورج اشاره کرد. در روی فورج نیمه داغ، محاسن عملیات فورج سرد با امتیازات روش فورج داغ در هم ترکیب شده اند که باز هم مشکلات روش فورج داغ مانند عدم بهبود دقیق تلرانس ها در قطعات تولیدی و مشکلات گرم کردن قطعات کار و روغن کاری و خنک کاری قطعات تولیدی در این را با دقت بالاتر و تلرانس های دقیق تری تولید نمود. هم اکنون در روی فورج سرد از پرس های 5 و 6 ایستگاهه استفاده می شود و راندمان تولیدی، کیفیت قطعات و انعطاف پذیری خط تولید در روی فورج سرد عامل مهمی محسوب می شود.

از معایب اصلی و  عمده ی پروسه ی فورج سرد در مقایسه با روش فورج گرم، نیاز به فاشر و قدرت و نیروی بالا و ایجاد تنش هایی بالا روی قالب ها می باشد که در تولید قطعات فورج سرد، می توان از برنامه های شبیه سازی کامپیوتری برای آزمایش ها و اثبات نظرات و مقایسه روش های تولید استفاده کرد. با استفاده از متد تغییر شکل نصفه در پروسه ی پرس کاری سقوطی یا نورد روزمره، فقط یک قسمت مشخص سطح مقطع مواد تغییر می یابد و نیروها و تنش های کمتری ایجاد می شود. اما در روش هایی نظیر حدیده کاری عادی و معکوس و حدیده کاری لوله ای یا روش چاق کردن (Upestting) تمام سطح مواد تغییر می یابد و نیروهای آهنگری زیادی مورد نیاز است و تنش های بالایی در قالب به وجود می آید.

نقش حرارت در پروسه ی فورج

در پروسه ی فورج؛ گرما و حرارت قطعه کار اولیه باید به شکلی باشد که بر اثر ضربه به راحتی فرم بگیرد و کل قطعه دارای حرارت یکنواخت باشد؛ و به سبب به وجود آمدن نقطه ضعف در بخش های داخلی و خارجی قطعه کار نشود.

در پروسه ی آهنگری قطعات فولادی؛ درجه ی حرارت مورد نیاز باید حدود 850 تا 1050 درجه ی سانتی گراد باشد. عملیات فورج در درجه حرارت کمتر باعث به وجود آمدن عوامل مخرب در قطعات کار مانند ایجاد ترک های ریز و درشت در پروسه ی پرس کاری فورج می شود.

عملیات فورج کردن قطعاتی که از آلیاژ مس می باشند نیز باید در درجه حرارت مطلوب و استاندارد باشد. درجه ی حرارتی معادل 600 درجه ی سانتی گراد مناسب است؛ و عملیات فورج روی فلزاتی از جنس مس خالص کیفیت مطلوبی نخواهد داشت. آلیاژ های مس که اکثراً به صورت ترکیبی از مس و روی و مقداری سرب می باشد و یا آلیاژ برنز که مرکب از مس و آلومینیوم و قلع هستند؛ در عملیات آهنگری و فرم دهی؛ به حرارتی بین 700 تا 900 درجه ی سانتی گراد نیاز دارند. در عملیات فورج قطعات برنز از کوره هایی که مخصصو گرم کردن فولاد است استفاده می شود؛ زیرا حرارت بالایی مورد نیاز است.

در عملیات فورج برنج که یک نوع آلیاژ عالی و با خاصیت چکش خواری خوب است درجه ی حرارت مورد نیاز بالا و در حدود 700 تا 750 درجه ی سانتی گراد است. بهترین نوع آلیاژ برنج دارای 60 درصد مس خالص می باشد. آلومینیوم نیز در شرایط حرارت دهی از حالت چکش خواری عالی بهره می برد و دمای حرارتی مورد نیاز برای آهنگری قطعات آلومینیومی حدود 480 درجه می باشد.

برای حرارت دهی و ایجاد گرما در قطعات و آلیاژهای  آلومینیومی؛ از کوره های الکتریکی استفاده می کنند. در هنگام عملیات فورج قطعات آلومینیومی و آلیاژهای آن؛ باید توجه داشت که ابتدا ابزارهای کار حرارت دیده و محیط؛ گرمایی حدود 250
درجه ی  سانتی گراد داشته باشد. برای پیشگیری از چسبندگی آلومینیوم به قالب باید به طور مستمر روغن گرافیت مصرف شود و قالب و فرم های آن روغنی شود. سطوح
قالب های فروج باید دقیقاً و با دقت پرداخت شوند تا از چسبندگی جلوگیری شود. برای آلیاژهای دورآلومین که آلیاژی از مس؛ آلومینیوم؛ منگنز و منیزیم است درجه حرارت مطلوب حدود 400 تا 480 درجه ی سانتی گراد می باشد.

در عملیات آهنگری و فروجینگ برای جلوگیری از بروز شکست ها در فورج قطعات؛ باید به محدوده ی حرارتی؛ نحوه ی گرم کردن و درجه ی حرارت عملیات آهنگری توجه کافی داشت. در آهنگری فولادهای نرم غیر آلیاژی که مقدار کربن آنها کمتر از 4% است؛ حرارت دهی باید سریع و یکنواخت باشد و فولادهای سخت غیر آلیاژی و فولادهای آلیاژی را نباید به طور سریع و تند گرم نمود؛ زیرا بخش خارجی قطعه زودتر حرارت می بیند و بخش داخلی هنوز گرم نشده است که این عامل به وجود آمدن تنش هایی در قطعات کار شده و در عملیات فورج کردن آن ها گاهی موجب ایجاد ترک هایی می شود. این نوع فولادها را باید ابتدا تا 700 درجه ی سانتی گراد به آرامی حرارت داد و به مرور؛ سرعت گرم کردن را زیاد کرد و مجموعاً پروسه ی فرم دهی و عملیات فورج و آهنگری در محدوده ی دو درجه ی حرارت ( آغاز و خاتمه ) انجام می یابد.