close
تبلیغات در اینترنت
فورج و انواع روش های فورج کاری
آخرین مطالب

فورج و انواع روش های فورج کاری

فورج و انواع روش های فورج کاری

مقاله فورج و انواع روش های آن

مقدمه و تاریخچه

فورج و قدمت فورج به ۶۵۰۰ سال قبل از هجرت پیامبر اکرم می رسد. در اروپا از قرن ۱۸ هم میلادی و همزمان با انقلاب صنعتی شروع شد. با توجه به دوام بالا، ایمنی زیاد و استحکام مکانیکی خوب قطعات ساخته شده با فورج نسبت به روش های دیگر این روش مورد استفاده قرار می گیرد. ما می توانیم با این روش انواع مختلف قطعات هواپیما(چرخ)، قطعات خودرو(دنده ها)، صنایع دریایی(پره توربین)، صنایع نظامی، معدن، کشاورزی، پتروشیمی( نفت و گاز)، و… با توجه به خواص مکانیکی مورد نظر بسازیم. در انگلیسی معنی فورج به معنی نمونه سازی از یک جسم است و اگر بخواهیم یک تعریف کلی از این فرایند و روش تولید داشته باشیم، می توان گفت فورج، روش ساخت قطعات فلزی با اعمال فشار و ضربه است و در طی فرایند شکل دهی نباید تغییر حجم اتفاق بیفتد.

 

مقایسه استحکام و جهت دهی دانه بندی فورج با روش های دیگر

در شکل ۱ سه روش برای تولید یک قطعه با توجه به جهت و اندازه دانه بندی نشان داده شده است. به طوریکه شکل ۱-a روش ریخته گری، شکل ۱-b روش ماشینکاری و شکل ۱-c روش فورج را با نحوه جهت دهی دانه بندی و گرفتن استحکام و خواص مکانیکی مورد نظر نشان می دهد. همچنین در شکل ۲ نیز روش های ریخته گری (سمت چپ) و فورج (سمت راست) برای یک قطعه خاص با جهت دهی دانه بندی با هم مقایسه شده اند و می بینیم که ما می توانیم با فورج، کنترل جریان مواد را با استفاده از دیواره های قالب و جهت دهی آنها و در نتیجه استحکام بالاتر داشته باشیم.

 

مقاله فورج و انواع روش های آن

 شکل ۱: مقایسه سه روش برای تولید یک قطعه

مقاله فورج و انواع روش های آن

شکل ۲: مقایسه جهت دهی دانه بندی در دو روش ریخته گری و فورجینگ

 

انواع روش های فورج

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

به توضیح مختصری برای هر کدام از روش های فورج نوشته شده پرداخته می شود.

 

آهنگری سنتی و دستی(چکش و سندان)

مرسوم ترین و اولین روش ساخت قطعات با روش فورج به روش سنتی بر می گردد که با دو ابزار ساده و در اصطلاح چکش و سندان انجام می شود (شکل ۳). در شکل های ۴-۷ نیز لوازم و ابزارآلات مورد استفاده برای این روش فورج نشان داده شده است. 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.

آهنگری سنتی و دستی(چکش و سندان)

شکل ۳: آهنگری سنتی و دستی(چکش و سندان)

لوازم و ابزارآلات مورد استفاده در آهنگری سنتی

لوازم و ابزارآلات مورد استفاده در آهنگری سنتی

لوازم و ابزارآلات مورد استفاده در آهنگری سنتی

لوازم و ابزارآلات مورد استفاده در آهنگری سنتی

شکل ۴-۷: لوازم و ابزارآلات مورد استفاده در آهنگری سنتی

فورج 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 (شکل ۸).

فورج با پتک اتوماتیک بدون قالب

شکل ۸: فورج با پتک اتوماتیک بدون قالب

 

فورج قالب باز(open die forging)

ﻓﻮرج ﻗﺎﻟﺐ ﺑﺎز ﻫﻤﯿﺸﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﯾﮏ ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﻓﻮرج داغ می ﺑﺎﺷﺪ ﮐﻪ در آن ﻗﻄﻌﻪ ﮐﺎر ﺑﺎ ﭘﺮس ﻣﯿﺎن ﻗﺎﻟﺐ ﻫﺎﯾﯽ ﺑﺎ ﻫﻨﺪسه ﺳﺎده ﺷﮑﻞ می گیرد. شکل ۹ انواع شکل دهی با این روش فورج را نشان می دهند.

فورج قالب باز(open die forging)

شکل ۹: فورج قالب باز(open die forging)

فورج قالب باز در موارد زیر مورد استفاده قرار می گیرد.

  • خواص مکانیکی مورد نظر با ماشینکاری و ریخته گری حاصل نمی شود.
  • تعداد قطعه مورد نظر کم و در عین حال شکل قطعه ساده است.
  • مهلت تحویل قطعه کم است و یا قطعه به اندازه ای بزرگ است که با روش فورج قالب بسته نمی توان تولید کرد.

 

فورج قالب بسته(closed die forging)

در این روش شمشال(بیلت) بین دو قالب قرار گرفته و در طی مراحل مختلف پیش شکل دهی و شکل دهی نهایی و برش پلیسه که در محل جدایش دو قالب تشکیل می شود، انجام می شود.

شکل نهایی که توسط حفره ساخته شده ناشی از قالب خواهد بود با قرار گرفتن بیلت گرم شده و ضربات متوالی پرس و جریان یافتن بیلت گرم شده به خود می گیرد.

شکل ۱۰ مراحل شاتون تولیدی+قالب مورد نظر و محصول نهایی تولید شده با این روش را نشان می دهد.

فورج قالب بسته(closed die forging)

شکل ۱۰: فورج قالب بسته(closed die forging)

 

فورج غلتکی(Roll Forging)

روش فورج غلتکی معمولا 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(شکل ۱۱). در شکل ۱۲ نیز به صورت سه بعدی این روش و قطعه تولیدی نشان داده شده است.

فورج غلتکی(Roll Forging)

شکل ۱۱: فورج غلتکی(Roll Forging)

فورج غلتکی(Roll Forging)

شکل ۱۲: فورج غلتکی(Roll Forging) به صورت سه بعدی

 

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. شکل ۱۳ به صورت واضح از بیلت اولیه (سمت چپ) تا محصول نهایی تشکیل شده را نشان می دهد.

فورج حلقه ای(Ring Forging)

شکل ۱۳: فورج حلقه ای(Ring Forging)

 

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. شکل ۱۴ مراحل شکل گیری با روش کله زنی و کلفت کاری را مرحله به مرحله نشان می دهد.

فورج کله زنی و کلفت کاری(upsetting forging)

شکل ۱۴: فورج کله زنی و کلفت کاری(upsetting forging)

در طراحی قطعات به روش کلفت کاری باید به قواعد زیر توجه شود.

  • حداکثر طول میله بدون تکیه گاه جانبی نباید بیش از سه برابر قطر میله باشد تا ضربه پرس باعث ایجاد کمانش نشود.
  • کلفت کاری میله ای که طول آن بیش از سه برابر قطرش باشد. در صورتی با موفقیت انجام خواهد شد که قطر داخلی قالب بیش از ۱٫۵ برابر قطر اولیه باشد.
  • چنانچه بخواهیم بخشی از یک میله را که طولش بیش از سه برابر قطر آن است به ضخامتی بیش از ۱٫۵ برابرقطر اولیه برسانیم، طول بخش بدون تکیه گاه میله در خارج از قالب نباید بیشتر از قطر آن باشد.

 

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 تاثیر گذار 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

شکل ۱۵ فورج انرژی بالا را نشان می دهد.

فورج با انرژی بالا(High Energy Rate Forging)

شکل ۱۵: فورج با انرژی بالا(High Energy Rate Forging)

 

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 معمولا 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.

شکل ۱۶ شمایی کلی از این فرایند را نشان می دهد.

فورج هم دما(Isothermal Forging)

شکل ۱۶: فورج هم دما(Isothermal Forging)

 

فورجینگ قرار(swaging)

به عمل کم کردن قطر لوله و میله با عبور از حدیده در اثر نیروی ضربه ای گفته می شود. در شکل ۱۷ نحوه شکل دهی دهانه مخزن با این روش مرحله به مرحله نشان داده شده است.

فورجینگ قرار(swaging)

شکل ۱۷: فورجینگ قرار(swaging)

 

فورج شعاعی (radial forging)

این فرایند از دو یا چند قالب که حرکت انها به صورت شعاعی می باشد تشکیل یافته است(شکل ۱۸). معمولا برای قطعات توپر یا لوله ای از این روش استفاده می شود. معمولا سوپر آلیاژهای دما بالا را می توان با این روش شکل داد.

 

فورج شعاعی (radial forging)

شکل ۱۸: فورج شعاعی (radial forging)

 

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 کاملا پر شود. اببته 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(شکل ۱۹). این فرایند نسبتا کم سر و صدا می باشد. دیسک ها و قطعات مخروطی، و پوشش های انتهای یاتاقان ها از انوا قطعات تولید شده با این روش می باشد.

فورج دورانی (orbital forging)

شکل ۱۸: فورج دورانی (orbital forging)

 

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. شکل ۲۰ این فرایند را از ریخته شدن پودر در قالب تا تشکیل قطعه نهایی را از سمت چپ به راست نشان می دهد.

فورج متالورژی پودر (powder metallurgy Forged )

شکل ۲۰: فورج متالورژی پودر (powder metallurgy Forged )

 

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 ماشینکاری، 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 عمدتا برای تولید انواع چرخدنده استفاده می شود(شکل ۲۱). در شکل ۲۲ نیز نمونه محصول و قطعه تولیدی به روش مرسوم و با استفاده از این روش نشان داده شده است.

فورج دقیق (Precision Forging)

شکل ۲۱: تولید انواع چرخدنده با فورج دقیق (Precision Forging)

فورج دقیق (Precision Forging)

شکل ۲۲: نمونه قطعه تولیدی به روش مرسوم و با استفاده از فورج دقیق (Precision Forging)

 

ویدیو :

 



پیشنهادهای ما برای بازدید

دیدگاه ها

نام
ایمیل (منتشر نمی‌شود) (لازم)
وبسایت
:) :( ;) :D ;)) :X :? :P :* =(( :O @};- :B /:) :S
نظر خصوصی
مشخصات شما ذخیره شود ؟ [حذف مشخصات] [شکلک ها]
کد امنیتیرفرش کد امنیتی