وبلاگ

عملیات فورجینگ

فورجینگ
عملیات فورجینگ فولاد از جمله روش هایی ست که در کنار ریخته گری، ماشین کاری، ریخته گری پودری، نورد و … برای تولید قطعات مختلف در صنعت به کار برده می شود. البته باید اشاره کرد که فورجینگ یکی از قدیمی ترین این روش ها نیز هست که قدمت آن به بیش از 4 هزار سال پیش باز می گردد. در این روش در تکه ای از فلز گداخته تحت ضربات متوالی مکانیکی قرار می گیرد و به این ترتیب تغییراتی در میکروساختار و دانه بندی آن به وجود می آید. تغییر در جهت دهی دانه های فولاد باعث می شود تا ویژگی های مکانیکی فولاد نظیر استحکام، مقاومت به ضربه، خستگی و … نیز تغییر کند.

اثرات فورجینگ بر فولاد کربنی

فورج

امروزه روش های مختلفی برای ساخت یک محصول یا قطعه به کار می رود که مرسوم ترین آنها روش آهنگری یا فورجینگ است. فورجینگ از قدیمی ترین روش هایی که به کمک آن قطعات و مقاطع گوناگون ساخته می شود. شاید شما هم در فیلم ها و یا حتی از نزدیک عملیات آهنگری را دیده باشید. شخصی که با پتک مداوم بر یک قطعه ی گداخته ضربه می زند و به آن شکل می دهد. این دقیقا همان عملیات فورجینگ است.

فورجینگ در تعریف به ساخت و شکل دادن به یک قطعه ی فلزی از طریق نیروهای فشاری موضعی گفته می شود. این نیروی فشاری معمولا از طریق چکش به قطعه وارد می شود.

فلزات مختلف مانند آلومینیوم، مس، فولاد کربنی و … را می توان تحت عملیات فورجینگ قرار داد اما در این مقاله ما به بررسی اثرات این فرایند بر فولادهای کربنی خواهیم پرداخت.

تاریخچه ی فورجینگ

هنر فورجینگ به 4 هزار سال قبل از میلاد و شاید به قبل از آن باز گردد. فلزات مانند برنز و آهن از جمله فلزاتی هستند که نخستین بار توسط انسان فورج شدند و برای ساخت ابزار و تجهیزات جنگی به کار رفتند.

در قرن نوزدهم ابداع روش بسمر در تولید فولاد باعث شد تا فولاد با هزینه کم و در حجم زیاد برای عملیات فورجینگ در اختیار آهنگران قرار بگیرد و همین مساله باعث رونق این صنعت شد.

انقلاب صنعتی نیز تاثیرات شگرفتی بر صنعت فورجینگ داشت و باعث تولید تجیهزات با کیفیت بالاتر و توسعه ی فرایندهای آن شد. اختراع موتورهای الکتریکی این اجازه را به صنعتگران داد تا چکش هایی با قدرت و سرعت بیشتر را به کار بگیرند. جنگ جهانی دوم نیز تاثیرات مثبتی بر فرایند فورجینگ داشت.

اختراع گرم کننده های القای الکتریکی در نیمه دوم قرن بیستم منجر به افزایش بهره وری روش های آهنگری شد. این هیترها امکان کنترل ابعادی بهتر بر قعطات تولید شده را ممکن می ساختند.

امروزه چکش های هیدورلیک و هوایی که به وسیله ی کامپیوتر کنترل می شوند سطح جدیدی از کنترل و بهره روی را در فورجینگ ایجاد کرده اند. به کمک فورجینگ می توان محدوده ی وسیعی از قعطات از وزن 1 کیلوگرم تا چندین تن برای صنایع مختلف مانند اتومبیل سازی، هواپیماسازی، معدن، کشاورزی و … را فراهم کرد.

فواید فورجینگ

فولادفورج

فورجینگ نسبت به سایر روش های تولید قطعات مانند ریخته گری منجر به تولید قطعاتی محکم تر و با کیفیت بالاتر می شود. میکروساختار آهن در اثر فورجینگ و ضرباتی که به آن وارد می شود تغییر می کند و با تغییر دانه بندی داخلی به بافتی که مورد نظر سازنده است می رسد. از آنجا که دانه بندی فولاد در خواص مکانیکی آن بسیار تاثیرگذار است در نتیجه ی فورجینگ خواص و ویژگی های فولاد نیز تغییر می کند.

البته فورجینگ به تجهیزات نسبتا گران قیمتی نیز نیاز دارد به همین دلیل ممکن است در نگاه اول جذابیتی برای تولید کنندگان نداشته باشد اما اگر کیفیت و استحکام محصولات نهایی را در نظر بگیریم در طولانی مدت فورجینگ می تواند مقرون به صرفه تر از سایر روش ها باشد.

ضایعات فورجینگ نیز کمتر از روش های دیگر است و در مدت زمان کوتاهی می توان به قطعه مورد نظر سفارش دهنده رسید.

فولاد فورج شده از نظر ساختاری یکنواخت تر است و می تواند بارها و فشارهای زیادتری را تحمل کند.

انواع

برای فورجینگ 4 روش مختلف وجود دارد.

  • فورج قالب باز

قالبهایی که در این روش به کار برده می شوند فلز را به طور کامل محصور نمی کنند. این روش شباهت زیادی به آهنگی قدیمی دارد و لازم است تا قبل از آن فلز به اندازه کافی گرم شود. فورجینگ قالب باز در صنعت به نام فورجینگ اسمیت نیز شناخته می شود.

  • فورج قالب بسته

در این فرایند همانطور که از نام آن مشخص است فلز در بین دو قالب قرار گرفته و ضرباتی در کسری از ثانیه به آن وارد می شود. این روش به مقدار زیادی نیرو نیاز دارد و تحت عنوان فورجینگ ضربه ای نیز شناخته می شود.

  • فورجینگ سرد

درحالی که بیشتر روش های فورجینگ در دمای بالا انجام می شود اما فورجینگ سرد در دمای پایینتر اجرا می شود. فورجینگ سرد شامل فرایندهای بسیار زیادی ست. خمکاری، کشش سرد، کله زنی سرد، اکستروژن و … برای رسیدن به شکل مورد نظر قطعه انجام می شود.

  • فورجینگ نورد حلقه بدون درز (Seamless Rolled Ring Forging)

در این روش یک حفره درون یک تکه ی ضخیم و گرد فلز ایجاد می شود و سپس این حلقه ی دونات شکل نورد می شود. قطر حلقه می تواند از چند اینچ تا 30 فوت متغییر باشد.

تاثیر عملیات فورج

فورجفو

قابلیت اطمینان ساختاری که به وسیله عملیات فورجینگ به دست می آید با سایر روش ها قابل مقایسه نیست. در اثر ضرباتی که به فلز وارد می شود هیچ فضای گازی داخلی در آن باقی نمیماند و باعث شکست های غیر منتظره در اثر ضربه یا استرس نمی شود. قابلیت اطمینان فورجین به معنای کاهش نیاز به بازرسی ها، پاسخ یکنواخت به عملیات حرارتی و ماشین کاری یکنواخت است. این ویژگی ها باعث افزایش نرخ تولید با هزینه کمتر می شود.

قدرت جهتی (Directional Strength) نتیجه ی مستقیم فرایند فورجینگ است. در فرایند فورجینگ تغییر شکل های کنترل شده منجر به اصلاح ویژگی های مکانیکی فلز می شود. فورجینگ باعث هم جهت شدن دانه بندی ها در فولادمی شود. برخی از ویژگی های فولاد مانند استحکام، چکش خواری و مقاومت به ضربه و خستگی وابسته به جهت گیری دانه های فولاد هستند. این ویژگی ها به صورت کنترل شده در جهتی که نیازمند به حداکثر استحکام است جهت دهی می شوند.

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

سبد خرید
سلام، ما از کوکی ها برای بهبود تجربه کاربری شما و ذخیره اطلاعات کاربری شما در وبسایت استفاده میکنیم، با استفاده ما از کوکی ها موافقت میکنید؟