جعل علم عامهپسند
آهنگری به استفاده از ماشینآلات آهنگری برای اعمال فشار به شمش فلزی جهت افزایش تغییر شکل پلاستیک اشاره دارد، به طوری که برای دستیابی به خواص مکانیکی خاص، شکل و اندازه خاص آهنگری، یکی از دو جزء اصلی آهنگری (از جمله آهنگری و پرسکاری) است. از طریق آهنگری، میتوان عیوبی مانند ذوب فلز را از بین برد و ریزساختار را بهینه کرد. در عین حال، به دلیل حفظ کامل جریان فلز، خواص مکانیکی آهنگری معمولاً بهتر از ریختهگری همان ماده است. در ماشینآلات مربوطه، برای قطعات مهم با بار زیاد و شرایط کاری سخت، به جز شکل نسبتاً ساده که میتواند از صفحه نورد شده، پروفیل یا قطعات جوشکاری استفاده کند، بیشتر از قطعات آهنگری استفاده میشود.
- دمای تغییر شکل
دمای تبلور مجدد اولیه فولاد حدود ۷۲۷ درجه سانتیگراد است، اما معمولاً ۸۰۰ درجه سانتیگراد به عنوان خط تقسیم استفاده میشود، بالاتر از ۸۰۰ درجه سانتیگراد آهنگری گرم نامیده میشود؛ بین ۳۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد آهنگری گرم یا آهنگری نیمه گرم نامیده میشود، آهنگری در دمای اتاق آهنگری سرد نامیده میشود. آهنگریهای مورد استفاده در اکثر صنایع آهنگری گرم هستند و آهنگری گرم و آهنگری سرد عمدتاً برای آهنگری خودرو، ماشینآلات عمومی و سایر قطعات استفاده میشوند. آهنگری گرم و آهنگری سرد میتوانند به طور مؤثر در مصرف مواد صرفهجویی کنند.
- دسته آهنگری
همانطور که در بالا ذکر شد، با توجه به دمای فورج، میتوان آن را به فورج گرم، فورج گرم و فورج سرد تقسیم کرد. با توجه به مکانیزم شکلدهی، فورج را میتوان به فورج آزاد، فورج قالبی، حلقه سنگزنی و فورج ویژه تقسیم کرد.
1) آهنگری رایگان
به روش پردازش استفاده از ابزارهای ساده جهانی یا اعمال مستقیم نیروی خارجی به شمش بین سندان بالایی و پایینی تجهیزات آهنگری برای تغییر شکل قطعه خام و به دست آوردن هندسه و کیفیت داخلی مورد نیاز قطعات آهنگری اشاره دارد. قطعات آهنگری تولید شده با روش آهنگری آزاد، آهنگری آزاد نامیده میشوند. آهنگری آزاد عمدتاً مبتنی بر تولید قطعات آهنگری با تیراژ کم، استفاده از چکش آهنگری، پرس هیدرولیک و سایر تجهیزات آهنگری برای شکلدهی و پردازش شمش و به دست آوردن قطعات آهنگری واجد شرایط است. فرآیند اساسی آهنگری آزاد شامل واژگون کردن، افزایش طول، مشت زدن، برش، خم شدن، پیچاندن، جابجایی و آهنگری است. آهنگری آزاد همگی در حالت آهنگری گرم انجام میشود.
۲) آهنگری قالب
آهنگری قالب به دو نوع آهنگری قالب باز و آهنگری قالب بسته تقسیم میشود. شمش فلزی در محفظه قالب آهنگری با شکل خاصی فشرده و تغییر شکل داده میشود تا قطعات آهنگری به دست آیند. آهنگری قالب معمولاً برای تولید قطعات با وزن کم و دستههای بزرگ استفاده میشود. آهنگری قالب را میتوان به آهنگری قالب گرم، آهنگری گرم و آهنگری سرد تقسیم کرد. آهنگری گرم و آهنگری سرد جهت توسعه آینده آهنگری قالب هستند و همچنین نشان دهنده سطح فناوری آهنگری میباشند.
با توجه به نکات مربوط به مواد، آهنگری قالبی را میتوان به آهنگری قالبی فلز سیاه، آهنگری قالبی فلزات غیرآهنی و شکلدهی محصولات پودری نیز تقسیم کرد. همانطور که از نام آن پیداست، مواد مورد استفاده فلزات آهنی مانند ... هستند. کربن استیلل، فلزات غیر آهنی مانند مس و آلومینیوم و مواد متالورژی پودر.
اکستروژن را باید به آهنگری قالبی نسبت داد و میتوان آن را به اکستروژن فلزات سنگین و اکستروژن فلزات سبک تقسیم کرد.
آهنگری قالب بسته و آهنگری فورج با فورج با فورج با فورج با فورج بسته، دو فرآیند پیشرفته آهنگری قالب هستند. از آنجا که لبه پرتابی وجود ندارد، میزان استفاده از مواد بالا است. پرداخت قطعات آهنگری پیچیده ممکن است در یک فرآیند یا چندین فرآیند انجام شود. از آنجا که لبه پرتابی وجود ندارد، ناحیه تنش آهنگری کاهش مییابد و بار مورد نیاز نیز کاهش مییابد. با این حال، باید توجه داشت که شمش نباید کاملاً محدود شود، بنابراین باید حجم شمش، موقعیت نسبی قالب آهنگری و اندازهگیری آهنگری به شدت کنترل شود و تلاش شود تا سایش قالب آهنگری کاهش یابد.
۳) رسیدن به حلقه
فرزکاری حلقهای به تولید قطعات حلقهای با قطرهای مختلف از طریق دستگاه فرزکاری حلقهای با تجهیزات ویژه اشاره دارد که برای تولید قطعات چرخ مانند چرخهای ماشین و چرخهای قطار نیز استفاده میشود.
۴) آهنگری ویژه
آهنگری ویژه شامل آهنگری غلتکی، نورد عرضی گوهای، آهنگری شعاعی، آهنگری قالب مایع و سایر روشهای آهنگری است، این روشها برای تولید برخی از قطعات با شکل خاص مناسبتر هستند. به عنوان مثال، آهنگری غلتکی میتواند به عنوان یک فرآیند پیش شکلدهی مؤثر برای کاهش قابل توجه فشار شکلدهی بعدی استفاده شود؛ نورد عرضی گوهای میتواند ساچمه فولادی، شفت محرک و آهنگری شعاعی میتوانند قطعات آهنگری بزرگی مانند لوله تفنگ و شفت پلهای تولید کنند.
5) قالب آهنگری
با توجه به نحوه حرکت قالب آهنگری، آهنگری را میتوان به نورد نوسانی، آهنگری چرخشی نوسانی، آهنگری غلتکی، نورد عرضی گوهای، حلقه نورد و نورد شیبدار تقسیم کرد. نورد غلتکی، آهنگری چرخشی نوسانی و حلقه نورد را نیز میتوان با آهنگری ظریف پردازش کرد. به منظور بهبود میزان استفاده از مواد، آهنگری غلتکی و نورد عرضی میتوانند به عنوان اولین فرآیند پردازش مواد باریک استفاده شوند. آهنگری چرخشی، مانند آهنگری آزاد، این مزیت را نیز دارد که در مقایسه با اندازه قطعه آهنگری، میتوان آن را در صورت نیروی آهنگری کوچک شکل داد. روش آهنگری، از جمله آهنگری آزاد، پردازش مواد از سطح قالب تا سطح آزاد است، بنابراین، اطمینان از دقت آن دشوار است، بنابراین، جهت حرکت قالب آهنگری و فرآیند آهنگری چرخشی با کنترل کامپیوتری، میتواند از نیروی آهنگری کم برای محصولات با شکل پیچیده و دقت بالا، مانند انواع تولید، اندازه بزرگ قطعات آهنگری پره توربین بخار استفاده شود.
حرکت قالب تجهیزات آهنگری با درجه آزادی مغایرت دارد. با توجه به ویژگیهای محدودیت تغییر شکل نقطه مرده، تجهیزات آهنگری را میتوان به چهار شکل زیر تقسیم کرد:
محدود کردن شکل نیروی آهنگری: فشار روغن مستقیماً پرس روغن کشویی را به حرکت در میآورد.
حالت شبه کورس محدود: پرس روغنی، پرس روغنی مکانیزم اتصال میل لنگ را به حرکت در میآورد.
محدودیت حرکت: فشار مکانیکی که اسلاید را توسط میل لنگ، شاتون و مکانیزم گوه به حرکت در میآورد.
حالت محدود کردن انرژی: استفاده از مکانیزم پیچشی مارپیچ و پرس اصطکاکی.
برای دستیابی به دقت بالا، باید به جلوگیری از اضافه بار در نقطه مرگ پایین و کنترل سرعت و موقعیت قالب توجه شود. زیرا این موارد بر تلرانس آهنگری، دقت شکل و عمر قالب آهنگری تأثیر میگذارند. علاوه بر این، برای حفظ دقت، باید به تنظیم فاصله ریل راهنمای کشویی، اطمینان از سفتی، تنظیم نقطه مرگ و استفاده از دستگاه انتقال قدرت کمکی و سایر اقدامات نیز توجه شود.
همچنین حرکت عمودی و افقی اسلایدها (برای آهنگری قطعات باریک، خنککاری روانکاری و تولید پرسرعت قطعات آهنگری) وجود دارد، استفاده از دستگاه جبران میتواند حرکت را در جهات دیگر افزایش دهد. روشهای فوق متفاوت هستند، نیروی آهنگری مورد نیاز، فرآیند، استفاده از مواد، بازده، تلرانس اندازه و روشهای خنککاری روانکاری متفاوت هستند، این عوامل همچنین عواملی هستند که بر سطح اتوماسیون تأثیر میگذارند.
- مواد آهنگری
مواد آهنگری عمدتاً فولاد کربنی و فولاد آلیاژی با اجزای مختلف و پس از آن آلومینیوم، منیزیم، مس، تیتانیوم و آلیاژهای آنها هستند. حالت اولیه ماده شامل میله، شمش، پودر فلز و فلز مایع است. نسبت سطح مقطع فلز قبل از تغییر شکل به سطح مقطع پس از تغییر شکل، نسبت آهنگری نامیده میشود. انتخاب صحیح نسبت آهنگری، دمای گرمایش و زمان عایقبندی معقول، دمای شروع آهنگری معقول و دمای نهایی آهنگری، تغییر شکل و سرعت تغییر شکل معقول، رابطه بسیار خوبی با بهبود کیفیت محصول و کاهش هزینه دارند.
عموماً قطعات آهنگری کوچک و متوسط به صورت شمش گرد یا مربعی هستند. ساختار دانهبندی و خواص مکانیکی مواد میله یکنواخت، خوب، شکل و اندازه دقیق، کیفیت سطح خوب و تولید انبوه آسان است. تا زمانی که دمای گرمایش و شرایط تغییر شکل به طور معقول کنترل شوند، قطعات آهنگری با عملکرد عالی میتوانند بدون تغییر شکل زیاد آهنگری، آهنگری شوند.
شمش فقط برای آهنگریهای بزرگ. شمش یک بافت ریختهگری شده با کریستالهای ستونی بزرگتر و یک مرکز سست است. بنابراین، برای دستیابی به سازماندهی دقیق فلز و خواص مکانیکی، لازم است کریستالهای استوانهای به دانههای ریز شکسته شوند و فشردگی سست ایجاد شود.
شمشهای پیشساخته متالورژی پودر پرسشده و پختهشده را میتوان بدون قالب جانبی و در حالت داغ، فورج کرد. پودر فورج چگالی نزدیک به قالب فورج معمولی دارد، با خواص مکانیکی خوب و دقت بالا، که میتواند ماشینکاری بعدی را کاهش دهد. فورج پودر بدون جدایش به خوبی سازماندهی شده و میتواند برای ساخت قطعات کاری مانند چرخدندههای کوچک استفاده شود. اما قیمت پودر بسیار بالاتر از قیمت میلگرد معمولی است و کاربرد آن در تولید تا حدی محدود است.
فشار استاتیکی به فلز مایع ریخته شده در محفظه قالب اعمال میشود تا تحت فشار، جامد شود، تبلور یابد، جریان یابد، تغییر شکل پلاستیک دهد و شکل بگیرد و در نتیجه شکل و عملکرد مورد نظر را به دست آورد. آهنگری فلز مایع در قالب، روشی بین ریختهگری تحت فشار و آهنگری تحت فشار است. این روش به ویژه برای قطعات دیواره نازک پیچیده که شکلدهی آنها در آهنگری تحت فشار معمولی دشوار است، مناسب است.
مواد آهنگری علاوه بر مواد معمول، مانند اجزای مختلف فولاد کربنی و فولاد آلیاژی، به دنبال آن آلومینیوم، منیزیم، مس، تیتانیوم و آلیاژهای آن، آلیاژهای دما بالای پایه آهن، آلیاژهای دما بالای پایه نیکل، آلیاژهای دما بالای پایه کبالت، آلیاژهای تغییر شکل یافته با روش آهنگری یا نورد، اما این آلیاژها به دلیل ناحیه پلاستیکی نسبتاً باریک، سختی آهنگری نسبتاً زیادی دارند و مواد مختلف از نظر دمای گرمایش، دمای آهنگری و دمای نهایی آهنگری الزامات سختگیرانهای دارند.
- جریان فرآیند
روشهای مختلف آهنگری، فرآیندهای متفاوتی دارند که در میان آنها فرآیند تکنولوژیکی آهنگری قالب داغ طولانیترین است، ترتیب کلی آن به شرح زیر است: تغذیه شمش آهنگری؛ گرمایش آهنگری؛ آمادهسازی آهنگری غلتکی؛ آهنگری قالب؛ لبه برش؛ پانچ؛ اصلاح؛ بازرسی میانی، بررسی اندازه و عیوب سطحی قطعات آهنگری؛ عملیات حرارتی قطعات آهنگری برای از بین بردن تنش آهنگری و بهبود عملکرد برش فلز؛ تمیز کردن، عمدتاً برای از بین بردن پوسته اکسیداسیون سطحی؛ اصلاح؛ بازرسی؛ قطعات آهنگری عمومی باید از نظر ظاهری و سختی بررسی شوند و قطعات آهنگری مهم باید از طریق آنالیز ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، تنش پسماند و آزمایش غیر مخرب آزمایش شوند.
- ویژگیهای قطعات آهنگری
در مقایسه با ریختهگری، فلز میتواند ساختار و خواص مکانیکی خود را بهبود بخشد. بافت ریختهگری پس از روش آهنگری و تغییر شکل حرارتی، به دلیل تغییر شکل فلز و تبلور مجدد، دندریت ضخیم اولیه و دانههای ستونی را به دانههای ریز، با اندازه یکنواخت و سازماندهی تبلور مجدد محوری تبدیل میکند، جداسازی اولیه، سستی، منافذ، سرباره را به تراکم و جوشکاری برمیگرداند، سازماندهی را نزدیکتر میکند و انعطافپذیری و خواص مکانیکی فلز را بهبود میبخشد.
خواص مکانیکی قطعات ریختهگری شده کمتر از قطعات آهنگری شده با همان جنس است. علاوه بر این، فرآیند آهنگری میتواند پیوستگی سازماندهی الیاف فلز را تضمین کند، به طوری که سازماندهی الیاف آهنگری و شکل آهنگری، و خط جریان فلز کامل باشد، که میتواند تضمین کند قطعات دارای خواص مکانیکی خوب و عمر طولانی هستند. قطعات آهنگری شده با آهنگری دقیق در قالب، اکستروژن سرد، اکستروژن حرارتی و سایر فرآیندها با قطعات ریختهگری قابل مقایسه نیستند.
آهنگری شیئی است که در آن فلز تحت فشار قرار میگیرد تا شکل دلخواه ایجاد شود یا نیروی فشاری مناسبی ایجاد شود. این نیرو معمولاً با استفاده از چکش یا فشار حاصل میشود. فرآیند آهنگری ساختار ذرات ریز ایجاد میکند و خواص فیزیکی فلز را بهبود میبخشد. در استفاده واقعی از قطعات، طراحی مناسب باعث میشود ذرات در جهت فشار اصلی جریان یابند. ریختهگری یک شی فلزی است که با روشهای مختلف ریختهگری، یعنی ذوب فلز مایع، با ریختن، پرس کردن، مکش یا سایر روشهای ریختهگری به داخل ریختهگری آماده شده، خنک کردن پس از شن و ماسه، تمیز کردن و عملیات پس از آن، شی با شکل، اندازه و عملکرد خاصی به دست میآید.