فرآیند فورجینگ و انواع ماشین‌های فورجینگ

فورجینگ یک فرآیند متالورژی است که قطعات فلزی را با اعمال فشار بر روی فلز داغ در داخل قالب‌ها شکل می‌دهد. این فرآیند نوعی شکل‌دهی گرم است که شامل تغییر شکل پلاستیکی فلز در دمایی است که تبلور مجدد و تغییر شکل به طور همزمان اتفاق می‌افتد. این امر از سخت شدن کرنش جلوگیری می‌کند که می‌تواند قابلیت انعطاف‌پذیری را کاهش داده و به شکست ترد و خستگی ساختاری منجر شود.

ماشین‌های فورجینگ قطعات فلزی را از آلومینیوم، مس و فولاد تولید می‌کنند. استفاده از این نوع ماشین‌ها برای تغییر شکل فلزات با نسبت شکل‌پذیری بالا، به خصوص با دقت کم تا متوسط، توصیه می‌شود.

مزایای فورجینگ عبارتند از:

• ساختار دانه همگن

• افزایش قابلیت انعطاف‌پذیری

• از بین بردن ناخالصی‌های شیمیایی

• کاهش تشکیل رسوب

معایب فورجینگ عبارتند از:

• تاب برداشتن احتمالی فلز در طول فرآیند خنک شدن

• تلورانس‌های کم‌دقیق‌تر

• واکنش‌های شیمیایی احتمالی بین فلز و محیط اطراف آن

انواع ماشین‌های فورجینگ (شکل‌دهی گرم)

1. ماشین‌های فورجینگ ضربه ای:

   • با ریختن فلز داغ در داخل مشت و قالب که به تدریج قطعه را فشرده می‌کند، شکل‌های پیچیده را تولید می‌کنند.

   • چکش ها باعث می‌شود که این فلز چکش‌خوار با شکل حفره‌های مشت و قالب مطابقت پیدا کند.

   • چکش‌های قدرتی یا چکش‌های ضربه ای، که به عنوان تجهیزات فورجینگ ضربه ای شناخته می‌شوند، می‌توانند از نیروی پنوماتیک، هیدرولیک یا الکتریکی استفاده کنند.

   • قالب‌ها و مشت‌ها می‌توانند مسطح یا V شکل باشند و نیروی ضربه می‌تواند از 5000 تا 200000 کیلوگرم باشد.

   • از آنجایی که برای شکل‌دهی قطعه فقط به یک قوچ نیاز است، فلش تولید می‌شود و باید بریده شود.

2. ماشین‌های فورجینگ قالب باز:

   • با شمش، بیلت، میلگرد یا پیش‌فرم‌ها استفاده می‌شوند.

   • قطعه کار را بین قالب‌های مسطح یا شکل‌دار بدون محدود کردن کامل جریان فلز تغییر شکل می‌دهند.

   • این امر منجر به طولانی شدن قطعه کار در حالی که مقطع عرضی آن را کاهش می‌دهد.

   • با استفاده از ضربه‌های متعدد می‌توان به طولانی شدن و افزایش قطر دست یافت.

   • طول قطعات فلزی می‌تواند از چند سانتی‌متر تا 30 متر و وزن آنها از چند کیلوگرم تا چند صد هزار کیلوگرم باشد.

   • از ماشین‌های فورجینگ قالب باز می‌توان برای ساخت شکل‌های نسبتاً پیچیده استفاده کرد، اما معمولاً برای تولید جامدات یا توخالی‌های ساده استفاده می‌شوند که برای رسیدن به شکل نهایی خود نیاز به ماشین‌کاری قابل توجهی دارند.

3. ماشین‌های فورجینگ قالب بسته:

   • برای اطمینان از پر شدن کامل قالب نیازی به تشکیل فلش ندارند.

   • فلز در حفره‌ای تغییر شکل می‌دهد که اجازه خروج مواد اضافی را نمی‌دهد، که نیاز به طراحی دقیق قالب را بیشتر می‌کند.

4. ماشین‌های فورجینگ همدما:

   • مواد و قالب‌ها را تا همان دما گرم می‌کنند.

   • برای سوپرآلیاژها در خلاء یا اتمسفر با کنترل دقیق انجام می‌شود.

تجهیزات فورجینگ چکشی و پرس در دسترس است، اما به اپراتور ماهر به جای چکش قابل برنامه‌ریزی نیاز دارد.

منابع:

globalspec