فورجینگ چیست ؟

فورجینگ فرآیندی است که شامل شکل دادن فلز از طریق چکش ، فشار دادن یا نورد است. این نیروهای فشاری با چکش یا قالب به فولاد اعمال می‌شود. فورجینگ اغلب با توجه به دمایی که در آن عملیات انجام میشود، طبقه بندی می شود؛ فورجینگ سرد ، گرم یا داغ .

فولاد فورج شده، آلیاژی از کربن و آهن است که برای ایجاد ماده ای بسیار سخت و مستحکم، تحت فشار شدید فشرده می شود. هزاران سال است که از فورجینگ برای ایجاد انواع مواد استفاده می شود. فورجینگ فولاد به روش مدرن با استفاده از ماشین های تخصصی یا چکش های هیدرولیک انجام می شود.

تاریخچه فورجینگ

فولاد آهنگری شده (فورج شده) به طور سنتی توسط یک آهنگر تولید می شود. این شخص فلز را با آب خیس می کند و آن را با یک چکش در بالای سیل می ریزد. اولین فولاد فورج شده در ایران و چین توسعه یافت. روشهای مدرن در دهه 1800 توسعه یافت.

در ابتدا ، برنز و مس رایج ترین فلز های فورج شده، در عصر برنز بودند؛ بعداً با کشف توانایی کنترل دما و روند ذوب آهن ، آهن به فلز اصلی فرفورژه تبدیل شد. محصولات سنتی شامل وسایل آشپزخانه ، ظروف فلزی ، ابزار دستی و سلاح های لبه دار است. انقلاب صنعتی برای فرایند فورجینگ این امکان را  فراهم ساخت تا به یک فرایند تولید انبوه و کارآمدتر تبدیل شود. از آن زمان به بعد ، فورجینگ در تجهیزات ، روباتیک ، کنترل های الکترونیکی و اتوماسیون تکمیل شد. فرمولاسیون در حال حاضر فورجینگ یک صنعت جهانی است که با امکانات مدرن ، قطعات فلزی باکیفیت و در ابعاد، اشکال ، مواد و سطح پرداخت متنوع تولید می کند.

فورجینگ فلزات

طیف گسترده ای از فلزات قابل فورج شدن هستند. فلزات رایج مورد استفاده در فورجینگ شامل فولاد کربن ، فولاد آلیاژی و فولاد ضد زنگ است. فلزات بسیار نرم مانند آلومینیوم ، برنج و مس نیز قابلیت فورجینگ را دارند. مزیت فرایند فورجینگ، تولید قطعاتی با خواص مکانیکی فوق العاده با حداقل ضایعات می‎باشد. مفهوم اصلی فرایند فورجینگ تغییر شکل پلاستیک فلز اصلی به شکل هندسی مورد نظر است.  این فرایند مقاومت خستگی و استحکام بالاتری به فلز می بخشد. این فرایند  باتوجه به  قابلیت تولید انبوه قطعات و دستیابی به خصوصیات مکانیکی خاص در محصول نهایی، اقتصادی است.

خواص و مزایای فولاد فورج شده

فولاد فورج شده از سایر عملیات مانند ریخته گری متمایز است. خواص فولاد جعلی در مقایسه با فولاد چدنی کاملاً بی نظیر است. برخی از ویژگی های فولاد آلیاژ فورج شده عبارتند از:

1. فورجینگ فولاد ترکیبی از استحکام فوق العاده، چقرمگی بالاتر و دوام درجه یک میباشد. در تماس با مواد دیگر ، احتمال کمتری برای خرد شدن فولاد وجود دارد.
2. مزیت دیگر فولاد فورج شده این است که از انواع فلزات معادلی که ریخته گری یا ماشینکاری شده اند، مستحکم تر است. فشاری که باعث فشرده شدن فولاد می شود باعث می شود که دانه ها در داخل فولاد تغییر شکل دهند.
3. قطعات فولاد فورج شده درجه بالاتری از دوام و قابلیت اطمینان و تحمل را دارند
4. این فولاد دارای یکنواختی ترکیب و ساختار بوده و حداقل قابلیت تغییر در ماشین پذیری و خصوصیات مکانیکی را دارند
5. این قطعات طرح هایی را ممکن می سازد که بارها و فشارهای زیادی را در خود جای می‌دهد

کاربرد فولاد فورج شده

فولاد فورج شده در صنایع مختلفی استفاده می شود. از تولید و تا تجهیزات داروسازی ، از فولاد فورج شده استفاده میکنند. در ساخت هر چیزی که از فلز ساخته می‌شود، اگر از فولاد فورج شده استفاده شود قوی تر می‌شود.مشخصات فولاد فورج شده مانند استحکام و مقاومت ، هر صنعتی، از خودروسازی گرفته تا ماشین آلات تولید و کشاورزی را به سود می رساند. این فولاد به عنوان اتصالات لوله در صنعت نفت و گاز و  به عنوان قرقره و چرخ دنده در صنعت خودرو به کار می‌رود. صنعت هواپیما نیز از استحکام این فولاد در اتصال دهنده ها و اعضای بدنه هواپیما بهره می برد.

انواع روش فورجینگ

بسته به نوع پروژه و برنامه مورد نظر شما ، از فرآیندهای فورج مختلف برای شکل دهی فلز استفاده می شود. سه روش عمده برای forging عبارتند از:

1. فورجینگ رینگ رولینگ
2. فورج قالب باز
3. فورج قالب بسته

فورجینگ رینگ رولینگ (نورد رینگ)

در این فرایند از دو قطعه خمیده برای تغییر شکل فلز استفاده میشود. به طور معمول ، این قطعات، دو غلتک (رول) متضاد هستند. این روش، محصولات فورج شده را با شکل مشابه قالب ها تولید میکند. روند رینگ رولینگ تا حد زیادی به دلیل فواید زیادی که دارد، بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد. برخی از مزایای این روش شامل عمر طولانی ، بهره وری بالا ، هزینه کم و کیفیت سطح می باشد.

همانند دیگر روشهای فرم دهی، در روش رینگ رولینگ نیز بسته به خواص ، جنس ماده و همچنین پارامترهای مورد انتظار از محصولات تولیدی، می توان دماهای متفاوتی را جهت فرآیند انتخاب کرد.

از مزایای این روش میتوان به دورریزی کمتر فلز، اشاره کرد. این فورجینگ در ساخت واشر، بوشینگ و قطعات بدون درز کاربرد دارد.

مزایای فورجینگ رینگ رولینگ:

1. تولید ضایعات بسیار کم
2. ایجاد یک ساختار دانه مطلوب در فلز
3. کاهش سطح مقطع فلز
4. تولید لبه های باریک

فورج قالب باز

فرآیندی است که فلز را با یک سری از نیروهای فشاری تغییر شکل می دهد. این کار بین دو قالب صاف یا اشکال ساده انجام می‌شود. معمولاً ، قالبها فلز را به طور محصور نمی کنند، به همین دلیل این فرایند "قالب باز" نامیده می شود. این روش مشابه روش آهنگری سنتی با چکش است. قبل از انجام این روش لازم است فلز گرم شود.

فورجینگ قالب باز به عنوان فورج اسمیت نیز شناخته می شود. در این فرایند، چکش روی فلزی که در یک مکان ثابت قرار گرفته، ضربه زده و آن را تغییر شکل می دهد. در این نوع فورجینگ، فلز هرگز به طور کامل در قالبها محصور نمی شود.

مزایای فورجینگ قالب باز:

1. مقاومت و استحکام خستگی بهتر
2. احتمال نقص یا سوراخ ها را کاهش می دهد
3. ریزساختار را بهبود می بخشد
4. اندازه دانه ریزترفورج قالب باز

فورجینگ قالب بسته

فورجینگ قالب بسته،  فرآیندی است که با وارد کردن نیرو به فلز در بین دو قالب، آن را شکل می دهد. فرایند قالب بسته به مقدار زیادی نیرو نیاز دارد. فورجینگ قالب بسته به عنوان فورجینگ ضربه ای نیز شناخته می شود. این فلز در قالب قرار گرفته و چکش روی فلز وارد شده  و باعث می شود فلز جریان یافته و حفره های قالب را پر کند. این چکش برای واردن کردن ضربه های متوالی سریع زمان بندی شده تا در مقیاس میلی ثانیه با فلز در تماس باشد. فلز اضافی از حفره های قالب بیرون رانده می شود. فلاش سریعتر از بقیه مواد خنک می شود و باعث می شود فلز موجود در قالب قوی تر شود. پس از جعل فلاش برداشته می شود.

مزایای فورجینگ قالب بسته

1. تولید قطعات تا 25 تن
2. نزدیک به شکل خالص تولید می کند که به مقدار کمی عملیات پرداخت نیاز دارد
3. اقتصادی برای تولید سنگین

مزایای استفاده از استنلس استیل فورج شده

این فولاد به دلیل عملکرد بالای آن در محیط های تحت تنش و خورنده بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. این نبشی در صنایع مختلف از جمله صنایع صنعتی ، غذایی ، زیرساختی و نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرد. قطعاتی که با استفاده از فولاد ضد زنگ فورج شده قابل تولید هستند عبارتند از:

• شفت های توربین
• اجزای ظروف برودتی
• ظروف حاوی ضایعات هسته ای
• قطعات با مقاومت بالا برای محیط های آب نمکی

نکات قابل توجه درباره فورجینگ