فورجینگ یا آهنگری فرآیندی است که در آن فلزات گرم یا سرد تحت فشار و نیروی بسیار زیاد شکل داده میشوند. در این فرآیند، فلز به شکل دلخواه قالبگیری شده و خواص مکانیکی آن بهبود پیدا میکند. فورجینگ یکی از قدیمیترین روشهای شکلدهی فلزات است که با پیشرفت تکنولوژی، روشهای مختلفی برای انجام آن توسعه یافته است. بسیاری از قطعات حیاتی در صنایع ماشینسازی، خودروسازی و نظامی از طریق فورجینگ ساخته میشوند. این روش برای بهبود استحکام و سختی قطعات، به دلیل کنترل بهتر جریان مواد و دانهبندی ساختار، فشردهسازی مواد اولیه استفاده میشود. اکثر فلزات خمیری مانند فولاد، مس و آلومینیوم قابلیت فورجینگ را دارند. در ادامه این مقاله از آهنرسان میتوانید در مورد فورجینگ بیشتر بدانید و تاثیر آن بر قیمت فولاد و قیمت آهن امروز را هم مشاهده کنید.
چرا فورجینگ اهمیت دارد؟
به بخشی از اهمیت فورجینگ بر محصولات فولادی اشاره کردیم. غیر از آن، به دلایل زیر فورجینگ اهمیت دارد:
• افزایش استحکام و مقاومت: فورجینگ باعث میشود دانههای فلزی به هم فشرده شده و ساختار داخلی فلز یکنواختتر شود. این امر منجر به افزایش استحکام، مقاومت به خستگی و مقاومت در برابر سایش میشود.
• دقت ابعادی بالا: با استفاده از قالبهای دقیق، میتوان قطعات فورج شده با ابعاد و تلورانسهای بسیار دقیق تولید کرد.
• بهبود خواص سطحی: سطح قطعات فورج شده معمولاً صاف و بدون عیب است و در برخی موارد نیاز به عملیات پرداختکاری کمتری دارد.
• تولید قطعات پیچیده: با استفاده از قالبهای پیچیده، میتوان قطعات با شکلهای پیچیده و هندسی را تولید کرد.
• تولید انبوه: فورجینگ قابلیت تولید انبوه قطعات را دارد و در صنایع مختلف کاربرد گستردهای دارد.
انواع روشهای فورجینگ
فورجینگ به روشهای مختلفی انجام میشود و انواع روشهای فورجینگ به اختصار و با توضیحی مختصر عبارتند از:
• فورجینگ گرم: در این روش، فلز تا دمای کارپذیری گرم شده و سپس تحت فشار شکل داده میشود. این روش برای فلزاتی با نقطه ذوب بالا مانند فولاد مناسب است.
• فورجینگ سرد: در این روش، فلز در دمای محیط تحت فشار شکل داده میشود. این روش برای فلزاتی با نقطه ذوب پایینتر مانند مس و آلومینیوم مناسب است.
• فورجینگ آزاد: در این روش، فلز بدون استفاده از قالب شکل داده میشود.
• فورجینگ بسته: در این روش، فلز بین دو نیمه قالب قرار گرفته و تحت فشار شکل داده میشود.
• فورجینگ ضربهای: در این روش، از ضربات چکش یا پرس برای شکل دادن فلز استفاده میشود.
• فورجینگ ایزوترمال: در این روش، دمای فلز در طول فرآیند ثابت نگه داشته میشود.
مزایای فورجینگ
فورجینگ مزایای زیادی را برای تولید قطعات فلزی با کیفیت بالا ارائه میدهد. برخی از مهمترین مزایای فورجینگ عبارتند از:
• استحکام بالا
• دقت ابعادی بالا
• بهبود کیفیت سطح
• قابلیت تولید اشکال پیچیده
• تولید انبوه
معایب فورجینگ
در کنار مزایای فراوان، فورجینگ معایبی هم دارد که عبارتند از:
• هزینه بالای تجهیزات
• نیاز به نیرو کار ماهر
• محدودیت ضخامت قطعه
• مصرف انرژی بالا
مقایسه فورجینگ با سایر روشهای شکلدهی فلزات + جدول
بررسی فورجینگ با سایر روشهای شکلدهی فلزات یکی از مواردی است که آگاهی از آن، اطلاعات بسیار خوبی را در اختیار شما قرار میدهد و در نتیجه با در اختیار داشتن این اطلاعات، میتوانید برای شکلدهی فلز مورد نظر خود بهترین روش را انتخاب کنید. در ادامه با جدولی مدون و مشخص، فورجینگ را با سایر روشهای شکلدهی فلزات مقایسه کردهایم.
ویژگی | فورجینگ | ریختهگری | ماشینکاری | جوشکاری |
اصل روش | شکلدهی فلز تحت فشار و حرارت | پر کردن قالب با فلز مذاب و سرد شدن | برداشتن ماده اضافی از قطعه کار | اتصال دو یا چند قطعه فلزی با ذوب موضعی |
استحکام | بسیار بالا به دلیل ساختار دانهای یکنواخت | معمولاً کمتر از فورجینگ | بستگی به نوع ماشینکاری و جنس فلز دارد | بستگی به نوع جوش و جنس فلز دارد |
دقت ابعادی | بالا، به ویژه در فورج قالب بسته | متوسط | بسیار بالا | متوسط |
کیفیت سطح | خوب | به کیفیت قالب و فرآیند بستگی دارد | به نوع ماشینکاری بستگی دارد | به نوع جوشکاری بستگی دارد |
پیچیدگی شکل | قابل تولید اشکال پیچیده | محدودیت در تولید اشکال پیچیده | محدودیت در تولید حفرهها و گوشههای تیز | محدودیت در تولید قطعات با هندسه پیچیده |
تولید انبوه | مناسب | مناسب | مناسب برای قطعات با دقت بالا | مناسب برای اتصال قطعات |
هزینه | هزینه قالبسازی بالا، اما هزینه تولید واحد پایین | هزینه قالبسازی پایین، اما هزینه تولید واحد بالا | هزینه ماشینکاری بالا | هزینه جوشکاری بستگی به نوع جوش و قطعه دارد |
ضایعات | کم | زیاد | زیاد | کم |
چه زمانی از فورجینگ استفاده کنیم؟
• نیاز به استحکام بالا
• نیاز به دقت ابعادی بالا
• تولید انبوه قطعات یکسان
• نیاز به بهبود خواص مکانیکی فلز
چه زمانی از روشهای دیگر استفاده کنیم؟
• تولید قطعات با شکل پیچیده
• تولید قطعات با حجم کم
• نیاز به سطح بسیار صاف
ابزار و دستگاه جوش فورجینگ چیست؟
این ابزار و دستگاه قدرت ایجاد فشار گاز را دارند و با استفاده از حرارتی که ناشی از فشار بالای گاز تولید میشود، عملیات جوشکاری انجام میدهند. مهمترین اجزای این دستگاه شامل شلنگ مخصوص، مشعل، مانومتر فشار گاز و پمپ هیدرولیکی هستند. دستگاه جوشکاری فورجینگ در واقع به عنوان یکی از ماشینآلات ساختمانی شناخته میشود که برای جوش سر به سر میلگردها استفاده میشود. این دستگاه با استفاده از پمپ و جک هیدرولیکی خود، فشار بین دو میلگرد اعمال میکند. سپس، با استفاده از مشعل، دو سر میلگرد ذوب میشوند و به صورت یکپارچه به یکدیگر متصل میشوند.
با داشتن دستگاه جوش فورجینگ، میتوان حجم استفاده از میلگرد را به طور قابلتوجهی کاهش داد و در نتیجه، در قیمت میلگرد و فاکتور نهایی آن صرفهجویی کرد.
کاربردهای جوشکاری فورجینگ:
1. تولید میل لنگ
2. ساخت قطعات هواپیما
3. آرماتوربندی ساختمانها
4. آرماتوربندی پی و دیوار برشی
5. آرماتوربندی پلها و سدهای بتنی
6. تولید قطعات دوچرخه، موتورسیکلت و خودرو
مراحل فرآیند فورجینگ
اکنون روشهای متعددی برای عملیات فورجینگ وجود دارد که بسته به نوع فلز، یکی از فرآیندهای فورجینگ مورد استفاده قرار میگیرد. عملیات فورجینگ را میتوان تقریبا روی هر نوع فلزی انجام داد که شامل موارد زیر میشود:
• آمادهسازی اولیه و تمیز کردن
• حرارت دادن قطعه
• پوسته زدایی
• پیش گرم کردن و روغنکاری قالبها
• آهنگری در قالبهای مناسب و با توالی صحیح
• برداشتن ماده اضافی
• تمیزکاری
• کنترل ابعادی
• کم کردن ابعاد در صورت نیاز
• ماشینکاری جهت رسیدن به ابعاد نهایی
• عملیات حرارتی در صورت نیاز
• بازرسی و کنترل کیفیت قطعه
فلزات مناسب برای فرآیند فورجینگ
فرآیند فورجینگ به دلیل مزایایی که در افزایش استحکام، بهبود ساختار دانهای و دقت ابعادی دارد، برای طیف وسیعی از فلزات و آلیاژها قابل انجام است. انتخاب فلز مناسب برای فورجینگ به عواملی مانند دمای کارپذیری، خواص مکانیکی مورد نظر در قطعه نهایی و هزینه تولید بستگی دارد.
فلزات رایجی که معمولاً تحت فرآیند فورجینگ قرار میگیرند عبارتند از:
• فولادهای کربنی: از جمله پرکاربردترین فلزات در فورجینگ هستند. فولادهای کربنی به دلیل استحکام بالا، چقرمگی و قابلیت شکلپذیری در دماهای بالا، انتخاب مناسبی برای بسیاری از کاربردها هستند.
• فولادهای آلیاژی: این فولادها حاوی عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل، مولیبدن و وانادیوم هستند که خواص مکانیکی آنها را بهبود میبخشند. فولادهای آلیاژی در صنایع هوافضا، خودروسازی و نفت و گاز به طور گسترده استفاده میشوند.
• آلومینیوم و آلیاژهای آن: آلومینیوم به دلیل وزن سبک، مقاومت به خوردگی و قابلیت شکلپذیری بالا، در صنایع مختلف مانند هواپیماسازی و ساخت قطعات خودرو کاربرد دارد.
• مس و آلیاژهای آن: مس و آلیاژهای آن مانند برنج و برنز به دلیل هدایت حرارتی و الکتریکی بالا، مقاومت به خوردگی و قابلیت ماشینکاری، در صنایع الکترونیک، ساخت تجهیزات برقی و ساختمانی استفاده میشوند.
• تیتانیوم و آلیاژهای آن: تیتانیوم به دلیل استحکام بالا، وزن سبک و مقاومت به خوردگی، در صنایع هوافضا و پزشکی کاربرد دارد.
• نیکل و آلیاژهای سوپر آلیاژی: این آلیاژها در دمای بالا مقاومت بسیار خوبی دارند و در ساخت قطعات توربینهای گازی و موتورهای جت استفاده میشوند.
عوامل موثر در انتخاب فلز برای فورجینگ
• دمای کارپذیری: هر فلز دارای دمای کارپذیری مشخصی است. دمای کارپذیری دمایی است که در آن فلز قابلیت شکلپذیری بدون ترکخوردگی را دارد.
• خواص مکانیکی مورد نظر: استحکام، چقرمگی، سختی و مقاومت به خستگی از جمله خواص مکانیکی هستند که در انتخاب فلز نقش دارند.
• هزینه: هزینه ماده اولیه و فرآیند فورجینگ نیز در انتخاب فلز موثر است.
به طور کلی، فلزاتی که قابلیت تغییر شکل پلاستیک در دماهای بالا را دارند و خواص مکانیکی مطلوبی را از خود نشان میدهند، برای فرآیند فورجینگ مناسب هستند.
جمعبندی
در این مقاله از آهنرسان تلاش کردیم تا اطلاعات بسیار خوبی را در مورد فرآیند فورجینگ در اختیارتان قرار دهیم؛ فرآیندی که در آن فلز را تحت فشار و حرارت بسیار زیاد قرار میدهند تا به شکل دلخواه درآید. امیدواریم آنچه میخواستید را به دست آورده باشید و اطلاعات مورد نیاز خود را دریافت کرده باشید. چنانچه نیاز دارید اطلاعات بیشتری کسب کنید و یا با خرید آهن آلات با چک آشنا شوید میتوانید با شماره 05131916 تماس بگیرید.
سوالات متداول
1. فورجینگ چیست؟
فورجینگ یا آهنگری فرآیندی است که در آن فلز را تحت فشار و حرارت بسیار زیاد شکل میدهند تا به شکل دلخواه درآید.
2. مزایای فورجینگ چیست؟
استحکام بالا، دقت ابعادی بالا، کیفیت سطح خوب و قابلیت تولید انبوه از جمله مزایای فورجینگ است.
3. کاربردهای فورجینگ چیست؟
فورجینگ در صنایع مختلفی مثل خودروسازی، هوافضا، ساختمانسازی و نفت و گاز برای تولید قطعاتی مانند میللنگ، شاتون، چرخدنده و مهره استفاده میشود.
4. چه فلزاتی برای فورجینگ مناسب هستند؟
فولادهای کربنی، فولادهای آلیاژی، آلومینیوم، مس و تیتانیوم از جمله فلزاتی هستند که معمولاً تحت فرآیند فورجینگ قرار میگیرند.
5. تفاوت فورجینگ با ریختهگری چیست؟
در فورجینگ، فلز جامد تحت فشار شکل میگیرد، اما در ریختهگری، فلز مذاب در قالب ریخته میشود و سرد میشود. فورجینگ معمولاً قطعات با استحکام و دقت ابعادی بالاتری تولید میکند.