فورج قالب باز

آهنگری قالب باز به صورت یک فرآیند فورج داغ می باشد که در آن قطعه مورد نظر با پرس میان قالبهای با هندسه ساده شکل دهی می شود. از این فرآیند در مواردی که تعداد قطعه کم و شکل آن ساده است، استفاده می شود.

زمانی که خواص مکانیکی مطلوب با ماشینکاری و ریخته گری حاصل نشود، فرآیند آهنگری قالب باز به کار گرفته می شود. همچنین هنگامی که ابعاد قطعه بزرگ باشد و یا مهلت تحویل قطعه مورد نظر کم باشد، از این فرآیند استفاده می شود.

باید توجه شود که به دلیل جابجایی مکرر قطعات پیچیده در آهنگري قالب باز ، نرخ تولید در این فرآیند پایین می باشد. همچنین این عملیات با صفحات تخت و V (وی) شکل انجام می شود. اما از آنجایی که بخش زیادی از ماده قابل کنترل نیست، برای اشکال دقیق مورد استفاده قرار نمی گیرد.

لازم به ذکر است که شکل دهی به روش آهنگری قالب باز سبب مقاومت در برابر خستگی بهتر ، افزایش استحکام و افزایش طول عمر قطعه مورد نظر می شود. همچنین ضایعات مواد در این روش کمتر از روش های دیگر می باشد.

قطعات قابل ساخت در فورج قالب باز

در فورج قالب باز محدودیت هایی نظیر وزن ، ابعاد و جنس در ساخت قطعه مورد نظر وجود دارد. به عنوان مثال نمی توان از مواد ترد و شکننده در این فرآیند استفاده کرد.

جنس موادی که با فرآیند آهنگري قالب باز قابل ساخت هستند ، به شرح زیر است:

• فولادهای کربنی کم آلیاژ
• آلیاژهای نیکل
• مس
• آلیاژهای آلومینیوم
• آلیاژهای منگنز
• سوپرآلیاژهای پایه آهن
• سوپرآلیاژهای پایه کبالت
• فولاد ضد زنگ مارتنزیتی
• سوپرآلیاژهای پایه نیکل
• آلیاژهای تنگستن

همچنین در فرآیند آهنگري قالب باز ، محدودیتی در اندازه و وزن قطعات وجود ندارد. فقط باید ظرفیت ماشین پرسکاری ، قابلیت دوران و جابجایی قطعه مورد بررسی قرار بگیرد. متناسب با ابعاد قطعه مورد نظر نوع ماشین های پرس یا پتک انتخاب می شود.

در آهنگری قالب باز ، نواحی مختلف قطعه مورد نظر به صورت جداگانه شکل دهی می شود. به عنوان مثال از این فرآیند برای ساخت انواع پروفیل های متقارن، قطعات استوانه ای متقارن، پره های توربین، مخازن فشار، پیستون و … استتفاده می شود.

عملیات فورج سرد و گرم

فورج را می توان به صورت سرد (در دمای اتاق) و گرم یا داغ (در دماهای بالاتر از اتاق) انجام داد.

فورج قالب باز به روش سرد ، عملیاتی شامل خم کاری، کشش، کله زنی، نقش زنی، اکستروژن و پیچ زنی است که به نیروی بالاتری نسبت به فـورج گرم احتیاج دارد. همچنین دقت ابعاد قطعات تولید شده با روش فـورج سرد، بیش تر می باشد.

در آهنگری قالب باز به روش سرد ، دقت ابعاد قطعات تولید شده بیش تر است. از این روش برای ساختن قطعات با اشکال، اندازه و جنس های مختلف استفاده می شود. همچنین می توان جریان فلز و ساختار دانه های آن را کنترل نمود و در نتیجه به استحکام و چقرمگی خوبی دست یافت.

ماده خام در فرآیند آهنگری قالب باز به روش سرد باید به اندازه کافی قابلیت چکش خواری داشته باشد. همچنین از این روش برای تولید قطعات در شرایط کاری تنش بالا استفاده می شود.

به روش گرم ، قطعات تولیدی از دقت ابعادی چندان خوبی برخوردار نیستند. همچنین در این روش، ضروری است که عملیات پایانی به منظور تبدیل کردن قطعه به محصولی مناسب کار با دقت مدنظر انجام شود.

لازم به ذکر است که قطعه های تولیدی با استفاده از فورج را می توان با سایر روش هایی نظیر ریخته گری ، متالورژی پودر و ماشین کاری نیز تولید کرد. اما باید توجه داشت که قطعات تولیدی با هر یک از این روش ها استحکام، چقرمگی و دقت ابعادی متفاوتی خواهند داشت.

طراحی قالب فورج

قالب فورج یکی از یکی از قالبهای مورد استفاده در صنعت قالب سازی می باشد. از این رو طراحی و ساخت آن ها از اهمیت بالایی برخوردار است.

طراحی قالب فورج باید به گونه ای باشد که قابلیت چکش خواری داشته باشد. علت آن است که به عنوان مثال در آهنگري قالب باز قطعات در میان قالب قرار می گیرند و سپس با ضربات متوالی چکش به قالب ، قطعه مورد نظر شکل می گیرد. در نتیجه اعوجاج قالب تحت بارهای بالا، به خصوص در تولید قطعات با تلرانس کم، مشاهده می شود.

طراحی قالب فورج توسط نرم افزارهای طراحی انجام می شود و نیازمند دانش تخصصی در این زمینه می باشد. در طراحی قالب فورج خط جدایش دقیقا در بزرگترین سطح مقطع قطعه واقع است. در نتیجه قالب به گونه ای طراحی می شود که هنگام عملیات به یکدیگر قفل شوند و هیچ حرکت اضافی در عرض نداشته باشند.

ساخت قالب فورج

ساخت قالب فورج نسبت به سایر قالبسازی ها کمی دشوار است و برای ساخت آن معمولا زمان و انرژی زیادی صرف می شود.

نکته قابل توجه در آهنگري قالب باز این است که قالبها در درجه حرارت بالا استفاده می شوند. در نتیجه ضروری است که از فولاد گرم (سری H در استاندارد AISI) برای ساخت قالب استفاده شود. گاهی در برخی موارد فولادهای کم آلیاژ نیز به این منظور به کار گرفته می شود.

در فورج قالب باز ، قالبها به فرم تخت، نیم دایره ای و v شکل می باشند که در ادامه هر یک به اختصار توضیح داده می شوند.

قالب فورج تخت

در آهنگری قالب باز به شکل تخت ، نواحی تماس قطعه مدنظر با قالب های تخت محدود می شود و در شکل دهی قطعاتی همچون تیرها، قطعات تخت و گرد کاربرد دارد. همچنین به منظور جلوگیری از شکل دهی قطعه مورد نظر به شکل مخلوط، زمانی که هر دو قالب پایین و بالای قطعه تخت است باید توازن میان هر دو قالب رعایت شود.

قالب فورج نیم دایره ای

قالب فورج نیم دایره ای در اثر ایجاد یک حفره نیم دایره در مرکز سطح تماس قالب تخت به وجود می آید که توسط خود قطعه کار حاصل می شود. در این قالب نواحی کناری قطعه تا حد بیشتری محدود شده و جهت جریان فلز در راستای طولی هدایت می شود. در این حالت شعاع نیم دایره برابر با قطر کوچکترین قطعه ای می شود که می تواند در بین دو نیم دایره قرار بگیرد.

قالب فورج V

قالبهای فورج V شکل برای ساخت قطعات گرد و سیلندرها (با ماندرل) به کار می روند. همچنین بهینه ترین زاویه برای آن از 90 تا 120 درجه می باشد.

هزینه فورج قالب باز

به طور کلی در تولید قطعات با استفاده روش فورج می توان در بسیاری از هزینه ها نسبت به فرآیند ریخته گری صرفه جویی کرد. اما هزینه خدمات فورج ، به نوع کار و قالب استفاده شده بستگی دارد و نمی توان قیمت مشخصی برای آن در نظر گرفت.

همچنین لازم به ذکر است که هزینه فورج قالب باز به دلیل اینکه تمام اطراف قالب کار پوشانده نمی شود ، از هزینه تولید قطعه توسط فورج قالب بسته کمتر است.

شکل دهی پرسکاری کشش عمیق پانچ ورق نورد نورد ورق فورج قالب بسته اکستروژن اکستروژن پروفیل خمکاری ورق آبکاری کروم تزئینی