همان طور که در مقاله فورج چیست درباره ی پیشینه و محبوبیت فورج و فرآیند آن به تشریح صبحت کردیم .در ادامه میخواهیم دلیل انتخاب گوی های فولادی فورج را توسط معادن ایران، توضیح دهیم و به بررسی طول عمر گوی فولادی فورج بپردازیم.
وقتی ما وسیله ای را تهیه میکنیم فرقی نمیکند هزینه کم یا زیاد برای آن صرف کنیم ،انتظار داریم تا مدت زیادی برای ما کار کند و زمان تعویض آن به تعویق بیفتد در حالیکه کارایی اولیه را داراست. به همین دلیل طول عمر یکی از مهم ترین ویژگی های هر وسیله ای است، حال اگر ما هزینه بیشتری برای آن صرف کنیم این مسئله طول عمر برای ما مهم تر نیز میشود.
از عوامل موثر برای جلوگیری از تخریب یک وسیله، میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- ﻣﻘﺎوﻣﺖ در ﺑﺮاﺑﺮ ﻧﺮم ﺷﺪن و ﺿﺮﺑﻪ در دﻣﺎی ﺑﺎﻻ: در دماهای بالا فولاد گرم نسبت به فولاد های دیگر در برابر گرما و ضربه استحکام و سختی بالاتری دارد.
- ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﻪ ﺷﻮک ﭘﺬﯾﺮی: ﻣﻘﺎوﻣﺖ در ﺑﺮاﺑﺮ ﺷﻮک ﺣﺮارﺗﯽ و ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ و ﭼﻘﺮﻣﮕﯽ ﺑﺎﻻ ﺑﺮای ﺟﻠﻮﮔﯿﺮی از ﺗﺮک ﺧﻮردن و ﺷﮑﺴﺖ ﻻزم اﺳﺖ. ﺑﻪ اﯾﻦ ﻣﻨﻈﻮر ﻣﯿﺰان ﮐﺮﺑﻦ ﻓﻮﻻد ﮔﺮم ﮐﺎر ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﺑﺎﯾﺪ ﺗﺎ ﺣﺪ اﻣﮑﺎن ﭘﺎﯾﯿﻦ ﺑﺎﺷﺪ.
- ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﻪ ﺳﺎﯾﺶ در دﻣﺎی ﺑﺎﻻ: ﻣﻘﺎوﻣﺖ در برابر ﺳﺎﯾﺶ و ﻓﺮﺳﺎﯾﺶ در دﻣﺎی ﺑﺎﻻ ﺑﺮای داﺷﺘﻦ ﻗﺎﻟﺒﯽ ﺑﺎ ﻃﻮل ﻋﻤﺮ ﺑﺎﻻ ﺿﺮوری اﺳﺖ. اﯾﻦ ﮐﺎر ﺑﺎ اﻧﺘﺨﺎب ﻋﻨﺎﺻﺮ آﻟﯿﺎژی و رﯾﺰ ﺳﺎﺧﺘﺎری ﮐﻪ ﻣﻮﺟﺐ ﺑﺎﻻ ﺑﺮدن اﺳﺘﺤﮑﺎم داغ ﻣﯽ ﺷﻮد اﻧﺠﺎم ﻣﯽ ﮔﯿﺮد وﻟﯽ ﺑﺎ ﺑﺎﻻ رﻓﺘﻦ اﯾﻦ اﺳﺘﺤﮑﺎم ﭼﻘﺮﻣﮕﯽ کاهش ﻣﯽ ﯾﺎﺑﺪ.
- اﺳﺘﺤﮑﺎم ﺑﻪ اﻋﻮﺟﺎج در ﺟﺮﯾﺎن ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺣﺮارﺗﯽ: اﯾﻦ اﻋﻮﺟﺎج ﺑﺎﯾﺪ در ﺣﯿﻦ ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺣﺮارﺗﯽ در ﺟﺮﯾﺎن ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻗﺎﻟﺐ های ﭘﯿﭽﯿﺪه ﮐﻤﺘﺮﯾﻦ ﺑﺎﺷﺪ. در ﻣﻮرد فولادهای ﮔﺮم ﮐﺎر ﮐﻪ در هوا ﺳﺮد ﻣﯽ ﺷﻮد اﯾﻦ اﻋﻮﺟﺎج ﮐﻤﺘﺮﯾﻦ اﺳﺖ.
- ﺗﺮاش ﭘﺬﯾﺮی ﺑﺎﻻ: اﯾﻦ ﻋﺎﻣﻞ ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺑﺎﻻﯾﯽ در ﺳﺮﻋﺖ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﯾﮏ ﻗﺎﻟﺐ دارد.
- ﻣﻘﺎوﻣﺖ در ﺑﺮاﺑﺮ ﺧﺴﺘﮕﯽ ﺣﺮارﺗﯽ: از اصلی ترین دلایل کاهش عمر قالب پدیده زدگی حرارتی را می توان نام برد که ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﮔﺮم و ﺳﺮد ﺷﺪن ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ ﻗﺎﻟﺐ، تنش های ﮐﺸﺸﯽ و ﻓﺸﺎری ﺑﺎﻻی وارده ﺑﻪ ﻗﺎﻟﺐ ﺷﺒﮑﻪ ای از ترک های ﻇﺮﯾﻒ وﻟﯽ ﻋﻤﯿﻖ ﮐﻪ ﺷﮑﻞ ﺗﻮر ﻣﺎﻧﻨﺪی دارﻧﺪ اﯾﺠﺎد ﻣﯽ ﺷﻮد.
انواع سایش قالب فورج
ما می توانیم با روش های مختلف فورج، خواص مکانیکی بهتری از مواد، همراه با استحکام بالا را نسبت به دیگر روش های ساخت و تولید داشته باشیم. چرا که کنترل جریان مواد را با استفاده از دیواره های قالب فورج و طراحی مناسب آن امکان پذیر است. لذا برای تولید قطعات با خواص مکانیکی بالا نیازمند قالبی هستیم که از سایش گوی ها فولادی جلوگیری کند و طول عمر گوی فولادی فورج را افزایش دهد.
انواع سایش هایی که در قالب فورج وجود دارند عبارتند از:
- سایش اصطکاکی
- سایش بار تناوبی
- سایش بار تناوبی مکانیکی
- تغییر شکل دائمی
که از راه هایی میتوان آنها را کنترل کرد و به حداقل رساند.
ﻋﻨﺎﺻﺮ آﻟﯿﺎژی و تاثیر آن ها در ﻓﻮﻻدﻫﺎی ﮔﺮم ﮐﺎر و ساخت ﻗﺎﻟﺐ فورج:
کربن: افزایش کربن، یعنی افزایش استحکام و سختی پذیری، و کاهش انعطاف پذیری. پس در ساخت قالب ها با فولادهای گرم کار باید حالت بهینه ای را انتخاب کنیم تا هم چقرمگی و هم استحکام با هم حاصل شود.
کرم: استفاده از کرم در فولادهای گرم کار باعث حفظ استحکام در دمای بالا، با تولید کاربید می شود.
مولیبدن: این عنصر باعث افزایش سختی پذیری، جلوگیری از ترک خوردن و باعث بالا رفتن استحکام در دمای بالا می شود.
تنگستن: سختی پذیری و حفظ استحکام در دمای بالا با تنگستن فراهم می شود. ولی اگر زیاد استفاده شود، باعث تردی قالب می شود.
وانادیوم: وانادیوم استحکام قالب را در دمای خیلی بالا (داغ) حفظ می کند.
کبالت: باعث حفظ استحکام فولاد و قالب در دمای بالا می شود.
به منظور افزایش کیفیت و طول عمر گوی فولادی فورج از این فلزات برای ساخت قالب ها استفاده می شود:
ﻓﻮﻻد ﮔﺮم ﮐﺎر ﮐﺮم دار H13، فولادی است که در ساخت قالب های فورج استفاده می شود. این فولاد دارای عناصر آلیاژی ﮐﺮم، ﻣﻮﻟﯿﺒﺪن و واﻧﺎدﯾﻮم می باشد و عمده تفاوت آن، مقدار زیادتر وانادیوم می باشد.
با توجه به خصوصیات فولادهای گرم کار که در بالا نیز اشاره شد، فولادهای گرم کار کرم دار H13، دارای خصوصیاتی به صورت یکجا می باشند که باعث افزایش استفاده از این نوع فولاد گرم کار در ساخت قالب های فورج یا فورجینگ را افزایش می دهد. این موارد عبارتند از:
- در دمای بالا و پایین، نسبت به سایش مقاومت بالایی دارد.
- انعطاف پذیری و چقرمگی بالایی دارد.
- از نظر ماشین کاری، قابلیت تراش خوبی دارد.
- سختی پذیری، در کنار استحکام در دمای بالا (داغ)
- خستگی حرارتی خوبی دارد.
- در حین عملیات حرارتی دارای کمترین اعوجاج می باشد
و این مشخصات برای قالب ها ،تاثیر مستقیمی بر روی طول عمر گوی های فلزی دارد.
گلوله‌های فولادی فورج سخت شده برای آسياهای معادن گلوله‌ای زمانی كه سايش شديد و مقاومت شيميايی مورد نياز است، بسيار مناسب هستند. همچنين مواقعی كه ايجاد حرارت برای فرآيندهای آسياب و پراكندگی تعيين‌كننده است، می توان از اين گلوله‌ها استفاده كرد. ساچمه‌ها و گلوله‌های فولادی در آسياب‌های سريع و عاری از آلودگی (تر يا خشک) جامدات، پراكندگی مايعات و كاهش اندازه ذرات ريز، همگن‌سازی فيلرها و موادخام، كاربردهای سايشی و گردسازی در آسياهای گلوله‌ای، لغزشی، دينو، دانه‌ای، افقی يا عمودی كاربرد فراوانی دارند. فولاد آلياژی به دليل دانسيته و سختی نسبی بالای آنها مصارف خاصی در سنگ‌شكن‌ها و مخلوط كردن مواد سخت و سنگين دارند. همچنين در آسياهايی كه فشارها و ضربات شديدی اعمال می شود يا در فرآيندهای مختلف سنگ‌شكنی از اين نوع فولادها استفاده می شود. گلوله‌های فولادی فورج شده نيز مزايای بسياری را در كاهش اندازه ذرات و پراكنش ريز سيالاتی با گرانروی بالا از خود ارائه می دهند.
به‌طور معمول گلوله‌های فولادی كربنی برای آسياهای دانه‌ای با سرعت پايين از قبيل آسياهای فلزات يا پودرهای شيميايی استفاده می شوند. در فرآيندهای آسياهای گلوله‌ای با سرعت بالا كه در ساخت رنگ‌ها، جوهرها يا پودرهای رزينی كاربرد دارند، عموما از گلوله‌های فولادی آلياژی كرم‌دار به دليل استحكام و مقاومت بالای آنها استفاده می شود.
پس نتیجه میگیریم که به دلیل استحکام و مقاومت گوی های فولادی فورج و طول عمر بیشتر آنها از این گوی ها در صنعت استفاده کنیم.