در این مقاله میخواهیم مراحل فرآیند فورج را به اختصار توضیح دهیم. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد فورج میتوانید به مقاله “فورج چیست” مراجعه نمایید.
از متدوال‌ترین روش‌های تولید و ساخت قطعات صنعتی می توان به فورج ، ریخته‌گری، جوشکاری، نورد و ماشین کاری اشاره کرد . روش تولید فورج از اولین روش‌های به کار گرفته شده توسط انسان در تولید ابزار است. در شکل دهی قطعات حاصل از روش تولید فورج ، نیرو و حرارت دو عامل مهم هستند.
مراحل فرآیند فورج بر اساس دمای کاری، نوع قالب و تلورانس انواع مختلفی دارد که به اختصار چند مورد را توضیح می دهیم.
در روش فورج قطعه ی اولیه که لقمه نامیده می شود در میان دو نیمه ی قالب قرار می گیرد و نیرویی زیاد به صورت آرام و گاهی ضربه ای به آن وارد می شود.
به این ترتیب قطعه ی گداخته در محیط قالب، شکل و فرم داخل قالب را به خود می گیرد. و فلز اضافی به حفره ی فلاش وارد می شود که بعدا از قطعه جدا می شود و دور ریز قطعه ی فورج شده محسوب می گردد.
پروسه ی فورج معمولا به صورت گرم انجام می گیرد و هر فلزی میزان حرارت مشخصی برای فورج شدن دارد. در روش فورج قطعه ی گداخته شده در کوره که به حرارت مشخص رسیده باشد را در قالب می گذارند که بر اثر فشار، فرم قالب را به خود بگیرد.
اکثر فلزات، قابلیت آهنگری و فورج شدن را دارا هستند. فلزاتی مانند فولادهای آلیاژی و فولادهای کربنی و آلومینیوم و آلیاژهای آن،برنج، مس و آلیاژهای آن ها و… برای فورج مناسب می باشند.
قالب های فورج برای فرم دهی و شکل دهی فلزات در تولید انبوه استفاده می شود که گاهی با حرارت دهی قطعات کار و گاهی بدون حرارت دهی صورت می گیرد.
قالب
از نظر قالب میتوان فورج را به دو روش قالب باز و بسته تقسیم کرد.
فورج قالب باز
دقت ابعاد قطعات تولید شده با روش فورج سرد، بیش تر می باشد.
آهنگری صنعتی در قالب باز معمولا برای تولید قطعات با شکل‌های ساده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش سنبه توسط دستگاه پرس به لقمه‌ای که درون قالب قراردارد برخورد کرده و با کم کردن ارتفاع، طول و عرض آن را افزایش می‌دهد.اگرچه قطعات تولیدی با قالب باز از استحکام بالا، تخلل کم و مقاومت در برابر خستگی مناسب برخوردارند اما دقت ابعادی کمی دارند.دقت ابعاد قطعات تولید شده با روش فورج سرد، بیش تر می باشد.
فورج قالب بسته
آهنگری صنعتی قالب بسته قطعات با شکل‌های پیچیده تولید می کند. به همین دلیل تغییر شکل کاملا تحت کنترل است. در روش فورج کاری سرد، عملیات تولیدی به صورت سرد انجام می گیرد در این روش به نیروی بالاتری نسبت به فورج گرم احتیاج است.در این روش، لقمه در نیمه پایینی قالب قرار گرفته و پرس نیمه بالایی قالب را روی لقمه فشار می‌دهد. به این ترتیب، لقمه، شکل داخل قالب را می‌گیرد. روش تولید فورج قالب بسته به دلیل تولید حداقلی زائده، در شکل دهی مواد گران قیمت مثل تیتانیوم از اهمیت بالایی برخوردار است.گاهی بر اساس شکل و نوع قطعه برای رسیدن به فرم نهایی از چندین قالب و چند مرحله فورج کاری استفاده می شود،
دما
بر اساس دمای کاری فورج در سه دمای سرد، گرم و داغ انجام می‌گیرد.
آهنگری سرد
آهنگری سرد در دمای محیط و طی چند مرحله انجام می‌شود. به دلیل دمای پایین، قطعات اکسید نمی شوند. روش تولید فورج سرد برای فلزاتی نرم مثل قلع، سرب و آلومینیوم کاربرد دارد. نیروی زیاد برای انجام فرایند از یک سو و فشار بالای بین قطعه و قالب از سوی دیگر، باعث شده این روش برای نمونه‌های فولادی مناسب نباشد. دقت ابعادی نمونه‌های آهنگری سرد نسبت به فورج داغ بیشتر است.
آهنگری داغ
در فورج داغ دمای قطعه از دمای تبلورمجدد بیشتر است. دمای بالا مانع از ایجاد کرنش سختی در نمونه می‌شود. دمای بالا علاوه مزیت بودن، عیب هم محسوب می‌شود. بالا بودن دما، میل به اکسید شدن را افزایش می‌دهد. به همین علت دستیابی به ابعاد دقیق دشوار می‌شود.
آهنگری گرم
در این روش قطعه تا زیر دمای تبلور مجدد گرم می‌شود. روش تولید فورج گرم که روشی تعدیل یافته از فورج سرد و فورج داغ است فرآیندی مابین این دو روش را طی می کند. در روش تولید فورج گرم، انتقال گرما از قطعه داغ به قالب و محیط از طریق جابه جایی و تشعشع صورت می‌گیرد که باعث پایین آمدن دمای قطعه و ایجاد خواص متغییری در طول فرآیند می‌شود.
تلورانس
آهنگری معمولی
در فورج معمولی، فلز گداخته بین قالب ها و بخش اضافی به صورت لایه ای نازک بیرون از قالب قرار می‌گیرد. این لایه زائد در انتها از قطعه بریده می‌شود. به دلیل استفاده از تجهیزات ساده و ارزان قیمت قطعات از دقت ابعادی پایینی برخوردارند و اغلب به ماشین کاری نیاز دارند.
آهنگری دقیق
در روش تولید فورج دقیق به دنبال تولید قطعه ای هستیم که پرداخت نهایی آن به حداقل برسد. برای دستیابی به این هدف بایستی ابعاد قطعه با دقت مشخص شود تا زائده ایجاد نشود. علاوه براین روانکاری و طراحی قالب مناسب نیز عواملی مهم در تولید قطعه با کیفی محسوب می‌شوند. در این روش به دلیل اینکه تنش های وارده از فورج معمولی بیشتر است، سایش قالب افزایش یافته و عمر قالب کاهش می‌یابد.
آهنگری غلتکی
از این روش برای کم کردن قطر میله و یا کاهش ضخامت استفاده می شود. در این روش از قالب هایی که به صورت تک غلتکی، دو غلتکی، سه غلتکی گوه ای مقعر و گوه ای تخت هستند ، استفاده می شود .
آهنگری حلقه‌ای
در این روش از دو غلتک چرخان برای افزایش محیط حلقه استفاده می‌شود. برای این کار پیش از فورج بایستی سوراخ‌هایی بر روی ماده اولیه ایجاد شود. سپس با استفاده از غلتک داخلی محیط حلقه ها زیاد و ضخامت با استفاده از دو غلتک مخروطی کاهش می‌یابد.
از پارامتر های مهم دیگر در این مبحث، میتوان به نیروی فورج و قالب استفاده شده پرداخت.
امیدواریم اطلاعات کافی درباره مراحل فرآیند فورج را از طریق این مقاله بدست آورده باشید.