تقسیم بندی روش های آهنگری از نظر نوع قالب و ابعاد

آهنگری دقیق

هدف نهایی این روش تولید قطعه ای است که شکل آن بسیار نزدیک به شکل نهایی مورد نظر باشد و یا این که قطعه خروجی دقیقا شکل نهایی را داشته باشد. به همین دلیل، پس از شکل دهی به این روش قطعه نیازی به ماشین کاری ندارد یا ماشین کاری آن بسیار کم است.

در آهنگری دقیق، ابعاد قطعه باید به دقت تعیین شود تا فلز کاملا محفظه قالب را بدون هیچ ماده اضافه ای پر کند. یعنی قطعه باید در دقیق ترین و مناسب ترین موقعیت قرار بگیرد. نکته بعدی این است که طراحی قالب و روان کاری آن به صورتی باشد که جریان فلز در حین عملیات کنترل شود.

اصولا فرایندهای آهنگری سرد و در برخی موارد آهنگری گرم روش های دقیقی هستند یا این که با تمهیداتی می توان آن ها را دقیق کرد. در شکل زیر یک قطعه آلومینیومی را مشاهده می کنید که به این روش تهیه شده است.

آهنگری معمولی

در این نوع فرآیندها، متریال آهنگری بین قالب ها شکل می گیرد تا قطعه مورد نظر به دست آید. در این حالت یک سری مواد اضافی (فلاش یا پلیسه) به صورت زائده های نازکی بین دو نیمه قالب قرار می گیرد که در انتهای آهنگری توسط قالب دیگری برش داده شده و جدا می شود.

تقسیم بندی روش های آهنگری از نظر نوع قالب

فورج قالب باز (Open Die Forging)

این فرایندها با نام های فورج آهنگری (smith)، چکشی (hammer)، دستی (hand) و قالب تخت (flat-die) نیز شناخته می شوند. در فورج قالب باز، یک چکش با ضربه ای که به قطعه وارد می کند، سبب تغییر شکل آن می شود. منظور از چکش، هر عاملی است که بتواند نیروی زیادی را به قطعه وارد کند.

در آهنگری قالب باز، قطعه بین دیواره های قالب محصور نمی شود و می تواند آزادانه در دو راستای طولی و عرضی جریان پیدا کند.معمولا زمانی که ابعاد قطعات بزرگ تر از آن باشند که بتوان آن ها را در قالب های بسته تولید کرد، از روش قالب باز استفاده می شود. اپراتور این روش ها باید جهت گیری و موقعیت قطعه را برای رسیدن به شکل و ابعاد مورد نظر تنظیم کند.

قالب ها در این فرایند معمولا مسطح هستند، اما می توان آن ها را با سطوحی خاص جهت اجرای عملیات مشخصی طراحی کرد. برای مثال، یک قالب ممکن است سطحی گرد، مقعر یا محدب داشته باشد و یا حتی ابزاری برای ایجاد سوراخ یا برش داشته باشد.

در این روش، ممکن است از قالب هایی با چند کیلوگرم وزن تا قالب های 600 تنی استفاده شود. امروزه شفت های پروانه ای مورد استفاده در کاربردهای دریایی که 23 متر طول و چندین متر قطر دارند، با فورج قالب باز تولید می شوند. بنابراین محدودیت سایز و وزن قطعات تولیدی با این روش، تنها به محدودیت ابزار ایجاد حرارت و خصوصا قالب بستگی دارد.

در فورج آپست، به دلیل همزمان شدن حرکت عرضی قالب و اعمال نیروی طولی، قابلیت فورجینگ در دو جهت وجود دارد.فورج آپست داغ بیشترین تنوع را در بین محصولات تولیدی به روش آهنگری دارد. از این روش می توان برای تولید دریچه های موتور، کوپلینگ ها، پیچ ها و برخی اتصالات فلزی دیگر استفاده کرد.

فورج نوردی (Roll Forging)

در این فرایند، سطح مقطع میله یا بیلت حرارت دیده کاهش می یابد. این کاهش سطح مقطع، با گذشتن قطعه از میان دو غلتک متحرک که در مخالف جهت یکدیگر می چرخند، انجام می گیرد.هدف اصلی از اجرای فورج نوردی، کاهش ضخامت و افزایش طول قطعه است. این کار تا زمانی ادامه پیدا می کند که شکل و اندازه مورد نظر به دست آید.با توجه به کاربرد، غلتک های مورد استفاده می توانند شیارهایی داشته باشند یا نداشته باشند. تمام فلزاتی که با دیگر روش های آهنگری شکل داده می شوند، می توانند با این روش نیز شکل دهی شوند.

نورد حلقه (Ring Rolling)

در این فرایند از دو غلتک برای شکل دهی یک حلقه استفاده می شود. یک غلتک از درون سوراخ حلقه می گذرد و غلتک دوم آن را از بیرون فشار می دهد. با چرخش غلتک ها و فشرده شدن حلقه با ضخامت بالا در بین آن ها، ضخامت حلقه به تدریج کاهش یافته و قطر آن بیشتر می شود.با استفاده از غلتک های شکل دار می توان انواع سطح مقطع را تولید کرد. اجزای موشک، توربین، هواپیما، مخازن تحت فشار و رینگ های آلومینیومی از جمله محصولاتی هستند که با این روش تولید می شوند.

فورج دوار (Rotary Forging)

فورجینگ دوار نوعی فرایند شکل دهی دو قالبه است که فقط یک قسمت کوچک از قطعه کار در هر لحظه و به صورت پیوسته تغییر شکل می یابد. در این روش محور قالب بالایی نسبت به محور قالب پایینی انحراف دارد. همین انحراف است که باعث می شود نیروی فورج فقط به سطح کوچکی از قطعه کار وارد شود.

بدیهی است هر چه این زاویه انحراف بیشتر باشد، طراحی، نگهداری و تعمیرات قالب مشکل تر است. این روش نیز مانند روش های دیگر با ایجاد تنوع در دستگاه، زاویه، نوع و شکل قالب و دمای کاری می تواند انواع و اقسام مختلفی پیدا کند. قطعاتی مانند چرخ دنده، فلانج، توپی، بادامک و یاتاقان های غلتکی و مخروطی را می توان با این روش تولید کرد.

فورج شعاعی (Radial Forging)

فورج رادیال یا شعاعی نوعی فرایند آهنگری قالب باز است که در آن قالب ها روی فک های یک ماشین فورج که حرکت نوسانی رفت و برگشتی دارند، سوار می شوند. حرکت این فک ها همزمان و هماهنگ بوده و وقتی در انتهای کورس خود قرار گیرند، سبب ایجاد یک مقطع بسته می شوند.

قطعه کاری که می تواند پیشروی دورانی یا محوری داشته باشد، از این مقطع گذرانده می شود. در اثر ضربات فک ها این قطعه تغییر شکل یافته و سطح مقطع متفاوتی پیدا می کند. در این فرایند معمولا یک ماندرل در درون لوله قرار می گیرد تا به کمک آن بتوان پروفیل مورد نظر را داخل لوله ایجاد کرد.فورج شعاعی به طور گسترده در کاهش قطر محورها، لوله ها، اکسل ها، محورهای پله ای و تولید پروفیل های داخلی در لوله ها مثل لوله تفنگ مورد استفاده قرار می گیرد.

فورج قالب بسته (Closed Die Forging)

به فرایند شکل دهی که یک قطعه به طور کامل درون دیواره ها یا حفرات دو قالب محبوس شود و به شکل مورد نظر درآید، آهنگری قالب بسته گفته می شود. این فرایند در منابع لاتین با نام Impression-die forging نیز شناخته می شود.در این روش، یک قالب نقش سندان را دارد و قالب دیگر نقش چکش. قالب چکشی به روی فلز ضربه وارد می کند و سبب پر شدن حفرات قالب زیرین می شود. در اکثر موارد، قالب چکشی نیز شکل خاصی دارد.