مزایای آهنگری

 

مزایای آهنگری عبارت خالص نشان دهنده عدم نیاز به ماشینکاری یا فرآیندهای نهائی کردن سطح آهنگری شده میباشد یک شکل خالص آهنگری شده به هیچ کار اضافی هیچ یک از سطوح آهنگری شده نیازی ندارد.

یک آهنگری نزدیک میتواند برخی سطوح و نه در تمام آنها تنها نیاز به یک ماشین کاری حداقل کاری داشته باشد آهنگری گاهی آهنگری بسته یاد میشود تا تا کیدی داشته باشد فقط در طی عملیات آهنگری ابعاد و دقت نهائی سطوح مورد نیاز است.

 

آهنگری سرد به صورت سنتی دقیق تلقی میشوند مباحث اکستروژن سرد در باره آن بحث خواهد شد در این جلد درباره جزئیات صحبت نخواهد شد به صورت مشابه فرآیند های آهنگری نیز در آهنگری طبقه بندی میشوند.

 

باید توجه شود که آهنگری تنها هنگامی‌ اقتصادی است که تهیه قطعه از یک توده خام قابل انجام نباشد در بیشتر مواقع سعی شده دقت بیشتری روی فرآیند های سرد انجام شود.

آهنگری نیم گرم حالتی است که در زیر دمای تک فاز انجام شود و مزایای هر دو روش آهنگری سرد وگرم را دارا می باشد اطلاعات جزئی تر مربوط به آهنگری آلیاژ آلومینیوم و تیتانیوم نیز در مبحث آهنگری آلیازهای آلومینیوم و آهنگری آلیاژهای تیتانیوم قابل دستیابی است.

مشکلات دسترسی به بسته و کیفیت سطح قابل قبول آهنگری گرم به صورت سنتی با یک وسعت ماشینکاری طراحی شده اند در حدود۳mm انگیزه برای آهنگری حذف ویا کاهش فرآیند گران ماشین کاری است این هزینه نه تنها قیمت ماشین کاری است که هزینه مواد براده شده نیز شامل می شود.

 

صرفه جویی ناشی از مواد به وضوح صرفه جویی ناشی از ماشین کاری نکردن نیست میتواند لحاظ شود
وزن یک قطعه که به صورت سنتی آهنگری شده است اغلب دو برابروزن قطعه تمام شده ماشینکاری شده است.

 

یک مطالعه انجام شده توسط انجمن صنعتی آهنگری تخمین زد که حدود ۲۰ تا ۴۰ درصد وزن هر قطعه آهنگری شده پرت میباشد گاهی اوقات جهت اطمینان از پر شدن قالب در تمامی‌گوشه ها این پرت ها ضروری است.

 

علت دیگر جهت استفاده از آهنگری این است که خواص یک قطعه آهنگری شده اغلب از ماده ای که پس از آهنگری معمولی ماشینکاری میشود بهتر است به علت ساختار مولکولی در این فرآیند است.

 

کاربرد آهنگری

مزایای آهنگری تصمیم بر این گرفته شود که یک قطعه باید به روش آهنگری تولید شود باید یا به روش سنتی و یا به روش درست انجام شود قطعات قرار نیست به روش منظم انجام شوند.

دقت یک فرآیند آهنگری بستگی به دقت نهائی تولید هندسه مورد نیاز ابعاد و کیفیت سطح دارد این نیازها باید برای هر قطعه تشخیص داده شوند اثر این نیازها در پارامترهای تولید باید در تحلیل طراحی مورد نظر قرار گیرد.

 

فرض براین است که آهنگری باید قابلیت این را داشته باشد که پس از عملیات به راحتی قطعه جدا شود قطعات با شیب منفی نمیتوانند با این فرآیند تولید شوند صفحات موازی با محور آهنگری اغلب نیروه های اصطکاکی زیادی هنگام فورج قطعه ایجاد میکنند.

 

ظرفیت مکانیزم خروجی وسایل آهنگری که بار مورد نیاز را تهیه میکند.
کشش مواد قطعه در دمای خروجی قطعه باید بار مورد نیاز جهت خروج را تحمل کند.
خوردگی قالب وصدمه دیدن سطح قطعه ممکن است بخاطر اصطکاک اتفاق بیافتد.

 

فیزیک جریان فلز عملیات آهنگری همچنین کاربرد های آهنگری را محدود میکند برای فلزات این امکان وجود ندارد که تیغه های نازک ویا گوشه های تیز را پر کنند نیروهای زیاد در قالب نیز ممکن است باعث بروز مشکلات در جریان فلز شود.

خنک شده قطعه توسط قالب نیز جریان فلز را محدود میکند یکی از دلایل استفاده از آهنگری قالب داغ یا هم دما میباشد آهنگری در قالب داغ هم دما را ببینید جریان فلز در آهنگری نیز میتواند باعث بروز مشکلاتی بشود.

دیدگاه های اقتصادی نیز کاربردهای آهنگری را تحت تاثیر قرار می دهد اگر تنها قیمت فرآیند آهنگری در نظر گرفته شود آهنگری دقیق عموما از نوع سنتی آن گرانتراست.

آهنگری هنگامی‌جالب تراست که هدف تولید قطعه ای با سطوح پیچیده و مشکل جهت ماشین کاری است واین روش از لحاظ هزینه قابل مقایسه با فرزکاری تراشکاری و یا سنگ زنی است.

 

دقت ابعادی قابل وصول با این روش میباشد ودر بعضی مواقع دقتهای بهتر نیز بدست آمده است و دوباره اگر مقایسه ای انجام شود بین قطعه ای که با آهنگری تمام سطوح آن نهائی شده است با قطعه که نیاز به ماشین کاری دارد.

طراحی ابزار جهت آهنگری باید شامل تحلیل تمامی‌اثراتی که میتوانند در دقت قرآیند موثر باشد بگردد باید در نظر گرفته شود که قالب مقداری انبساط انجام میدهد به علت تماس با قطعات داغ دید گاه باید برای قطعه کار باشد که پس از آهنگری شدن انقباض خواهدداشت.

 

تغییر شکل ارتجاعی ابزار و وسایل آهنگری حین فرآیند رخ میدهد وباید اثر آن روی دقت قطعه در نظر گرفته شود. در اکثر موارد این تغییر شکل ناچیز می‌تواند صرف نظر شود.

کار پذیری قطعه نیز یک مبنای بررسی است این امر درآهنگری دقیق بسیار بحرانی تر است چون تغییر شکلهای بیشتری نیاز است تا به دقتهای لازم برسیم.

تحلیل دمای قطعه و قالب نیازمند یک تحلیل دقیق انتقال حرارت است محاسبات تغییر شکل ارتجاعی نیازمند داشتن نیروی آهنگری و تحلیل تنش میباشد وتحلیل جریان فلز برای طراحی از تمام اینها مشکل تر است.

مدل ریاضی فرآیند آهنگری بر اساس روش اجزا محدود توسعه پیدا کرده برای کمک به مهندس طراح که نیازمند این تحلیل است این مدل در قالب برنامه کامپیوتری ارائه شده و می‌تواند نمودارهای تنش و دما را به طراح نشان دهد.

 

شبیه سازی و مدل در قسمت آمده است تحلیل آهنگری بر اساس مدل کامپیوتر مفید است اگر قالب نیز با همین روش طراحی و ساخته شده باشد هدف از شکل خالص باعث این خواهد بود که آهنگری و ابزارهای آن مشکلتر باشد.

شبیه سازی فیزیکی یکی از انتخاب برای شبیه سازی ریاضی آهنگری توسط کامپیوتراست شبیه سازی فیزیکی ساخت یک مدل و قطعه قالب را در گیر می کند مشاهده جریان یک ماده خمیری در دمای اتاق مفید واقع شده جهت دریافت جریان فلز حین آهنگری قالب در شبیه سازی فیزیکی نوعی پلاستیک شفاف است که قادر میسازد مشاهده پیوسته ای از فرآیند داشته باشیم.

 

استفاده از روشهای تحلیلی با هم نکاتی در ساخت قالب فقط جنبه تجربی داشته ودر کارگاه قابل دسترسی است در برخی موارد آهنگری ویا ابعاد حفره قالب میتواند تنظیم شود برای دستیابی به دقت لازم میزان توسعه عموما با مقدارزیاد کار تحلیلی افزایش پیدا میکند.

برای آهنگری ایجاد تعادل مابین سعی و خطا در ساخت و استفاده از روشهای تحلیلی است.
نگرش تحلیلی برای حالتی که تجربه ای موجود نیست میتواند مفید واقع شود.

نرم افزارهای قدرتمندی نیز جهت این امر موجود میباشد تلفیق آن با دانش و تجربه میتواند به پیش فرضهایی در زمینه ساخت قالبهای آهنگری دقیق دست یافت.

معین کردن یک قطعه برای آهنگری در ساخت قالب باید به کنترل فرآیند توجه شود ودر ارتباط با عوامل مطرح شده در زیر بایستی حداقل مطالعه صورت گیرد.

دقت ابعادی بدست آمده بهتراز دقت ابعادی قالب نخواهد بود بایستی دقت ساخت قالب از دقت مورد نظرجهت قطعه بالاترباشد کاربرد گیج ها می‌باشد که بایستی دقت ساخت آنها ازآنچه مورد اندازه گیری میباشد بیشترباشد.

 

قالب بازرسی نشود مشکل خواهد بود تا منشا خطا های بوجود آمده را پیدا کرد.
اساس اندازه گیری توسط گیج برروی قطعات نمیتواند برای اندازه گیری قالب مورد استفاده قرار گیرد.
ماشینهای اندازه گیری محوری cmm اغلب برای بازرسی قالب استفاده می شوند.
برای طراحی قالب لازم است دقت ماشینهای مورد استفاده در ساخت قالب را بداند.

اگر قرار است حفره قالب توسط اسپارک انجام شود دقت الکترود ودقت باربرداری بایستی دانسته شود قرارگیری قالب در تولید دقت آن فرق خواهد کرد بعلت وجود فرسایش در سطح قالب واین از عوامل مهم تغییر دقت ابعادی است.

 

فرسایش اندک میتواند خروج از اندازه مورد نظر را در پی داشته باشد هزینه تعمیر قالب و یا جاگذاری هسته جدید بایستی در بعد اقتصادی طراحی دیده شود.

جهت و تنظیم قالب در پرس نیز همانقدر مهم است نگهدارنده هایی که برای بستن بلوکه های قالب استفاده میشوند نیز از درجه اهمیت بالایی برخوردارند.

تنظیم قالب ضخامت قطعه آهنگری شده را تحت تاثیر قرار میدهد و ضخامت خود جز عوامل هندسی قطعه است که میتواند درجه اهمیت زیادی داشته باشد.

 

حجم نهائی قطعه به یکدیگر وابسته هستند از آنجائیکه آهنگری برای پرت کم ویا بدون پرت طراحی میشود مورد ضخامت کاملا بهرانی است تنظیم قالب طوری باشد که پرت درخط جدایش تشکیل شود گوشه های تیز پر نخواهند شد.

در آهنگری یک مرحله ای ماده اولیه برشی از میلگرد و یا یک مقطع استاندارد دیگر است ولی در نوع برنامه ای یا چند مرحله ای محصول هر مرحله ماده اولیه است برای مرحله بعدی ولی در هرصورت دقت ماده اولیه اثر مستقیم در دقت محصول هر مرحله دارد.

شکل ماده اولیه پیچیده است گسترش ماده در آن مهم است جهت اطمینان از صحت جریان فلز حین فرآیند آهنگری نیاز به ماده اولیه دقیق دارد.

حجم میتواند با وزن کردن نیز کنترل شود پیش بینی مکانی جهت فرار مواد اضافی در قالب در صورت اضافه بودن مواد به آنجا هدایت شود.

کیفیت سطح ماده اولیه نیز مهم است چرا که می‌تواند کیفیت سطح قالب را تحت شعاع قراردهد جلوگیری از اکسید اسیون یکی از عوامل مهم است بخش فرآیند حرارتی درباره آن بحث شده است.

 

سطوح برش خورده نیز مهم است گرچه گاهی اوقات قالبها طوری طراحی میشوند که آن سطوح در سطوح غیر بحرانی محصول واقع شوند.

کنترل ترکیبات شیمیایی ساختارهای متالورژی ماده خام میتواند در کاربردها آهنگری مهم باشد آهنگری فولاد نباید کربن از دست بدهد وبرای مواد خالص نباید تغییری در ساختارمولکولی آنها حاصل شود.

تمام متغییرهای آهنگری روانسازی به سختی قابل اندازه گیری است گرچه روانسازی بعنوان بحرانیترین عامل موفقیت یک فرآیند آهنگری شناخته شده است نیروی آهنگری که مواد حفره قالب را پر میکنند یکنواختی متالورژیکی محصول ساختارمولکولی و کیقیت سطحی اثر میگذارد.

دمای قطعه کاریک متغییر بحرانی در آهنگری میباشد این قسمت به کنترل این عامل میپردازد قطعه کار دچار یک تغییر دمای است حین فرآیند آهنگری در اکثر موارد دمای قطعه کار دمای خروجی از کوره درنظر گرفته میشود در آهنگری روی این دما بین +۱۰ C تا+۲۰ C کنترل وجود داشته باشد.

 

تغییرات دمایی قطعه مستقیما اندازه گیری شود قطعه به محض خروج از کوره شروع به از دست دادن دما میکند نوع انتقال قطعه از کوره تا پرس نیز می‌تواند موثر باشد و در این مرحله میتوان از ابزارهای خودکار استفاده کرد.

قطعه بیشترسرد میشود هنگامی‌که درتماس باقالب قرار میگیرد این انتقال حرارت به ضریب هدایت گرمایی قطعه و قالب و ضخامت ماه روانسازی بستگی دارد.

بنابر این زمان تماس قالب یا قطعه با اعمال نیرو نیز بر سرد شدن قطعه اثر می گذارد برای یک قالب با هندسه معلوم زمان تماس با قطعه ثابت است.

 

در برخی تحلیل های دمایی آهنگری ممکن است ضرورت احساس شود که روی دمای تغییر شکل نیر حساب شود درصد بالایی معمولا بالای ۹۰% از انرژی مکانیکی فرآیند آهنگری تبدیل به حرارت میشود.

 

افزایش پیدا میکند دمای قطعه در طی آهنگری بایک تعادل مابین حرارت از دست داده شده به محیط و حرارت تولید شده حین تغییر شکل نتیجه میشود.

اثر انقباض حرارتی
اثر حرارت بر جریا ن مواد تنش و حالت الاستیک قطعه و قالب
اثر حرارت بر خواص روانسازی
با بررسی طراحی قالب ابعاد قطعه آهنگری شده به حرارت آهنگری وابسته است به علت انقباضات حرارتی
برای بررسی اثرات حرارتی یک دمای میانگین برای قطعه در نظر گرفته میشود.

انبساط حرارتی برای قطعه و قالب خطی نباشد یک مقدار میانگین بایستی بکار رود علاوه بر انقباض حرارتی درجه حرارت دقت فرآیند آهنگری را به علت اختلاف جریان تنش در مواد قطعه تحت الشعاع قرار میدهند.

در مبحث فرضیات طراحی قالب بحث شد دمای آهنگری میتواند انتخاب شود و جریان تنش میتواند تخمین زده شود و مقدار نیروی آهنگری میتواند محاسبه شود تغییر شکل ارتجاعی قالب در برخی مواد و وسایل آهنگری میتواند حالت مناسب میتواند در طراحی قالب استفاده شود.

اگر تغییر شکل ارتجاعی مهم باشد تغییر در دمای قطعه رخ دهد این اهمیت جریان تنش را تغییر میدهد جریان تنش بسیارحساس است نسبت به تغییرات دمایی در دما بالا و جداول جریانهای تنش نیز در دماهای بالا بیشتر هستند.

دمای قطعه میتواند رفتار روانساز را عوض کند روانسازی ثابت برای رسیدن به یک فرآیند را قبلا متذکر شدیم دمای قطعه اثر مهم و خاصی درآفریند روانسازی دارد اگر یک پوشش روان کننده روی قطعه پیش از شکل دهی وجود داشته باشد.

 

اکسید اسیون قطعه داشته باشد باید توجه شود که عامل دما می‌تواند موثر باشد و در مبحث انتخاب فرآیند های گرمایی درباره آن بحث شده است بطور کلی اکسید اسیون بایستی درآهنگری مورد توجه قرارگیرد.

 

کنترل دمای آهنگری میتوانند کنترل متالورزیکی فرآیند را در برداشته باشد فرآیند سخت شدن شکل گیری مجدد شیک بلوری با دمای آهنگری در ارتباط است جابجائی های متالورزیکی نیز میتواند حین فرآیند آهنگری روی دهد.

 

رفتارهای متالورزیکی اگر پس از فرآیند عملیات حرارتی لازم است باید انجام گیرد جابجایی متالورزیکی میتواند اثرات ابعادی نیز داشته باشد باید در آهنگری فولاد که در دمای ۸۱۵ تا ۳۴۰ انجام میشود در نظر گرفته شود.

 

جابجایی فازی در فولاد اندکی بالای دمای آهنگری روی میدهد این امر با تغییری در حجم همراه است دمای وقوع این مسئله بستگی به نوع آلیاژ بکار رفته دارد.