آهنگری یا فورجینگ (Forging) یک روش مادر در صنعت است که برای تولید قطعات فلزی به کار گرفته می‌شود. پیشینه این روش به سال‌ها قبل از میلاد مسیح برمیگردد. با پیشرفت علم و تکنولوژی ساخت قطعات با فورج با افزایش چشم‌گیری همراه شد.
فورج چیست؟
فورج کاری را می توان فرآیند شکل دهی به قطعه فلزی در اثر پتک‌کاری و یا پرس‌کاری دانست.
برای انجام عملیات فورج، قطعه اولیه را که لقمه نامیده می‌شود در میان دو نیمه قالب قرار داده و نیروی بسیار زیادی به صورت آهسته و یا ضربه ای به آن اعمال میگردد.
با این شرایط قطعه گداخته شده درون قالب، شکل آن را به خود گرفته و مواد اضافی آن در حفره فلاش جمع می‌شوند.
این مواد اضافی که دور ریز فورج نام دارند، در انتها از قطعه جدا می‌شوند.
فورج با روش‌های مختلفی انجام می‌شود که این روش‌ها را بر اساس عوامل گوناگونی دسته بندی می‌نمایند.
محصولات فورج نیز با توجه به نوع آهنگری که در مراحل تولید آن‌ها به کار رفته است از ویژگی‌ها و کاربردهای خاصی برخورداراند.
تقسیم بندی فورج‌ها بر اساس دما به صورت زیر است:
فورج سرد چیست؟
فورج سرد در دمای اتاق و در چند مرحله انجام می‌شود. دما در این نوع از آهنگری به حدی پایین است که فلز اکسید نشود به همین دلیل دقت ابعادی قطعات تولید شده با فورج سرد بسیار بالاتر از فورج گرم است.
این روش برای فلزات نرمی چون آلومینیوم، سرب و… قابل اجرا است درحالی که فورج فولادها با این روش امکان‌پذیر نیست.
فورج گرم چیست؟
فورج گرم تعادلی بین فورج سرد و داغ است، در این روش قطعه کار تا دمایی قبل از تبلور مجدد حرارت داده می‌شود. گرمای قطعه داغ به قالب و محیط منتقل می‌شود بدین ترتیب دمای خود قطعه کاهش می‌یابد.
تنوع دمای فورج گرم حین انجام فرآیند موجب شده خواص ثابتی از ماده در دسترس نباشد.
فورج داغ چیست؟
دمای آهنگری داغ بیشتر از دمای تبلور مجدد است. دمای بالا این فرآیند، تمایل به اکسید شدن را در قطعه افزایش می‌دهد، بنابراین نمیتوان دقت ابعادی دقیقی به دست آورد.
دسته بندی فورج بر اساس دقت ابعادی به صورت زیر است:
فورج دقیق
در آهنگری دقیق همانطور که از نام آن مشخص است می‌بایست ابعاد قطعه دقیق مشخص گردد تا بدون حضور ماده‌ای دیگر قالب را پر کند. عموما آهنگری‌های سرد در دسته آهنگری‌های دقیق قرار داشته و در برخی موارد روش گرم نیز روش دقیق محسوب می شود.
محصول نهایی در این روش شبیه و یا دقیقا همان شکل مورد نظر را خواهد داشت از این رو قطعه خروجی نیازی به ماشین کاری نداشته و در صورت نیاز، بسیار کم خواهد بود.
فورج معمولی
در این فرآیند قطعه خروجی از نظر دقت و تلرانس ابعادی ضعیف تر بوده و لازم است که ماشین کاری حتما بر روی آن صورت بگیرد. در آهنگری به روش معمولی اغلب تنش کمتری به قالب وارد می شود و نیازی به هزینه نگهداری و تعمیرات نخواهد داشت.
دسته بندی فورج کردن براساس نوع قالب بر اساس زیر است:
فورج قالب باز
در این نوع فورج با استفاده از یک چکش (هرعاملی که قادر باشد نیروی زیادی بر قطعه اعمال کند) ضربات متعددی به قطعه وارد می‌شود تا تغییر شکل دهد. عدم انحصار قطعه میان قالب و دیواره‌های آن موجب حرکت آزادانه قطعه در راستای طولی و عرضی می‌شود.
قطعات بزرگی که امکان تولید آن‌ها با روش قالب بسته وجود نداشته‌باشد را با استفاده از قالب باز تولید می‌نمایند. قالب‌های این نوع فورج مسطح هستند اما می‌توان برای تولیدات خاص، قالب‌هایی با سطوح ویژه تولید نمود.
فورج قالب بسته
فورج قالب بسته یکی دیگر از انواع روش‌های آهنگری است، در این فرآیند قطعه به طور کامل درون حفره‌های دو قالب قرار می‌گیرد تا شکل مورد نظر حاصل شود. در فورج قالب بسته یک قالب، نقش سندان و دیگری نقش چکش دارد.
قالب چکشی با وارد کردن ضربات متعدد موجب پرشدن حفره‌های موجود در قالب زیرین می‌شود.
سندان چیست؟
سندان ابزاری فلزی است که آهنگران، مسگران و نعلبندان اشیاء را بر آن می‌کوبند یا آهن‌پاره‌ها را با پتک بر روی آن صاف می‌کنند.
ضربات چکشی روی قطعه با فاصله زمانی میلی ثانیه اتفاق می‌افتد. فلاش (فلزات اضافی) از حفره‌های قالب خارج شده و به سرعت سرد می‌شوند. پس از تکمیل فورج فلاش حذف خواهدشد.
همانطور که قبلا ذکر کردیم قالب‌های بسته امکان تولید قطعات با اشکال پیچیده را با ابعادی دقیق و در تعداد بالا فراهم می‌آورند.
فورج نوردی
در این نوع آهنگری، میله یا بیلت با عبور از میان دو غلتک متحرک که خلاف جهت یکدیگر در حال چرخیدن هستند، سطح مقطعش کاهش می‌یابد.
فورج نوردی با هدف کاهش ضخامت و طول قطعه انجام می‌گیرد و تا زمان رسیدن به شکل و اندازه دلخواه ادامه می‌یابد.
در رابطه با نورد اینجا بخوانید: نورد چیست؟
فورج دوار
در فورجینگ دوار شکل دهی به صورت دو قالبه است که یک قسمت از قطعه به صورت پیوسته درحال تغییر شکل است. علت وارد شدن نیروی فورج به قسمت کوچکی از قطعه کار، انحراف قالب بالایی نسبت به پایینی است.
لازم است بدانید طراحی، نگهداری و تعمییرات قالب با افزایش زاویه انحراف، مشکل‌تر خواهد شد. نمونه‌ای از محصولات این نوع آهنگری چرخ دنده، یاتاقان‌های غلتکی و مخروطی، بادامک و… است.
فورج آپست داغ
این نوع فورج که با نام آهنگری ماشینی هم نیز شناخته می‌شود جهت بزرگ تر شدن و تغییر سطح مقطع میله، لوله و یا به طور کلی محصولاتی که سطح مقطع یکنواختی دارند، اجرا می‌شود.
در این روش قطعه میان قالب‌های شیاردار قرار گرفته و فشار با استفاده از قالب‌های هدینگ به انتهای قطعه اعمال میگردد. این نوع فورجینگ را به دلیل شیوه انجام آن ساده‌ترین نوع آهنگری می‌دانند.
فورج شجاعی
فورج شجاعی که به آن فورج رادیال نیز گفته می‌شود، نوعی فورج قالب باز به شمار می‌رود. قالب‌ها در این روش دارای حرکت رفت و برگشتی هستند و روی فک‌های ماشین قرار گرفته‌اند.
حرکت هماهنگ و همزمان فک‌ها در انتهای کورس سبب ایجاد یک مقطع بسته می‌شود. این نوع فورج در سطح گسترده‌ای جهت کاهش قطر محورها، لوله ها، محورهای پله‌ای و پروفیل‌های داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فورج با نرخ انرژی بالا (HERF)
این آهنگری نوعی فورج قالب بسته است که می تواند به صورت گرم یا سرد انجام شود. در فرآیند (HERF) جهت افزایش سرعت تغییر شکل قطعه از انرژی ذخیره شده در یک گاز با فشار بالا استفاده می‌شود.
فورج پودری
فورج پودر ترکیبی از متالورژی پودر و فورج است. در این روش قطعه اولیه باید به گونه‌ای طراحی و ساخته شود که انتقال پودر و توزیع وزنی قطعه را تضمین نماید. این رویه توسط پرس‌های کامپکت انجام می‌شود.
سکه زنی
سکه زنی نوعی فورج قالب بسته است که به صورت سرد انجام می‌شود. همانطور که از نام این روش مشخص است سکه زنی جهت شکل دادن به سکه‌ها، مدال‌ها و جواهرآلات استفاده می‌شود.
برای رسیدن به دقت ابعادی دلخواه در این روش باید فشاری تا پنج یا شش برابر استحکام ماده اعمال شود.
روش سکه زنی به شما امکان استفاده از روانکار را نخواهد داد، علت این موضوع این است که فلز تحت فشار، رفتار غیرقابل تراکمی از خود نشان می‌دهد که از شکل دهی دقیق قطعه جلوگیری به عمل می‌آورد.
