فولاد چگونه فورج می شود؟ فرآیند، تکنیک ها و کاربردها

آهنگری فولاد چگونه کار می کند: پاسخ مستقیم

آهنگری فولاد فرآیند شکل دادن به فولاد با اعمال نیروی فشاری - از طریق چکش زدن، فشار دادن یا نورد کردن - در حالی که فلز تا دمایی گرم می شود که آن را پلاستیکی و قابل کار کند اما مذاب نباشد. نتیجه بخشی با خواص مکانیکی برتر در مقایسه با قطعات ریخته‌گری یا ماشین‌کاری شده، زیرا فرآیند آهنگری ساختار دانه‌های داخلی را اصلاح می‌کند و حفره‌های داخلی را از بین می‌برد.

از نظر عملی، یک شمش یا شمش فولادی بین آنها گرم می شود 1100 درجه سانتی گراد و 1250 درجه سانتی گراد (2012 درجه فارنهایت تا 2282 درجه فارنهایت) برای آهنگری داغ - رایج ترین روش صنعتی - سپس در زیر یک پرس یا چکش قرار داده می شود که آن را به شکل دلخواه تغییر شکل می دهد. سپس قسمت شکل داده شده تحت شرایط کنترل شده خنک می شود و از طریق ماشینکاری، عملیات حرارتی یا پردازش سطح به پایان می رسد.

این یک تکنیک واحد نیست بلکه یک خانواده از فرآیندهای مرتبط است. بسته به هندسه قطعه، حجم تولید، تلورانس های مورد نیاز و درجه مواد، سازندگان از فورج قالب باز، قالب بسته (مثلا قالب)، فورج رول، نورد حلقه یا آهنگری همدما انتخاب می کنند. هر کدام مبادلات متفاوتی را بین استفاده از مواد، هزینه قالب، دقت ابعاد و پیچیدگی قابل دستیابی ارائه می دهد.

ماده اولیه: انتخاب فولاد مناسب برای آهنگری

هر گرید فولادی به یک شکل جعل نمی شود. محتوای کربن، عناصر آلیاژی و تمیزی مذاب همگی بر نحوه جریان مواد تحت فشار و خواصی که قطعه نهایی به دست می آورد تأثیر می گذارد. فولادهای آهنگری به طور کلی به شرح زیر دسته بندی می شوند:

• فولادهای کم کربن (0.05-0.30% C): بسیار انعطاف پذیر و آسان برای جعل. برای قطعات ساختاری، پیچ و مهره ها و شفت هایی که به سختی شدید نیاز ندارند استفاده می شود.
• فولادهای کربن متوسط (0.30-0.60% C): اسب کار صنعت آهنگری؛ گریدهایی مانند AISI 1040 و 4140 برای میل لنگ، شاتون ها، چرخ دنده ها و محورها استفاده می شوند.
• فولادهای پر کربن (0.60-1.00٪ C): سخت تر و قوی تر اما حساس تر به ترک خوردن در طول آهنگری. برای فنرها، ریل ها و ابزارهای برش استفاده می شود.
• فولادهای آلیاژی (سری 4000، 8000): افزودنی های کروم، مولیبدن، نیکل و وانادیوم، سختی و چقرمگی را بهبود می بخشد. رایج در هوافضا و ماشین آلات سنگین.
• فولادهای زنگ نزن (سری 300 و 400): نیاز به فشار آهنگری بالاتر و کنترل دما سخت تر. در کاربردهای شیمیایی، فرآوری مواد غذایی و پزشکی استفاده می شود.

مواد آهنگری به صورت میله های گرد، شمش های بریده شده از میله های نورد شده یا شمش برای قطعات بسیار بزرگ به دست می آید. وزن شمش برای قطعات خودرو معمولاً از 0.5 کیلوگرم تا 30 کیلوگرم ، در حالی که آهنگرهای صنعتی بزرگ - مانند شفت توربین یا فلنج مخازن تحت فشار - می توانند از شمش هایی با وزن چندین تن شروع شوند.

گرمایش فولاد: دما، کوره ها و کنترل مقیاس

گرمایش جایی است که فرآیند آهنگری در واقع آغاز می شود، و بسیار کنترل شده تر از تصویر یک میله درخشان بیرون کشیده شده از آتش است. اشتباه گرفتن دما - حتی تا 50 درجه سانتیگراد - می تواند به معنای ترک خوردگی آهنگری، سایش بیش از حد قالب یا قطعاتی باشد که بازرسی نمی شوند.

محدوده دمای آهنگری بر اساس نوع فولاد

کوره های آهنگری صنعتی کوره های اجاق گاز دوار، کوره های فشاری یا سیستم های گرمایش القایی هستند. گرمایش القایی برای تولید شمش های کوچکتر با حجم بالا غالب شده است زیرا شمش با قطر 50 میلی متر را تا دمای آهنگری گرم می کند. زیر 60 ثانیه ، پوسته پوسته شدن سطح را تقریباً به طور کامل از بین می برد و تقریباً استفاده می کند 30 تا 40 درصد انرژی کمتر نسبت به سیستم های کوره گازی معادل.

مقیاس - لایه اکسید آهن که در طول گرمایش کوره گازی روی سطح ایجاد می شود - یک مشکل دائمی است. اگر رسوب توسط تماس قالب به سطح قطعه فشار داده شود، عیوب سطحی ایجاد می کند که نیاز به ماشینکاری اضافی دارد یا باعث رد می شود. جت های رسوب زدایی آب با فشار بالا که در 150-200 بار در خطوط پرس استاندارد هستند تا بلافاصله قبل از ورود شمش به قالب از بین بروند.

فورج باز قالب: انعطاف پذیری برای قطعات بزرگ و سفارشی

آهنگری قالب باز - که به آن فورج آزاد یا آهنگری نیز می گویند - از قالب های مسطح، V شکل یا ساده که قطعه کار را در بر نمی گیرد، استفاده می کند. اپراتور یا سیستم خودکار، شمش را بین هر ضربه پرس می چرخاند و تغییر مکان می دهد و به تدریج آن را به شکل دلخواه در می آورد. این تکنیک به فروشگاه فورج انعطاف پذیری زیادی می دهد: یک مجموعه قالب تخت می تواند هر تعداد شکل قطعه مختلف را تولید کند به سادگی با تغییر نحوه دستکاری قطعه کار.

فورج قالب باز روش انتخابی برای قطعاتی است که برای قالب های بسته بیش از حد بزرگ هستند - شفت روتور توربین، محور پروانه کشتی، فلنج های بزرگ، پوسته مخازن تحت فشار، و رول های آسیاب. قطعات تولید شده از این طریق می توانند از چند کیلوگرم تا وزن داشته باشند چند صد تن . دستگاه پرس 300 MN در گروه دوم صنایع سنگین چین یکی از بزرگ‌ترین دستگاه‌ها در جهان است که می‌تواند قطعات تیتانیوم و فولاد را برای نیروگاه‌های هسته‌ای و سازه‌های هواپیما جعل کند.

توالی فرآیند برای یک شفت بزرگ معمولاً به این صورت است:

1. شمش ریخته شده و اجازه داده می شود تا جامد شود. بخش‌های بالا (بالا) و پایین (پناه) با جداسازی و حفره‌ها بریده می‌شوند و تا 20 تا 25 درصد وزن شمش اصلی .
2. شمش باقیمانده مجدداً گرم شده و به هم می‌خورد (به صورت محوری فشرده می‌شود) تا ساختار دانه‌های ریخته‌شده را شکسته و حفره‌های داخلی را ببندد.
3. شمش در زیر پرس کشیده می شود (دراز) و به صورت تدریجی بین ضربات چرخشی می چرخد ​​تا مواد به طور یکنواخت کار کند.
4. چندین بار گرم کردن مجدد برای قطعات بزرگ مورد نیاز است تا دمای کار بالاتر از حد آهنگری نهایی حفظ شود.
5. آهنگری خشن برای از بین بردن بی‌نظمی‌های سطحی ماشینکاری شده است و از نظر عیوب داخلی به صورت اولتراسونیک بررسی می‌شود.

استفاده از مواد در آهنگری قالب باز کمتر از کار با قالب بسته است - معمولاً 60-75٪ وزن شمش شروع به آهنگری تمام شده ختم می شود. بقیه به عنوان محصول، مقیاس، و سهام ماشینکاری حذف می شود. با وجود این، برای قطعات بسیار بزرگ یا یکبار مصرف، هزینه های پایین قالب، قالب باز را به تنها گزینه مقرون به صرفه اقتصادی تبدیل می کند.

آهنگری با قالب بسته: تولید دقیق و با حجم بالا

آهنگری قالب بسته - که به آن فورج قالب قالبی نیز می‌گویند - از نیمه‌های قالب بالایی و پایینی همسان استفاده می‌کند که حاوی تأثیر منفی دقیق قطعه تمام شده است. هنگامی که پرس بسته می شود، شمش فولادی گرم شده حفره قالب را پر می کند و شکل دقیق قالب را به خود می گیرد. فلز اضافی به شکل یک حلقه نازک به نام فلاش فشرده می شود که بعداً بریده می شود.

این روش غالب برای تولید قطعات ساختاری و مکانیکی با حجم بالا است: میله‌های اتصال خودرو، بند انگشت فرمان، توپی چرخ‌ها، بال‌های هواپیما و ابزارهای دستی. فورج قالب بسته مدرن به تحمل ابعادی دست می یابد ± 0.5 میلی متر یا محکم تر بر روی قطعات با اندازه متوسط، به طور قابل توجهی ماشینکاری پایین دستی را در مقایسه با ریخته گری کاهش می دهد.

توالی مرگ چند ایستگاهی

قطعات پیچیده به ندرت با یک ضربه به شکل نهایی ساخته می شوند. بلوک قالب به چندین ایستگاه قالب بندی تقسیم می شود که به ترتیب ترتیب داده شده اند:

• برداشت کامل تر: فلز را به صورت طولی توزیع می کند و سطح مقطع را در نقاط خاص کاهش می دهد.
• برداشت لبه دار: فلز را در نواحی خاص جمع می کند و تقریباً نمایه مقطع را شکل می دهد.
• برداشت مسدود کننده: قطعه کار را از قبل به شکلی شبیه به قسمت نهایی اما با شعاع بزرگتر و کشش بیشتر می سازد.
• برداشت نهایی کننده: قطعه را به هندسه نهایی می رساند و جزئیات ظریف و شعاع های محکم را تشکیل می دهد. فلش در اینجا تولید می شود.

برای یک شاتون معمولی خودرو در AISI 4140، کل دنباله - از قرار دادن شمش تا استخراج آهنگری با برش فلاش - طول می کشد. زیر 30 ثانیه روی یک پرس مکانیکی مدرن با توان 25000 تا 40000 کیلو نیوتن. یک خط آهنگری می تواند تولید کند 600 تا 1200 شاتون در ساعت .

فلاش و استفاده از مواد

فلش معمولا نشان می دهد 10-20 درصد وزن بیلت در آهنگری قالب بسته معمولی. آهنگری بدون فلش - نوعی که در آن قالب کاملاً محصور است و حجم بیلت دقیقاً با حفره مطابقت دارد - می تواند این ضایعات را از بین ببرد اما به آماده سازی شمش بسیار دقیق و نیروهای پرس بالاتر نیاز دارد. این برای قطعاتی مانند چرخ دنده و حلقه های یاتاقان استفاده می شود که در آن صرفه جویی در هزینه مواد پیچیدگی اضافه را توجیه می کند.

رول فورج و نورد حلقه: روش های شکل دهی تخصصی

فراتر از دو دسته اصلی آهنگری قالب، چندین فرآیند تخصصی آهنگری فولاد ارزش درک دارند زیرا بر دسته‌های محصول خاصی تسلط دارند.

رول فورج

در آهنگری رول، شمش گرم شده بین دو رول ضد چرخش با شیارهای شکلی که در سطوح آنها ماشین کاری شده است، عبور می کند. با عبور بیلت، رول ها سطح مقطع آن را کاهش داده و آن را درازتر می کنند و فلز را با الگوی دقیق مورد نیاز برای عملیات آهنگری بعدی توزیع می کنند. فورج رول به طور گسترده ای به عنوان مرحله پیش شکل دهی قبل از آهنگری قالب بسته قطعات دراز مانند میله های اتصال و فنرهای برگ استفاده می شود. توزیع مواد را بهبود می بخشد و تعداد قالب های بسته مورد نیاز را کاهش می دهد، سایش قالب و زمان چرخه را کاهش می دهد.

حلقه نورد

نورد حلقه با سوراخ کردن یک سوراخ در یک رول دیسکی شکل و سپس گسترش آن بین یک رول اصلی رانده و یک رول idler حلقه های بدون درز ایجاد می کند در حالی که رول های محوری مسطح ارتفاع حلقه را کنترل می کنند. نتیجه یک حلقه بدون درز با ساختار دانه ای است که به طور مداوم در اطراف محیط آن جریان دارد - یک مزیت ساختاری قابل توجهی نسبت به حلقه های بریده شده از صفحه یا ساخته شده توسط جوشکاری.

حلقه های نورد از نژادهای کوچک یاتاقان با وزن متفاوت است زیر 1 کیلوگرم به فلنج های عظیم توربین بادی و فلنج های کشتی راکتور هسته ای با قطر خارجی بیش از حد 8 متر و وزن های بالا 100 تن . صنعت هوافضا به شدت به قطعات تیتانیوم و فولاد نورد حلقه‌ای برای پوشش‌ها، قاب‌ها و دیوارهای موتور جت متکی است.

آهنگری سرد و گرم: فولاد کاری زیر حرارت قرمز

آهنگری داغ تنها گزینه نیست. آهنگری سرد - در دمای اتاق یا نزدیک به آن انجام می شود - و آهنگری گرم - معمولاً در 650-900 درجه سانتیگراد برای فولاد - ترکیبات مختلفی از پرداخت سطح، دقت ابعادی و عملکرد مکانیکی را ارائه دهید.

آهنگری سرد

آهنگری سرد فولاد بر سخت شدن کار متکی است: با تغییر شکل فلز به صورت پلاستیکی، چگالی دررفتگی آن افزایش می‌یابد و به تدریج قوی‌تر می‌شود. قطعات تولید شده توسط آهنگری سرد می توانند به دست آورند پرداخت سطح Ra 0.4-1.6 میکرومتر و تلورانس های ابعادی کمتر از 0.05 ± میلی متر بدون هیچ ماشینکاری تولید پیچ ​​و مهره، پیچ و مهره با حجم بالا و جعبه دنده سرد از کاربردهای اصلی است.

محدودیت، نیروهای بزرگ مورد نیاز است. آهنگری سرد فولاد کم کربن نیاز به تنش های جریان دارد 500-800 مگاپاسکال ، در مقایسه با 80-150 مگاپاسکال برای همان ماده در دماهای آهنگری داغ. قالب ها به سرعت فرسوده می شوند و معمولاً فولاد باید آنیل شده و مجدداً روغن کاری شود (اغلب با سیستم های صابون فسفات) بین مراحل برای عملیات شکل دهی چند پاسی.

فورج گرم

آهنگری گرم از نظر دما و نتیجه بین سرد و گرم قرار می گیرد. در دماهای متوسط، تنش جریان در مقایسه با کار سرد کاهش می‌یابد - کاهش نیاز به تناژ پرس - در حالی که کیفیت سطح و دقت ابعادی بسیار بهتر از آهنگری داغ است زیرا مقیاس کمتر و انقباض حرارتی کوچک‌تر است. آهنگری گرم به طور فزاینده ای برای چرخ دنده های دقیق و اجزای اتصال CV در پیشرانه خودرو استفاده می شود، جایی که ترکیبی از دقت شکل نزدیک به شبکه و یکپارچگی سطح خوب، هزینه کل ساخت را در مقایسه با توالی های ماشین فورج داغ کاهش می دهد.

تجهیزات آهنگری: چکش، پرس مکانیکی و پرس هیدرولیک

ماشینی که نیروی آهنگری را ارائه می دهد، به اندازه طراحی قالب، اقتصاد، قابلیت و نرخ خروجی عملیات را شکل می دهد. سه نوع ماشین اصلی بر آهنگری فولاد صنعتی غالب است:

چکش آهنگری

چکش ها با انداختن یا راندن قوچ به سمت پایین با سرعت بالا انرژی را تحویل می دهند. انرژی تغییر شکل، انرژی جنبشی قوچ متحرک است. چکش های قطره ای گرانشی ساده ترین نوع هستند. چکش های قدرتی از بخار، هوای فشرده یا فشار هیدرولیک برای شتاب دادن به قوچ استفاده می کنند و انرژی ضربه را از 5 کیلوژول تا بیش از 1000 کیلوژول برای چکش های بخار بزرگ دو کاره چکش ها برای آهنگری با قالب باز اشکال پیچیده مناسب هستند زیرا ضربات سریع متعدد می تواند مواد را به تدریج کار کند. نرخ کرنش بالای ضربات چکش همچنین به معنی زمان تماس کمتر و بار حرارتی قالب کمتر است.

پرس های آهنگری مکانیکی

پرس های مکانیکی از یک میل لنگ خارج از مرکز چرخ لنگر برای تبدیل انرژی دورانی به یک ضربه قوچ در هر دور استفاده می کنند. ظرفیت ها از 5000 کیلونیوتن تا 125000 کیلونیوتن . حرکت ثابت و موقعیت رم قابل پیش بینی آنها، آنها را برای کار با قالب بسته چند قالبی با قابلیت تکرار ابعادی بسیار ایده آل می کند. یک پرس مکانیکی 63000 کیلونیوتن - یک اندازه معمول برای آهنگری های سنگین خودرو - معمولاً در 40-80 ضربه در دقیقه ، امکان تولید بسیار بالا را فراهم می کند.

پرس های آهنگری هیدرولیک

پرس های هیدرولیک از طریق سیال پرفشار که روی سیلندر اثر می کند نیرو تولید می کنند. بر خلاف پرس های مکانیکی، آنها می توانند تناژ کامل را در طول ضربه نگه دارند و می توانند با پروفیل های سرعت و نیرو پیچیده برنامه ریزی شوند. این امر آنها را برای آهنگری همدما در سوپرآلیاژهای هوافضا، که در آن نرخ کرنش آهسته برای جلوگیری از گرمایش آدیاباتیک و ترک خوردگی مورد نیاز است، و برای عملیات قالب باز بسیار بزرگ ضروری می کند. بزرگترین ماشین های آهنگری جهان - از جمله پرس 750 MN در VSMPO-AVISMA در روسیه - هیدرولیک هستند.

در طول آهنگری فولاد چه اتفاقی برای ساختار دانه می افتد

برتری مکانیکی آهنگری نسبت به ریخته گری مستقیماً ناشی از کاری است که آهنگری با ریزساختار داخلی فولاد انجام می دهد. درک این موضوع توضیح می‌دهد که چرا آهنگرها برای کاربردهای حیاتی مشخص می‌شوند، حتی زمانی که هزینه بسیار بیشتری دارند.

فولاد ریخته گری دارای ساختار دانه ای درشت و دندریتی با جداسازی شیمیایی بین مرزهای دانه و حفره های انقباض داخلی یا تخلخل است. هنگامی که این ماده جعل می شود، چندین اتفاق به طور همزمان رخ می دهد:

• تصفیه غلات: دانه های ریخته گری بزرگ با تغییر شکل پلاستیک شکسته می شوند و سپس به دانه های کوچکتر و یکنواخت تر در حین و بعد از کار گرم تبدیل می شوند. دانه های کوچکتر به معنای چقرمگی و قدرت خستگی بهتر است.
• بسته شدن خالی: تخلخل داخلی و ریز انقباض توسط تنش های فشاری آهنگری، به ویژه در عملیات قالب باز چند گذر با نسبت کاهش بالا، فشرده و جوش داده می شوند.
• جریان فیبر: اجزای غیر فلزی و رشته های کاربید کشیده شده و با جهت جریان فلز در یک راستا قرار دارند و یک الگوی جریان دانه ایجاد می کنند. هنگامی که قالب آهنگری به درستی طراحی شود، این جریان الیاف از خط قطعه پیروی می کند و خطوط جریان دانه به موازات محور تنش در سرویس قرار می گیرند - به طور قابل توجهی مقاومت در برابر خستگی را در مقایسه با یک خالی ماشینکاری شده که در آن خطوط جریان بریده می شوند، بهبود می بخشد.
• همگن سازی: حرارت دادن و تغییر شکل مکرر عناصر آلیاژی را به طور یکنواخت‌تر توزیع می‌کند و شیب ترکیبی را کاهش می‌دهد که ساختارهای ریخته‌گری را ضعیف می‌کند.

یک جزء فولادی خوب آهنگری می تواند نشان دهد تا 40 درصد استحکام خستگی بالاتر، 20 درصد استحکام کششی بالاتر و چقرمگی ضربه به طور قابل توجهی برتر در مقایسه با یک جزء بازیگران از همان ترکیب اسمی. در کاربردهایی مانند ارابه فرود هواپیما یا میل لنگ خودرو - که در آن بارگذاری چرخه ای و بارهای شوک گاه به گاه محرک طراحی هستند - اینها دستاوردهای حاشیه ای نیستند.

عملیات حرارتی پس از آهنگری: تکمیل چرخه متالورژی

برای اکثر آهنگری های فولادی آلیاژی، عملیات آهنگری به تنهایی خواص مکانیکی نهایی مورد نیاز را ارائه نمی دهد. عملیات حرارتی پس از آهنگری مرحله ای است که در ترکیب هدف از استحکام، سختی و چقرمگی قفل می شود.

عادی سازی

گرمایش به 850-950 درجه سانتیگراد و خنک کننده هوا ساختار دانه را پالایش می کند و پس از آهنگری ریزساختار را همگن می کند. عادی سازی اغلب به عنوان یک عملیات پایه برای آهنگری کربن و فولاد کم آلیاژ قبل از ماشینکاری نهایی مشخص می شود و گاهی اوقات تنها عملیات حرارتی مورد نیاز برای کاربردهای با عملکرد پایین تر است.

خاموش کردن و خلق و خوی (Q&T)

برای آهنگری فولاد آلیاژی با کارایی بالا، آستنیته کردن (معمولا 830-900 درجه سانتیگراد ) کوئنچ در آب، روغن یا پلیمر، و سپس حرارت دادن در 450-680 درجه سانتیگراد مسیر استاندارد برای دستیابی به استحکام بالا با چقرمگی کافی است. آهنگری فولاد AISI 4340 در شرایط Q&T می تواند به استحکام کششی برسد 1000-1800 مگاپاسکال بسته به دمای معتدل، آن را برای اجزای ساختاری هواپیما و قطعات پیشرانه سنگین مناسب می‌سازد.

بازپخت و کاهش استرس

آهنگری های بزرگ با هندسه پیچیده می توانند تنش های پسماند قابل توجهی را از سرد شدن ناهموار پس از آهنگری حفظ کنند. آنیل کاهش استرس در 550-650 درجه سانتیگراد - زیر دمای تبدیل - تنش پسماند را بدون تغییر اساسی سختی کاهش می دهد و از اعوجاج در حین ماشینکاری نهایی جلوگیری می کند. این مرحله برای بدنه‌های بزرگ شیر، بلوک‌های قالب و اجزای مخازن تحت فشار یک روش استاندارد است.

کنترل کیفیت و آزمایش در آهنگری فولاد

آهنگری های فولادی که برای کاربردهای حیاتی در نظر گرفته شده اند تحت یک رژیم بازرسی دقیق قرار می گیرند که هم کیفیت سطح و هم کیفیت داخلی را پوشش می دهد. تست‌های خاص مورد نیاز به استاندارد صنعت - ASTM، EN، JIS یا مشخصات ویژه مشتری بستگی دارد، اما موارد زیر به طور گسترده اعمال می‌شوند:

• تست اولتراسونیک (UT): امواج صوتی با فرکانس بالا عیوب داخلی - ترک ها، حفره ها، آخال ها - را که روی سطح نامرئی هستند، تشخیص می دهند. تقریباً برای تمام آهنگری های تجهیزات هوافضا، هسته ای و فشار مورد نیاز است. معیارهای پذیرش بر اساس منطقه تعریف می شوند (به عنوان مثال، هیچ نشانه ای بیش از 2 میلی متر معادل سوراخ ته صاف در منطقه سوراخ وجود ندارد).
• بازرسی ذرات مغناطیسی (MPI): با مغناطیس کردن قطعه و اعمال تعلیق ذرات آهنی، ترک های سطحی و نزدیک به سطح فولادهای فرومغناطیسی را تشخیص می دهد. استاندارد برای آهنگری های حیاتی ایمنی خودرو مانند بند فرمان و توپی چرخ ها.
• تست سختی: سختی برینل یا راکول که بر روی سطوح ماشینکاری شده اندازه گیری می شود، تایید می کند که عملیات حرارتی به محدوده خاصیت هدف دست یافته است.
• تست کشش و ضربه: آزمایش‌های مخرب بر روی کوپن‌های تست جعلی جداگانه - یا از افزایش‌های جعلی روی قطعه - استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی، ازدیاد طول و انرژی ضربه‌ای Charpy V-notch را در دماهای مشخص تأیید می‌کند.
• بازرسی ابعادی: CMM (ماشین اندازه گیری مختصات) تأیید کلیه ابعاد بحرانی در برابر نقشه مهندسی، با قابلیت ردیابی کامل داده های اندازه گیری.

آزمایش ماکرو اچ - برش، صیقل دادن و اچ کردن سطح مقطع آهنگری با محلول اسید رقیق - خطوط جریان دانه را نشان می‌دهد، تأیید می‌کند که از الگوی مورد نظر پیروی می‌کنند، و هرگونه جداسازی داخلی، لوله‌کشی یا درزهایی را که ممکن است UT از دست بدهد، آشکار می‌کند. این آزمون معمولاً برای صلاحیت مقاله اول طرح های قالب جدید مشخص می شود.

عیوب رایج در آهنگری های فولادی و علل آنها

حتی عملیات آهنگری به خوبی کنترل شده باعث تولید قطعات معیوب می شود. شناخت علت اصلی هر نوع نقص برای اصلاح فرآیند قبل از انباشته شدن مقادیر زیادی قراضه ضروری است.

محل استفاده از قطعات فولادی آهنگری: کاربردهای صنعتی

آهنگری های فولادی تقریباً در هر صنعتی یافت می شوند که اجزای آن باید در برابر تنش های زیاد، بارگذاری های مکرر یا دماهای بالا مقاومت کنند. بخش‌های زیر اکثریت بزرگ تولید آهنگری جهانی را تشکیل می‌دهند:

صنعت خودرو

بخش خودرو تقریباً مصرف می کند 60 درصد از کل آهنگری تولید شده در سطح جهان . یک خودروی سواری معمولی شامل بیش از 250 جزء آهنگری است: میل لنگ، میله های اتصال، میل بادامک، دنده های انتقال، بند فرمان، توپی چرخ ها، کالیپرهای ترمز، بازوهای تعلیق و محفظه های مفصل CV. تغییر به سمت وسایل نقلیه الکتریکی ترکیب را تغییر می دهد - میل لنگ و پیستون کمتر - اما تقاضا برای اعضای ساختاری محفظه باتری بزرگ و شفت موتور الکتریکی را افزایش می دهد.

هوافضا و دفاع

آهنگری های هوافضا مشمول سخت ترین الزامات گواهینامه مواد و فرآیند در هر صنعت هستند. اجزای ساختاری بدنه هوا - بال‌ها، قاب‌های بدنه، پایه‌های ارابه فرود - و اجزای موتور - دیسک‌های کمپرسور، دیسک‌های توربین، شفت‌ها - تقریباً به طور انحصاری ساخته شده‌اند. یک هواپیمای تجاری پهن پیکر شامل بیش از 1500 قطعه آهنگری ، بسیاری از آنها قطعات آلومینیومی یا تیتانیوم بزرگ هستند تا فولاد، اما آهنگرهای فولادی با استحکام بالا در ارابه فرود و سیستم های محرک غالب هستند.

تولید نفت، گاز و برق

فلنج مخازن تحت فشار، بدنه شیر، اتصالات خط لوله، اجزای سر چاه و روتورهای توربین از کاربردهای مهم آهنگری در بخش انرژی هستند. این قطعات تحت فشار بالا، دمای بالا و محیط های اغلب خورنده که تخلخل ریخته گری خطری غیرقابل قبول است، کار می کنند. فورجینگ های بزرگ روتور توربین برای نیروگاه های بخار می توانند وزن داشته باشند بیش از 200 تن پس از ماشینکاری نهایی و نیاز به ماهها آهنگری، عملیات حرارتی و آزمایش قبل از تحویل دارد.

تجهیزات ساختمانی و معدنی

پیوندهای مسیر، چرخ‌دنده‌ها، دندانه‌های سطل، مته‌های سنگ و پین‌های ساختاری در تجهیزات سنگین ساختمانی و معدنی برای مقاومت در برابر ضربه و سایش به فولاد آهنگری متکی هستند. بارهای دینامیکی بسیار بالا که توسط این قطعات مشاهده می شود - یک دندان سطل بیل مکانیکی بزرگ ممکن است ده ها هزار چرخه ضربه را در هر شیفت جذب کند - چقرمگی برتر آهنگری را برای عمر مفید قابل قبول ضروری می کند.

تحولات مدرن در فناوری آهنگری فولاد

فیزیک هسته آهنگری فولاد تغییر نکرده است - فلز هنوز در هنگام گرم شدن تحت فشار جریان دارد - اما فناوری پیرامون این فرآیند در دو دهه گذشته به طور قابل توجهی پیشرفت کرده است.

شبیه سازی تحلیل المان محدود (FEA). فرآیند آهنگری - با استفاده از نرم افزارهایی مانند Deform، FORGE یا Simufact - به مهندسان اجازه می دهد تا قبل از برش یک قالب، جریان فلز، توزیع کرنش، تنش قالب و مکان های احتمالی نقص را پیش بینی کنند. این به طور چشمگیری تعداد تکرارهای آزمایش قالب مورد نیاز برای قطعات پیچیده جدید را کاهش داده و زمان و هزینه ساخت قالب را کاهش داده است. 30-50٪ در بسیاری از موارد.

پرس های هیدرولیک و سروو مکانیکی با کنترل سروو پروفیل‌های سرعت قوچ قابل برنامه‌ریزی را امکان‌پذیر می‌کند، و امکان فورج گرم و همدما موادی را می‌دهد که قبلاً به تجهیزات اختصاصی نیاز داشتند یا در آهنگری قالب اصلاً امکان‌پذیر نبودند. رام را می توان در مراحل بحرانی برای کنترل تولید گرما و جریان فلز کاهش داد، یا برای بهینه سازی زمان چرخه در عملیات های کمتر حساس، شتاب داد.

سلول های آهنگری خودکار ترکیب بخاری های القایی، جابجایی شمش روباتیک، سیستم های انتقال پرس چند محوره، و بازرسی دید در خط، اجرای خطوط فورج قالب بسته با حجم بالا را با حداقل کار مستقیم ممکن کرده است. یک خط آهنگری مدرن خودرو ممکن است داشته باشد یک اپراتور که بر چهار تا شش پرس نظارت دارد ، با بازرسی کیفیت توسط اسکن لیزری و سیستم های بینایی ماشین در انتهای خط انجام می شود.

آهنگری دقیق نزدیک به تور - تولید قطعات به حدی نزدیک به هندسه نهایی که ماشین‌کاری تنها در سطوح عملکردی به یک پاس پایانی سبک کاهش می‌یابد - برای چرخ دنده‌های خودرو و اجزای بلبرینگ به طور فزاینده‌ای رایج است. این رویکرد زمان ماشین‌کاری را کاهش می‌دهد، استفاده از مواد را بهبود می‌بخشد و جریان دانه‌ای مفید را که ماشین‌کاری در غیر این صورت در سطح قطعه از بین می‌برد، حفظ می‌کند.