نحوه آهنگری: راهنمای کامل روش های آهنگری فولاد

آهنگری فولاد چیست و فرآیند چگونه کار می کند

آهنگری فولاد یک فرآیند تولیدی است که در آن شمش‌ها یا میله‌های فولادی جامد تحت نیروی فشاری - با استفاده از چکش، پرس یا قالب - شکل می‌گیرند تا قطعاتی با خواص مکانیکی برتر در مقایسه با نمونه‌های ریخته‌گری یا ماشین‌کاری شده تولید کنند. نتیجه یک ساختار دانه ای است که از خطوط قطعه پیروی می کند و استحکام کششی معمولاً 20 تا 40٪ بیشتر از قطعات فولادی ریخته گری معادل ایجاد می کند. اگر به قطعاتی نیاز دارید که خستگی، ضربه یا بارگیری چرخه‌ای را تحمل کنند - میله‌های اتصال، میل لنگ، فلنج‌ها، چرخ دنده‌ها - معمولاً آهنگری مطمئن‌ترین راه برای رسیدن به آنجا است.

در هسته خود، این فرآیند شامل حرارت دادن فولاد تا یک محدوده دمایی خاص (معمولاً بین 1100 درجه سانتیگراد تا 1250 درجه سانتیگراد برای فولادهای کربنی و آلیاژی)، سپس اعمال نیرو برای تغییر شکل پلاستیکی مواد به شکل دلخواه است. دمای بالا تنش جریان را کاهش می دهد و شکل پذیری را بهبود می بخشد و شکل دادن به فلز را بدون ترک خوردن آسان تر می کند. پس از خنک شدن، قطعه آهنگری قبل از ارسال تحت عملیات حرارتی، ماشینکاری و بازرسی پس از فرآیند قرار می گیرد.

آهنگری فولاد یک تکنیک واحد نیست. این روش به چندین روش متمایز منشعب می‌شود که هر کدام برای هندسه‌ها، حجم‌ها و الزامات تحمل متفاوت هستند. درک اینکه هر روش چگونه کار می کند - و اینکه کجا کوتاه می آید - نقطه شروع برای هر مهندس یا خریداری است که سعی می کند تماس مناسبی را در یک پروژه آهنگری ایجاد کند.

روش های آهنگری اصلی فولاد و زمان استفاده از هر کدام

هر روش آهنگری فولادی قطعاتی با تحمل ابعادی متفاوت، شرایط سطحی و هزینه های ابزارآلات تولید می کند. انتخاب نادرست هزینه را افزایش می دهد، زمان تحویل را افزایش می دهد یا منجر به تولید قطعاتی می شود که به ماشینکاری ثانویه بیش از حد نیاز دارند.

فورج باز قالب

آهنگری قالب باز (که به آن آهنگری آزاد یا آهنگری نیز می گویند) از قالب های مسطح یا ساده استفاده می کند که به طور کامل قطعه کار را در بر نمی گیرد. فولاد بین قالب ها از طریق یک سری فشرده سازی، کشش و چرخش دستکاری می شود. این روشی است که برای شفت‌ها، استوانه‌ها، حلقه‌ها و شمش‌های بزرگ استفاده می‌شود - قطعاتی که می‌توانند از چند کیلوگرم تا بیش از 200 تن وزن داشته باشند.

فورج قالب باز زمانی که اندازه قطعه از ظرفیت قالب های بسته فراتر می رود یا زمانی که مقادیر تولید آنقدر کم است که ابزار گران قیمت را توجیه نمی کند، انتخابی مناسب است. تحمل ابعاد گسترده تر است (معمولاً 3-6 میلی متر)، بنابراین ماشینکاری قابل توجهی پس از آن انتظار می رود. گریدهای فولادی مانند ضد زنگ 4140، 4340 و 316 به طور معمول برای صنایع نفت و گاز، تولید برق و تجهیزات سنگین به این روش پردازش می‌شوند.

فورج قالب بسته (فورجینگ قالب گیری)

آهنگری قالب بسته از یک مجموعه قالب منطبق با یک حفره ماشینکاری شده به شکل تقریبی قطعه تمام شده استفاده می کند. شمش گرم شده بین قالب ها قرار می گیرد و نیرو اعمال می شود تا زمانی که فولاد حفره را به طور کامل پر کند و مواد اضافی به صورت فلاش در اطراف خط جداسازی جریان یابد. فلاش بعداً قطع می شود.

این روش تلورانس های سخت تری را ایجاد می کند (معمولاً ± 0.5-1.5 میلی متر بسته به پیچیدگی و اندازه قطعه)، سطح بهتر، و هندسه سازگارتر نسبت به کار با قالب باز. هزینه‌های ابزار بالاست - مجموعه کامل قالب‌ها برای یک قطعه با پیچیدگی متوسط ​​می‌تواند 15000 تا 80000 دلار یا بیشتر هزینه داشته باشد - بنابراین آهنگری قالب بسته عمدتاً برای حجم‌های تولید متوسط ​​تا بالا منطقی اقتصادی است. میله های اتصال خودرو، توپی چرخ ها و بدنه سوپاپ ها کاربردهای کلاسیکی هستند.

آهنگری بدون فلش (دقیق).

آهنگری بدون فلاش با کنترل دقیق حجم بیلت و هندسه قالب فلاش را از بین می برد تا مواد بدون سرریز حفره را پر کنند. نتیجه یک قسمت توری شکل یا نزدیک به شبکه است که به حداقل ماشینکاری پس از آهنگری نیاز دارد. تحمل به اندازه ± 0.1-0.3 میلی متر قابل دستیابی است.

این فرآیند مستلزم آماده‌سازی دقیق بیلت و سرمایه‌گذاری بیشتر در ابزارآلات است، اما صرفه جویی در مواد 10 تا 20 درصد در مقایسه با آهنگری قالب بسته معمولی، آن را برای تولید قطعات پیچیده با حجم بالا جذاب می کند. مانند چرخ دنده ها، چرخ دنده های مخروطی و اجزای سیستم تعلیق.

رول فورج

آهنگری رول یک میله فولادی گرم شده را از بین دو رول با شیارهای شکل عبور می دهد و سطح مقطع آن را کاهش می دهد و همزمان آن را طولانی می کند. معمولاً به عنوان یک مرحله پیش‌فرمینگ قبل از آهنگری قالب بسته استفاده می‌شود، اما همچنین به عنوان یک فرآیند نهایی برای شفت‌های مخروطی، فنرهای برگ و اجزای ریلی استفاده می‌شود. ماهیت پیوسته این فرآیند باعث می شود که برای قطعات کشیده بسیار کارآمد باشد.

فورج ناراحت

آهنگری آشفته سطح مقطع یک میله یا میله فولادی را با فشرده کردن آن در امتداد محور آن، کوتاه کردن طول و افزایش قطر در یک منطقه خاص افزایش می دهد. پیچ ها، ناودانی ها، سوپاپ ها و شفت های فلنجی از این طریق تولید می شوند. ماشین‌های آهنگری با سرعت بالا می‌توانند هزاران قطعه در ساعت تولید کنند و این یکی از پربازده‌ترین روش‌های آهنگری برای اتصال دهنده‌ها و سخت‌افزارهای مشابه است.

آهنگری سرد

بر خلاف روش های فوق، آهنگری سرد در دمای اتاق یا نزدیک به آن انجام می شود. فولاد در طول فرآیند سخت می شود که در واقع سختی و استحکام سطح را افزایش می دهد. تلورانس ها فوق العاده محکم هستند (±0.05-0.1 میلی متر)، و پرداخت سطح عالی است و اغلب نیاز به تراشکاری یا سنگ زنی را از بین می برد. مبادله نیروی پرس بیشتر مورد نیاز و محدودیت در هندسه قطعات و درجه فولاد است. فولادهای کم کربن و متوسط ​​کربن برای آهنگری سرد مناسب ترین هستند.

گام به گام: چگونه آهنگری فولاد در عمل انجام می شود

دانستن مراحل فرآیند مهم است که آیا در حال طراحی قطعه ای برای جعل پذیری هستید یا ممیزی کف تولید یک تامین کننده. در اینجا نحوه اجرای توالی آهنگری فولاد قالب بسته استاندارد از مواد خام تا قسمت نهایی آمده است.

1. انتخاب مواد و آماده سازی بیلت: درجه فولاد مناسب بر اساس الزامات خواص مکانیکی قطعه تمام شده انتخاب می شود. گریدهای رایج عبارتند از: 1045 (کربن متوسط، صنعتی عمومی)، 4140 (کروم-مولیبدن، با استحکام بالا)، 4340 (نیکل-کروم-مولیبدن، هوافضا) و ضد زنگ 17-4 PH (مقاوم در برابر خوردگی، با استحکام بالا). استوک میله یا شمش به حجم محاسبه‌شده بریده می‌شود - کمی بزرگ‌تر برای محاسبه فلاش و از دست دادن مقیاس.
2. گرمایش: بیلت ها در یک کوره گازسوز یا القایی بارگذاری می شوند و به دمای آهنگری هدف می رسند. برای اکثر فولادهای کربنی و آلیاژی، این 1150-1250 درجه سانتیگراد است. یکنواختی دما در سطح مقطع بیلت بسیار مهم است - گرادیان دمایی بیش از 50 درجه سانتی گراد می تواند منجر به ترک خوردگی یا پر شدن ناقص قالب شود. گرمایش القایی برای کنترل دقیق دما و تشکیل مقیاس کاهش یافته ترجیح داده می شود.
3. رسوب زدایی: فولاد داغ در طول گرمایش یک لایه اکسیدی ایجاد می کند. قبل از آهنگری، این رسوب توسط جت‌های آب پرفشار (معمولاً 100 تا 200 بار) یا با اولین ضربه سبک در قالب برداشته می‌شود که باعث شکسته شدن رسوب می‌شود و از فشار دادن آن به سطح قطعه جلوگیری می‌کند و باعث نقص سطح می‌شود.
4. آماده سازی (در صورت نیاز): قطعات پیچیده اغلب به یک یا چند مرحله پیش‌فرمینگ نیاز دارند تا توده فلزی را قبل از قالب نهایی به شکل نهایی نزدیک‌تر توزیع کند. این امر سایش قالب را کاهش می دهد و جریان فلز را در ضربه نهایی بهبود می بخشد. آماده سازی در حفره های قالب جداگانه روی همان پرس یا چکش انجام می شود.
5. پایان آهنگری: بیلت از پیش ساخته شده به حفره قالب نهایی منتقل می شود و ضربه می زند - یا توسط یک چکش (چکش گرانشی یا بخار که ضربات مکرر را وارد می کند) یا یک پرس (پرس مکانیکی یا هیدرولیکی که یک ضربه کنترل شده را انجام می دهد). فولاد حفره را به طور کامل پر می کند و فلاش در اطراف خط جداسازی اکسترود می شود.
6. برش فلاش: در حالی که هنوز گرم است (یا پس از خنک شدن، برای پرس های پیرایش، آهنگری در قالب برش قرار می گیرد و فلاش در یک حرکت پانچ می شود. برای قطعات دقیق، آهنگری برش خورده ممکن است در حالی که هنوز گرم است مجدداً در قالب اندازه‌گیری زده شود تا برگشت فنری اصلاح شود و دقت ابعاد بهبود یابد.
7. عملیات حرارتی: بسته به درجه فولاد و الزامات نهایی خواص مکانیکی، قطعات آهنگری تحت نرمال شدن، بازپخت، کوئنچ و تمپر یا عملیات محلول و پیری قرار می گیرند. به عنوان مثال، کوئنچ و تمپر کردن فولاد 4140 می تواند استحکام کششی را از 655 مگاپاسکال (نرمال شده) به بیش از 1000 مگاپاسکال برساند.
8. ماشینکاری: حتی آهنگری‌های نزدیک به تور معمولاً برای دستیابی به تحمل‌های بعدی نهایی، پوشش سطح و ویژگی‌هایی (رزوه‌ها، سوراخ‌ها، راه‌های کلید) به تراشکاری، فرز، سوراخ‌کاری و آسیاب CNC نیاز دارند که نمی‌توانند مستقیماً آهنگری شوند.
9. بازرسی و آزمایش: آهنگری‌های تمام‌شده از نظر ابعادی (CMM یا اندازه‌گیری دستی)، بصری (ترک‌های سطحی، لبه‌ها، درزها) و اغلب با آزمایش‌های غیر مخرب - بازرسی ذرات مغناطیسی (MPI) برای نقص‌های سطحی، آزمایش اولتراسونیک (UT) برای حفره‌های داخلی بررسی می‌شوند. تست مکانیکی روی کوپن های نمونه سختی، استحکام کششی، چقرمگی ضربه و عملکرد خستگی را تایید می کند.

نمرات فولادی که معمولاً در آهنگری استفاده می شود و خواص آنها

انتخاب مواد از فرآیند آهنگری جدایی ناپذیر است. درجه فولاد محدوده دمای آهنگری، عمر قالب، ظرفیت پرس مورد نیاز، عملیات حرارتی پس از آهنگری و در نهایت عملکرد قطعه تمام شده را تعیین می کند.

یک نکته کاربردی در مورد آهنگری فولاد ضد زنگ: گریدهای آستنیتی مانند 316 تنش جریان بالاتری نسبت به فولادهای کربنی دارند، به این معنی که پرس برای همان اندازه قطعه به ظرفیت بیشتری نیاز دارد. آنها همچنین بیشتر مستعد سخت شدن کرنش هستند، که اگر گرم کردن مجدد بین پاس ها به درستی انجام نشود، می تواند باعث ترک خوردگی شود. گریدهای دوبلکس حتی به دما حساس تر هستند - کار در خارج از پنجره باریک آهنگری می تواند تعادل فریت-آستنیت را بی ثبات کند و مقاومت در برابر خوردگی را کاهش دهد.

قوانین کلیدی طراحی برای قطعات فولادی فورج

قطعاتی که بدون در نظر گرفتن جعل طراحی می‌شوند، اغلب هزینه‌های بسیار بیشتری برای تولید دارند، یا از مزایای ساختاری فرآیند استفاده نمی‌کنند. استفاده از این اصول طراحی از همان ابتدا از طراحی مجدد گران قیمت در آینده جلوگیری می کند.

زوایای پیش نویس

تمام سطوح عمودی در فورج قالب بسته نیاز به یک زاویه کششی دارند تا بتوان قطعه را از قالب خارج کرد. پیش نویس استاندارد برای آهنگری فولادی است 5-7 درجه در سطوح خارجی و 7-10 درجه در سطوح داخلی . ویژگی‌های بدون کشش یا کشش منفی نیاز به ابزار پیچیده‌تری با پین‌های اجکتور یا قالب‌های شکاف دارند که هزینه را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.

شعاع فیله و گوشه

گوشه های تیز داخلی باعث ایجاد غلظت تنش در قالب و همچنین در قسمت نهایی می شود. حداقل شعاع فیله داخلی 3 میلی متر یک نقطه شروع عملی است که 6 میلی متر یا بیشتر در مناطق پر بار ترجیح داده می شود. شعاع گوشه خارجی باید حداقل 1.5 میلی متر باشد. قطعات با فیله مناسب در مقایسه با قطعات با تغییرات تیز، عمر خستگی را تا 3× بهبود می بخشند.

قرار دادن خط جدایی

خط جدایی جایی است که دو نیمه به هم می رسند. باید در بزرگترین سطح مقطع قطعه قرار گیرد تا عمق قالب و فلاش به حداقل برسد. یک خط جداکننده صاف و صاف ساده ترین و ارزان ترین گزینه است. خطوط جداکننده منحنی یا زاویه دار به پیچیدگی ابزار اضافه می کنند اما ممکن است برای هندسه های خاصی ضروری باشند.

تنوع ضخامت بخش

تغییرات زیاد در ضخامت مقطع در همان قسمت باعث ایجاد جریان ناهموار فلز در طول آهنگری می شود. بخش‌های نازک سریع‌تر از قسمت‌های ضخیم پر می‌شوند و سریع‌تر سرد می‌شوند که منجر به کم‌پر شدن یا ترک خوردن می‌شود. به عنوان یک قاعده کلی، نسبت حداکثر به حداقل ضخامت دیوار در آهنگری فولادی نباید بدون طراحی دقیق پیش‌فرم برای توزیع مواد از 4:1 تجاوز کند.

جهت گیری جریان دانه

یکی از مهمترین مزیت های آهنگری فولاد نسبت به ماشینکاری ریخته گری یا میله ای، توانایی تراز کردن جریان دانه با بالاترین جهت تنش در سرویس است. یک میله اتصال فورج شده با جریان دانه طولی در امتداد محور میله مقاومت خستگی بسیار بهتری نسبت به میله ای که از استوک میله ماشین کاری شده است، که در آن دانه به صورت عرضی در بخش های بحرانی عبور می کند، دارد. قطعه را طوری طراحی کنید که محور بار اولیه با جهت آهنگری اصلی هماهنگ باشد.

آهنگری فولاد در مقابل ریخته گری در مقابل ماشینکاری از بار استوک

مهندسان اغلب هنگام انتخاب مسیر تولید قطعات فولادی سازه ای با انتخاب بین آهنگری، ریخته گری و ماشینکاری مواجه می شوند. هر روش دارای مشخصات عملکرد و هزینه متمایز است.

این تصمیم معمولاً به سه عامل بستگی دارد: حجم تولید سالانه، عملکرد مکانیکی مورد نیاز و پیچیدگی قطعه. برای قطعاتی با گذرگاه‌های داخلی پیچیده یا برش‌های زیرین، ریخته‌گری اغلب بر اساس هندسه برنده است. برای قطعات ساختاری با حجم بالا در خودرو، هوافضا، یا نفت و گاز، آهنگری تقریباً همیشه در عملکرد و هزینه چرخه عمر برنده است. ماشین‌کاری از استوک میله‌ها برای نمونه‌های اولیه، دسته‌های بسیار کوچک یا قطعاتی که برای جعل اقتصادی بسیار کوچک هستند، بسیار منطقی است.

عیوب رایج در آهنگری فولاد و نحوه جلوگیری از آنها

حتی با پارامترهای فرآیند صحیح، آهنگرهای فولادی می توانند نقص هایی ایجاد کنند که یکپارچگی سازه را به خطر می اندازد. دانستن علت هر نقص و چگونگی تشخیص زودهنگام آن از خرابی های پرهزینه میدان جلوگیری می کند.

دور و تاشو

لپ ها زمانی ایجاد می شوند که یک چروک یا برآمدگی سطحی به عقب تا می شود و بدون چسبندگی در سطح قطعه فرو می رود. آنها به صورت عیوب سطحی خطی ظاهر می شوند که معمولاً به موازات خط جدایی هستند. علت اصلی معمولاً شکل نادرست پریفرم، فلاش بیش از حد، یا توزیع ضعیف جریان فلز در قالب است. بازرسی ذرات مغناطیسی به طور قابل اعتمادی لکه های روی سطح را تشخیص می دهد. پیشگیری نیاز به طراحی پریفرم مناسب و بهینه سازی حفره قالب دارد.

کم پر کردن

کم پر شدن به این معنی است که حفره قالب در طول آهنگری کاملاً با فولاد پر نشده است و فرورفتگی های کم عمقی روی سطح قطعه باقی می ماند. علل آن عبارتند از وزن ناکافی بیلت، دمای بسیار پایین آهنگری، فلاش بیش از حد که مواد را قبل از پر شدن حفره خارج می کند، یا ظرفیت پرس ناکافی. بازرسی ابعادی در اکثر موارد کم پر می‌شود، اما بهتر است در اولین دوره تولید با برش‌گیری نمونه گرفته شود.

ترک خوردن

ترک‌های سطحی زمانی ایجاد می‌شوند که فولاد در دمای بسیار پایین آهنگری شود (زیر محدوده انتقال شکل‌پذیر به شکننده)، زمانی که نرخ کرنش خیلی زیاد است، یا زمانی که فولاد دارای محتوای گوگرد یا فسفر بیش از حد است که کوتاهی گرم را افزایش می‌دهد. ترک‌های داخلی (عیب‌های ترکیدگی) زمانی رخ می‌دهند که تنش‌های کششی در هسته در طول آهنگری، اغلب در بخش‌های سنگین ایجاد می‌شود. حفظ دمای آهنگری بالای 1050 درجه سانتیگراد برای اکثر فولادهای آلیاژی و اجتناب از کاهش بیش از حد در هر پاس از اکثر عیوب ترک جلوگیری می کند.

کربن زدایی

قرار گرفتن طولانی مدت در معرض هوا در دماهای بالا باعث می شود کربن از لایه سطحی فولاد پخش شود و یک ناحیه نرم و کم کربن ایجاد کند که سختی و مقاومت در برابر خستگی را کاهش می دهد. عمق کربن زدایی 0.3-0.8 میلی متر در قسمت هایی که در کوره های شعله باز گرم می شوند غیر معمول نیست. استفاده از کوره های اتمسفر کنترل شده یا گرمایش القایی به طور قابل توجهی کربن زدایی را کاهش می دهد و ماشینکاری لایه آسیب دیده اصلاح استاندارد در صورت وقوع است.

Die Shift

جابجایی قالب زمانی اتفاق می‌افتد که نیمه‌های قالب بالایی و پایینی در حین آهنگری به هم نخورده باشند و قطعه‌ای را در خط جداکننده ایجاد کند. حتی یک جابجایی 0.5 میلی متری می تواند باعث شود که یک قطعه در بازرسی ابعادی شکست بخورد. بررسی منظم تراز قالب و تعمیر و نگهداری کلید مکان مناسب از این نقص در تولید جلوگیری می کند.

صنایعی که به آهنگری فولاد متکی هستند و چرا

تقاضا برای آهنگری فولاد توسط صنایعی هدایت می شود که شکست ساختاری یک گزینه نیست. درک اینکه کجا و چرا آهنگری مشخص شده است به خریداران کمک می کند تا سرمایه گذاری ابزارسازی را توجیه کنند و به مهندسان کمک می کند تا در فرآیندهای رقیب آهنگری را مطرح کنند.

• خودرو: میله‌های اتصال، میل لنگ، بند فرمان، توپی چرخ‌ها، میل بادامک و دنده‌های انتقال تقریباً به صورت جهانی ساخته می‌شوند. یک ماشین سواری معمولی حاوی 35 تا 45 کیلوگرم قطعات فولادی آهنگری است. مقاومت در برابر خستگی و ضربه فولاد آهنگری دلیلی است که این اجزای حیاتی از نظر ایمنی ریخته گری نمی شوند.
• نفت و گاز: مته‌ها، یقه‌های مته، اجزای BOP، بدنه سوپاپ‌ها، فلنج‌ها (ANSI/ASME B16.5) و اتصالات زیردریایی برای مقاومت در برابر فشارهای شدید حفره‌ای (تا فشار کاری 15000 psi در برخی کاربردها) و محیط‌های خورنده نیاز به آهنگری دارند. استانداردهای ASME/ANSI و API جعل بسیاری از این مؤلفه ها را الزامی می کند.
• هوافضا: پایه‌های ارابه فرود، اتصالات اتصال بال، پایه‌های موتور و دیسک‌های توربین از فولادهای آلیاژی و سوپرآلیاژهای با استحکام بالا ساخته شده‌اند. الزامات سخت‌گیرانه صنعت هوافضا برای ردیابی، گزارش‌های آزمایش مواد تایید شده و آزمایش‌های غیر مخرب، جعل را به انتخاب پیش‌فرض برای اجزای ساختاری بدنه هواپیما تبدیل می‌کند.
• تولید برق: روتورهای توربین بخار، محورهای ژنراتور و سر مخازن تحت فشار در نیروگاه‌های هسته‌ای و متعارف از جمله بزرگ‌ترین آهنگری‌های تولید شده هستند - فورجینگ‌های تک قالبی می‌توانند 150 تا 300 تن وزن داشته باشند. یکپارچگی مواد مورد نیاز برای قطعاتی که تحت تنش حرارتی و مکانیکی ترکیبی برای 30 تا 60 سال کار می کنند، تنها از طریق آهنگری کنترل شده و عملیات حرارتی قابل دستیابی است.
• تجهیزات معدنی و ساختمانی: پیوندهای مسیر بولدوزر، پین های سطل بیل مکانیکی، چکش های سنگ شکن و میله های مته در معرض ضربه شدید و سایش ساینده قرار می گیرند. آهنگرهای فولادی با منگنز بالا و کم آلیاژ در برابر تغییر شکل و شکست در این شرایط بسیار بهتر از جایگزین های ریخته گری مقاومت می کنند.
• دفاع: پرتابه های توپخانه، نفوذگرهای زره پوش، اجزای مسیر تانک و لوله های تفنگ برای برآورده کردن مشخصات نظامی که به سختی، چقرمگی و ثبات ابعادی خاصی نیاز دارند ساخته می شوند که با فرآیندهای دیگر قابل دستیابی نیست.

استانداردهای کیفیت و گواهینامه های آهنگری فولادی

خرید آهنگری فولادی بدون ارجاع به استانداردهای قابل اجرا، خریداران را در معرض تغییرات کیفیت و قطعات ناسازگار قرار می دهد. استانداردهای اصلی حاکم بر کیفیت آهنگری فولاد قبل از نوشتن سفارش خرید ارزش دانستن دارد.

• ASTM A668 / A668M: مشخصات استاندارد برای آهنگری کربن و فولاد آلیاژی برای مصارف صنعتی عمومی. هشت کلاس با الزامات خواص مکانیکی از مقاومت کششی 485 مگاپاسکال (کلاس D) تا 830 مگاپاسکال (کلاس L) را پوشش می دهد.
• ASTM A182: فلنج‌های لوله‌های فورج شده یا نورد شده و فولاد ضد زنگ، اتصالات آهنگری و دریچه‌های سرویس در دمای بالا را پوشش می‌دهد. به طور گسترده در مشخصات فرآوری نفت و گاز و شیمیایی اشاره شده است.
• ASTM A105: استاندارد برای آهنگری فولاد کربن برای کاربردهای لوله کشی در دمای محیط و بالاتر. این یکی از متداول ترین مشخصات برای فلنج ها و اتصالات در سیستم های لوله کشی صنعتی است.
• API 6A / 6D: استانداردهای موسسه نفت آمریکا برای تجهیزات سر چاه و درخت کریسمس (6A) و شیرهای خط لوله (6D). این استانداردها طبقات مواد، الزامات آزمایش و مستندات قابلیت ردیابی را برای اجزای جعلی مورد استفاده در خدمات هیدروکربنی تعریف می کنند.
• AMS (مشخصات مواد هوافضا): استانداردهای SAE AMS مانند AMS 2750 (پیرومتری برای عملیات حرارتی) و گریدهای AMS مخصوص مواد (مانند AMS 6414 برای فولاد 4340) بر آهنگری های هوافضا حاکم است. انطباق مستلزم کالیبراسیون کوره مستند، گزارشات آزمایش مواد تایید شده و بازرسی اولین مقاله است.
• ISO 9001 / IATF 16949: گواهینامه های سیستم مدیریت کیفیت برای تامین کنندگان آهنگری صنعتی عمومی (ISO 9001) و خودرو (IATF 16949). این گواهینامه ها نشان می دهد که تامین کننده یک سیستم کیفیت مستند را اجرا می کند، اما به خودی خود انطباق محصول با مشخصات مکانیکی خاص را تضمین نمی کند.

همیشه گزارش های آزمایش مواد (MTR)، گزارش های بازرسی ابعادی، و گزارش های NDE را با هر محموله جعل درخواست کنید. برای کاربردهای حیاتی، آزمایش شاهد در کارگاه فورج یک روش استاندارد در تدارکات هوافضا و هسته ای است.

سوالات متداول در مورد آهنگری فولاد

حداقل مقدار سفارش برای آهنگری فولادی با قالب بسته چقدر است؟

اکثر مغازه‌های آهنگری قالب بسته حداقل مقدار سفارش (MOQ) 100 تا 500 قطعه را برای پروژه‌های ابزار جدید تعیین می‌کنند، اگرچه این مقدار بر اساس اندازه و پیچیدگی قطعه متفاوت است. برای قطعات کوچک و ساده، برخی از مغازه ها 50 قطعه آزمایشی را در نظر می گیرند. هزینه ابزارآلات بالا محدودیت اصلی است - هزینه قالب تقسیم شده در قطعات کمتر هزینه هر واحد را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. فورجینگ های قالب باز فاقد حداقل MOQ عملی هستند زیرا هیچ ابزار سفارشی مورد نیاز نیست.

چقدر طول می کشد تا آهنگرهای فولادی ساخته شوند؟

برای آهنگری های قالب بسته با ابزار جدید، زمان سرب معمولاً 10 تا 16 هفته است: 4 تا 6 هفته برای طراحی و ساخت قالب، 1 تا 2 هفته برای آزمایش آهنگری مقاله اول، و 2 تا 4 هفته برای عملیات حرارتی و ماشینکاری قطعات تولیدی. آهنگری قالب باز برای قطعات بزرگ بسته به ظرفیت کارگاه آهنگری و در دسترس بودن شمش فولادی می تواند 8 تا 20 هفته طول بکشد. سفارشات تکراری از قالب های موجود معمولاً 4 تا 8 هفته است.

آیا می توان فولاد ضد زنگ را با استفاده از تجهیزات مشابه فولاد کربنی جعل کرد؟

بله، از همان چکش ها و پرس ها استفاده می شود، اما فولاد ضد زنگ - به ویژه گریدهای آستنیتی - به دلیل تنش جریان بیشتر، به نیروهای آهنگری بالاتری نسبت به فولاد کربنی در دماهای معادل نیاز دارد. پرس درجه بندی شده برای اندازه قطعه فولاد کربنی خاص ممکن است نیاز به کاهش امتیاز داشته باشد یا هنگام تغییر به حالت ضد زنگ، قطعه به عملیات کوچکتر تقسیم شود. به دلیل فشارهای سطح مشترک و مقیاس اکسید ساینده، عمر قالب نیز معمولاً هنگام آهنگری فولاد ضد زنگ کوتاه تر است.

آیا آهنگری گرم با آهنگری گرم متفاوت است؟

بله آهنگری گرم در محدوده دمایی بین آهنگری سرد و آهنگری گرم انجام می شود - معمولاً 650 تا 950 درجه سانتیگراد برای فولاد. در این دماها، تنش جریان کمتر از دمای اتاق است (که شکل‌دهی را آسان‌تر می‌کند)، اما فولاد مقیاس اکسید سنگینی را که در آهنگری داغ دیده می‌شود، تشکیل نمی‌دهد. نتیجه، پوشش سطحی بهتر و تحمل‌های محکم‌تر نسبت به آهنگری گرم، با نیروهای پرس کمتر از آهنگری سرد است. آهنگری گرم برای قطعات با پیچیدگی متوسط ​​استفاده می شود که کیفیت سطح آن مهم است اما نیروهای آهنگری سرد غیرعملی زیاد است.

چگونه می توانم آهنگری را به درستی بر روی نقشه مشخص کنم؟

مشخصات آهنگری کامل در یک نقشه باید شامل: درجه فولاد (ASTM، AISI، یا AMS)، شرایط عملیات حرارتی و سختی یا استحکام کششی/تسلیم مورد نیاز، الزامات زاویه پیشروی، حداقل شعاع های فیله و گوشه، پرداخت سطح (مقدار Ra) برای سطوح به صورت آهنگری، گسترش مجاز فلاش در خط جداسازی، روش های مورد نیاز NDE (معیارهای پذیرش نرم افزار، آزمون MPI، UT). ارجاع به استاندارد ASTM قابل اجرا (به عنوان مثال، ASTM A668، کلاس F) همه مواد و الزامات آزمایش را به خوبی با هم مرتبط می کند.