آهنگری

آهنگری (Forging) کار بر فلز توسط پتک کاری یا پرس کاری و در آوردن آن به یک شکل مفید است. آهنگری از قدیمی ترین هنرهای فلزکاری است و منشاء آن به زمان های بسیار دور باز می گردد. در این فرآیند نیرو های بزرگی به کار گرفته می شود و لوازم کار اغلب بسیار سنگین هستند.

اکثر عملیات آهنگری به صورت گرم اجرا می شوند، اما فلزات ویژه ای هم هستند که می توانند به صورت سرد آهنگری شوند. در عملیات آهنگری دو دسته اصلی تجهیزات به کار می روند. پتک آهنگری یا پتک سقوطی که ضربه سریعی را به سطح فلز وارد می کند و پرس آهنگری که نیروی آرامی به فلز وارد می آورد.

دسته بندی فرآیند های آهنگری

دو دسته اصلی فرآیند های آهنگری، آهنگری قالب باز و آهنگری قالب بسته هستند. آهنگری قالب باز بین قالب های مسطح یا قالب های با اشکال بسیار ساده اجرا می شود. این فرآیند اکثراً برای اشیاء بزرگ یا وقتی که تعداد قطعات تولید شده کم است به کار می رود. در آهنگری قالب بسته قطعه بین دو نیم قالب که اثر شکل نهایی قطعه بر آن ها نقش بسته، تغییر شکل پیدا می کند. در این روش قطعه تحت فشار زیاد در یک حفره بسته تغییر شکل می دهد و بنابراین قطعات آهنگری شده دقیقی با حدود مجاز ابعادی ظریف قابل تولید هستند.

ساده ترین عملیات آهنگری قالب باز، برآمده کردن (Upsetting) یک شمشال استوانه ای بین دو قالب صاف است. آزمایش فشار در شکل روبرو یک نمونه ابتدایی از این فرآیند در مقیاس کوچک است. با جریان کردن فلز به طور جانبی بین سطوح قالبی که بهم نزدیک می شوند، در سطح مشترک فلزهای قالب، به علت وجود نیروهای اصطکاکی، در مقایسه با صفحه واقع در وسط ارتفاع تغییر شکل کمتری ایجاد می شود. بنابراین، جوانب استوانه برآمده و بشکه ای می شود. طبق قانون کلی، فلز به سهولت به طرف نزدیک ترین سطح آزاد جریان می کند، چون در این کار کمترین مسیر اصطکاکی طی می شود.

اثر اصطکاک در مهار کردن جریان فلز برای تولید قطعاتی با اشکال مختلف در قالب های ساده به کار می رود. قالب های لبه کاری (Edging Dies) برای شکل دادن انتهای میلگرد ها و جمع کردن فلز به کار می روند.

چنانچه در شکل بالا در قسمت های الف و ب نشان داده شده است، قالب از جریان کردن فلز در جهت افقی ممانعت می کند، ولی فلز می تواند از اطراف آزادانه حرکت کرده و قالب را پر کند. شیار کاری (Fullering) برای کم کردن سطح مقطع بخش هایی از یک قطعه به کار می رود. جریان فلز به سمت خارج و دور از مرکز شیار کاری است ( شکل روبرو قسمت ج ). مثالی از کاربرد این نوع عملیات، در آهنگری میل لنگ موتورهای درون سوز است. کاهش سطح مقطع کار، همزمان با افزایش طول ، به کشش به تو (drawing down) یا کشش به بیرون (drawing out) موسوم است ( شکل روبرو قسمت د ). اگر عملیات کشش به تو با قالب های مقعر ( قسمت ه ) طوری انجام شود که میلگردی با قطر کمتر به دست آید، این عمل سوراخگری (Swaging) نامیده می شود.

عملیات دیگری که توسط آهنگری انجام می شوند عبارتند از:

خم کاری (Bending)
پیچانیدن (Twisting)
اکستروژن
سنبه کاری (Piercing) (قسمت و )
سوراخ کاری (Punching) ( قسمت ز )
دندانه گذاری (Indenting)

در آهنگری قالب بسته از قطعات قالب جفت شده و تراشیده برای تولید قطعه آهنگری با حدود ابعادی مجاز دقیقی استفاده می شود. به طور کلی زیاد بودن میزان تولید، توجیه کننده استفاده از قالب های گران قیمت است.

شمشال آهنگری در آهنگری قالب بسته، معمولاً اول شیار کاری و بعد لبه کاری می شود تا فلز را برای آهنگری بعدی در مکان های درست قرار دهد. شمشال پیش شکل گرفته، سپس در حفره قالب قطعه زنی قرار می گیرد و آهنگری مقدماتی انجام می شود تا شکلی نزدیک شکل نهایی به دست آورد. بیشترین تغییر در شکل فلز معمولاً در این مرحله انجام می شود. قطعه سپس به قالب نهایی منتقل می شود و در این قالب توسط آهنگری، شکل و ابعاد نهایی را به دست می آورد.

استفاده از فلز به اندازه کافی در قطعه آهنگری، طوری که حفره قالب را کاملاً پر کند مهم است. چون قرار دادن مقدار درست فلز در مکان های مناسب حین شیار کاری و لبه کاری مشکل است، استفاده از مقداری فلز اضافه متداول می باشد. وقتی قالب ها برای مرحله نهایی به هم نزدیک می شوند، فلز اضافی به صورت نوار نازکی از فلز که به پلیسه موسوم است، بیرون می زند. برای جلوگیری از تشکیل پلیسه (flash) خیلی پهن، معمولاً یک برآمدگی موسوم به شیار پلیسه رو (flash gutter) مطابق شکل روبرو در قالب تعبیه می شود. مرحله نهایی در ساخت یک قطعه قالب بسته، زدودن پلیسه یا پلیسه گیری (trimming) است.

به علت وجود پلیسه، عنوان آهنگری قالب بسته صحیح نمی باشد و نام بهتر برای این فرآیند، آهنگری قالب نقش دار (impression-die forging) است. پلیسه دو کار می کند. اول اینکه پلیسه به صورت « دریچه اطمینان » برای فلز مازاد در حفره قالب بسته عمل می کند. مهمتر اینکه فرار فلز را تنظیم می کند و بنابراین پلیسه نازک مقاومت جریان سیستم را به شدت زیاد می کند، طوری که فشار زیادی ایجاد می شود تا از پر کردن کلیه فرو رفتگی های قالب اطمینان حاصل شود.

شکل روبرو منحنی مشخصه بار آهنگری را بر حسب پیش روی قالی ( ضربه پرس ) برای فرآیندهای آهنگری قالب بسته نشان می دهد. ابعاد پلیسه نباید بیش از حد بزرگ انتخاب شود چون این امر به ایجاد بارهای بزرگ آهنگری به همراه مشکلات سایش و شکست قالب منجر می شود. شرایط ایده آل زمانی است که برای حداقل پلیسه مورد نیاز در انجام کار، طراحی صورت گیرد. آهنگری قالب بسته، به ویژه هنگام تولید قطعات با مغزی های تیز، پوسته های نازک و لبه های بلند بسیار مشکل است. هم چنین برای سهولت جدا شدن قطعه نهایی باید قالب های آهنگری به شکل مخروطی تهیه شوند. زاویه شیب مجاز قالب برای آهنگری فولاد تقریباً 5 درجه است.

منابع و پیوندها

گرد آوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

جورج دیتر ، ترجمه شهره شهیدی ، متالورژی مکانیکی ، مرکز نشر دانشگاهی ، 1369

محمد باقر لیمویی ، اصول شکل دادن فلزات ، موسسه انتشاراتی دانش پژوهان فردا ، 1384

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است