دانلود گزارش کارآموزی خورجینگ و تکنولوژی آن

• صنعت فورج
فرم و شکل دهی فلزات گداخته یا تحت فشار قرار دادن آن‌ها، توسط قالب‌های فورج و یا پرس‌های هیدرولیکی یا پنوماتیک و یا پتک‌های ضربه‌ای را صنعت فورجینگ می‌نامند.

اکثر قطعات صنعتی در صنایع مهم مانند ماشین‌سازی، خودروسازی و صنایع نظامی‌با روش فورج تهیه می‌شوند.

عملیات فورج قطعات را می‌توان با استفاده از پتک‌های تمام اتوماتیک و پیشرفته که قادر است تعداد ضربات لازم و ارتفاع صحیح هر ضربه را کنترل و تنظم نماید، تعیین نمود.

در روش فورجینگ (آهنگری) مواد کار با قابلیت کوره کری، و در حالت گداخته، فرم لازم را می‌گیرند.

این قطعات دارای مقاومت و استحکام بیشتری نسبت به قطعات مشابه ماشین‌کاری شده هستند.

زیرا در پروسه‌ی آهنگری مواد اولیه قطعات به هم فشرده شده و قعطات مهمی‌مانند میل لنگ‌ها، دسته‌ پیستون‌ها، آچارها و .

.

ساخته می‌شوند.

از قابلیت‌های روش فورج در تولید فرآوره‌های صنعتی می‌توان به کاهش هزینه و انبوهی تولید و از معایب این روش به کمتر دقیق بودن قطعات تولید شده اشاره کرد.

اکثر قلزات چکش‌خوار مانند فولادها، و آلیاژهای مس، آلیاژهای آلومینیوم و .

قابلیت عملیات آهنگری را دانرد.

چدن خاکستری جزء فلزاتی است که خاصیت آهنگری نداشته، زیرا امکان شکستگی در آن وجود دارد.

قابلیت کوره‌کاری و فورج قطعات فولادی؟، به مواد آلیاژی موجود در آن ها بستگی دارد.

هر چه مقدار کربن فولادها کمتر باشد، می‌توان حرارت شروع آهنگری را افزایش داد.

در پروسه‌ی فورجینگ با افزایش مدقار کربن در فلزات، از قابلیت فرم گیری و آهنگری آ‌نها کاسته می‌شود.

همچنین فولادهایی برای عملیات فورج مناسب می‌باشند که مقدار فسفر و گوگرد آنها از 1% بیشتر نباشد و اگر مقدار گوگرد در وفلاد زیاد باشد باعث ایجاد شکستگی و ترک‌هایی بر رئی فولاد گداخته می‌گردد.

در ساخت قالب‌های فورج از روش‌های جدید تکنولوژی ماشین‌کاری و اسپارک استفاده می‌کنند، به این شکل که ابتدا محفظه‌ی قالب‌های فورج را با روش سنتی ماشین‌کاری می‌کنند و اندازه‌ی نهایی را با ساختن الکترودهای مسی که شکل و ابعاد دقیق قطعه کار است، با عملیات اسپارک اورژن انجام می‌دهند.

البته مدل‌های مسی (الکترودها) با روش کپی کاری گرافیت روی دستگه سه بعدی کپی ساز طراحی و ساخته می‌شوند که در بخش‌های بعدی کتاب مورد بحث قرار می‌گیرد.

در طراحی و ساخت قالب‌های فورج باید به قدرت بولک‌ها، اسکلت قالب‌های فورج، با توجه به فشار بالا، و مدقار تناژ لازم و نیرویی که برای تولید به کار می‌رود، توجه نمود.

بلوک‌ها و ساختمان قالب باید توانایی تحمل فشارهای عمودی (فشارهای پرسی) و فشارهای جانبی (عکس‌العمل داخلی قالب ) را داشته باشند و در به کارگیری فولاد‌های آلیاژی با استفاده از جداول فولادها ، بهترین انتخاب را انجام داد.

اصول طراحی قالب‌های فورج قالب‌های فورج با استفاده از تکنولوژی پیشرفته و محاسبات دقیق و به کارگیری نرم افزارها و تجارب کاربردی طراحی می‌شوند.

خاصیت تغییر فرم پذیری قطعات فلزی بر اثر حرارت، فشار و ضربه‌ی قابلیت فورجینگ آن‌ها می‌باشد.

فلزاتی مانند فولادها، آلیاژهای مس، آلومینیوم و غیره خصیت این شکل‌پذیری در پروسه‌ی فورجینگ (آهنگری) را دارند.

قطعات فورج کوره‌کاری شده، دارای کیفیت و قدرت بیشتری هستند.

در طراحی قالب‌های فورج، خواص فیزیکی، تکنولوژیکی، قابلیت‌های آهنگری و کوره کاری فلزات که تعیین کننده هستند، باید در نظر گرفته شوند.

طراح قالب‌های فورج برای پتک‌کاری آلیاژهای مقاوم در برابر دما، باید توجه ویژه‌ای نسبت به طرح مواد قالب و عملیات ماشین‌کاری و قالب سازی داشته باشد و در پروسه‌ی پتک کاری آلیاژها، قالب‌های فورج باید دارای مقاومت، تحمل حرارت بالا و استحکام لازم باشند.

در طراحی قالب‌های فورج، نیازی نیست حفره‌های قالب از حفره‌هایی که برای پتک‌کاری همان شکل از فولاد استفاده می‌شود، متفاوت باشد.

به خاطر لزوم نیروی بیشتر برای پتک‌کاری آلیاژهای ضد حرارت باید توجه بیشتری به نیروی قالب به منظور جلوگیری از شکستگی معطوف شود.

قالب‌های اصلی باید ضخیم‌تر باشند.

یا تعداد فرورفتگی‌هایشان کمتر باشد.

برای قالب‌های بسیار عمیق باید از حلقه‌های تکیه‌گاه استفاده شود تا از شکستن قالب جلوگیر کند.

آلیاژهای آهن‌دار در قالب‌هایی ریخته می‌شوند که قبلاً برای قالب گرفتن همان شکل از فولاد Forged steel آهنگری شده استفاده می‌شد.

برای پتک کاری آلیاژهای نیکل‌دار، از قالب‌هاییی که قبلاً برای فورج فولاد به کار رفته است استفاده نمی‌شود.

این آلیاژها نیازمند قالب‌هایی که قبلاً برای فورج فولاد به کار رفته است استفاده نمیشود.

این آلیاژها نیازمند قالب‌های قوی‌تر هستند.

در طراحی و ساخت قالب‌های فورج، کاربرد مستمر و طول عمر قالب یک مشکل بزرگ در پتک‌کاری آلیاژهای ضد حرارت است و اغلب قالب‌ها باید بعد از کوبیدن حدود 400 قطعه مودد بازسازی قرار گیرند.

در مقابل، اگر فولاد کربن به همان شکل ریخته شده باشد قالب ها عموماً قبلاز بازسازی اصلی قادر به تولید 10000 تا 20000 قطعه، پتک کاری خواهند بود.

این تفاوت مربوط به نیروی بیشتر آلیاژهای ضد حرارت در دمای بالا و تلرانس نزدیک‌تری است که معمولاً برای پتک‌کاری آلیاژهای ضد حرارت لازم است.

در نتیجه هر گونه تلاشی صورت می‌گیرد تا انتخاب مواد قالب درست و سختی و استحکام آن برای طول عمر قالب بیشتر باشد.

اکثر قالب‌ها برای پتک‌کاری توسط چکش و ماشین‌های پرس از فولاد ابزرای گرم کاری (Hot-work) مانند H13 و H12 و AISI H11 ساخته شده‌اند.

ایده‌آل‌ترین طول عمر قالب از قالب‌هایی به دست می‌آید که در اثر عملیات حرارتی صحیح درست شده‌اند و به حداکثر ممکن سختی رسیده‌اند.

گر چه گاهی سختی باید فدای قدرت شود و از احتمال شکستگی قبل از درست شدن قالب جلوگیری شود.

برای مثال، در قالب‌گیری پرده‌های توربین در یک پرس مکانیکی، سختی قالب فوق ممکن است از HRC 56-47 باشد.

برای پتک‌کاری‌هایی که از حداقل سختی برخومردارند قالب زیر در HRC 56-53 در مقابل حرارت عمل آورده می‌شوند و با افزایش شدت ضربه، میزان سختی قالب‌ها کاهش می‌یابد.

برای پتک‌کاری در حداکثر سختی حدود HRC 49-47 استفاده می‌شود.

در طراحی قالب‌های لغزشی باید فرآیند پروسه‌ای پتک‌کاری پرچ گرم مورد بررسی دقیق قرار گیرد.

فرآیند پتک کاری پرچ گرم تنها محدود به س یا ته میله نیست.

به وسیله‌ی این کار می‌توان مواد را برای پهن‌سازی در هر نقطه در طول میله جمع کرد.

این شیوه بخصوص پهن‌سازی که می‌تواند روی میله‌های گرد یا کتابی صورت یگرد نیازمند ابزار ویژه‌ای به شکل قالب‌های لغزشی است.

این قالب‌ها درچارچوب گیره قالب قرار می‌گیرند.

یک نمونه از ترتیب قرارگیری قالب لغزشی در شکل 1-21 آورده شده است.

با این روش یکی از قالب‌های متحرک به طرف قالب ثابت که قطعه کار را نگه داشته حرکت می‌کند.

کوبه (Ram) (قسمتی از پرس که قسمت بالایی قالب به آن بسته می‌شود) به آن می‌خورد و دو قسمت قالب را به درون و هب طرف مقابل دسته حدیده فشار می‌دهد تا به این ترتیب عمل پرچکاری (پهن‌سازی) انجام گیرد.

عمل لغزش با پشتیبانی قالب توس یک قطعه برنجی، تسهیل می‌شود.

قالب‌های لغزشی توسط فنر یا کار گذاشتن یک قطعه جدید درون پرچ کننده جمع می‌شوند.

آن ها عمر ماتریس را که در آن قرار دارند افزایش می‌دهند.

استفاده از روش جاسازی می‌تواند هزینه ی تولید را کم کند، یعنی چند قالب جدا سازی شده تنها با هزینه ی یک قالب یک تکه ساخته می‌شوند.

زمان لازم برای تعویض و جاگذاری قطعات قالب کوتاه است، زیرا در حال استفاده از اولین ست (Set) می‌توان دومین ست را سرهم کرد.

در یک قالب چند تکه می‌توان پتک کاری دقیق تری نسبت به یک قالب یک تکه انجام داد.

فولادها با ظرفیت آلیاژی بالاتر و سفتی بیشتر می‌توانند در قالب‌های جاسایزی استفاده شوند که هم ایمن تر و هم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر نسبت قالب‌های یک تکه است.

به هر حال در بعضی از کارگاه‌های آهنگری ( فروج کاری) که در آن بیشتر واحدهای پتک کاری از دستکاه چکشی که توسط نیروی جاذبه می‌افتد استفاده می‌کند، و کاربرد محدودی در قالب‌های جاسازی دارند.

قطعات قالب می‌تواند تنها اثر بخشی از پتک کاری را بگیرد که در معرض بیشترین سایش است یا می‌تواند اثر کل پتک کاری را به خود بگیرید.

مثال‌های نوع اول یک نوع میله (Plug) است که برای پتک کاری حفره‌های عمیق به کار می‌رود.

مثال‌های نوع دوم شامل قالب‌های جاسازی Master -block حفره‌های باعث پتک کاری یکسری از قطعات تو خالی در یک ماتریس تکی می‌شود و قالب‌های جاسازی که برای جایگزین مناسب است که در قالب‌های چند تکه به سرعت مورد سایش قرار می‌گیرد.

در اکثر موارد کاربردی، قالب‌های طراحی شده برای پتک کاری شکل داده شده از کربن یا آلیاژ فولاد می‌توانند برای ریختن طرح همان شکل از فولاد ضدزنگ استفاده شوند.

به هر حال به دلیل نیروی بیشتر به کار رفته در پتک کاری فولاد ضد زنگ، قدرت بیشتری برای قالب لازم است.

بنابراین، قالب نمی‌تواند چندین دفعه برای پتک کاری فولاد ضد زنگ بازسازی شود.

زیرا ممکن است شکسته شود.

وقتی در ابتدا یک قالب برای پتک کاری یا ریختن فولاد ضدزنگ طراحی می‌شود یک ماتریس ضخیم تر به طور معمول استفاده می‌شود تا دفعات بیشتری مورد بازسازی قرار گیرد و در کل طول عمر قالب زیادتر شود.

قالب گیری برای پتک کاری فولاد ضد زنگ به طور قابل ملاحظه ای در کارخانجات مختلف، متفاوت است و بستگی به عملیات پتک کاری در چکش یا پرس کاری و روش‌های تکنولوژیکی تولید و به تعداد پتک کاری‌های تولید شده از فلزات دیگر نسبت به تعداد پتک کاری شده از فولاد ضد زنگ دارد.

قالب‌های چند حفره ای برای پتک کاری‌های کوچک ( کمتر از kg 10 یا Ib 25 ) بیشتر در چکش ها و کمتر در پر سها استفاده می‌شوند.

اگر قالب چند حفره استفاده شود حفره ها معمولاً به صورت قالب‌های جاسازی جدا گانه اند زیرا حفره ها دارای زمان کاری بیشتری نسبت به سایر قالب ها هستند.

با این عمل، قالب‌های جاسازی جداگانه را می‌توان به هر شکلی که مورد نیاز است تغییر داد.

یتک کاری‌های بزرگ تر (بیشتر از kg 10 یا Ib 25 ) معمولاً در یک قالب تک حفره ای تولید می‌شوند.

بدون توجه به اینکه از یک چکش یا پرس استفاده می‌شود.

در ماشین‌های پرس فلز که در آن کربن و فولادهای آلیاژی قسمت اعظم فلزات یتک کاری شده را تشکیل می‌دهند روش معمول، استفاده از همان سیستم قالب (تک حفره ای در مقابل چند حفره ای) برای فولاد ضدزنگ است با قبول این حقیقت که عمر قالب کوتاهتر می‌شود، این روش معمولاً مقرون به صرفه تر از استفاده از روش قالب جدا برای وزن‌های یتک کاری کوچک است.

ممکن است روش گارگاه ها کاملاً متفاوت باشد زیرا در اکثر آن ها پتک کاری‌های تولید شده از فولاد ضدزنگ یا از سایر فلزات مقاوم در برابر پتک کاری مثل آلیاژ‌های ضد حرارت تولید می‌شوند.

بای مثال: در کارگاهی که در آن پرس‌های مکانیکی تقریباً منحصراً مورد استفاده قرار می‌گیرند، اکثر قالب ها مد تک حفره ای هستند.

حد مجازها ( Tolerancc) همیشه نزدیکترند.

بنابراین روش، بدون توجه به کمیتی که باید تولید شود، همان است.

یک قالب با یک حفره پرداخت کاری درست شده و بعد از اینکه کاملاً ساییده شده به طوری که دیگر نتواند پتک کاری‌هایی با تلرانس مشخص تولید کند، حفره ی فوق مجدداً برای نیم پرداخت یا حفره مسدود کننده (Blockcr) باز می‌شود.

وقتی دیگر نتوان از آن به عنوان یک قالب مسدود کننئده استفاده کرد، عمر مفید آن تمام شده است زیرا بازسازی آن منجر به یک ماتریس نازک می‌شود.

در طراحی قالب‌های فورج، مواد قالب اهمیت بالایی دارند.

در کارگاه‌هایی که در آن طرز کار قالب برای فولاد ضدزنگ همانند روش انجام گرفته برای کربن و فولادهای آلیاژی است، مواد قالب نیز یک جور هستند.

در کارگاه‌هایی که در آن تهمیدات ویژه ای نسبت به قالب‌های فولاد ضدزنگ در نظر گرفته می‌شود، قالب‌های کوچک ( برای پتک کاری‌های زیر وزن kg 9 یا Ib 20 ) به صورت یک تکه از فولاد ابزاری گرم کار مثل H3, H12, H11 درست می‌شوند.

برای قالب‌های بزرگ بدون توجه به اینکه آن ها دارای چه نوع سیستمی‌هستند معیرا و روش کلی این است که بدنه ماتریس از یک ماتریس قراردادی فولاد آلیاژی پایین مثل G6 یا 2 F 6 ساخته شود.

قالب‌های جاسازی معمولآً از فولاد ابزاری گرم کار H12 , H11 یا H13 هستند (یا گاهی H26، وقتی که ثابت شود انتخاب بهتری می‌باشد).

در بسیاری از کاربردهای ویژه، سوپر آلیاژهای نیکلی یا کیالتی ساخته می‌شوند تا براساس قالب‌های فولاد ابزاری کارگرم قراردادی، قالب‌های جاسازی درست شوند و قطعات حالت شکل پذیری (Ductility) مناسب بگیرند.

مواد قالب استفاده شده برای پتک کاری گرم شامل فولاد ابزاری گرم کاری (از سری AISI H) فولادهای آلیاژی مانند سری 4100 یا 4300 AISI و تعدادی مواد آلیاژ پایین اختصاصی است.

فولادهای ابزاری گرم کاری AISI می‌توانند آزادانه بر اساس دسته بندی شوند.

مواد قالب برای پتک کاری گرم باید دارای خاصیت سختی، مقاومت در برابر سایش و تغییر شکل پلاستیکی، مقاومت در برابر فرسودگی حرارتی و شکاف خوردگی بر اثر دما و فرسودگی‌های مکانیکی را دارا باشد.

طرح قالب نیز در اطمینان یافت از طول عمر قالب مهم است.

طراحی نادرست می‌تواند منجر به فرسایش یا شکستگی زودتر از حد معمول شود.

این مبحث در مورد قالب ها و مواد قالب برای پتک کاری گرم در فشارهای عمودی، چکش کاری و ماشین‌های پتک کاری افقی است.

قالب‌های استفاده شده در سایر فرآیندی‌های پتک کاری مثل پتک کاری دوار و پتک کاری در دمای ثابت می‌باشد.

اکثر پتک کارهای قالب باز در یک جفت قالب مسطح تولید می‌شوند که کی به چکش یا کوبه پرس وصل شده و دیگر به فک ثابت ( سندان).

قالب‌های قرار (Swage) یا نیمرخ مدور و قالب‌های V نیز معمولاً استفاده می‌شوند.

این انواع مختلف قالب باید دارای طرحی مهندسی و کاربردی باشد.

در بعضی از موارد کاربردی، پتک کاری با ترکیبی از قالب مسطح و قالب قرار صورت می‌گیرد.

در طراحی قالب‌های مسطح سطح قالب مسطح باید موازی باشد تا از باریک کردن تدریجی قطعه کار جلوگیری شود.

قالب‌های مسطح از نظر عوضی از 305 تا 510 میلی متر ( 12 تا 20 اینچ) می‌باشد.

گرچه اکثر آن ها از 405 تا 455 میلی متر ( 16 تا 18 اینچ) هستند لبه‌های قالب‌های مسطح گرد است تا از گیر کردن یا ترک برداشتن قطعه و تشکیل روی هم افتادگی در طول پتک کاری جلوگیری شود.

قالب‌های مسطح برای شکل دادن میله ها، پتک کاری‌های مسطح و اشکال گرد استفاده می‌شوند.

قالب‌های پهن وقتی استفاده می‌شوند که جریان متقاطع ( حرکت کناری) مطلوب است یا وقتی که قطعه کار بر اثر استفاده از جریانات ممتد بیرون کشیده شده است.

قالب‌های باریک تر برای قطع کردن یا باریک کردن مقطع عرضی به کار برده می‌شوند.

قالب‌های قرار اساساً همان قالب‌های مسطح هستند با یک برس نیمه مدور به درون مرکزشان و شعاع نیم دایره به کم قطرترین استوانه ای که می‌تواند ایجاد شود مربوط است.

قالب‌های قرار در پتک کاری میله‌های گرد نسبت به قالب‌های مسطح دارای مزایای زیر هستند: کمترین برآمدگی طرفین حرکت طولی تمام فلز تغییر شکل بیشتر در مرکز میله عملیات سریع تر معایب این قالب شامل عدم توانایی در: پتک کاری بیشتر از یک سایز، در اغلب موارد علامت گذاری یا قطع قسمت ها (برخلاف قالب مسطح) طراحی قالب‌های فورج به دو صورت انجام می‌گیرد.

1- طراحی قالب‌های آزاد فورج 2- طراحی قالب‌های بسته فورج طبق محاسبات علمی‌قالب سازی و تجارب کاربردی انجام گیرد و موارد ذیل رعایت شود: 1- طراح قالب‌های فورج، باید با پروسه‌ی صنعتی فورجینگ، ماشین آلات، پرس ها، روش‌های ساخت قالب‌های فورج، مکانیزم‌های به کار گرفته شده در ساخت و مونتاژ قالب‌های فورج و محاسبات مربوط به قالب ها آشنایی کامل داشته باشد.

2- در طراحی قالب‌های فروج، باید مقاومت، فشارها و نیروهایی را که به قالب ها وارد می‌شود، در نظر گرفته و محاسبه نمود تا قالب‌های فورج دارای مقاومت عالی و استحکام ساختمانی لازم باشند.

3- در طراحی و ساخت قطعات کار و قالب‌های فورج باید از کامپیوترها، نرم افزارها و تکنولوژی پیشرفته و جدید مانند دستگاه‌های طراحی سه بعدی مختصات (شکل 1-26و 1-27) استفاده شود.

4- در طراحی قالب‌های فورج، استفاده از قطعات پیش ساخته و استاندارد مانند: کفشک ها، سنبه ها، میله‌های راهنما، بوش‌های راهنما، فنرها و غیره باید مد نظر باشد.

5- در طراحی قالب‌های فورج، باید از متد شیب و زاویه دادن به قطعات قالب استفاده شود.

این روش، خروج سهل و آسان قطعات فورج شده ی قالب را تامین می‌نماید.

6- طراحان قالب‌های فورج، باید بر اساس نوع محصول فورج شده و دقت و میزان کارایی و ظرافت آن به پرداخت بودن سطوح حفره ها و محفظه‌های قالب اهمیت بیشتری دهند.

7- طراح قالب‌های فورج، باید با انتخاب صحیح فولادهای مناسب و استاندارد و عملیالت حرارتی بسیار دقیق و یا با به کارگیری روش‌های پوشش دهی مانند استفاده از مواد TiN و Tic در قالب ها، حذف تنش ها با جلوگیری از ایجاد گوشه ها و لبه‌های تیز در قالب‌های فورج، بر قدرت و استحکام قالب بیفزاید.

8- در طراحی قالب‌های فورج باید به گونه ای عمل شود که در صورت بروز جادثه و شکستگی و یا فروسدگی قطعات قالب، عملیات عمیر و نگهداری قالب به راحتی انجام گیرد و قطعات معیوب تعویض و جایگزین شوند.

9- در طراحی قالب‌های فورج، باید مشخصات پرس فورجینگ و اطلاعات کورس لازم برای عملیات پرس کاری، مقدار تناژ، فشار و نیروی مورد نیاز، ابعاد و اندازه ی کلی قالب و ساختمان عمومی‌آن در نظر گرفته شود.

در پوسه ی فورجینگ بنا به ابعاد و فرم قطعات فورج شده و نوع ساختمان قالب ها از پتک‌های ماشینی و چکش‌های ضربه ای و پتک‌های پنوماتیکی و یا پرس‌های مکانیکی و هیدرولیکی خاص استفاده می‌شود و از پتک ماشینی سقوطی برای فرم دهی قطعات با قالب‌های فورج، کشیدن، پهن کردن قطعات فورج و سوراخ کردن قطعات آهنگری استفاده می‌شود.

10- در طراحی قالب‌های فورج، بلوک و ساختمان فولادی قالب، با توجه به میزان تناژ نیرویی که در پروسه‌ی پرس کاری در برابر فشارها و نیروهای عمودی ( فشار پرس)، نیروها و فشارهای جانبی، و تمرکز قدرت و فشار و نیروهای داخلی قالب مقاومت می‌نماید، باید محاسبه و تعیین شود بلوک‌های قالب دارای ابعاد و ضخامت لازم باشند.

11- در طراحی قالب‌های فورج و آهنگری، تنش‌های بسیار شدید مکانیکی و حرارتی به قالب وارد می‌شود که این عوامل باید مورد بررسی و تحلیل قرار گیرد.

این تنش ها به حالت‌های زیر بروز می‌کنند: الف) تغییر فرم پلاستیکی قالب‌های فورج ب) خستگی حرارتی قالب‌های فروج پ) خستگی مکانیکی قالب‌های فورج ت) سایش تدریجی قالب‌های فورج در عملیات پرس کاری در طراحی قالب‌های فورج که عملیات خم را انجام می‌دهند، لبه‌های فرم گرفته، به سه گروه طبقه بندی می‌شوند: 1- لبه‌های که بر اثر خمش و فشار به وجود آمده اند.

2- لبه‌هایی که بر اثر خمش ساده ایجاد شده اند.

3- لبه‌هایی که بر اثر دو نیروی کششی و خمشی به وجود آمده اند.

طراحی و ساخت قالب‌های فورج بیشتر به روی Close- die انجام می‌پذیرد که به چهار شکل طراحی می‌شوند.

1- فورج نهایی Blocker - type 2- Block و فورج Convetional 3- نزدیک به شکل نهایی High- dcfinition 4- شکل نهایی Precision قالب‌های فورج و عملیات آهنگری برای فرم دهی و شکل دهی فلزات چکش خوار، از طریق فشار و ضربات متوالی و با استفاده از حرارت دهی قطعات کار یا بدون دخالت حرارت، از ابزارهای مخصوصی که قالب‌های فورج می‌باشند استفاده بهینه می‌شود.

با به بکارگیری قالب‌های فورج اقدام به تولید انبوه قطعات مختلف فورج شده می‌شود که دارای مقاومت‌های فشاری، برشی و کششی بسیار بالا می‌باشند.

به طور کلی قالب‌های فورج به دو دسته طبقه بندی می‌شوند: 1- قالب‌های بسته 2- قالب‌های باز ( آزاد) در قالب‌های بسته ی فورج، مواد اولیه ی قطعه به شکل کاملاً دقیق و حساب شده در محفظه‌های قالب قرار می‌گیرد و قالب برای فرم دهی خود قطعه جا دارد و مواد اضافی گداخته در عملیات پرس کاری باعث جلوگیری از جفت شدن قالب می‌شود.

در مراحل عملیات فورج قالب‌های بسته، مواد اولیه طی مراحل مختلفی به شکل اصلی کار نزدیک می‌شوند و در نهایت فرم اصلی را به خود می‌گیرند.

و در مرحله آخر با یک قالب آرایش، ضایعات دوره قطعه ای فورج شده برش می‌خورد.

برای طراحی و ساخت قالب‌های فورج بسته، در مراحل عملیات فورج که قطعه به شکل لازم نزدیک می‌شود، این کار را می‌توان در یک قالب انجام داد تا حفره ها در یک قالب باشد و نیز می‌توان در قالب‌های جداگانه به این امر پرداخت.

اما در یک قالب فورج معمولی دو حفره ی اصلی در قالب طراحی می‌شود و قالب برشی آرایش قطعه فورج شده، جداگانه این عملیات پرس کاری را انجام می‌دهد.

در قالب‌های باز، بلوک‌های قالب از فولادهای آلیاژی با استحکام و ضخامت زیاد انتخاب می‌شوند.

بعد از عملیات ماشین کاری، سنگ کاری، ایجاد حفره ها و محفظه‌های قالب که شکل دقیق قطعه ی نمونه کار را دارند، اکثراً با روش مدلسازی الکترود ( مدل مسی) و عملیات اسپارک اورژن ساخته می‌شوند.

سطح حفره ها و محفظه ها بعد از انجام عملیات حرارتی و برگشت، به طور دقیق پولیش و پرداخت می‌شوند.

در حفره‌های قالب، قطعه کار گداخته شده کوبیده می‌شود و فرم محفظه و حفره ی اصلی قالب را به خود می‌گیرد.

در قالب‌های باز ( آزاد).

در پیرامون حفره ی اصلی قالب، شیاری عمیق ایجاد می‌کنند تا مازاد مواد اولیه بعد از فرم گیری و شکل گیری نهایی به داخل خندق ها ( شیارها) سرازیر و داخل شود.

روش فورج سرد ( Gold Forging) در پروسه‌ی تولید در پروسه‌ی فورج سرد، می‌توان قطعات پیچیده و حساس را با پرس‌های چند ایستگاهه تولید نمود که البته بستگی به شکل و جنس قطعات و میزان دقت و تلرانس آن ها دارد.

عملیات فروجینگ به روش فورج داغ یا نیمه داغ ( گرم) یا فورج سرد صورت می‌گیرد.

در عملیات فورج سرد می‌توان تلرانس‌های دقیق تری را در قطعات تولیدی به دست آورد که در روش فورج داغ میسر نمی‌باشد.

از مزایای فورج داغ می‌توان به شکل پذیری عالی مواد و قطعات تولیدی و احتیاج به فشار و بار کم دستگاه فورج اشاره کرد.

در روی فورج نیمه داغ، محاسن عملیات فورج سرد با امتیازات روش فورج داغ در هم ترکیب شده اند که باز هم مشکلات روش فورج داغ مانند عدم بهبود دقیق تلرانس ها در قطعات تولیدی و مشکلات گرم کردن قطعات کار و روغن کاری و خنک کاری قطعات تولیدی در این را با دقت بالاتر و تلرانس‌های دقیق تری تولید نمود.

هم اکنون در روی فورج سرد از پرس‌های 5 و 6 ایستگاهه استفاده می‌شود و راندمان تولیدی، کیفیت قطعات و انعطاف پذیری خط تولید در روی فورج سرد عامل مهمی‌محسوب می‌شود.

از معایب اصلی و عمده ی پروسه‌ی فورج سرد در مقایسه با روش فورج گرم، نیاز به فاشر و قدرت و نیروی بالا و ایجاد تنش‌هایی بالا روی قالب ها می‌باشد که در تولید قطعات فورج سرد، می‌توان از برنامه‌های شبیه سازی کامپیوتری برای آزمایش ها و اثبات نظرات و مقایسه روش‌های تولید استفاده کرد.

با استفاده از متد تغییر شکل نصفه در پروسه‌ی پرس کاری سقوطی یا نورد روزمره، فقط یک قسمت مشخص سطح مقطع مواد تغییر می‌یابد و نیروها و تنش‌های کمتری ایجاد می‌شود.

اما در روش‌هایی نظیر حدیده کاری عادی و معکوس و حدیده کاری لوله ای یا روش چاق کردن (Upestting) تمام سطح مواد تغییر می‌یابد و نیروهای آهنگری زیادی مورد نیاز است و تنش‌های بالایی در قالب به وجود می‌آید.

فولادها و عملیات حرارتی در قالب‌های فورج خواص فولادها که همان استحکام؛ سختی؛ قدرت و مقاومت آن ها می‌باشد؛ بعد از پروسه‌ی ماشین کاری و عملیات حرارتی نمایان می‌شود.

عملیات حرارتی قالب ها؛ باعث تغییراتی در سازمان و ساختمان داخلی فولادها می‌شود و خواص مورد نظر را در قطعات فولادی قالب ها ایجاد می‌کند.

قالب‌های فورج بعد از عملیات حرارتی و برگشت دادن مناسب؛ ضمن داشتن سختی و مقاومت اصطکاکی زیاد؛ باید محکم و بادوام و قابل ضربه پذیری و انعطاف پذیری کامل باند.

در پروسه‌ی فورجینگ؛ قالب‌های فورج تحت فشارها و تنش‌های قوی مکانیکی ؛ گرمایی و حرارتی بالا قرار دارند و اگر برای بلوک‌های قالب؛ فولادهای مناسب به کار گرفته نشود و عملیات حرارتی دقیق و صحیح انجام نگیرد؛ قالب‌های فورج در جریان عملیات فورجینگ و آهنگری به سرعت دچار فرسودگی و سایش و گاهش شکست کامل و خرد شدن قطعات قالب می‌شوند؛ که به جریان تولید و برنامه ریزی‌های مربوط به آن صدمه ی جدی وارد خواهد کرد.

جدول 1-2 معرفی فولادهای سردکار آلیاژی و غیر آلیاژی؛ فولادهای گرم کار و فولادهای تندبر می‌باشد که در طراحی و ساخت قالب‌های صنعتی و ابزار آلات؛ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

قطعات و بلوک‌های فولادی قالب بعد از عملیات ماشین کاری و سنگ کاری تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرند و گاهی این قطعات و بلوک‌های فولادی قالب‌های فورج به صورت سطحی سخت می‌شوند.

عملیات سطحی قالب‌های فورج؛ با بهره گیری از پوشش‌های مقاوم یک روش موثر در جلویگری از سایش و فرسودگی فرم ها و محفظه‌های قالب محسوب می‌گردد.

با استفاده از تکنولوژی جدید پوشش دهی که دارای فاکتورهایی مانند ایجاد سختی بالا در بلوک‌های قالب فروج و ضریب اصطکای پایین و عملکرد عالی آن در فرآیندهای فورجینگ می‌باشد عمر مفید قالب‌های فورج افزایش پیدا کرده است.

این پوشش ها معمولآً از مواد Tin و Tic و یا ترکیبی می‌باشد و توسط روش‌های روسب شیمیایی بخار ( CVD) یا رسوب فیزیکی بخار ( PVD) به وجود می‌آیند.

این پورسه ی پوشش دهی؛ تکنولوژی مدرن و عملیات سطحی پیشرفته را در طراحی و ساخت قالب‌های فورج نمایان می‌سازد.

در طراحی و ساخت بلوک‌های فولادی فورج؛ باید از تمرکز تیزی ها و گوشه ها جلوگیری شود.

زیرا این ناحیه در بلوک ها شروع کننده ی ترک ها و شکست ها در قالب‌های فورج می‌باشد.

در جریان تولید و پروسه‌ی پرس کاری فورج؛ ترک ها در قالب واضح تر و باعث شکستگی قالب می‌شوند.

بررسی و تحلیل‌هایی که توسط پژوهشگران صورت گرفته نشان می‌دهد که درصد بالایی از مشکلات و شکست‌هایی که در پورسه ی فورجینگ در قالب ها به وجود می‌آید؛ مربوط به عملیات حرارتی نادرست بلوک‌های فولادی قالب؛ عدم طراح صحیح و مقاومت و استحکام آن ها می‌باشد.

مواردی مانند: 1- عدم به کارگیری فولادهای مناسب با عملیات فورج 2- سرد شدن بیش از اندازه ی بلوک‌های فولادی قالب در حین سردکاری 3- برگشت دادن ناکافی و نامطلوب که باعث شکنندگی و اصطلاحاً شیشه ای بودن بلوک‌های قالب فورج می‌شود.

4- به کارگیری درجه حرارت بیش از اندازه در جریان آستینه کردن ( گرم کردن) بلوک‌های فولادی قالب‌های فورج؛ یکی از عوامل اصلی شکست محسوب می‌شود.

فولادهایی که در قالب‌های فورج مورد استفاده قرا می‌گیرند باید شرایط مشخصی داشته باشند که بطور خلاصه عبارتند از: 1- دارای سختی پذیری عالی باشند به طوری که بعد از عملیات حرارتی و برگشت دارای استحکام لازم در عمق فولادها باشند.

2- در مقابل خستگی گرمایی و حرارتی که بر اثر نوسانات پی در پی تنش و حرارت به وجود می‌آید و همچنین شوک‌های حرارتی مقاومت کنند.

3- میزان و قدرت استحکام تسلیم بلوک‌های فولادی قالب فورج حدود MPa 1100 در نظر گرفته شود؛ تا در برابر تغییر کشل فرم پلاستیکی و سایش مقاومت نماید.

4- فولادهای قالب فورج باید در دماهای حرارتی بالا و گرمای زیاد دارای مقاومت سایشی عالی باشند.

5- بلوک‌های فولادی که در قالب‌های فورج به کار برده می‌شوند باید از نظر ساختار میکروسکوپی؛ خواص مکانیکی و مقاومت در برابر پوسته پوسته شدن اکسیدی و سوختن سطح قالب در پروسه‌ی پرس کاری فورج پایداری نماید.

عوامل سایش در قالب‌های فورج قالب‌های فورج که در فرآیند فرم دهی و فورج قطعات فلزی به کار برده می‌شوند شامل بلوک‌های فولادی قوی و سخت شده ای هستند که بعد از عملیات ماشین کاری؛ سنگ زنی؛ عملیات حرارتی ( آبکاری و برگشت مناسب)؛ پرداخت کاری قالب؛ مونتاژ و کنترل در خط تولید و پرس کاری فورج مورد استفاده قرار می‌گیرند.

قالب ها و ابزار آلاتی که در شکل دهی عملیات سرد و گرم فلزات استفاده می‌شوند به دلیل سایش زیاد فرسوده می‌گردند و بر اثر سایش؛ از دقت ابعادی آن ها کاسته می‌شود.

شکست و عدم کیفیت تولید و راندمان مفید در این گونه قالب ها اکثراً بر اساس دلایلی می‌باشد که عوامل سایشی قالب از نکات برجسته ی آن می‌باشد؛ که به صورت پژوهش‌های کاربردی مرود بررسی قرار گرفته است.

قالب‌های آهنگری در پروسه‌ی فورج کردن قطعات و پرس کاری؛ تحت شدیدترین تنش‌های مکانیکی و شوک‌های حرارتی قرار دارد و باعث سایش تدریجی غیر معمول و تغییراتی در فرم و شکل پلاستیکی قالب و خستگی مکانیکی و خستگی حرارتی آن می‌گردد و در نهایت بازدهی مطلوب را از قالب‌های فورج می‌گیرد و به راندمان تولید انبوه؛ خسارات بالای وارد می‌کند.

سرعت از بین رفتن قالب؛ ساختار و خواص مکانیکی حاصل از پروسه‌ی مهم عملیات حرارتی و مسائلی مانند روغن کاری ( روغن گرافیت ) در عملیت فورج کردن قطعات؛ نحوه ی استفاده ی صحیح از قالب و دقت عمل اپراتور فورج بستگی دارد.

بررسی‌های کاربردی در سایش قالب‌های فورج نشان دهنده ی عملیات نادرست حرارتی می‌باشد یا این که عمل سخت کردن فولادهای قالب فورج به طور کالمل انجام گرفته است ولی فولادها می‌باشد یا این که عمل سخت کردن و برگشت دادن بلوک‌های قالب به طور کامل انجام گرفته است و قالب بیش از اندازه دارای سختی و حالت شیشه ای است.

پروسه‌ی عملیات حرارتی و آبکاری فولادها در سه مرحله صورت می‌گیرد: 1- حرارت دادن 2- سرد کردن سریع 3- برگشت دادن هر سه مرحله باید با توجه به دستورات شرکت‌های سازنده ی فولادهایی که در قالب استفاده شده است انجام بگیرد.

در پروسه‌ی حرارت دهی قالب‌های فورج ابتدا باید به آرامی‌آن ها را حرارت داد و بعد به سرعت دمای حرارت را تا درجه ی مطلوب و استاندارد آبکاری رساند.

در پروسه‌ی حرارت دهی که با استفاده از کوره‌های مخصوص الکتریکی انجام می‌پذیرد؛ باید حرارت به طور یکنواخت در تمام ساختمان قطعه ی فولادی قالب جذب باشد تا موجب ایجاد تنش ها و ناهمگونی در عملیات حرارتی فولادها نگردد.

در قالب‌های بزرگ فولادی فورج با ضخامت‌های زیاد و فرم‌های داخلی پیچیده؛ عملیات حرارتی باید با دقت بیشتری انجام گیرد و اگر در این موارد سرعت عمل حرارت دادن زیاد باشد بخش‌های بیرونی؛ درشت دانه و قسمت‌های داخلی؛ ریزدانه می‌گردند و سطح خارجی قالب به آوستنیت تبدیل می‌شود و منقبض می‌گردد.

در صورتی که بخش میانه و درونی فولادهای قالب در حال منبسط شدن است و بالطبع به وجود آمدن نیروهای کشش سطحی و فشاری به سمت مرکز؛ باعث تاب برداشتن و یا ترک‌های ریز و درست قالب‌های فولادی فورج می‌شود و ضرر و زیان اقتصادی بالایی را به بار می‌آورد؛ در این موارد باید عملیات حرارتی و گرم کردن؛ با احتیاط و به صورت یکنواخت انجام شود و تمام ساختمان قالب فولادی گرم شود.

زیرا در قالب‌های فرم دار و پیچیده این امکان وجود دارد که ابتدا مقاطع نازک قالب زودتر گرم شوند در حالی که بخش مرکزی قالب هنوز به درجه ی لازم نرسیده باشد.

عملیات حرارتی و آبکاری قطعات فولادی به دو روش انجام می‌پذیرد.

1- کروه الکتریکی را به درجه ی حرارت آبکاری لازم می‌رسانند و بعد قطعات قالب را در آن می‌گذارند.

2- قطعات فولادی قالب را در کوره ی الکتریکی می‌گذارند و کوره را روشن می‌کنند تا به مرور گرم شود و به حرارت لازم برسد.