آهنگری فلز توضیح داد: چه فلزات، انواع فولاد و چگونه کار می کند

آهنگری فلز فرآیند شکل دادن به فلز با استفاده از نیروی فشاری - از طریق چکش زدن، فشار دادن یا غلتش - معمولاً در حالی که فلز برای انعطاف پذیری بیشتر گرم می شود. تقریباً هر فلزی که می تواند بدون شکننده شدن بیش از حد گرم شود، از نظر فنی می تواند آهنگری شود، اما در عمل، فولاد کربن، فولاد آلیاژی، آلومینیوم، تیتانیوم و آلیاژهای مس بر آهنگری صنعتی غالب هستند، زیرا بهترین ترکیب کارایی و بهبود خواص مکانیکی که آهنگری فراهم می کند را ارائه می دهند.

چه فلزاتی را می توان جعل کرد و چرا برخی بهتر از دیگران جعل می کنند

قابلیت آهنگری یک فلز به شکل پذیری آن در دمای آهنگری و نحوه واکنش ساختار دانه آن به تغییر شکل بستگی دارد. فولادهای با ساختار کریستالی مکعبی (FCC) در دمای بالا به طور یکنواخت تر تحت فشار تغییر شکل می دهند، به همین دلیل است که فولاد رایج ترین فلز آهنگری در محیط های صنعتی است.

فلزات با محتوای کربن بالا تقریباً 0.6٪ و همچنین چدن، عموماً کاندیدای ضعیفی برای آهنگری در نظر گرفته می‌شوند، زیرا حتی در دماهای بالا فاقد شکل‌پذیری کافی هستند و به جای تغییر شکل تحت فشار چکش یا فشار، تمایل به ترک خوردن دارند.

چگونه فولاد را جعل می کنید: فرآیند اساسی توضیح داده شده است

آهنگری فولاد از دنباله ای است که از آهنگری سنتی تغییری اساسی نکرده است، حتی با وجود اینکه مقیاس و تجهیزات به طور چشمگیری در محیط های صنعتی تکامل یافته اند.

1. گرمایش: فولاد در یک آهنگری حرارت داده می شود - به طور سنتی با زغال سنگ یا کک، که اکنون اغلب با گاز یا القایی گرم می شود - تا دمای آهنگری خود، معمولاً بین 1100 درجه سانتی گراد و 1250 درجه سانتی گراد (2000 درجه فارنهایت تا 2300 درجه فارنهایت) برای اکثر فولادهای کربنی که با رنگ نارنجی تا زرد روشن قابل شناسایی است.
2. تغییر شکل: نیروی فشاری از طریق چکش زدن، فشار دادن یا نورد کردن برای شکل دادن به فولاد گرم شده اعمال می شود - این می تواند قالب باز (شکل دادن به شکل آزاد) یا قالب بسته (فشار فشار دادن فلز به یک حفره شکل) باشد.
3. گرم کردن مجدد در صورت نیاز: فولاد پس از خارج شدن از فورج به سرعت سرد می شود و با پایین آمدن آن از محدوده دمایی آهنگری، باید قبل از ادامه به منبع گرما برگردانده شود - فولاد کاری که خیلی سرد است به جای تغییر شکل، خطر ترک خوردن را دارد.
4. نرمال کردن یا بازپخت: پس از شکل دهی، قطعه آهنگری اغلب تا دمای کنترل شده دوباره گرم می شود و به آرامی سرد می شود تا تنش های داخلی ایجاد شده در طول آهنگری کاهش یابد و ساختار دانه اصلاح شود.
5. اتمام: مواد اضافی (فلش، در فورج قالب بسته) بریده می شود و بسته ممکن است بسته به کاربرد نهایی، عملیات حرارتی، ماشینکاری یا تکمیل سطح اضافی انجام شود.

انواع فرآیندهای آهنگری فلزات

آهنگری صنعتی به طور کلی بر اساس دما و پیکربندی قالب مورد استفاده طبقه بندی می شود و انتخاب بین این روش ها به پیچیدگی قطعه، حجم تولید و خواص مکانیکی مورد نیاز بستگی دارد.

• آهنگری داغ: عملکرد بالاتر از دمای تبلور مجدد فلز، امکان تغییر شکل قابل توجه با نیروی نسبتا کم و کاهش خطر ترک خوردگی - رایج ترین روش برای فولاد است.
• آهنگری سرد: در دمای اتاق یا نزدیک به آن اجرا می‌شود، قطعاتی با تحمل ابعادی محکم‌تر و سطح صاف‌تری تولید می‌کند، اما به نیروهای بسیار بالاتری نیاز دارد و مقدار تغییر شکل ممکن را بدون ترک‌خوردگی محدود می‌کند.
• آهنگری گرم: یک زمین میانی که در دماهای متوسط انجام می‌شود و نیروی کمتر مورد نیاز آهنگری گرم را با برخی از مزایای دقیق آهنگری سرد متعادل می‌کند.
• آهنگری قالب باز: این فلز بین قالب‌های مسطح یا ساده شکل می‌گیرد که به طور کامل آن را محصور نمی‌کند و به فلز اجازه می‌دهد به جز جایی که قالب‌ها با آن تماس دارند جریان پیدا کند - برای اشکال بزرگ و ساده مانند شفت‌ها و دیسک‌ها استفاده می‌شود.
• آهنگری قالب بسته (impression-die): این فلز با فشار وارد یک حفره قالب می‌شود که کاملاً آن را محصور می‌کند و اشکال پیچیده‌تری با تحمل‌های سخت‌تر ایجاد می‌کند - که برای قطعات با حجم بالا مانند قطعات خودرو استفاده می‌شود.
• آهنگری قطره ای: یک روش خاص آهنگری مبتنی بر چکش که در آن وزنه سنگینی بر روی قطعه کار قرار گرفته در قالب یا روی قالب ریخته می شود که معمولاً با عملیات آهنگری صنعتی سنتی مرتبط است.

فولاد آهنگری چیست و محتوای کربن چگونه بر نتیجه تأثیر می گذارد

"فولاد آهنگری" به فولادی اطلاق می شود که از طریق آهنگری به جای ریخته گری (ریختن فلز مذاب در قالب) یا ماشین کاری (برش مواد از یک بلوک جامد) شکل گرفته است. فرآیند آهنگری ساختار دانه داخلی فولاد را در جهت تغییر شکل فشرده و تراز می کند، که به طور کلی منجر به بهبود استحکام، چقرمگی و مقاومت در برابر خستگی در مقایسه با قطعه ریختگی با همان ترکیب می شود - به همین دلیل است که اجزای آهنگری اغلب برای قطعاتی که تحت فشار یا ضربه زیاد هستند، مانند میل لنگ، چرخ دنده ها و اتصالات ساختاری مشخص می شوند.

محتوای کربن عامل اصلی متمایزکننده درجات مختلف فولاد آهنگری است و تعیین کننده تعادل بین استحکام، سختی و شکل پذیری پس از آهنگری است:

محتوای کربن بیشتر به قطعه آهنگری اجازه می دهد تا از طریق عملیات حرارتی بعدی به سختی بیشتری برسد، اما همچنین پنجره دمایی را که در آن می توان فولاد را بدون ترک خوردگی به طور ایمن آهنگری کرد، باریک می کند - به همین دلیل است که فولادهای پر کربن با کنترل دما دقیق تر و گرم کردن مجدد بیشتر جعل می شوند.

آهنگرها از چه چیزی استفاده می کنند: ابزار و تجهیزات برای آهنگری دستی

در حالی که آهنگری صنعتی به پرس های هیدرولیک و چکش های مکانیکی متکی است، ابزارهای هسته ای که توسط آهنگران برای آهنگری دستی استفاده می شود تا حد زیادی با روش سنتی مطابقت دارد و به اندازه کار انجام می شود.

• جعل: یک منبع گرما - به طور سنتی یک فورج زغال سنگ یا کک، با فورج های پروپان و القایی در حال حاضر رایج - برای رساندن فولاد به دمای آهنگری استفاده می شود.
• سندان: یک بلوک فولادی سنگین که یک سطح ثابت و سفت را برای چکش در برابر آن ایجاد می کند، با ویژگی های مختلف (شاخ، سوراخ مقاوم، سوراخ پریچل) که برای تکنیک های مختلف شکل دهی استفاده می شود.
• چکش: طیف وسیعی از وزنه‌های چکش و شکل‌های صورت برای کارهای مختلف - چکش‌های متقاطع برای کشیدن فلز، چکش‌های توپی و گرد برای بافت‌دهی و شکل‌دهی
• انبر: مورد استفاده برای نگه داشتن قطعات کار داغ، با اشکال مختلف فک که برای استوک گرد، استوک مسطح، یا هندسه قسمت های خاص طراحی شده است.
• اسکنه و مشت: هنگامی که فلز داغ است برای برش، سوراخ کردن یا ایجاد بافت تزئینی استفاده می شود
• مخزن کوئنچ: ظرفی از آب، روغن، یا سایر مواد خاموش کننده که برای خنک کردن سریع فولاد برای سخت شدن استفاده می شود، که انتخاب نوع خاموش کننده بر سختی حاصل و خطر ترک خوردگی تأثیر می گذارد.

هم برای آهنگری دستی و هم برای آهنگری صنعتی، رنگ نشانگر سنتی دما است - رنگ زرد-نارنجی روشن به طور کلی با محدوده آهنگری بهینه برای اکثر فولادهای کربنی مطابقت دارد، در حالی که رنگ قرمز مات نشان می دهد که فولاد زیر محدوده کار ایمن سرد شده است و در صورت ضربه خوردن خطر ترک خوردگی دارد.