مقالات تجارت آلیاژ مقالاتی از فلزات پرکاربرد
آهنگری، هنری باستانی و ستودنی است که قدمت آن به هزاران سال پیش باز می‌گردد. در این هنر، فلزات با استفاده از ابزارهای مختلف، تحت فشار و گرمای زیاد شکل داده می‌شوند و به اشیاء کاربردی و یا زینتی تبدیل می‌شوند. از شمشیر و سپر گرفته تا ظروف و ابزارآلات، ردپای آهنگری در تار و پود تاریخ بشر به وضوح قابل مشاهده است. اما دنیای آهنگری به ساخت شمشیر و ابزار خلاصه نمی‌شود. این هنر ظریف و قدرتمند، دارای تنوعی شگفت‌انگیز است.
انواع آهنگری
در ادامه به بررسی برخی از مهم‌ترین انواع آهنگری می‌پردازیم:
1- آهنگری سقوطی
در آهنگری سقوطی چکش از ارتفاع بالا بر روی قطعه کار سقوط می‌کند و قطعه با توجه به قالب شکل می‌گیرد. دو نوع قالب آهنگری برای فرایند سقوطی وجود دارد:
- آهنگری قالب بسته که در آن کار کاملاً محصور است.
- آهنگری قالب باز که به صورت باز انجام می‌شود.
در آهنگری قالب باز با یک چکش بر روی قطعه کار که به صورت ثابت قرار گرفته ضربه زده شده و به آن شکل می‌دهد. در این حالت قالب به صورت کامل قطعه کار را پوشش نمی‌دهد. بنابراین برای رسیدن به شکل مورد نظر نیاز به چرخاندن و شکل دهی توسط اپراتور می‌باشد. در این حالت عموماً قالب‌ها تخت هستند و فقط گاهی برای عملیات مخصوص قالب با شکل خاص مانند شکل‌های گرد، مقعر یا محدب ساخته می‌شود.
از این قالب‌های باز می‌توان دیسک‌ها، بلوک‌ها، سیلندرها، قطعات پهن، قطعات گرد، صفحه‌ای، هنری و بعضی شکل‌های سفارشی دیگر را ساخت. همچنین از عملیات قالب باز می‌توان برای افزایش استحکام با تغییر جهت دانه‌بندی استفاده کرد.
کارهایی مثل دندانه‌دار کردن و تغییر شکل پیوسته از کاربردهای آهنگری پرتابی قالب باز است. معمولاً برای رسیدن به ضخامت مناسب یک قطعه، از این روش استفاده می‌کنند. در این روش هنگامی که به ضخامت مناسب رسیدند با استفاده از فرایند لبه زنی یعنی متمرکز کردن ماده با یک قالب مقعر، آن را به عرض مناسب می‌رسانند. این فرایند معمولاً در انتهای قطعه انجام می‌شود. Fullering نیز از دیگر فرایندهای مشابه برای آهنگری باز می‌باشد، در این روش با استفاده از یک قالب محدب قطعه را نازک می‌کنند. کلیه این فرایندها نهایتاً قطعه را برای فرایندهای آهنگری آماده می‌کند.
2- آهنگری قالب بسته
در آهنگری قالب بسته که آهنگری قالب چاپی نیز نامیده می‌شود فلز در یک قالب مانند ریخته‌گری قرار گرفته و چکش بر روی آن رها می‌شود. با این کار فلز جریان یافته و حفره‌ها را پر می‌کند. چکش معمولاً در زمانی حدود یک میلی ثانیه با قطعه تماس پیدا می‌کند. با توجه به قطعه و پیچیدگی های آن چکش در چند مرتبه و در بازه‌هایی با سرعت مختلف رها می‌شود و فلزهای اضافی و فشرده شده از کناره‌ها بیرون ریخته و باعث شکل‌گیری فلش‌ها می‌شود.
فلش‌ها نسبت به مواد درون قالب سریعتر خنک شده و از فلز داخل قالب محکم‌تر هستند، بنابراین خود فلش‌ها از تشکیل فلش‌های بیشتر جلوگیری می‌کنند که باعث می‌شود فلز به طور کامل حفره‌ها را پر کند.بعد از اتمام آهنگری فلش‌ها پاک و زدوده می‌شوند.
اخیرا با پیشرفت اتوماسیون گرمای القایی، تغذیه مکانیکی، دستکاری‌ها و عملیات حرارتی که بر روی قطعات انجام شده آهنگری قالب بسته روز به روز بهتر شده است.
یکی از متغیرهای آهنگری قالب بسته، آهنگری بدون فلش است و در این حالت قطعه کار نمی‌تواند فلش تولید کند. مزیت آن این است که فلز کمتری هدر شده زیرا فلش‌ها معمولاً ۲۰ تا ۴۵ درصد مواد را تشکیل می‌دهند. از معایب این روش هم می‌توان به هزینه اضافی اشاره کرد که این هزینه به علت پیچیده‌تر شدن طراحی، نیاز به روانکاری بهتر و نیاز به قرار دادن بهتر قطعه کار است.
آهنگری قالب بسته نسبت به آهنگری قالب باز به علت ایجاد قالب و طراحی آن و ایجاد حفره‌های داخل قالب دارای هزینه اولیه بالایی می‌باشد. اما چون آهنگری در این حالت فرایندهای تکراری کمتری دارد در حالت آهنگری با حجم تولید بیشتر مقرون به صرفه است. یکی از مهم‌ترین دلیل‌هایی که آهنگری قالب بسته در صنعت خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد همین مورد است.
یکی دیگر از دلایل استفاده از این روش این است که آهنگری در این حالت حدود ۲۰ درصد استحکام به وزن بیشتری نسبت به ریخته‌گری یا ماشین کاری با همین مواد دارد.
قالب‌های آهنگری قالب بسته معمولاً از آلیاژ‌های بالا و فولاد ابزار ساخته شده اند. زیرا باید مقاوم به ضربه و سایش بوده و در دماهای بالا مقاومت کرده و نسبت به تغییرات دمایی مقاوم باشند.
نهایتاً برای کاهش اصطکاک و سایش، ایجاد مانع حرارتی برای انتقال حرارت از قطعه کار به قالب و برای جدا کردن نهایی راحت تر قطعه از قالب از مواد روان کننده در فرایند آهنگری قالب بسته استفاده می‌شود.
3- آهنگری پرسی
این نوع آهنگری معمولاً با اعمال مداوم و آهسته فشار انجام می‌گیرد و از ضربه لحظه‌ای که آهنگری سقوط چکشی انجام می‌دهد متفاوت است.این عملیات به صورت سرد و گرم انجام می‌شود.در این نوع آهنگری می‌توان به فلز مورد نظر شکل قطعه نهایی را داد. برخلاف آهنگری سقوط چکشی که فقط سطح را تحت تاثیر قرار می‌دهد در آهنگری به این روش می‌توان علاوه بر سطح فشرده سازی قسمت داخلی را هم کنترل کرد.
آهنگری پرسی معایبی دارد.از جمله این معایب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- زمان طولانی تماس قطعه با قالب.
- زمان‌بر بودن فرایند به دلیل مقدار و مراحل طولانی
سرد شدن سریع قطعه. زیرا قالب در تماس بیشتری با قطعه می‌باشد.
- انتقال حرارت بیشتر از محیط اطراف.
- انعطاف پذیری کمتر و در نتیجه سرد شدن و قوی‌تر شدن قطعه.
- ترک خوردگی قطعه در نتیجه عدم انعطاف پذیری.
- استفاده از قالب‌های گرم برای کاهش تلفات و بهبود جریان سطح.
- نیاز به گرم شدن قطعه.
این روش مزایایی هم دارد.این مزایا شامل موارد زیر می‌باشند:
- اقتصادی‌تر بودن آهنگری پرسی در نرخ تولید بالا.
- دقت ابعادی بالاتر.
- انجام کار بیشتر روی قطعه نسبت به هدر رفت در آهنگری با چکش.
- محدودیت در اندازه دستگاه آهنگری پرسی و در نتیجه تولید قطعه با هر اندازه دلخواه.
- درجه بالای یکپارچگی مکانیکی و جهت‌گیری بهتر.
- محدود کردن اکسیداسیون لایه‌های بیرونی قطعه.
آهنگری پرسی برای آهنگری قالب بسته و قالب باز قابل استفاده است. در قالب بسته معمولاً زاویه کمتری نسبت به آهنگری سقوطی داشته و دقت ابعاد بیشتر است.
آهنگری پرسی یک حالت تکامل پیدا کرده است و پرس‌های قوی‌تر با ابعاد بیشتر، انعطاف پذیری بهتر، نظارت بر سیستم‌ها و سنسورهای حرارتی را دارد.
4- آهنگری میله
آهنگری میله فرایندی است که در آن ضخامت نوار گرد یا تخت کاهش یافته و طول آن افزایش می‌یابد. آهنگری در این حالت توسط دو غلطک استوانه‌ای انجام می‌شود که دارای یک یا چند شیار هستند. در این حالت نوار گرم وارد غلطک‌ها شده و رول‌ها چرخانده و نوار شکل می‌گیرد و از طریق دستگاه رول می‌شود. سپس قطعه مجدداً به شیارها انتقال یافته و وارد می‌شود. این حالت تا زمانی که به اندازه مورد نظر برسیم ادامه می‌یابد.
در این روش هیچ ضایعات و فلاشی وجود نداشته و ساختار دانه‌ای آن مطلوب می باشد. از جمله محصولاتی که با این روش ساخته می‌شوند محورها و اهرم‌های مخروطی شکل هستند.
5- آهنگری سرد
در این فرایند نیروی بسیار بزرگی برای شکل دهی لازم است و ماده خام باید چکش خواری بالایی داشته باشد. قطعه تولید شده با این روش نسبت به آهنگری داغ دارای سطح پایانی و دقت ابعاد بهتری می‌باشد.
قطعه هایی که از این روش تولید می‌شوند می‌توان با سایر روش‌ها مانند ریخته‌گری، متالوژی، پودر و ماشین کاری نیز تولید کرد که هر کدام دارای مزیت‌ها، محدودیت‌ها و ویژگی‌های استحکامی و دقت ویژه خود هستند.
6- سکه زنی
سکه زنی جز فرایندهای آهنگری قالب بسته شمرده می‌شود. در این روش که برای شکل دادن به سکه‌ها، مدال‌ها و جواهرات استفاده می‌شود فشاری تا حدود ۵ یا ۶ برابر استحکام ماده مورد نیاز است.
در سکه زنی از روان کننده‌ها استفاده نمی‌شود زیرا حفره‌های قالب را پر کرده و از شکل‌دهی قطعه جلوگیری می‌کند. از این فرایند سکه زنی در آهنگری برای کارهایی با دقت بالا استفاده می‌شود. هک کردن حروف و اعداد روی فلزات نیز به روش سکه زنی انجام می‌شود.
