فورج سرد و فورج گرم چیست؟

فورجینگ شامل فورج سرد و فورج گرم است. فولادها بیشترین فلزاتی هستند که برای شکل‌دهی آن‌ها از روش فورجینگ استفاده می‌شود. دلیل محبوبیت این روش در امر تولید این است که در مقایسه با سایر روش‌ها شاهد صرفه‌جویی بیشتری در مواد اولیه خواهیم بود.

فورج سرد که نام دیگر آن پرسکاری سرد است از جمله روش‌های دیرین در صنعت فلزکاری محسوب می‌شود. برای انجام روش فورج سرد صنعتگران شمش‌های فلزی تحت فشار قرار می‌دهند و به کمک ابزاری آن‌ها را به شکل مد نظر خود حالت می‌دهند.

فورج گرم و سرد روش‌های مختلفی دارد و شامل آهنگری یا چکش کاری، پرس هیدرولیک و پرس ضربه‌ای، نورد کردن و فورج سر به سر و  Upset کردن است.

دسته‌بندی فرایند فورج

اگر بخواهیم یک دسته بندی برای فرایند فورج در نظر بگیریم باید آن‌ها را به دو صورت قالب باز و قالب بسته مطرح کنیم. به طور معمول فرایند قالب باز برای شکل دادن قطعاتی که تلورانس ابعادی بالاتر یا بازتر دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای درک بهتر مثالی ارائه می‌دهیم. زمانی از فورج برای میلگرد استفاده می‌شود که کاهش قطر یا تغییر شکل مدنظر باشد یا اگر فردی قصد داشته باشد میل گرد را به مقطع مربعی یا شش ضلعی و غیره تبدیل کند باید از این روش استفاده کند.

فرایند فورج قالب بسته

اما در مورد فرایند فورج قالب بسته باید بدانید که معمولا از این روش برای تولید قطعات با شکل و ابعاد از پیش طراحی شده استفاده می‌شود. قطعاتی که تلورانس ابعادی دقیق‌تری دارند. به عنوان مثال تولید گل پیچ و مهره های صنعتی از میلگرد نمونه بارز استفاده از این روش است.

فورج دمای پایین و بالا

و اما دسته بندی دیگر، فورج در دمای پایین و دمای بالا است که موضوع اصلی این مقاله است. اصطلاحا فورج در دمای پایین فورج سرد (Cold Forging) و به فورج در دمای بالا فورج گرم (Hot Forging) می‌گویند.

فورج سرد

فورج سرد به تغییر در شکل و ظاهر فلز منجر می‌شود و سایر ویژگی‌های آن نیز تغییر می‌کند. به این ترتیب مفتول پذیری و استحکام و دوام فلز مورد نظر دچار تغییر می‌شود.

لازم است بدانید در فرآیند پرسکاری سرد زمان مورد نیاز برای تغییر در حالت شمش فلز و تبدیل آن به سایر اشکال متفاوت است. شما همچنین شاهد تفاوت در دقت هندسی بالاتر و کیفیت سطح بهتر و قدرت فرسایش خواهید بود.

از قطعاتی که به کمک روش فورج سرد ساخته می‌شود در صنایع مختلف استفاده خواهد شد. بیشترین صنایعی که از این روش برای فلزکاری خود استفاده می‌کنند صنایع موشک سازی و هوا فضا هستند. به طور کلی می‌توان گفت صنایعی که امنیت انسان‌ها در گرو آن است از این روش استفاده می‌کنند.

پرسکاری سرد کاربردهای مختلفی دارد و در تولید قطعات مشابه در تیراژ بالا شاهد استفاده از این روش فلزکاری هستیم. صنایعی که تولید انبوه دارند مثل صنایع خودرو سازی سبک و سنگین مشتری درجه یک روش فورج سرد هستند.

چرا به فورج و پرسکاری نیاز داریم؟

اکنون در مقایسه با گذشته به منظور افزایش دقت و کیفیت محصولات تولیدی و بهینه سازی آن‌ها نیازمند استفاده از این روش‌ها هستیم. کاهش هزینه‌‌ها در گرو استفاده از این روش فلزکاری است. همچنین اگر در امر تولید محصولات خود دچار تاخیر و تعلل هستید بهتر است از شرکت‌ها و کارخانه‌هایی که به صنعت فورج و پرسکاری مجهز هستند مراجعه کنید و تا حد ممکن تولید محصولات واسطه‌ای خود را برون سپاری نمایید.

دلیل دیگری که شما را به سمت برونسپاری کردن محصولات سوق می‌دهد این است که طراحی عملکرد اولیه‌ی فرایندهای فورج نوعی آزمون و خطا تلقی می‌شود و این آزمون و خطاها بر روی ابزارهای فورج انجام می‌شود.

اگر بخواهید از شبیه سازی عددی برای فرایند فورج غیر خطی استفاده کنید قطعا به روش‌های عددی بهینه نیاز خواهید داشت. البته لازم به ذکر است روش‌های توسعه‌ی کلاسیک برای شبیه‌سازی و بهینه‌سازی فورج بسیار کاربردی است. در صنعت فورج از نرم افزار FORGE می‌توانید استفاده کنید. در حقیقت این نرم افزار یکی از پرکاربردترین نرم‌افزارها در این زمینه است.

هزینه‌های محاسباتی کاربرد روش‌های توسعه‌ی کلاسیک برای شبیه‌سازی و بهینه‌سازی را سخت کرده بود. به همین دلیل زمینه‌ی ساخت یک حل‌کننده‌ی سریع ایجاد شد و به کمک این نرم افزار طراحی عملکرد و بهینه سازی به راحتی انجام می‌شود. همچنین لازم به ذکر است که رویکرد معکوس (IA) نیز برای مدل‌سازی فورج سرد محور متقارن به وجود آمد.

این رویکرد به شما کمک می‌کند به حداکثر اطلاعات در مورد شکل نهایی قطعه‌ی مورد نظرتان دست یابید. فعالیت‌های ساده‌سازی ابزاری و فرضیه‌های بارگذاری تناسبی برای شما شرایطی را فراهم می‌کنند که محاسبات IA در مقایسه با روش‌های افزایشی سریعتر انجام شود. اما لازم به ذکر است که این فرضیه‌ها به تاریخچه‌ی بارگذاری توجهی نمی‌کنند و نهایت از اینکه برآورد خوبی از فشار ارائه دهند ناتوان هستند.

مزایای فورج سرد

فورج سرد از مزایای متعددی برخوردار هستند که اصلی‌ترین آن‌ها دقت ابعادی بسیار بالا و عدم اکسیداسیون سطحی فلز است. همچنین در تولید انبوه و بسیار بالا انرژی کمتری مصرف می‌شود و صرفه اقتصادی بالاتری دارد

با استفاده از روش فورج سرد می‌توان قطعات متعدد بسیار کوچک تولید کرد. مثلا با این روش شما قادر به تولید پیچ و مهره و واشر ساعت و موبایل خواهید بود.

همچنین امکان تولید قطعات و اجسام سایز متوسط در چندین مرحله وجود دارد و با سرعت و دقت بسیار بالا امکان پذیر است. چنانچه دستگاه­ها به طور دقیق تنظیم شوند، نیاز به نیروی اپراتوری کمتری خواهید داشت. اگر نیاز به تولید قطعات پیچیده­ تر دارید توسط یک دستگاه این نیاز برآورده خواهد شد.

به طور اختصاصی در مورد مزایای دستگاه فورج سرد شرکت نیکان تک ایرانیان باید بدانید که:

• از کیفیتی مطابق با استانداردهای بین‌المللی بهره‌مند است
• سرعت بالایی که در تولید پیچ دارد مثال زدنی است
• کنترل ابعادی پیچ‌های تولید شده با تلورانس‌های محدود از مزایای دستگاه فورج سرد این شرکت است

معایب روش فورج سرد

حال که در مورد روش فورج سرد اطلاعات کسب کردید و از مزایای آن آگاه شدید بهتر است در مورد معایب این روش نیز بیشتر بدانید. به این ترتیب برای انتخاب روش مناسب، تصمیم‌گیری بهتری خواهید داشت.

هزینه بسیار بالای برای تولید قالب‌ها باید بپردازید. اپراتورهایی که استخدام می‌کنید باید ماهر باشند و توانایی کار با دستگاه را داشته باشند.

متاسفانه این روش توانایی تولید قطعات سایزهای بزرگ را ندارد، قطعاتی که بالاتر از 39 میلیمتر هستند. اگر میزان قطعات تولیدی شما کم و محدود باشد استفاده از این روش صرفه اقتصادی نخواهد داشت. عدم با استفاده از روش فورج سرد نمی‌توانید قطعاتی با طول بلند و قطر نازک تولید کنید. نیاز است مواد اولیه را به شکل کلاف در دستگاه قرار دهید. همچنین باید بدانید خرید، نصب و تعمیر و نگهداری دستگاه‌ها هزینه زیادی در بر دارد و برای تولید به فضای بزرگ‌تر  نیاز خواهید داشت.

فورج گرم

هر فلزی مشخصات خاص خود را دارد و در نقطه حرارت به خصوصی برای فورج شدن آماده می‌شود. همانطور که اطلاع دارید اکثر فلزات برای فورج شدن مناسب هستند. فلزاتی مثل فولادهای کربنی و فولادهای آلیاژی یا آلومینیوم و آلیاژهای آن برای فورج مناسب هستند. برنج  و مس و آلیاژهای مربوط به  آن‌ها نیز با این روش تغییر شکل و فرم خواهند داد.

در روش فورج گرم قطعه بیش از دمای تبلور مجدد گرم می‌شود. روش تولید فورج گرم را می توان روشی تعدیل یافته در مقایسه با فورج سرد و فورج داغ قلمداد کرد. فرآیند فورج گرم مابین این دو روش خواهد بود. لازم است بدانید که در روش تولید فورج گرم، گرما از قطعه داغ به قالب منتقل می‌شود. این فرآیند پایین آمدن دمای قطعه شده را به دنبال دارد و باعث ایجاد خواص متغییری در طول فرآیند خواهد شد.

مزایای فورج گرم

اکنون که اطلاعات کافی در مورد روش فورج گرم کسب کردید شما را در ادامه با مزایای این روش آشنا می‌کنیم. به جرات می‌تواند گفت معایب فورج سرد جز مزایای روش فورج گرم محسوب می‌شود. زیرا در این روش تولید قطعات با سایزهای متوسط تا بسیار بزرگ ممکن است و قیمتی مقرون به صرفه خواهد داشت.

مراحل تولید قطعات کمتر خواهد بود. ساخت پیچ و مهره‌ها معمولا در یک مرحله تولید می‌شوند.

سهولت شکل‌دهی به فلزات مستحکم با روش فورج گرم امکان پذیر است و با افزایش دما شاهد نرم شدن فلز خواهید بود. بر عکس روش فورج سرد که محدودیت در تعداد قطعات تولیدی وجود داشت، برای اندازه طول و سایز قطعات محدودیت خاصی وجود ندارد. ضمنا هزینه کمتری به قالب‌سازی اختصاص می‌یابد. شما در این روش امکان ایجاد تغییر فرم فولادهای آلیاژی و سایر فلزات را خواهید داشت.

معایب روش فورج گرم

عمده‌ترین معایبی که برای این روش ذکر می‌شود را بیان می‌کنیم تا اطلاعات مفیدی و صحیحی در مورد این روش فلزکاری داشته باشید. متاسفانه در این روش به تجهیزات متعددی برای کنترل گرمایش نیاز خواهید داشت. در محدوده کارگران کنترل دقیق فرایند گرمایش امری مهم است. اکسیداسیون سطحی فلز امری رایج است و به عملیات شات بلاست یا اسید شویی نیاز خواهید داشت.

کنترل فرایند تولید و قالب‌ها به منظور عدم خارج شدن از همراستایی امری قابل توجه و مهم است. این روش در مقایسه با فورج سرد دقت ابعادی پایین‌تر و سرعت، تناژ تولید محدودتری دارد.

سخن پایانی

از اینکه با ما همراه بودید از شما ممنونیم. امیدواریم مطالعه این مقاله برای شما مفید بوده باشد و شما به طور کامل با روش فلزکاری فورج سرد و گرم و مزایا و معایب هر کدام آشنا شده باشید. منتظر نظرات ارزشمند شما هستیم.