فورج قالب بسته: فرآیند، مواد، تحمل و انتخاب تامین کننده

فورج قالب بسته اجزایی را با جریان دانه داخلی بهتر نسبت به ماشینکاری از میله ایجاد می کند و برای حجم های متوسط تا زیاد هزینه هر قطعه معمولاً کمتر از جایگزین های ماشینکاری شده است. در این فرآیند، فلز گرم شده به شکل یک جفت قالب فشرده می‌شود که قطعه کار را کاملاً محصور می‌کند و مواد را مجبور می‌کند تا با هر ضربه، حفره را پر کند. هنگامی که درک کردید که چگونه استحکام، ضایعات مواد و سرعت تولید را تغییر می‌دهد، می‌توانید تصمیمات هوشمندانه‌تری در مورد منبع دنده، فلنج‌ها، توپی چرخ‌ها و سایر قطعات حیاتی بگیرید. این مقاله جزئیات عملی از جمله مراحل فرآیند، گزینه های مواد، انتظارات تحمل و معیارهای تامین کننده را به شما می دهد.

نحوه کار فورج قالب بسته

اصل کار ساده است: یک بلوک فلزی بالاتر از دمای تبلور مجدد خود گرم می شود، در قالب پایینی قرار می گیرد و با قالب بالایی برخورد می کند که مواد را به شکل حفره هدایت می کند. در یک عملیات پرس یا چکش معمولی، دنباله این مراحل را دنبال می کند:

1. میله یا شمش را به حجم محاسبه شده برش دهید و آن را تا دمای آهنگری گرم کنید (برای فولاد، معمولاً 1050 تا 1250 درجه سانتیگراد، برای آلومینیوم، 400 تا 500 درجه سانتیگراد).
2. یک عملیات پیش‌فرمینگ یا مسدودکننده را برای توزیع فلز در مناطق پرپر انجام دهید.
3. قالب نهایی را اجرا کنید تا هندسه نهایی شکل بگیرد. مواد اضافی به عنوان فلاش فرار می کند.
4. فلاش را در یک پرس پیرایش کنید، و گاهی اوقات سکه یا اندازه را برای تحمل بیشتر انجام دهید.
5. عملیات حرارتی آهنگری با نرمال کردن، خاموش کردن، و معتدل کردن برای برآوردن خواص مکانیکی مورد نیاز.

قالب ها از فولاد ابزار کم آلیاژی ساخته شده اند که معمولاً از قبل سخت شده اند و هندسه آن ها زاویه کشش، شعاع ها و ظرفیت ماشینکاری را مشخص می کند. از آنجایی که فلز به جای بریده شدن جریان دارد، خطوط دانه از کانتور قطعه پیروی می کنند که مقاومت در برابر خمش و بارگذاری ضربه را بهبود می بخشد. سازندگان با اندازه های مختلف چکش، مانند چکش های هیدرولیک الکتریکی 3 تنی، 5 تنی و 15 تنی ACE، می توانند تناژ مناسب را برای هر جزء انتخاب کنند.

چرا آهنگری قالب بسته ماشینکاری برای قطعات باربر را شکست می دهد

اگر قطعه شما بارهای خمشی یا خستگی را حمل می کند، آهنگری قالب بسته را به جای ماشینکاری از استوک میله انتخاب کنید. برش یک شکل از میله جامد یک ناپیوستگی در جایی که الیاف دانه جدا می شود ایجاد می کند، در حالی که آهنگری الیاف را در اطراف شکل قطعه خم می کند. نتیجه عملی استحکام خستگی بالاتر، چقرمگی ضربه بهتر و خرابی کمتر در سرویس است. این مزیت برای میل لنگ، میل دنده، میله های اتصال و قطعات مشابه بیشتر اهمیت دارد. برای قطعات ساده کم بار، ماشینکاری هنوز هم می تواند مقرون به صرفه باشد.

استفاده از مواد یکی دیگر از تفاوت های واضح است. فورج قالب بسته معمولی از 80 تا 90 درصد مواد اولیه استفاده می کند، در حالی که ماشینکاری از میله اغلب بسته به پیچیدگی قطعه، 40 تا 50 درصد به عنوان تراشه باقی می ماند. نمودار زیر محدوده های معمولی را نشان می دهد.

نمودار نشان می دهد که قالب بسته و ریخته گری بیشتر مواد ورودی را حفظ می کند، در حالی که ماشینکاری از استوک میله سهم بزرگی را به عنوان تراشه حذف می کند. یک فرآیند قالب بسته اغلب در محدوده 80 تا 90 درصد قرار می گیرد زیرا فلاش بریده شده و بازیافت می شود. آهنگری قالب باز از مجموعه ابزار ساده‌تری استفاده می‌کند اما کارایی مواد کمتری دارد، زیرا شکل از طریق تغییر شکل کنترل‌شده تولید می‌شود و اغلب ذخایر اضافی باقی می‌گذارد. ماشینکاری از میله زمانی کمترین کارایی را دارد که یک کانتور پیچیده با کم کردن مواد ایجاد شود. برای آلیاژهای پرهزینه، صرفه جویی در مواد خام حاصل از آهنگری قالب بسته می تواند سرمایه گذاری ابزارآلات را در یک دوره تولید متوسط ​​جبران کند. به همین دلیل است که خریدارانی که با فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای نیکل کار می کنند، اغلب پیش از نهایی کردن طرح، قیمت های آهنگری را با قیمت های ماشینکاری مقایسه می کنند.

برای یک شفت چرخ دنده، مسیر قالب بسته یک جریان دانه ای ایجاد می کند که در اطراف ریشه های دندان پیچیده می شود و مزیت قابل اندازه گیری در خستگی خمشی ایجاد می کند.

فورجینگ شفت چرخ دنده بسته برای تجهیزات دریایی و بندری آهنگری شفت دنده آلیاژی با مقاومت بالا با طراحی یکپارچه شفت و چرخ دنده، مناسب برای مقاومت در برابر خوردگی آب دریا و بارهای سنگین در جرثقیل های بندری و ماشین آلات عرشه کشتی. مشاهده محصول →

رفتار هزینه در حجم های مختلف

ابزار اولیه تصویر هزینه را تغییر می دهد. یک مجموعه قالب بسته می تواند هزاران دلار هزینه داشته باشد، اما هزینه آهنگری هر قطعه پس از پرداخت قالب پایین و پایدار است. ماشینکاری دارای یک مانع ابزار کوچکتر است اما هزینه متغیر بالاتری برای هر قطعه دارد. متقاطع معمولاً بین چند صد تا چند هزار قطعه اتفاق می افتد، بسته به هندسه و مواد. نمودار زیر شکل کلی دو منحنی هزینه را نشان می دهد.

نقطه متقاطع حجمی را نشان می‌دهد که در آن آهنگری قالب بسته به ازای هر قطعه ارزان‌تر از ماشین‌کاری می‌شود. قبل از آن زمان، استهلاک قالب باعث می شود آهنگری گران تر به نظر برسد. پس از آن، ضایعات مواد کمتر و زمان چرخه سریعتر برنده می شوند. برای یک بخش ساده، کراس اوور ممکن است حدود 500 واحد باشد. برای یک قطعه فولادی ضد زنگ پیچیده، می تواند زیر 300 واحد باشد. خریداران باید به جای مقایسه قیمت‌های واحد مظنه‌شده به تنهایی، هم استهلاک ابزار و هم قیمت قطعه را بخواهند. بسیاری از تامین کنندگان آهنگری، ابزارآلات را به طور جداگانه نقل می کنند، بنابراین منحنی هزینه کل معنی دارتر از یک عدد است.

مواد مورد استفاده در فورج قالب بسته

بیشتر فورجینگ های قالب بسته از فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، برنج و تیتانیوم ساخته می شوند. فولاد همچنان غالب است زیرا استحکام، هزینه و پاسخ قابل پیش بینی به عملیات حرارتی را ترکیب می کند. جدول زیر انتخاب های رایج و برنامه های معمولی را خلاصه می کند.

اگر طراحی شما از فولاد ضد زنگ استفاده می کند، آهنگری باید در یک پنجره دمایی خاص انجام شود تا از رشد دانه و بارش کاربید جلوگیری شود. برخی از گریدهای ضد زنگ برای بازیابی مقاومت در برابر خوردگی نیاز به آنیل پست فورج دارند. برای جزئیات فرآیند صحیح، به راهنمای ما در مورد مراجعه کنید آهنگری فولاد ضد زنگ . یک مثال خوب، فورج برف پاک کن پروانه SS316L است که در ماشین آلات مواد غذایی و خوراک استفاده می شود، جایی که هم مقاومت در برابر خوردگی و هم مقاومت در برابر سایش اهمیت دارد و هم مسیر آهنگری باعث می شود که جریان دانه با شکل تیغه هماهنگ باشد.

فورجینگ های برف پاک کن پروانه ای SS316L برای بهینه سازی جریان مواد این منحرف کننده های جریان فولاد ضد زنگ مسیر و توزیع جریان را در ماشین آلات خوراک بهبود می بخشد و مقاومت در برابر سایش، گرما، خوردگی و خستگی را برای عملکرد پایدار ارائه می دهد. مشاهده محصول →

جایی که از فورجینگ های قالب بسته استفاده می شود

فورجینگ های قالب بسته در هر جایی که قابلیت اطمینان اهمیت دارد ظاهر می شود: گیربکس های توربین بادی، محورهای نیروی محرکه دریایی، سنگ شکن ها، بیل مکانیکی، شیرهای فشار قوی و تجهیزات پردازش مواد غذایی. در توربین‌های بادی، چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای و چرخ‌دنده‌های خورشیدی اغلب برای تحمل بارهای چرخه‌ای برای ۲۰ سال یا بیشتر ساخته می‌شوند. در کشتی‌سازی، شفت‌های میانی و میل‌های پشتی آهنگری می‌شوند، زیرا شفت شکسته در دریا غیرقابل قبول است. برای استخراج، دوک های سنگ شکن و پیوندهای مسیر بیل مکانیکی باید در برابر ضربه و خستگی مقاومت کنند. در کارخانه های پتروشیمی، بدنه و فلنج شیرها با فشار بالا و محیط های خورنده مواجه هستند.

به همین دلیل است که ACE خطوط تولید اختصاصی برای برق، ماشین آلات کشتی و بندر، معدن، پتروشیمی و صنایع غذایی ارائه می دهد. می توانید کل را مرور کنید محدوده محصولات جعل برای دیدن ابعاد استاندارد و گریدهای فولادی موجود.

برای کاربردهای گیربکس توربین بادی، ترکیبی از اندازه و بارگذاری خستگی، آهنگری قالب بسته را به مسیر ترجیحی برای چرخ دنده های خورشیدی و حامل های سیاره تبدیل می کند.

فورجینگ های دنده خورشیدی توربین بادی بزرگ در فولاد کربن دار چرخ دنده های خورشیدی آهنگری دقیق ساخته شده از 18CrNiMo7-6 با سختی سطح بالا و چقرمگی هسته، طراحی شده برای گیربکس های چند مگاواتی برای تحمل بارهای چرخه ای و ضربه ها. مشاهده محصول →

تحمل ها، Die Life و Part Limits

فورج قالب بسته به تلورانس های معمولی مثبت یا منفی 0.5 تا 1.5 میلی متر برای قطعات کوچک دست می یابد و دامنه تحمل با اندازه کلی افزایش می یابد. عمر قالب به دمای آهنگری، مواد، مواد قالب و روانکاری بستگی دارد. قطعات فولاد کربنی معمولاً بین 5000 تا 15000 قطعه در هر مجموعه قالب کار می کنند، در حالی که آلیاژهای نیکل ممکن است عمر قالب را به کمتر از 2000 ضربه کاهش دهند. به همین دلیل است که پوشش های قالب و خنک کننده مناسب در یک کارگاه تولیدی حیاتی هستند.

مزیت خستگی آهنگری در تست های عملکرد نسبی قابل مشاهده است. نمودار زیر مقاومت خستگی یک فورج قالب بسته، یک جزء میله ماشینکاری شده و یک ریخته گری را مقایسه می کند.

این مقایسه به یک قالب بسته در 100 نقطه نسبی نرمال می شود. ماشینکاری از میله حدود 80 درصد آن سطح را حفظ می کند زیرا ماشینکاری از طریق الیاف دانه ای که بارهای خمشی را حمل می کنند، برش می دهد. بسته به تخلخل و نقص انجماد، ریخته گری تقریباً 65 درصد است. اعداد خواص مطلق مواد نیستند. آنها نشان دهنده تفاوت های معمولی در رفتار خستگی تحت یک چرخه استرس مشابه هستند. به همین دلیل است که اجزای حیاتی ایمنی مانند بند فرمان، چرخ دنده‌ها و قطعات جرثقیل هر زمان که حجم تولید ابزارسازی را توجیه می‌کند، یک قطعه فورج شده را مشخص می‌کنند.

نحوه انتخاب تامین کننده فورج قالب بسته

فراتر از پایین ترین نقل قول نگاه کنید. یک تامین کننده را در استفاده از مواد، استحکام مکانیکی، پرداخت سطح، انعطاف پذیری طراحی و کارایی هزینه در حجم ارزیابی کنید. نمودار رادار زیر فورج قالب بسته را با ماشین کاری برای یک قطعه معمولی باربر مقایسه می کند. چند ضلعی قالب بسته از نظر استحکام و هزینه بسیار گسترده تر است، در حالی که ماشینکاری بر روی سطح و انعطاف پذیری طراحی برنده است.

نمودار رادار یک مقایسه فرآیند را در پنج بعد متراکم می کند. فورج قالب بسته یک مزیت قوی در استفاده از مواد و کارایی هزینه در حجم نشان می دهد، به همین دلیل است که بر قطعات حیاتی تولید انبوه تسلط دارد. ماشین‌کاری از نوار همچنان بر روی سطح و انعطاف‌پذیری طراحی، به‌ویژه برای نمونه‌های اولیه و مقادیر کم، برنده است. چند ضلعی ماشینکاری باریکتر توضیح می دهد که چرا هنگام قطع جریان دانه، مقاومت مکانیکی کمتر است. از این چارچوب برای وزن دادن به نیازهای خود استفاده کنید: اگر خستگی حیاتی است، آهنگری باید در رتبه بالاتری قرار گیرد. اگر به نمونه های اولیه یا تغییرات سریع طراحی نیاز دارید، ماشینکاری ممکن است مسیر امن تری باشد.

• تناژ تجهیزات را بررسی کنید. اندازه چکش حداکثر وزن قطعه و ضربه قالب را تعیین می کند. ACE چکش های هیدرولیک الکتریکی 3 تنی، 5 تنی و 15 تنی را به همراه کارخانه های نورد حلقه ای 1 متری و 1.5 متری راه اندازی می کند.
• به دنبال عملیات حرارتی داخلی و ماشینکاری نهایی باشید. این امر زمان تحویل را کاهش می دهد و از برخورد دوگانه بین پیمانکاران فرعی جلوگیری می کند.
• در مورد آهنگری سفارشی غیر استاندارد بپرسید. اگر طراحی شما خارج از یک کاتالوگ استاندارد است، یک تامین کننده با تجربه طراحی قالب سفارشی می تواند محل قرارگیری مواد را بهینه کرده و هزینه ماشینکاری را کاهش دهد.
• اسناد کیفیت را بررسی کنید نحوه بازرسی اولین مقالات، کنترل عملیات حرارتی و ردیابی قابلیت ردیابی مواد توسط تامین کننده را تأیید کنید.
• ارزیابی ظرفیت تولید یک کارخانه آهنگری اختصاصی با ظرفیت در حال گسترش، از تحویل پایدار هم برای نمونه های اولیه و هم برای دسته های برنامه ریزی شده پشتیبانی می کند.