تحقیق مقاله آهنگری ( تغییر فرم آزاد )

تغییر فرم آزاد همان تغییر شکل تحت فشار می باشد با اختلاف اینکه فقط گاهی اوقات افزار مورد مصرف ملزوم را داراست در اینجا فقط بوسیله حرکت نسبی افزار و کار تولید می شود در آغاز مقطعهای بزرگ مانند دستگاه نورد بوسیله حرارت و یا بدون حرارت کوچک می شوند .

روشهای مختلفی که نرم هستند عبارتند از :

دراز کردن

پهن کردن

پخ کردن

فشردن

پخ کردن به صورت پله ای

مراحل آهنگری فولاد

فولادی که برای اهنگری استفاده می شود اکثراً از قطعه خام و یا قطعات ریخته شده و یا از میله های مختلف تشکیل شده است . کریستالهای فولاد خام معمولاً بزرگ و          نا منظم می باشند که در نتیجه مقدار تغییر شکل را محدود می سازند . از این رو فولاد خام را بایستی با ضربات ملایم آهنگری کرد تا بلورهای کوچک و منظیمی پیدا کند . البته مقاومت آن در برابر تغییر شکل نیز افزایش می یابد .

برای اینکه خواص فولاد را بهتر کنیم باید آن را تا درجه خاصی دراز کنیم و یا آهنگری کنیم به طوری که اثر آهنگری به عمق کامل فولاد اثر کرده باشد . برای قطعه های آلیاژی درجه دراز کردن 4 و برای بقیه فولادها 3 تا   می باشد .

اکثراً بوسیله چکش آهنگری طول قطعه را زیاد و سطح مقطع آن را کم می کنند که این نیز مراحل مختلفی از لحاظ کمی و کیفی کار دارد .وقتی که قطعه چهار گوشی را از دو پهلو آهنگری کنیم کریستالهای آنها فشرده تر می شوند و عرض زیاد شده و دوباره کم می گردد از این طریق طول قطعه با کم شدن سطح مقطع آن زیاد می شود . هر چه چکش و سندان باریکتر  باشند می توانند طول فولاد را زیاد تر کنند و عرض فولاد فقط تا حدودی زیاد می شود . اگر بلوکهای آهنگری شونده بزرگ باشند سطح چکش و سندان بهتر است که صاف باشد  .

در ضمن برای فولادهای بزرگ باید عرض چکش هم زیاد باشد تا عمل چکش کاری هم خوب انجام شود البته بلوک باید به طور یکنواخت چرخانده شود .

اگر از سندان زاویه دار استفاده شود اتلاف دستگاه کاهش می یابد . معمولاً فولادهای سنگین را نمی توان بوسیله سندان زاویه دار به طور عمیق آهنگری کرد . زیرا که نیروی چکش روی سندان بوسیله دو نقطه تحمیل می شود یعنی نیرو نصف می شود .

پهن کردن قطعه همان پخ کردن است با فرق اینکه طول آن به مقدار خیلی کم زیاد    می شوند ولی عرض آن پهن تر می گردد . برای این کار بهتر است که از چکش گرد استفاده نمود .

باریک کردن قطعه فولاد در یک محل را باریک سازی (نشست) می گویند .

و معمولاً قطعه بوسیله دست روی سندان آهنگری می شود . ولی وقتی که بخواهیم بوسیله پتک هیدرولیکی فولاد را اهنگری کنیم ابزار مختلفی لازم داریم .

میل لنگ را نیز از همین طریق می سازند زیرا که از ایجاد تنش فراوان در آن جلوگیری می شود .

آهنگری میله

وقتی که قطر یک محور و یا لوله را بوسیله چکش کاری کم کنیم نشست قطر         می گویند . برای اینکار ابزار لازم به طور متوالی روی تمام یا قسمتی از محور یا لوله را می پوشاند. این ابزار با هم و در جهت شعاع به محور ضربه می زنند و نسبت به محور نیز می چرخند .

Anspiltpn =  تیر کردن ). در این حالت محور نازک می شو و به شکل مخروطی در می آید . در واقع شعاعش کم شده و طول آن افزایش می یابد . کاهش دادن قطر میله می تواند سرد یا گرم انجام شود .معمولاً لوله و میله ها بوسیله آبزار آهنگری با ضربات متوالی و بدون حرارت آهنگری می شوند . سطح و مقاومت قطعه فولادی در آهنگری سرد بهتر از آهنگری گرم می شود . در ضمن تولرانس لازمه را می توان خیلی دقیق انتخاب نمود .

همانطور که ابزار آهنگری گرد هستند و در ضمن حول محور قطعه نیز نیز می چرخند پتکهای آهنگری منحنی شکل ساخته شده اند و یک حرکت نسبی نسبت به غلکطها دارند .

اگر تعداد دور ماشین 400 تا 500 دور در دقیقه باشد تعداد ضربه ها 2000 تا 3000 می باشد ، مثلاً این روش برای زدن جای خار روی محور خیلی متناسب است .

چون این روش خیلی ساده و ارزان تمام می شود برای ساختن حتی تعداد کم نیز صرف می کند . ماتریالهایکه به وسیله این روش آهنگری می شوند عبارتند از فولاد خالص و یا آلیاژهایش با حداقل درجه انبساط 10% تا 8 =

پهن کردن صحیح فولاد نه تنها برای به شکل دلخواه در آوردن آنها مناسب است بلکه خواص آنها را نیز بهتر می کند . آهنگری صحیح آن که پس از پهن کردن طول آن را به وسیله ضربه های چکش درازتر کند . از قطعات خالص که در اثر ریخته گری بدست آمده اند باید قسمت سرو ته آنها را جدا کرد زیرا که ناخالصی موجود در قسمت سر و ته خواص جسم را بدتر می کند .

در ضمن اره کردن آنها گران تمام می شود . از این رو نباید از چکش و سندان تخت استفاده نمود . معمولاً سر قطعه بوسیله حلقه ای روی سندان نگه داشته می شود و روی قسمت بالای دستگاه که چکش به آن وصل است صفحه ای جهت ایمنی نصب می شود . پس از پهن کردن قطعه و سپس دراز کردن آن سر و ته آن را می توان جدا کرد . در ضمن برای اینکه قطعه خوب آهنگری شود باید از پرسهائی استفاده کرد که آرام حرکت کنند . برای پهن کردن یک قطعه باید طول آن بیشتر از 2 تا 5/2 برابر قطرش نباشد در غیر این صورت امکان دارد قطعه از یک طرف شکم داده و چروک شود .

پهن کردن الکتریکی

در اینجا قطعه را بوسیله جریان برق موضعی گرم کرده و سپس چکش کاری         می نمایند . به قطعه حرکتی نیز داده می شوند تا تمام قسمتهای آن به ترتیب حرارت داده شود .

دستگاه پهن کردن الکتریکی با شکل خاصی که دارد فقط برای آهنگری ابتدایی قطعات گرد مفید است . قطعه را بوسیله الکترودهای مسی نگه می دارند و بوسیله چکش در مقابل سندان که به آنطرف جریان برق وصل است فشار داده می شود . از این رو بین الکترود مسی و سندان از طریق قطعه جریان برق عبور می کند .

در اثر مقاومت الکتریکی قطعه تا حد قرمز شدن و سپس در اثر فشار هیدرولیکی قسمت گرم شده بلوک پهن می شود . در این میان الکترود مسی را آرام آرام به عقب می کشیم تا تمام قسمت قطعه را پهن کنیم . پس از اینکه طول تنظیم شده آهنگری شد برق به طور اتوماتیک قطع می شود و قطعه را می توان برای کار بعدی آماده کرد . در ضمن طول قطعه جهت پهن کردن الکتریکی هر اندازه دلخواه را می تواند دارا باشد زیرا که فقط قسمتی گرم است و بقیه سرد می باشد .

سوراخ کردن

برای سوراخ کردن از میله مخروطی شکل (10: 1 تا 15 : 1) استفاده می کنند .

اگر سوراخ بزرگ باشد باید پیشانی میله را مسطح و صاف در نظر گرفت تا بتوان به راحتی ان را روی قطعه قرار داد و احتیاجی به انبر ندارد . طول میله نباید از 5/1 برابر قطر آن بیشتر باشد . قطعاتی را که نسبت ضخامت انها به قطر سوراخ کوچکتر از 5/1 درجه چرخانده از طرف دیگر سوراخ را کامل می کنند . پس از آن بوسیله میله دیگری سوراخ را به اندازه نهائی می رسانند .

در صورتی که سوراخ خیلی عمیق باشد باید درون لوله ای استفاده شود به این ترتیب که از یک طرف قطعه سوراخ می شود و سوراخ استوانه ای تمیزی حاصل می گردد . در ضمن درون لوله ای راحت تر در قطعه فرو می رود و سفت به قطعه نمی چسبد .

در اثر خم کردن جسم قسمت های خارجی آن دراز و قسمت های داخلی پهن       می شود ولی سطح مقطع ثابت می ماند و شکلش تغییر میکند . اگر سطح مقطع گرد باشد به شکل بیضی و اگر مربع و یا مستطیل باشد به شکل ذوزنقه ای در می آید . اگر بخواهیم شکل سطح مقطع و اندازه آن در تمام قطعه ثابت و یکسان باشد باید قسمتی که خم می شود را کلفتر در نظر بگیریم . برای این کار باید موقع دراز کردن قطعه سطح مقطع قسمت خم شونده را بیشتر انتخاب کنیم .

مثالهایی از اهنگری فولادهای بزرگ

از آنجائیکه فولادهای بزرگ را جهت آهنگری چندین بار باید گرم کرد می بایستی قبلاً مراحل کاری طراحی و ابزارهای لازم ساخته و آماده شوند . در غیر این صورت انجام کار اقتصادی نمی باشد . در ضمن شکل و اندازه و مرغوبیت کار نیز مهم هستند. مانند مثالهای زیر :

محور گردنده توربین

بوسیله دراز کردن و یا پهن کردن محور گردنده توربین ساخته می شوند . وزن آن می تواند 100 تن و یا بیشتر باشد . در نتیجه نیروی پرس حتی بیشتر از 75MN   می شود .

مراحل آهنگری یک قطعه هشت پهلو با وزن 95 تن و قطرمیانگین 2100میلیمتر را به صورت زیر آهنگری می کنیم . نیروی پرس 70MN است . قطر میانگینی بایستی 2100 میلیمتر باشد تا در اثر فقط پهن کردن بتوان قطر مینیمم 1200 میلیمتر را بدست آورد . برای انجام این مراحل قطعه چهار بار گرم شده و فقط 24% جسم برای محور گردنده استفاده می گردد . در آخر محور یکنواخت می شود .

ولی اگر از روش پهن و دراز کردن کروپ – ریتر هاوزن استفاده شود اندازه و وزن قطعه را می توان خیلی کمتر در نظر گرفت و از این بابت انجام کار خیلی با صرفه تر است . در اینجا از فولاد (Cr-Ni- Mo) با قطر حداقل 1200 میلیمتر و وزن 36 تن    می توان اندازه های نهائی حاصل از روش پهن کردن را بدست آورد .مراحل کاری بدین ترتیب  در نظر گرفته می شود .

فولاد را تا 1200 در جه سانتیگراد حرارت داده و سطح آنرا آهنگری می کنند .

 سپس سر و ته آن را جدا می سازند.

فولاد را در درجه حرارت آهنگری پهن کرده تا قطر آن به 2200 میلیمتر برسد .

 در همین گرما آن را دراز کرده تا به قطر 1400 میلیمتر برسد .

 فولاد را دوباره حرارت داده و انرا تا قطر 2200 میلمتر برای بار دوم پهن می سازند . بدین ترتیب قطعه بیشتر از چهار بار به طور کامل اهنگری می شود .

سپس آن را دراز کرده تا به قطر 1200 میلیمتر برسد .

 آنرا تا اندازه های نهائی چند بار اهنگری کرده و در اخر بوسیله حرارت یکنواختی می کنند .