بخشی از مقاله
تغيير فرم آزاد همان تغيير شكل تحت فشار مي باشد با اختلاف اينكه فقط گاهي اوقات افزار مورد مصرف ملزوم را داراست در اينجا فقط بوسيله حركت نسبي افزار و كار توليد مي شود در آغاز مقطعهاي بزرگ مانند دستگاه نورد بوسيله حرارت و يا بدون حرارت كوچك مي شوند .
روشهاي مختلفي كه نرم هستند عبارتند از :
- دراز كردن
- پهن كردن
- پخ كردن
- فشردن
- پخ كردن به صورت پله اي
مراحل آهنگري فولاد
فولادي كه براي اهنگري استفاده مي شود اكثراً از قطعه خام و يا قطعات ريخته شده و يا از ميله هاي مختلف تشكيل شده است . كريستالهاي فولاد خام معمولاً بزرگ و نا منظم مي باشند كه در نتيجه مقدار تغيير شكل را محدود مي سازند . از اين رو فولاد خام را بايستي با ضربات ملايم آهنگري كرد تا بلورهاي كوچك و منظيمي پيدا كند . البته مقاومت آن در برابر تغيير شكل نيز افزايش مي يابد .
براي اينكه خواص فولاد را بهتر كنيم بايد آن را تا درجه خاصي دراز كنيم و يا آهنگري كنيم به طوري كه اثر آهنگري به عمق كامل فولاد اثر كرده باشد . براي قطعه هاي آلياژي درجه دراز كردن 4 و براي بقيه فولادها 3 تا مي باشد .
اكثراً بوسيله چكش آهنگري طول قطعه را زياد و سطح مقطع آن را كم مي كنند كه اين نيز مراحل مختلفي از لحاظ كمي و كيفي كار دارد .وقتي كه قطعه چهار گوشي را از دو پهلو آهنگري كنيم كريستالهاي آنها فشرده تر مي شوند و عرض زياد شده و دوباره كم مي گردد از اين طريق طول قطعه با كم شدن سطح مقطع آن زياد مي شود . هر چه چكش و سندان باريكتر باشند مي توانند طول فولاد را زياد تر كنند و عرض فولاد فقط تا حدودي زياد مي شود . اگر بلوكهاي آهنگري شونده بزرگ باشند سطح چكش و سندان بهتر است كه صاف باشد .
در ضمن براي فولادهاي بزرگ بايد عرض چكش هم زياد باشد تا عمل چكش كاري هم خوب انجام شود البته بلوك بايد به طور يكنواخت چرخانده شود .
اگر از سندان زاويه دار استفاده شود اتلاف دستگاه كاهش مي يابد . معمولاً فولادهاي سنگين را نمي توان بوسيله سندان زاويه دار به طور عميق آهنگري كرد . زيرا كه نيروي چكش روي سندان بوسيله دو نقطه تحميل مي شود يعني نيرو نصف مي شود .
پهن كردن قطعه همان پخ كردن است با فرق اينكه طول آن به مقدار خيلي كم زياد مي شوند ولي عرض آن پهن تر مي گردد . براي اين كار بهتر است كه از چكش گرد استفاده نمود .
باريك كردن قطعه فولاد در يك محل را باريك سازي (نشست) مي گويند .
و معمولاً قطعه بوسيله دست روي سندان آهنگري مي شود . ولي وقتي كه بخواهيم بوسيله پتك هيدروليكي فولاد را اهنگري كنيم ابزار مختلفي لازم داريم .
ميل لنگ را نيز از همين طريق مي سازند زيرا كه از ايجاد تنش فراوان در آن جلوگيري مي شود .
آهنگري ميله
وقتي كه قطر يك محور و يا لوله را بوسيله چكش كاري كم كنيم نشست قطر مي گويند . براي اينكار ابزار لازم به طور متوالي روي تمام يا قسمتي از محور يا لوله را مي پوشاند. اين ابزار با هم و در جهت شعاع به محور ضربه مي زنند و نسبت به محور نيز مي چرخند .
Anspiltpn = تير كردن ). در اين حالت محور نازك مي شو و به شكل مخروطي در مي آيد . در واقع شعاعش كم شده و طول آن افزايش مي يابد . كاهش دادن قطر ميله مي تواند سرد يا گرم انجام شود .معمولاً لوله و ميله ها بوسيله آبزار آهنگري با ضربات متوالي و بدون حرارت آهنگري مي شوند . سطح و مقاومت قطعه فولادي در آهنگري سرد بهتر از آهنگري گرم مي شود . در ضمن تولرانس لازمه را مي توان خيلي دقيق انتخاب نمود .
همانطور كه ابزار آهنگري گرد هستند و در ضمن حول محور قطعه نيز نيز مي چرخند پتكهاي آهنگري منحني شكل ساخته شده اند و يك حركت نسبي نسبت به غلكطها دارند .
اگر تعداد دور ماشين 400 تا 500 دور در دقيقه باشد تعداد ضربه ها 2000 تا 3000 مي باشد ، مثلاً اين روش براي زدن جاي خار روي محور خيلي متناسب است .
چون اين روش خيلي ساده و ارزان تمام مي شود براي ساختن حتي تعداد كم نيز صرف مي كند . ماتريالهايكه به وسيله اين روش آهنگري مي شوند عبارتند از فولاد خالص و يا آلياژهايش با حداقل درجه انبساط 10% تا 8 =
پهن كردن صحيح فولاد نه تنها براي به شكل دلخواه در آوردن آنها مناسب است بلكه خواص آنها را نيز بهتر مي كند . آهنگري صحيح آن كه پس از پهن كردن طول آن را به وسيله ضربه هاي چكش درازتر كند . از قطعات خالص كه در اثر ريخته گري بدست آمده اند بايد قسمت سرو ته آنها را جدا كرد زيرا كه ناخالصي موجود در قسمت سر و ته خواص جسم را بدتر مي كند .
در ضمن اره كردن آنها گران تمام مي شود . از اين رو نبايد از چكش و سندان تخت استفاده نمود . معمولاً سر قطعه بوسيله حلقه اي روي سندان نگه داشته مي شود و روي قسمت بالاي دستگاه كه چكش به آن وصل است صفحه اي جهت ايمني نصب مي شود . پس از پهن كردن قطعه و سپس دراز كردن آن سر و ته آن را مي توان جدا كرد . در ضمن براي اينكه قطعه خوب آهنگري شود بايد از پرسهائي استفاده كرد كه آرام حركت كنند . براي پهن كردن يك قطعه بايد طول آن بيشتر از 2 تا 5/2 برابر قطرش نباشد در غير اين صورت امكان دارد قطعه از يك طرف شكم داده و چروك شود .
پهن كردن الكتريكي
در اينجا قطعه را بوسيله جريان برق موضعي گرم كرده و سپس چكش كاري مي نمايند . به قطعه حركتي نيز داده مي شوند تا تمام قسمتهاي آن به ترتيب حرارت داده شود .
دستگاه پهن كردن الكتريكي با شكل خاصي كه دارد فقط براي آهنگري ابتدايي قطعات گرد مفيد است . قطعه را بوسيله الكترودهاي مسي نگه مي دارند و بوسيله چكش در مقابل سندان كه به آنطرف جريان برق وصل است فشار داده مي شود . از اين رو بين الكترود مسي و سندان از طريق قطعه جريان برق عبور مي كند .
در اثر مقاومت الكتريكي قطعه تا حد قرمز شدن و سپس در اثر فشار هيدروليكي قسمت گرم شده بلوك پهن مي شود . در اين ميان الكترود مسي را آرام آرام به عقب مي كشيم تا تمام قسمت قطعه را پهن كنيم . پس از اينكه طول تنظيم شده آهنگري شد برق به طور اتوماتيك قطع مي شود و قطعه را مي توان براي كار بعدي آماده كرد . در ضمن طول قطعه جهت پهن كردن الكتريكي هر اندازه دلخواه را مي تواند دارا باشد زيرا كه فقط قسمتي گرم است و بقيه سرد مي باشد .
سوراخ كردن
براي سوراخ كردن از ميله مخروطي شكل (10: 1 تا 15 : 1) استفاده مي كنند .
اگر سوراخ بزرگ باشد بايد پيشاني ميله را مسطح و صاف در نظر گرفت تا بتوان به راحتي ان را روي قطعه قرار داد و احتياجي به انبر ندارد . طول ميله نبايد از 5/1 برابر قطر آن بيشتر باشد . قطعاتي را كه نسبت ضخامت انها به قطر سوراخ كوچكتر از 5/1 درجه چرخانده از طرف ديگر سوراخ را كامل مي كنند . پس از آن بوسيله ميله ديگري سوراخ را به اندازه نهائي مي رسانند .
در صورتي كه سوراخ خيلي عميق باشد بايد درون لوله اي استفاده شود به اين ترتيب كه از يك طرف قطعه سوراخ مي شود و سوراخ استوانه اي تميزي حاصل مي گردد . در ضمن درون لوله اي راحت تر در قطعه فرو مي رود و سفت به قطعه نمي چسبد .
در اثر خم كردن جسم قسمت هاي خارجي آن دراز و قسمت هاي داخلي پهن مي شود ولي سطح مقطع ثابت مي ماند و شكلش تغيير ميكند . اگر سطح مقطع گرد باشد به شكل بيضي و اگر مربع و يا مستطيل باشد به شكل ذوزنقه اي در مي آيد . اگر بخواهيم شكل سطح مقطع و اندازه آن در تمام قطعه ثابت و يكسان باشد بايد قسمتي كه خم مي شود را كلفتر در نظر بگيريم . براي اين كار بايد موقع دراز كردن قطعه سطح مقطع قسمت خم شونده را بيشتر انتخاب كنيم .
مثالهايي از اهنگري فولادهاي بزرگ
از آنجائيكه فولادهاي بزرگ را جهت آهنگري چندين بار بايد گرم كرد مي بايستي قبلاً مراحل كاري طراحي و ابزارهاي لازم ساخته و آماده شوند . در غير اين صورت انجام كار اقتصادي نمي باشد . در ضمن شكل و اندازه و مرغوبيت كار نيز مهم هستند. مانند مثالهاي زير :
محور گردنده توربين
بوسيله دراز كردن و يا پهن كردن محور گردنده توربين ساخته مي شوند . وزن آن مي تواند 100 تن و يا بيشتر باشد . در نتيجه نيروي پرس حتي بيشتر از 75MN مي شود .
مراحل آهنگري يك قطعه هشت پهلو با وزن 95 تن و قطرميانگين 2100ميليمتر را به صورت زير آهنگري مي كنيم . نيروي پرس 70MN است . قطر ميانگيني بايستي 2100 ميليمتر باشد تا در اثر فقط پهن كردن بتوان قطر مينيمم 1200 ميليمتر را بدست آورد . براي انجام اين مراحل قطعه چهار بار گرم شده و فقط 24% جسم براي محور گردنده استفاده مي گردد . در آخر محور يكنواخت مي شود .
ولي اگر از روش پهن و دراز كردن كروپ – ريتر هاوزن استفاده شود اندازه و وزن قطعه را مي توان خيلي كمتر در نظر گرفت و از اين بابت انجام كار خيلي با صرفه تر است . در اينجا از فولاد (Cr-Ni- Mo) با قطر حداقل 1200 ميليمتر و وزن 36 تن مي توان اندازه هاي نهائي حاصل از روش پهن كردن را بدست آورد .مراحل كاري بدين ترتيب در نظر گرفته مي شود .
1- فولاد را تا 1200 در جه سانتيگراد حرارت داده و سطح آنرا آهنگري مي كنند .
2- سپس سر و ته آن را جدا مي سازند.
3- فولاد را در درجه حرارت آهنگري پهن كرده تا قطر آن به 2200 ميليمتر برسد .
4- در همين گرما آن را دراز كرده تا به قطر 1400 ميليمتر برسد .
5- فولاد را دوباره حرارت داده و انرا تا قطر 2200 ميلمتر براي بار دوم پهن مي سازند . بدين ترتيب قطعه بيشتر از چهار بار به طور كامل اهنگري مي شود .
6- سپس آن را دراز كرده تا به قطر 1200 ميليمتر برسد .
7- آنرا تا اندازه هاي نهائي چند بار اهنگري كرده و در اخر بوسيله حرارت يكنواختي مي كنند .
آهنگري لوله
اگر قطعه فولادي كوتاه باشد بايد عمل اهنگري خيلي با دقت صورت گيرد .پس از اينكه مقداري چكش كاري شد سر و ته آن را جا كرده و باقيمانده را پهن مي كنند . اگر در ضمن پهن كردن در سطح جانبي آن شكافي ايجاد شد بايد آن را بر طرف كرد و سپس عمل اهنگري را ادامه داد . حالا قطعه پهن شده را بوسيله درون لوله اي سوراخ مي كنند . بدين ترتيب هسته آهن كه احتمالاً داراي غير يكنواختي است جدا مي شود .
پس از اينكه قطعه فولاد كاملاً سوراخ شد آن را روي سندان قرار داده بوسيله درون سوراخ آن را تا اندازه نهائي گشاد و سپس روي يك درون بلندتري دراز مي كنند . در مرحله بعدي پيشاني هاي قطعه پرس مي شوند تا مسطح ردند و در خاتمه قطعه را تا رسيدن به اندازه نهائي اهنگري مي كنند . خوبي اين روش اين است كه درون در داخل قطعه آزاد و قابل حركت مي باشد .
