پیچ و مهره چگونه تولید می شود؟

فورج چیست:

فورج (Forge) به کوبیدن یا پرس کردن یا ضربه زدن به فلز به منظور شکل دادن به آن و تبدیل به قطعات صنعتی گفته می شود. این روش از نظر تعداد قطعه تولید شده رایج ترین روش تولید قطعات فلزی است و بعد از آن ریخته گری و ماشین کاری رتبه دوم و سوم را به خود اختصاص می دهند . هرکدام از این روشها مزایا و معایبی نسبت به یکدیگر دارند.

تاریخچه فورج:

در گذشته آهنگران قطعات فلزی سخت را در کوره ها تا دمای کارپذیری حرارت می دادند و پس از آن با ضربات پتک و چکش به شکل دهی قطعه می پرداختند. در حقیقت اولین فورج کاران همان آهنگران هستند. این کار بسیار پر زحمت بود. آهنگران به دلیل تحمل گرمای کوره و صبر و تحمل در شکل دادن به قطعات عموما افرادی صبور و محترم در جامعه بودند. سالها دسته پنجه نرم کردن با آهن و فولاد، آهنگران را به اشخاصی بسیار قوی پنچه و قدرتمند تبدیل می کرد. این موضوع انقدر شاخص بود که یکی از زیباترین داستانهای شاهنامه فرودسی، قیام کاوه آهنگر از میان طبقه فرودست جامعه برعلیه ظلم و ستم ضحاک است.

همچنین پرچم اسطوره ای ایران یا درفش کاویانی همان پیش بند چرمی کاوه آهنگر بود که برای شروع قیام آنرا بر سر نیزه کرد. بنا به روایتی این پرچم تا پایان دوره ساسانیان مورد استفاده قرار می گرفته است.

فورج در عصر صنعت:

دنیای صنعتی امروز با ورود ماشین آلات صنعتی شروع شد و ماشین آلات صنعتی از قطعات ریز و درشت مکانیکی و انبوهی از چرخ دنده ها و پیچ و مهره ها تشکیل می شد. در دنیای صنعتی امروز، فورجیگ Forging یکی از روش های اصلی در تولید قطعات صنعتی به ویژه در صنعت آهن و فولاد است. در حال حاضر عملیات فورج با ماشین آلات صنعتی انجام می شود تا نیرو و فشار متمرکز و شکل پذیری یکنواخت قطعه حاصل شود.

این روش یکی از مهمترین روشهای زنجیره ارزش آفرینی آهن و فولاد شناخته می شود. در این روش آهن یا فولاد خام پس از فورج به قطعات صنعتی با کاربردهای متنوع و با ارزش افزوده بالاتر تبدیل می شوند. به سختی می توان صنعتی را یافت که از قطعات فورج استفاده نمی کند ولی بعضی از صنایع مانند خودرو سازی، صنایع ریلی، نفت-گاز-پتروشیمی، ماشین سازی، لوازم خانگی و تاسیسات عمده قطعات مصرفی کوچک و بزرگشان را با فورج تامین می کنند.

انواع فورج:

فورجینگ (Forging) به دو صورت فورج سرد و فورج گرم انجام می شود . درگذشته فورج سرد فقط برای فلزات نرم مانند برنج، آلومینیوم و مس انجام می شد ولی در حال حاضر با پیشرفت تکنولوژی فورج سرد بر روی قطعات آهن و فولاد هم انجام می شود.

فورج گرم:

همانطور که در تاریخچه آهنگری فورج گفته شد، در روش فورج گرم، قطعه باید پس از دریافت حرارت به دمای شکل پذیری برسد و بعد از آن در قالب های پرس قرار گرفته و با دریافت نیروی بسیار زیاد به صورت یک دفعه و سریع یا چند دفعه و آرام، شکل و فرم داخل قالب را به خود می گیرد. قسمت های اضافی بعد از عملیات فورج از قطعه جدا می شوند.

 فورج سرد:

به دلیل اینکه بعضی از قطعات پس از دریافت حرارت بالا در روش فورج گرم دچار تغییر در خواص متالورژیکی می شدند و این خواص بعد از فورج تاثیرات نامطلوبی بر روی عملکرد قطعه می گذاشت، روش فورج سرد ایجاد شد. در فورج سرد قطعات قبل از ورود به دستگاههای پرس گرم نمی شوند و به دمای شکل پذیری نمی رسند.

عموما در روش فورج سرد قطعه با چندین بار پرس به شکل نهایی و مورد نظر می رسد و کلیه این فرایند به صورت اتومایک و پشت سر هم انجام می شود. در فورج سرد به فشار و نیروی بیشتری نیاز است و قطعات با کیفیت ابعادی مناسب تر، سطحی یکنواخت تر و خواص مکانیکی بهتری نسبت به فورج گرم تولید می شوند

مزایای فورج سرد:

آنیلینگ:

یکی از مهمترین مراحل آماده سازی قبل از فورج سرد آنیلینگ Annealing است. آنیل فرآیندی است که برای افزایش انعطاف پذیری و کاهش سختی فلزات انجام می شود. این فرآیند بخش مهم و جدایی ناپذیر از فرآیند فورج سرد است و در نتیجه کارپذیری (شکل پذیری) آن بیشتر می شود. در فرآیند آنیل، فلز تا دمایی بالاتر از دمای تبلور گرم شده و برای مدتی در آن دما باقی می ماند. پس از آنیل، فلز در دمای محیط و با سرعت کم سرد می شود.

در آلیاژهای آهن، فلز را تا دمای استحاله گرم و سپس به آرامی در داخل کوره سرد می کنند. بعد از این فرآیند فلز کاملا نرم شده و ساختار میکروسکوپی آن تغییر می یابد. آنیل کردن انواع فولاد متفاوت و متناسب با خواص آن صورت می گیرد.

لازم به توضیح است برای فورج سرد آهن و فولاد خام حتما باید مراحل آماده سازی را بگذرانند در حالی که نیازی به آماده سازی قبل از فورج گرم وجود ندارد .