دمای آهنگری چگونه بر خواص قطعات تأثیر می گذارد؟

آهنگری یک فرآیند تولید است که در آن فلز با اعمال نیروهای فشاری، معمولاً با استفاده از چکش یا پرس، شکل می‌گیرد. به عنوان یک تامین کننده قطعات آهنگری، من از نزدیک شاهد بودم که چگونه دمای آهنگری نقش اساسی در تعیین خواص قطعات نهایی دارد. در این پست وبلاگ، من به علم مربوط به چگونگی تأثیر دمای آهنگری بر خواص قطعات و اینکه چرا برای تولید کنندگان و کاربران نهایی بسیار مهم است، می پردازم.

1. مبانی درجه حرارت آهنگری

آهنگری را می توان به سه محدوده دمایی اصلی طبقه بندی کرد: آهنگری سرد، آهنگری گرم و آهنگری گرم. آهنگری سرد در دمای اتاق یا کمی بالاتر انجام می شود، آهنگری گرم بین دمای اتاق و دمای تبلور مجدد فلز رخ می دهد و آهنگری گرم بالاتر از دمای تبلور مجدد انجام می شود.

دمای تبلور مجدد یک پارامتر حیاتی است. هنگامی که یک فلز بالاتر از این دما تغییر شکل می‌دهد، دانه‌های بدون کرنش جدید تشکیل می‌شود که می‌تواند به طور قابل توجهی خواص مکانیکی فلز را تغییر دهد. فلزات مختلف دمای تبلور مجدد متفاوتی دارند. به عنوان مثال، برای فولاد، دمای تبلور مجدد معمولاً حدود 600 - 700 درجه سانتیگراد است.

2. تأثیر بر خواص مکانیکی

2.1 سختی

آهنگری سرد به طور کلی منجر به افزایش سختی می شود. هنگامی که فلز در دماهای پایین تغییر شکل می دهد، نابجایی (نقایص در ساختار کریستالی) ایجاد شده و تجمع می یابد. این دررفتگی ها مانع حرکت سایر دررفتگی ها شده و فلز را سخت تر می کند. به عنوان مثال، در قطعات فولاد کربن سرد آهنگری، سختی می تواند به طور قابل توجهی در مقایسه با همان فولاد در حالت آنیل شده آن بیشتر باشد.

از طرف دیگر آهنگری گرم می تواند به ساختار دانه یکنواخت تری منجر شود. اگر دمای آهنگری به خوبی کنترل شود - بالاتر از دمای تبلور مجدد، فلز می تواند در طول فرآیند آهنگری تبلور مجدد پیدا کند و در نتیجه اندازه دانه ریزتر و یکنواخت تری به دست می آید. اندازه دانه ریزتر اغلب منجر به تعادل بین سختی و شکل پذیری می شود. آهنگری گرم همچنین می تواند به سطح خاصی از بهبود سختی دست یابد، اما معمولاً نسبت به آهنگری سرد کمتر مشخص است.

2.2 قدرت

استحکام ارتباط نزدیکی با سختی دارد. قطعات آهنگری سرد اغلب دارای استحکام تسلیم بالا و استحکام کششی نهایی به دلیل اثر سخت شدن کار هستند. دررفتگی های انباشته شده تغییر شکل پلاستیک را برای فلز دشوارتر می کند. با این حال، قطعات سرد آهنگری ممکن است شکننده تر باشند، که می تواند در کاربردهایی که مقاومت در برابر ضربه مورد نیاز است، یک اشکال باشد.

قطعات فورج گرم می توانند استحکام بسیار خوبی نیز داشته باشند. فرآیند تبلور مجدد در طول آهنگری گرم می تواند تنش های داخلی را از بین ببرد و ساختار همگن تری ایجاد کند. این می تواند منجر به قطعات با استحکام بالا با شکل پذیری خوب شود. به عنوان مثال،فورج فلزی کوچک فولادی OEM A105 Aisi1045هنگامی که فورج گرم می شود، می تواند تعادل مناسبی از استحکام و شکل پذیری را برای کاربردهای مختلف صنعتی به دست آورد.

2.3 شکل پذیری

شکل پذیری به توانایی یک ماده برای تغییر شکل پلاستیک قبل از شکستن اشاره دارد. قطعات سرد آهنگری معمولاً به دلیل چگالی نابجایی و سختی کاری بالا، شکل پذیری کمتری دارند. فلز شکننده‌تر می‌شود و در اثر استرس احتمال شکستگی بیشتر است.

فورج گرم، زمانی که به درستی انجام شود، می تواند شکل پذیری را افزایش دهد. فرآیند تبلور مجدد ساختار دانه ای یکنواخت تر و بدون کرنش ایجاد می کند و به فلز اجازه می دهد راحت تر تغییر شکل دهد. این برای قطعاتی که نیاز به پردازش بیشتر دارند یا در معرض بارهای دینامیکی هستند بسیار مهم است. به عنوان مثال،آهنگری فولاد کربنی 1045, c45, Q235, St37 - 2, Q345قطعاتی که فورج گرم هستند می توانند شکل پذیری بهتری از خود نشان دهند و آنها را برای کاربردهایی مانند قطعات خودرو مناسب می کند.

3. تاثیر بر ریزساختار

3.1 اندازه دانه

همانطور که قبلا ذکر شد، دمای آهنگری تاثیر قابل توجهی بر اندازه دانه دارد. آهنگری سرد معمولاً اندازه دانه را تغییر نمی دهد، اما می تواند باعث ازدیاد طول و اعوجاج دانه شود. این می تواند به خواص ناهمسانگرد منجر شود، جایی که خواص مکانیکی بسته به جهت بار اعمال شده متفاوت است.

آهنگری داغ، زمانی که دما در محدوده مناسب حفظ شود، باعث تبلور مجدد می شود. دانه های جدیدی که تشکیل می شوند اغلب ریزتر و هم محورتر هستند. اندازه دانه ریزتر معمولاً مفید است زیرا استحکام، شکل پذیری و چقرمگی را بهبود می بخشد. به عنوان مثال، در عملیات آهنگری در مقیاس بزرگ مانندفورج قالب باز فولاد کربنی با ابعاد بزرگ Q235کنترل دمای آهنگری برای دستیابی به اندازه دانه ریز برای عملکرد کلی قطعه بسیار مهم است.

3.2 تبدیل فاز

برخی از فلزات می توانند در حین آهنگری بسته به دما دچار تغییر فاز شوند. به عنوان مثال، در فولاد، هنگامی که در دماهای بالا آهنگری می شود، فاز آستنیت پایدار است. همانطور که فولاد پس از آهنگری سرد می شود، آستنیت بسته به سرعت سرد شدن می تواند به فازهای مختلفی مانند فریت، پرلیت، بینیت یا مارتنزیت تبدیل شود.

اگر دمای آهنگری بیش از حد بالا باشد یا سرمایش به درستی کنترل نشود، ممکن است فازهای نامطلوبی تشکیل شود. به عنوان مثال، سرد شدن سریع فولاد با کربن بالا از دمای آهنگری بالا می تواند منجر به تشکیل مارتنزیت شود که بسیار سخت است اما بسیار شکننده است. این می تواند منجر به ترک خوردگی و خرابی زودرس قطعه شود.

4. تأثیرات بر روی سطح و دقت ابعادی

4.1 پایان سطح

آهنگری سرد می تواند قطعاتی با سطح خوب تولید کند. از آنجایی که فلز در دماهای پایین تغییر شکل می دهد، اکسیداسیون و پوسته پوسته شدن کمتری روی سطح وجود دارد. این برای قطعاتی که سطح صاف مورد نیاز است، مانند اجزای دقیق، مفید است.

با این حال، آهنگری داغ می تواند به دلیل دمای بالا منجر به اکسیداسیون و پوسته پوسته شدن سطح شود. برای به حداقل رساندن این اثرات باید اقدامات خاصی مانند استفاده از پوشش های محافظ یا انجام عملیات رسوب زدایی پس از آهنگری انجام شود. آهنگری گرم می تواند مصالحه ای بین پرداخت سطحی آهنگری سرد و گرم ایجاد کند.

4.2 دقت ابعادی

فورج سرد به طور کلی دقت ابعادی بهتری را فراهم می کند. تغییر شکل دمای پایین منجر به انبساط و انقباض حرارتی کمتری می‌شود که به این معنی است که ابعاد قطعه نهایی به مشخصات مورد نظر نزدیک‌تر است. در آهنگری گرم، انبساط و انقباض حرارتی در طول گرمایش و سرمایش می‌تواند باعث تغییرات ابعادی شود. برای اطمینان از دقت ابعادی مورد نیاز، باید کنترل دقیق دما و محدودیت‌های مناسب انجام شود.

5. ملاحظات برای انتخاب دمای آهنگری

هنگام انتخاب دمای آهنگری، چندین فاکتور باید در نظر گرفته شود. نوع فلز بارزترین نوع آن است. فلزات مختلف دماهای تبلور مجدد متفاوتی دارند و به آهنگری در دماهای مختلف واکنش متفاوتی نشان می دهند.

طراحی قطعه نیز نقش دارد. قطعات پیچیده شکل ممکن است برای اطمینان از پر شدن مناسب حفره قالب نیاز به آهنگری داغ داشته باشند. اگر استحکام و سختی بالا الزامات اولیه باشد، آهنگری سرد ممکن است انتخاب بهتری باشد، اما مسئله شکنندگی باید مورد توجه قرار گیرد.

هزینه یکی دیگر از عوامل مهم است. آهنگری سرد معمولاً به دلیل نیروهای بیشتر درگیر به تجهیزات قدرتمندتری نیاز دارد، اما ممکن است نیاز به عملیات حرارتی پس از آهنگری را کاهش دهد. فورج گرم ممکن است به انرژی اضافی برای گرمایش نیاز داشته باشد، اما می تواند قطعاتی با خواص کلی بهتر در برخی موارد تولید کند.

6. نتیجه گیری و فراخوان برای اقدام

در نتیجه، دمای آهنگری تأثیر عمیقی بر خواص قطعات آهنگری دارد. به عنوان یک تامین کننده قطعات آهنگری، ما اهمیت کنترل دقیق دمای آهنگری را برای برآوردن نیازهای خاص مشتریان خود درک می کنیم. چه به قطعاتی با سختی بالا، شکل پذیری عالی یا دقت ابعادی دقیق نیاز داشته باشید، ما می توانیم فرآیند آهنگری را مطابق با نیازهای شما تنظیم کنیم.

اگر در بازار قطعات آهنگری با کیفیت بالا هستید، از شما دعوت می کنیم تا برای بحث دقیق با ما تماس بگیرید. ما تخصص و تجربه داریم تا بهترین راه حل ها را برای نیازهای آهنگری شما ارائه دهیم.

مراجع

• دیتر، جنرال الکتریک (1986). متالورژی مکانیکی. مک گراو - هیل.
• Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2008). مهندسی ساخت و فناوری. پیرسون پرنتیس هال.
• ASM Handbook Volume 14A: Metalworking: Forging. ASM International.