مقاله بررسی فورج آلیاژهای آلومینیم در 17 صفحه ورد قابل ویرایش 

(بخش اول)

مقدمه :

با توجه به اینکه تا به حال مقاله‌ای در مورد فورج فلزات غیر آهنی به چاپ نرسیده است سعی گردیده تا با ترجمه متن فوق کمکی به صنعت کشور در زمینه فورج آلومینیم بشود. این سلسله مقالات شامل قستمهای مختلفی از جمله فورج پذیری آلومینیم، تجهیزات فورج آلومینیوم، تکنولوژی طراحی قالب و آلیاژهای مختلف آلومینیوم می‌باشد. در نخستین بخش در مورد روشهای مختلف شکل دادن آلیاژهای آلومینیوم بحث خواهد شد.

آلیاژهای آلومینیوم در انواع و اشکال مختلف و در طیف وسیعی برای کاربردهای مختلف می‌توانند فورج شوند. فورج آلیاژ آلومینیوم، مخصوصاً در فورج Close-die ، شکل نهایی قطعه فورج تولید شده را صافتر و شفافتر از فورج گرم آلیاژ فولاد می گرداند. آلیاژ آلومینیوم بازتاب های مختلفی در حرارتهای زیاد در خلال فورج از خود نشان می‌دهد. صنعتگرائی که به آلومینیم دسترسی دارند، می توانند از آلیاژهای آلومینیم به جای فولاد اسفتاده کنند چون این دو در خیلی از موارد قابل مقایسه با یکدیگر می‌باشند. برای شکل دادن قطعات آلیاژ آلومینیم، فشار مورد نیاز در فورج می‌تواند مختلف باشد که بستگی به ترکیبات شیمیایی آلیاژ، مراحل فورج به کار رفته، نرخ تغییر قطعه در فورج، نوع قطعه فورج، شرایط روانکاری و حرارت قالب دارد.

نمودار 1 تنشهای جاری در فورج آلیاژهای آلومینیم در 350 تا 270 را مقایسه می‌کند و نرخ تغییرات از 4 تا 10  در فولاد 1025 را با نرخ تغییرات حرارت در آلیاژهای دیگر مشخص می‌کند. تنشهای جاری سبب پایین بودن فشار مورد نیاز رای فورج هستند، اگر چه، فشار حقیقی قطعه فورج معمولاً بیشتر است زیرا مراحل دیگر فاکتورهایی را به چارچوب بالا اضافه می کنند. برای بعضی از آلیاژها آلومینیوم از ضعیف تا متوسط مانند 1100 و 6061، تنشهای مخصوصاً‌ آلیاژهای سری xxx7 مانند 7075، 7010، 7049،7050 ، تنشهای جاری و در نتیجه فشار فورج در مقایسه با فولاد بیشتر است. بالاخره، آلیاژهای دیگر آلومینیوم، مانند 2219 ، تنشهای جاری کاملاً مشابهت با فولاد دارد.

ضمناً باید متذکر شویم که در مقایسه آلیاژ‌های مورد توجه آلومینیم با فولاد، فورج آلیاژهای آلومینیم مشکلتر می باشد. ترکیبات شیمیایی و خواص مکانیکی آلیاژهای آلومینیوم رابه جلد دوم از چاپ نهم METALS HANDBOOK ارجاع می دهیم.

فورج پذیری Forgeability

در مقایسه آلیاژهای نیکل، کبالت و تیتانیوم، آلیاژهای آلومینیم توانایی فورج قابل توجهی دارند، مخصوصاً در مراحل تکنولوژی فورج که قالبها  یا کمتر، باید گرم شوند.

نمودار 2 نسبت توانایی فورج 10 آلیاژ آلومینیم که شامل یک حجم مشخص می‌باشد را نشان می‌دهد.

تغییرات دمای فورج بکار برده شده برای آلیاژها توانایی تغییر شکل هر کدام را تغییر می‌دهد. همچنین مطلب قابل توجه در این قسمت این است که تغییر شکلی که در آن ترک ایجاد نگردد مشکل است. آلیاژهای آلومینیم مانند 1100 و 3003 توانایی فورج را با توجه به موارد بالا دارند، اگر چه این آلیاژها کاربرد محدودی در فورج به خاطر نداشتن مقاومت کافی در حرارت دارند.

تأثیر حرارت: همانطور که در نمودار 2 نشان داده شده است، توانایی فورج کلیه آلیاژهای آلومینیوم با افزایش دما زیاد می‌شود، و این تغییرات قابل توجه در اثر دما برای آلیاژها رسم شده است. برای مثال آلیاژ حاوی سیلیکون (4032) بیشترین تاثیر را نشان می‌دهد، در حالیکه آلیاژهای حاوی Cu,Mg,Zn.Al سری XXX7 تاثیر کمی را نشان می‌دهند. نمودار 3 اثر حرارت را بر حسب تنشهای جاری با نرخ تغییر 10 برای آلیاژ 6061 نشان می دهد که توانایی فورج خوبی در آلیاژهای آلومینیم دارد. نزدیک به 5% افزایش در تنشهای جاری بین بیشترین دما (480 یا 900 بیشترین دمای پیشنهادی برای 6061) و ( 370 و  700 کمترین دمای پیشنهادی برای 6061) می‌باشد. برای موارد دیگر مثل آلیاژهای xxx2 و xxx7 مشکلات بیشتری در فورج وجود دارد، چون تغییرات دما در فلز کم است. (تغییرات تنشهای جاری با دما بیشتر است). 15 نوع آلیاژ  آلومینیم که شبیه به هم فورج می شوند، تغییرات دمای پیشنهادی آنها در جدول 1 لیست شده است. تمام این آلیاژها معمولاً‌ با یک فشار فورج می‌شوند، اگر چه بعضی از آلیاژها معمولاً بایک فشار فورج می‌شوند، اگر چه بعضی از آلیاژها احتیاج به قدرت بیشتری دارند و با عملیات فورج بیشتری نسبت به بقیه دارند، تغییرات دمای فورج برای بیشتر آلیاژها معمولاً کوچک است ( به طور معمول کمتر از 55 یا 100) و برای هیچ آلیاژی بیشتر از 85 (155) نیست. بدست آوردن خواص مورد نظر در فورج آلومینیم یک موفقیت چشمگیر در مراحل فورج می‌باشند. دمای قالب و نرخ تغییر شکل کلید به دست آوردن حرارت فورج واقعی می باشد.

تجهیزات فورج

قطعات آلومینیومی با تجهیزات مخصوص به خود فورج می‌شوند که پتکها، پرسها و ماشینهای مخصوص فورج می‌باشد. انتخاب تجهیزات فورج بستگی به شکل و نوع قطعه فورج دارد.

Hammers: Hammer با قدرت ضربه‌ای خوب هم در فورج آلیاژ آلومینیوم open-die و هم close-die استفاده می شود ونسبتاً هزینه کمتری نسبت به تجهیزات متشابه دارد، اگر چه قدرت مورد نیاز برای فورج آلومینیوم معمولاً بیشتر از فولاد است. Hammer ها قطعه را با سرعت زیادی تغییر شکل می‌دهند، بنابراین کنترل کورس پرس، نیرو و سرعت در فورج آلیاژ آلومینیوم مفید است، چون حساسیت آنها نسبت به نرخ کشش بستگی به مراحل تغییر شکل سریع دارد. اگر زاویه طرح به کار رفته در قالب در حدود 5 تا 7 درجه باشد می‌توان از Hammer در close-die استفاده کرد. Hammer ها معمولاً برای عملیات مقدماتی در فورج استفاده می‌شوند.

Mechnaical and screw presses: پرسهای مکانیکی و پیچی در همه جا برای فورج close- die آلیاژ آلومینیوم استفاده می شود. این نوع پرس مناسبترین دستگاه برای فورج آلیاژ آلومینیوم با سایزهای متوسط، حجم زیادی می‌باشد.

پرسهای مکانیکی و پیچی با ترکیب عمل ضربه و فشار برای آلیاژهای آلومینیوم خاصیت جریان یافتن آنرا بهتر از Hammer می‌کند. پرسهای پیچی با پرسهای مکانیکی در کنترل نرخ فشار اختلاف دارند که می‌تواند در تغییر شکل زیاد آلیاژهای آلومینیوم استفاده شود. حالت پیشرفته تری که در این نوع پرسها می توان استفاده کرد، سیستمهای کنترل پرس می باشد.