Category Archives: طراحی قالبهای آهنگری

درباره نرم افزار سوپر فورج

درباره نرم افزار سوپر فورج
۲-۱- وارد کردن مدل
در این روش تحلیل قطعات باید تحت یک نرم افزار CAD مانند Solid Work طراحی شده و در همان محیط توسط منوی Molding ،Core&Cavity آنها طراحی می شود سپس کلیه قطعات اعم از قطعه خام، قالب بالایی و قالب پایینی با فرمت STL ، Save شده و به همان صورت در نرم افزار Super Forge وارد می شود. در پروسه هایی که چند مرحله هستند می توان قطعه کار را از نتیجه مرحله قبل وارد کرد بدین صورت که از منوی Insert-Model ، گزینه From File را انتخاب کرده و با تعیین درصد انقباض آنرا وارد می نماییم. سپس قطعه کار و قالب ها را نسبت به یکدیگر موقعیت دهی کرده و قالب ها را در راستای محور Z قرار می دهیم .پس از آن پارامترهایی که سوپر فورج برای تحلیل نیاز دارد به شرح زیر است.

۲-۲- مشخصات مواد

شامل مشخصات الاستیک و مشخصات پلاستیک می باشد. که در جداول زیر مشخصات مورد نیاز نوشته شده است و کلیه این مشخصات در کتاب کلید فولاد موجود می باشد.

الف) جدول مشخصات الاستیک مواد و پلاستیک مواد

p7

مشخصات الاستیک ماده                شکل ۱.۲               مشخصات پلاستیک ماده

فرمولهای مورد استفاده در پروسه فورج گرم در دو حالت موجود است.

۱- نوع اول فورج گرم:

p7-1۲- نوع دوم فورج گرم:

p7-2که در آنها جریان تنشی بدست آمده و C یک مقدار ثابت است ، N توان کار سختی و M توان سرعت تغییر شکل که وابسته به دما و یا ثابت است، می باشد. که می توان دردمای مختلف C,M را در جدول دیگری بصورت جداگانه تعریف نمود.

p7-3که البته کلیه این مشخصات در کتاب کلید فولاد موجود می باشد و در عین حال خود نرم افزار استانداردهایی را درون خود بعنوان کتابخانه در اختیار دارد. و در نهایت نمودار تنش کرنش درحرارتهای مختلف را خواهد.

p7-4۲-۳- مشخصات پرس
۲-۳-۱- پرسها هیدرولیک (Hydraulic Press):
این پرس ها جز پرسهای سرعت پایین محسوب می شود و در عین حال می توانند نیرویی با یک سرعت کنترل شده اعمال کنند کاربرد آنها در فورج قطعات خاص بوده و بسیار پر هزینه می باشند.

p7-5

۲-۳-۲- پرسهای چکشی (Hammer press):
این پرسها بصورت سقوطی اعمال نیرو می کنند و در قدرت در این پرسها به روش انرژی محاسبه می شود مزیت این پرس ها سرعت بسیار بالا و استهلاک فوق العاده پایین می باشد و در عین حال بسیار ارزان می باشند.

p7-6۲-۳-۳- پرسهای پیچی (Screw Press):

این پرسها نیز جز پرسهای سریع محسوب می شوند ولی کاربرد آنها بسیار کم می باشد اغلب در جاهایی که باید طول کورس کنترل شده باشد استفاده می شوند.

p7-7۲-۳-۴- پرسهای لنگ (Crank Press):

پر مصرف ترین پرس در صنعت این نوع پرسها می باشند و جز دسته پرسهای سرعت پایین به حساب می آیند این پرسها استهلاک کمی داشته و در عین حال به راحتی ساخته و در بازار موجود می باشند.

p7-8۲-۳-۵- پرسهای مکانیکی (Mechanical Press ):

شکل خاصی از پرسهای لنگ پرسهای مکانیکی با سیستم بادامک می باشند که سیستم آن همانند پرسهای لنگ می باشد.

p7-9

که با دادن مشخصات مربوط به هر پرس نموداری از سرعت آن مانند شکل زیر بدست می آید.

p7-10

۲-۴- بخش چهارم: اصطکاک

  • اصطکاک چسینده(Coulomb):

که تنش برشی آن تابع فرمول زیر است:

که μ ضریب اصطکاک و σx مولفه عمودی تنش در سطح قطعه کار و قالب می باشد. کاربرد این اصطکاک زمانی است که قطعه کار در قالب حرکت لغزشی داشته باشد (سرخوردن).

  • اصطکاک برشی پلاستیک (Plastic Shear):

که تنش برشی آن تابع این فرمول است :

کاربرد این اصطکاک زمانی است که قطعه کار در سطح قالب لغزش نداشته باشد یا خیلی ناچیز باشد ولی جریان تنش در ماده بسیار زیاد باشد.

p7-11                 اصطکاک چسبنده                                شکل ۱۰.۲                   اصطکاک برشی

  • اصطکاک ترکیبی:

که تنش برشی در آن تابع این فرمول است.

کاربرد این حالت ترکیبی از دو حالت قبل می باشد و این یک حالت کلی است.

p7-12

طراحی محل تجمع پلیسه Flash Gutter

طراحی محل تجمع پلیسه ( Flash Gutter )

ضخامت تقریبی پلیسه از روابط تجربی زیر محاسبه میگردد:

۱- برای قطعات فورج متقارن محوری

p6۲- برای فورج قطعات گوشه دار

p6-1۳- برای اشکال مختلف به غیر از دو مورد فوق

p6-2p6-3۱-۲-۳-۱۱- انواع پلیسه در قطعات فورج

  • در این حالت تمام حفره اضافه سرریز در قالب بالایی تعبیه می شود.

p6-4این مورد در مواقعی که حفره در قالب پایینی عمیق تر می باشد استفاده می شود.

p6-5این نوع از سرریز در قطعات متقارن مورد استفاده قرار می گیرد.

p6-6۴- این نوع فلش برای افزایش عمر محل سطح تماس سرریز برای قالب پایینی در نظر گرفته می شود. که باعث قرار گیری بهتر قطعه در قالب برش می شود.

p6-7۱-۲-۳-۱۲- محاسبه وزن فلش در قطعات فورج

این محاسبات بصورت زیر انجام میشود:

p6-8

p6-9

۱-۲-۳- ۱۳- استفاده از گروه بندی شکلی در طراحی سرریز Flash

p6-10

۱-۲-۳-۱۴- محاسبه فشار، بار و انرژی در آهنگری قالب بسته

بطور کلی محاسبه بارهای فورج به دو روش زیر انجام می شود:

  • روش تجربی: فرمولهای تجربی بدست آمده از آزمایش و تجربیات گذشته با استفاده از جریان فلز و برآورد پیچیدگی شکل قطعه فورج بکار برده می شوند
  • روش محاسباتی: در این روش یک فرآیند فورج بصورت ترکیبی از چندین جز در نظرگرفته می شود و نیروها و تنشها برای هر جز محاسبه شده و سپس با یکدیگر جمع می شوند تا بار و تنش های کل فورج بدست آید.

۱-۲-۳-۱۵- روشهای تجربی جهت پیش بینی نیروی فورج

بار ماکزیمم فورج برای یک قطعه معین توسط یک فرمول تجربی بدست می اید که نتایج آن معمولا دارای دقت کافی است، این پیش بینی تجربی هیچگونه اطلاعات مفصلی در مورد توزیع تنش یا جریان ماده و یا مکانیک فورج بدست نمی دهد.

طراحی ابعاد قالب
چنانچه حفره قالب دارای زاویه در دیواره ها باشد:

p6-11

p6-12

طراحی ابعاد بیرونی قالب بصورت تجربی

p6-13

۱-۲-۳-۱۷- طراحی قالبهای پانچ و تریم

در پروسه فورج برای جداسازی فلش از قطعه کار و آرایش نهایی احتیاج به یک قالب تریم می باشد که در هنگام طراحی آن باید به یک سری نکات مهم توجه کرد که به شرح زیر است:

  • لبه های برش برای حصول کیفیت لازم باید تیز و مناسب باشند.
  • یک وسیله برای موقعیت دهی مناسب قطعه در قالب در نظر گرفته شود.
  • سنبه در حین فرآیند باید با سطح قطعه کار تماس داشته باشد تا از تغییر شکل یا فشردن قطعه جلوگیری بعمل آید. در ضمن قالب باید از جنس مقاوم به سایش انتخاب گردد.
  • قالب باید به گونه ای طراحی گردد که قطعه به راحتی بیرون افتد.
  • پلیسه باید به گونه ای از اطراف سنبه خارج گردد.
  • پرس باید دارای قدرت کافی باشد تا یک برش تمیز و دقیق را در اطراف محیط برش انجام دهد.

۱-۲-۳-۱۸- سنبه های لبه دار

p6-14

۱-۲-۳-۱۹- سنبه های مسطح و بدون لبه

p6-15

۱-۲-۳-۲۰- نیروی مورد نیاز جهت ایجاد برش صحیح

p6-16

۱-۲-۳-۲۱- سنبه های مسطح و بدون لبه

p6-17

۱-۲-۳-۲۲- سنبه های لبه دار مدور

p6-18

ملاحظات ابعادی جهت ماشینکاری

ملاحظات ابعادی جهت ماشینکاری

به دلیل شیب دار بودن و اکسید شدن سطوح قطعات فورج شده و یا وجود ترکهای سطحی ، کربوره شدن و تغییر شکل در عملیات حرارتی لازم است که قطعه کمی بزرگتر ساخته شود تا بعد از عملیات فورج این مقدار اضافی توسط ماشین کاری برداشته شود و سطوح دقیق ، صاف و عاری از عیوب حاصل گردد و به میزان اضافی مواد اضافه ماشینکاری گویند.

۱-۲-۳-۵- شیب دیواه قالب (Draft)

جهت اطمینان و ایجاد سهولت خروج قطعه از داخل قالب از طراحی شیب دیواره قالب برای دیواره های عمودی داخلی و خارجی قطعه استفاده می شود.

۱-۲-۳-۶- ملاحضات ابعادی جهت سایش قالب

سایش قالب به مقدار قابل ملاحظه ای به درجه حرارت و استحکام قطعه بستگی دارد. محدوده سایش قالب تعیین کننده زمان تعمیر قالب است. معمولا جهت سایش مجاز قالب نباید مقدار بیشتر از پنج برابر بزرگترین تلرانس مجاز قطعه ماشینکاری شده را در نظر گرفت.

p5

۱-۲-۳-۷- ترتیبات ترمودینامیکی عملیات آهنگری

ترتیب ترمودینامیکی آهنگری بایستی از نمودار فازهای آلیاژی ماده اولیه منحنی درجه حرارت پلاستیسیته و ترتیب حالت تنش در طول عملیات آهنگری تعیین شده باشد. بنابر این بایستی خصوصیات متالوژیکی قطعه کار از قبیل درجه حرارت دانه بندی مجدد، اندازه دانه ها نوع عناصر آلیاژی، وضعیت کارسختی و تجزیه عناصر و غیره کاملا مشخص باشد.

۱-۲-۳-۸- انحرافات جانبی و جفت نشدن قالب

بدلیل ایجاد نیروهای جانبی در حین آهنگری که معمولا از زاویه داشتن سطح جدایش و یا شیب دار بودن قطعه بوجود می آید نیروهای جانبی ایجاد می شود. در این حالت می توان از میل راهنما، دیواره راهنما، صفحات سایشی و تکیه گاه داخلی قالب یا چرخش قطعه جهت کم کردن نیروهای جانبی استفاده نمود.

p5-1

جهت حل مشکل نیروی جانبی که باعث جابجایی قالب می شود دو راه حل ارائه شده است:

  • استفاده از تکیه گاههای داخل قالب می باشد که معایب فراوانی مانند سایش بالا در قالب و امکان ترکیدن و شکستن سریع قالب را به همراه دارد.
  • چرخش قطعه به اندازه ایی صورت بگیرد که برآیند جانبی نیروهای موثر بر روی سطح داخلی حفره قالب ناشی از فشار هیدرواستاتیک فلز شکل پذیر در مجموع صفر گشته و باعث حرکت جانبی قالب نشود.

p5-2

۱-۲-۳-۹- طراحی ابعاد فلش در قالب

هدف اصلی از قرار دادن شیار سر ریز در اطراف حفره قالب بسته آهنگری، شامل جلوگیری از بالا رفتن بار بیش از حد ماشین به هنگام استفاده از فلز اضافی در حفره قالب و همچنین حصول اطمینان از پر شدن قالب بوده و طراحی مناسب برای سر ریز یک قالب بایستی پر شدن کامل قالب را نیز بدنبال داشته باشد. به عبارت دیگر مقاومت جریان فلز در شیار سر ریز بایستی بیشتر از مقاومت در مقابل جریان فلز در حفره قالب و در حین پر شدن آن، باشد. انتخاب نامناسب ابعاد سر ریز، عمر قالب را کم می کند. بنابر این تعیین مقاومت فلز در طول جریان بداخل فضای سر ریز مسئله بسیار مهمی است. فشار هیدرواستاتیک آهنگری در اثر کاهش ضخامت و افزایش پهنای سر ریز افزایش می یابد که علت آن ترکیبی از عوامل زیر می تواند باشد:

  • افزایش محدودیت هندسی در مقابل جریان فلز
  • افزایش نیروهای اصطکاکی
  • کاهش درجه حرارت فلز در شکاف و افزایش تنش جریان فلز

p5-3