طراحی محل تجمع پلیسه ( Flash Gutter )

ضخامت تقریبی پلیسه از روابط تجربی زیر محاسبه میگردد:

۱- برای قطعات فورج متقارن محوری

۲- برای فورج قطعات گوشه دار

۳- برای اشکال مختلف به غیر از دو مورد فوق

۱-۲-۳-۱۱- انواع پلیسه در قطعات فورج

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

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

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

۴- 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.

۱-۲-۳-۱۲- محاسبه وزن فلش در قطعات فورج

این محاسبات بصورت زیر انجام میشود:

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

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:

طراحی ابعاد بیرونی قالب بصورت تجربی

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

۱-۲-۳-۱۹- سنبه های مسطح و بدون لبه

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

۱-۲-۳-۲۱- سنبه های مسطح و بدون لبه

۱-۲-۳-۲۲- سنبه های لبه دار مدور

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.

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.

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.

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

بهینه سازی قالب آهنگری

موفقیت در طراحی قالب آهنگری به بهینه کردن عوامل زیر بستگی دارد:
۱- محل سطح (خط) جدایش دونیمه قالب (Parting line)
۲- طراحی ابعاد حفره قالب نهایی
۳- طراحی ابعاد سر ریز (Flash) در قالب
الف- پیچیدگی شکل قطعه و گروه بندی شکلی
ب- استفاده از گروه بندی شکلی در طراحی سرریز
ج- طراحی ابعاد سرریز از قطعه نهایی
د- محاسبه وزن سرریز در قطعات آهنگری
ه- طراحی محل تجمع سرریز
۴- محاسبه فشار، بار و انرژی در آهنگری قالب بسته
۵- محاسبه و طراحی ابعاد بیرونی قالب بسته
۶- طراحی قالبهای پرس سر ریز
۷- طراحی شکل پیش فرم
۱-۲-۳-۱- محل سطح (خط) جدایش دو نیمه قالبها

۱-۲-۳-۲- خط جدایش

خط جدایش قالب روی سطح قطعه آهنگری نسبت به وضعیت قرارگیری قطعه در داخل قالب است و روی پارامترهای زیر تاثیر گذار است.

• کنترل جریان مازاد مواد به بیرون و جریان مواد در داخل حفره قالب.
• تاثیر روی مقدار و وزن مازاد مواد مورد نیاز جهت اطمینان از پر کردن قالب.
• کنترل نیروهای جانبی قالب بالا و پایین با استفاده از سطح جدایش زاویه دار
• ایجاد سهولت در قرار گیری قطعه پیش فرم در محل مورد نظر
• تقسیم حجم مناسب قطعه در دو حفره قالب پایین و بالا
• ایجاد سهولت در بیرون انداختن قطعه با کمترین تلاش اپراتور
• کنترل و ایجاد تعادل در سایش قالب بالا و پایین با ایجاد پروفیل جریان یکسان در دو حفره
• کنترل و بهبود ریز ساختار فلز در محل های مورد نظر با کنترل جریان ماده

۱-۲-۳-۳- طراحی ابعاد حفره قالب نهایی

چنانچه تصمیم بر تولید انبوه یک قطعه طبق نقشه صنعتی ماشینکاری شده آن از روش آهنگری باشد، انواع ملاحظات ابعادی بایستی روی آن اعمال گردد. طراحی حفره قالب نهایی بر اساس این ملاحظات ابعادی صورت گرفته و کاربرد صحیح آن در کیفیت قطعات تولیدی نقش مستقیم دارد.

که عبارتند از:

الف- ملاحظات ابعادی جهت ماشینکاری

ب – شیب دیواره قالب (Draft)

ج- ترتیبات ترمودینامیکی عملیات آهنگری

د- انحراف جانبی و جفت نشدن قالب

و- جابجایی جانبی کشویی چکش یا پرس و جفت نشدن قالب