مقاله بررسی فورج آلياژهاي آلومينيم

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
مقاله بررسي فورج آلياژهاي آلومينيم در 17 صفحه ورد قابل ويرايش

مقدمه :

با توجه به اينكه تا به حال مقاله‌اي در مورد فورج فلزات غير آهني به چاپ نرسيده است سعي گرديده تا با ترجمه متن فوق كمكي به صنعت كشور در زمينه فورج آلومينيم بشود. اين سلسله مقالات شامل قستمهاي مختلفي از جمله فورج پذيري آلومينيم، تجهيزات فورج آلومينيوم، تكنولوژي طراحي قالب و آلياژهاي مختلف آلومينيوم مي‌باشد. در نخستين بخش در مورد روشهاي مختلف شكل دادن آلياژهاي آلومينيوم بحث خواهد شد.

آلياژهاي آلومينيوم در انواع و اشكال مختلف و در طيف وسيعي براي كاربردهاي مختلف مي‌توانند فورج شوند. فورج آلياژ آلومينيوم، مخصوصاً در فورج Close-die ، شكل نهايي قطعه فورج توليد شده را صافتر و شفافتر از فورج گرم آلياژ فولاد مي گرداند. آلياژ آلومينيوم بازتاب هاي مختلفي در حرارتهاي زياد در خلال فورج از خود نشان مي‌دهد. صنعتگرائي كه به آلومينيم دسترسي دارند، مي توانند از آلياژهاي آلومينيم به جاي فولاد اسفتاده كنند چون اين دو در خيلي از موارد قابل مقايسه با يكديگر مي‌باشند. براي شكل دادن قطعات آلياژ آلومينيم، فشار مورد نياز در فورج مي‌تواند مختلف باشد كه بستگي به تركيبات شيميايي آلياژ، مراحل فورج به كار رفته، نرخ تغيير قطعه در فورج، نوع قطعه فورج، شرايط روانكاري و حرارت قالب دارد.

نمودار 1 تنشهاي جاري در فورج آلياژهاي آلومينيم در 350 تا 270 را مقايسه مي‌كند و نرخ تغييرات از 4 تا 10 در فولاد 1025 را با نرخ تغييرات حرارت در آلياژهاي ديگر مشخص مي‌كند. تنشهاي جاري سبب پايين بودن فشار مورد نياز راي فورج هستند، اگر چه، فشار حقيقي قطعه فورج معمولاً بيشتر است زيرا مراحل ديگر فاكتورهايي را به چارچوب بالا اضافه مي كنند. براي بعضي از آلياژها آلومينيوم از ضعيف تا متوسط مانند 1100 و 6061، تنشهاي مخصوصاً‌ آلياژهاي سري xxx7 مانند 7075، 7010، 7049،7050 ، تنشهاي جاري و در نتيجه فشار فورج در مقايسه با فولاد بيشتر است. بالاخره، آلياژهاي ديگر آلومينيوم، مانند 2219 ، تنشهاي جاري كاملاً مشابهت با فولاد دارد.

ضمناً بايد متذكر شويم كه در مقايسه آلياژ‌هاي مورد توجه آلومينيم با فولاد، فورج آلياژهاي آلومينيم مشكلتر مي باشد. تركيبات شيميايي و خواص مكانيكي آلياژهاي آلومينيوم رابه جلد دوم از چاپ نهم METALS HANDBOOK ارجاع مي دهيم.

فورج پذيري Forgeability

در مقايسه آلياژهاي نيكل، كبالت و تيتانيوم، آلياژهاي آلومينيم توانايي فورج قابل توجهي دارند، مخصوصاً در مراحل تكنولوژي فورج كه قالبها يا كمتر، بايد گرم شوند.

نمودار 2 نسبت توانايي فورج 10 آلياژ آلومينيم كه شامل يك حجم مشخص مي‌باشد را نشان مي‌دهد.

تغييرات دماي فورج بكار برده شده براي آلياژها توانايي تغيير شكل هر كدام را تغيير مي‌دهد. همچنين مطلب قابل توجه در اين قسمت اين است كه تغيير شكلي كه در آن ترك ايجاد نگردد مشكل است. آلياژهاي آلومينيم مانند 1100 و 3003 توانايي فورج را با توجه به موارد بالا دارند، اگر چه اين آلياژها كاربرد محدودي در فورج به خاطر نداشتن مقاومت كافي در حرارت دارند.

تأثير حرارت: همانطور كه در نمودار 2 نشان داده شده است، توانايي فورج كليه آلياژهاي آلومينيوم با افزايش دما زياد مي‌شود، و اين تغييرات قابل توجه در اثر دما براي آلياژها رسم شده است. براي مثال آلياژ حاوي سيليكون (4032) بيشترين تاثير را نشان مي‌دهد، در حاليكه آلياژهاي حاوي Cu,Mg,Zn.Al سري XXX7 تاثير كمي را نشان مي‌دهند. نمودار 3 اثر حرارت را بر حسب تنشهاي جاري با نرخ تغيير 10 براي آلياژ 6061 نشان مي دهد كه توانايي فورج خوبي در آلياژهاي آلومينيم دارد. نزديك به 5% افزايش در تنشهاي جاري بين بيشترين دما (480 يا 900 بيشترين دماي پيشنهادي براي 6061) و ( 370 و 700 كمترين دماي پيشنهادي براي 6061) مي‌باشد. براي موارد ديگر مثل آلياژهاي xxx2 و xxx7 مشكلات بيشتري در فورج وجود دارد، چون تغييرات دما در فلز كم است. (تغييرات تنشهاي جاري با دما بيشتر است). 15 نوع آلياژ آلومينيم كه شبيه به هم فورج مي شوند، تغييرات دماي پيشنهادي آنها در جدول 1 ليست شده است. تمام اين آلياژها معمولاً‌ با يك فشار فورج مي‌شوند، اگر چه بعضي از آلياژها معمولاً بايك فشار فورج مي‌شوند، اگر چه بعضي از آلياژها احتياج به قدرت بيشتري دارند و با عمليات فورج بيشتري نسبت به بقيه دارند، تغييرات دماي فورج براي بيشتر آلياژها معمولاً كوچك است ( به طور معمول كمتر از 55 يا 100) و براي هيچ آلياژي بيشتر از 85 (155) نيست. بدست آوردن خواص مورد نظر در فورج آلومينيم يك موفقيت چشمگير در مراحل فورج مي‌باشند. دماي قالب و نرخ تغيير شكل كليد به دست آوردن حرارت فورج واقعي مي باشد.



تجهيزات فورج

قطعات آلومينيومي با تجهيزات مخصوص به خود فورج مي‌شوند كه پتكها، پرسها و ماشينهاي مخصوص فورج مي‌باشد. انتخاب تجهيزات فورج بستگي به شكل و نوع قطعه فورج دارد.

Hammers: Hammer با قدرت ضربه‌اي خوب هم در فورج آلياژ آلومينيوم open-die و هم close-die استفاده مي شود ونسبتاً هزينه كمتري نسبت به تجهيزات متشابه دارد، اگر چه قدرت مورد نياز براي فورج آلومينيوم معمولاً بيشتر از فولاد است. Hammer ها قطعه را با سرعت زيادي تغيير شكل مي‌دهند، بنابراين كنترل كورس پرس، نيرو و سرعت در فورج آلياژ آلومينيوم مفيد است، چون حساسيت آنها نسبت به نرخ كشش بستگي به مراحل تغيير شكل سريع دارد. اگر زاويه طرح به كار رفته در قالب در حدود 5 تا 7 درجه باشد مي‌توان از Hammer در close-die استفاده كرد. Hammer ها معمولاً براي عمليات مقدماتي در فورج استفاده مي‌شوند.

Mechnaical and screw presses: پرسهاي مكانيكي و پيچي در همه جا براي فورج close- die آلياژ آلومينيوم استفاده مي شود. اين نوع پرس مناسبترين دستگاه براي فورج آلياژ آلومينيوم با سايزهاي متوسط، حجم زيادي مي‌باشد.