فورجینگ یک روش شکل‌دهی حیاتی است که برای تولید قطعات مکانیکی، کارpieces، ابزارها یا بلوک‌های اولیه با اعمال نیروهای خارجی به بیلت‌های فلزی تیتانیوم (به غیر از صفحات) استفاده می‌شود. این فرآیند باعث تغییر شکل پلاستیک می‌شود و اندازه و شکل مواد را تغییر می‌دهد و در عین حال عملکرد آن را بهبود می‌بخشد.
حالت‌های حرکتی در فورجینگ
حرکت اسلاید در حین فورجینگ می‌تواند عمودی یا افقی باشد که نقش مهمی در کاربردهای مختلف دارد، از جمله روان‌سازی، خنک‌سازی قطعات باریک و تولید با سرعت بالا. دستگاه‌های جبران‌کننده می‌توانند حرکت در دیگر جهات را نیز افزایش دهند. این روش‌ها از نظر نیروی فورجینگ مورد نیاز، فرآیند، بهره‌وری مواد، خروجی، تحمل ابعادی و تکنیک‌های روان‌سازی و خنک‌سازی متفاوت هستند که همگی بر سطح اتوماسیون تأثیر می‌گذارند.
انواع فورجینگ
بسته به حرکت بیلت، فورجینگ می‌تواند به چند دسته تقسیم شود:
- فورجینگ آزاد
- افزایش حجم
- اکستروژن
- فورجینگ قالبی
- فورجینگ قالب بسته
- افزایش حجم بسته
در میان این موارد، فورجینگ قالب بسته و فورجینگ افزایش حجم بسته به خاطر عدم وجود برآمدگی‌ها، بهره‌وری بالای ماده را ارائه می‌دهند. این روش‌ها امکان ماشین‌کاری دقیق از فورج‌های پیچیده را با حداقل فرآیندها فراهم می‌کند و مناطق تنش را کاهش می‌دهد و بار مورد نیاز را نیز کاهش می‌دهد.
کنترل فرآیند و مدیریت مواد
کنترل حجم بیلت، موقعیت نسبی قالب فورجینگ و اندازه‌گیری فورج‌ها برای کاهش سایش قالب ضروری است. حالت‌های حرکتی قالب فورجینگ می‌توانند شامل:
- فورجینگ نوسانی
- فورجینگ چرخشی نوسانی
- فورجینگ رول
- رولینگ چنگالی متقاطع
- رولینگ حلقه‌ای
- رولینگ مایل
فورجینگ چرخشی و فورجینگ حلقه‌ای نیز می‌توانند از طریق فرآیندهای کنترل‌شده به دقت برسند. برای بهبود بهره‌وری مواد، فورجینگ رول و رولینگ متقاطع می‌توانند به عنوان فرآیندهای مقدماتی برای مواد باریک استفاده شوند.
دستیابی به دقت بالا
فورجینگ چرخشی اجازه می‌دهد که شکل‌گیری محلی با نیروهای فورجینگ کوچکتر نسبت به اندازه محصول نهایی انجام شود. با کنترل جهت حرکت قالب فورجینگ از طریق رایانه‌ها، تولیدکنندگان می‌توانند اشکال پیچیده و دقت بالایی در تولیدات، مانند تیغه‌های توربین بخار، با نیروهای فورجینگ کاهش یافته، به دست آورند.
حفظ دقت بالا نیازمند توجه دقیق به جلوگیری از بارگیری بیش از حد در مرکز مرده پایینی و همچنین کنترل سرعت و موقعیت قالب است. این عوامل مستقیماً بر تحمل، دقت شکل و عمر قالب تأثیر می‌گذارند.
انتخاب مواد و نسبت فورجینگ
مواد اصلی برای فورجینگ تیتانیوم شامل تیتانیوم خالص و آلیاژهای مختلف تیتانیوم هستند. اشکال اولیه مواد تیتانیوم شامل میله‌ها، شمش‌ها، پودرهای فلزی و فلزات مایع هستند. نسبت مساحت مقطع قبل از تغییر شکل به مساحت مقطع بعد از تغییر شکل به عنوان نسبت فورجینگ شناخته می‌شود.
انتخاب نسبت فورجینگ مناسب، دمای حرارت، زمان عایق‌سازی و پارامترهای تغییر شکل برای بهبود کیفیت محصول و کاهش هزینه‌ها بسیار حیاتی است. به‌طور معمول، فورج‌های کوچک و متوسط از میله‌های گرد یا مربعی به عنوان بیلت استفاده می‌کنند زیرا ساختار دانه‌ای یکنواخت، خواص مکانیکی خوب و کیفیت سطح مطلوبی دارند که تولید انبوه را تسهیل می‌کند.
با کنترل معقول دماهای حرارتی و شرایط تغییر شکل، می‌توان فورج‌های با عملکرد بالا را بدون تغییر شکل قابل توجهی تولید کرد