طرح تولید قطعات صنعتی به روش فورجینگ

مشخصه اصلی قطعات تولید شده به وسیله آهنگری یا فورج، استحکام و سفتی بالای آنها میباشد. به طوری که این قطعات به واسطه ساختمان کریستالی بهبود یافته خود، از مقاومت بسیار بالایی در مقابل سایش و تغییر شکل مکانیکی برخوردار هستند و همین خواص مکانیکی سبب کاربرد آنها در محلهایی از ماشین آلات و تجهیزات شده است که تحت بارهای مکانیکی بالایی قرار دارند و قطعات تولید شده از روشهای دیگر تولید مانند ماشینکاری و ریخته گری قابلیت کاربرد در این محلها را ندارند. علت مقاومت بالای قطعات تولید شده از روش فورج، به ماهیت روش تولید آن باز میگردد که در آن قطعه خام در کورهها گرم شده و سپس به وسیله فشار پرس فشرده میشود. این عمل سبب میگردد که ساختمان متالوژیکی مواد مورد استفاده قطعه بهبود یافته و به صورت بلورهای کوچک و منظم آرایش پیدا نماید که این امر سبب افزایش خواص مکانیکی قطعه نیز می گردد .

آشنایی با قطعه سازی صنعتی

هر دستگاه از اجزای مختلفی تشکیل شده است و برای اینکه بتواند به خوبی کار کند، باید اجزا و قطعات به خوبی و به درستی در کنار هم قرار بگیرند. وجود یک قطعه معیوب روند کار دستگاه را مختل می کند و در صورتی که رسیدگی نشود ممکن است کل دستگاه با خطر خرابی و از کار افتادگی روبرو شود.
در زمینه صنعت به دلیل اهمیت بالای دستگاه ها، چه از نظر کاری و چه قیمتی، بسیار مهم است که قطعات روان و هماهنگ کار کنند. شاید تصور شود که منظور از قطعات صنعتی، صرفا قطعه های بزرگ و فلزی است که در دستگاه های غول پیکر استفاده می شود. باید گفت قطعات بسیار کوچکی هم وجود دارند که برای مثال برای دستگاه های برش مورد استفاده قرار می گیرند و ظریف هستند

انواع ساخت قطعات صنعتی :

انواع آپارات سرد و گرم لاستیک
ساخت انواع رولیک
ساخت انواع واشر (تراشکاری)

فورج چیست

آهنگری (Forging) کار بر روی فلز توسط پتک کاری یا پرس کاری و در آوردن آن به یک شکل مفید است. آهنگری از قدیمی ترین هنرهای فلزکاری است و منشاء آن به زمان های بسیار دور باز می گردد. در این فرآیند نیروهای بزرگی به کار گرفته می شود و لوازم کار اغلب بسیار سنگین هستند
فرآیند آهنگری نوین نیز بر همین اساس استوار شده است. در روش فورج، قطعه ی اولیه که لقمه نامیده می شود در میان دو نیمه ی قالب قرار می گیرد و نیرویی زیاد به صورت آرام و گاهی ضربه ای به آن وارد می شود. به این ترتیب قطعه ی گداخته در محیط قالب، شکل و فرم داخل قالب را به خود می گیرد و فلز اضافی به حفره ی فلاش وارد می شود که بعدا از قطعه جدا می شود و دور ریز قطعه ی فورج شده محسوب می گردد.
فرآیند فورج معمولا به صورت گرم انجام می گیرد و هر فلزی میزان حرارت مشخصی برای فورج شدن دارد. در روش فورج ، قطعه ی گداخته شده در کوره که به حرارت مشخص رسیده است را در قالب می گذارند که بر اثر فشار، فرم قالب را به خود بگیرد.
قطعات فورج شده نسبت به روش های دیگر تولیدی از استحکام و خواص مکانیکی عالی تری برخوردار می باشند. اکثر فلزات، قابلیت آهنگری و فورج شدن را دارا هستند. فلزاتی مانند فولادهای آلیاژی ، فولادهای کربنی و آلومینیوم و آلیاژهای آن، برنج، مس و آلیاژهای آن و… برای فورج مناسب می باشند.
قالب های فورج برای فرم دهی و شکل دهی فلزات در تولید انبوه استفاده می شود که گاهی با حرارت دهی قطعات کار و گاهی بدون حرارت دهی صورت می گیرد.

قالب های فورج به دو دسته تقسیم می شوند:

1) قالب های بسته فورج (Impression Die forging)
2) قالب های باز فورج (Open Die forging)

در روش فورج با قالب بسته ی گرم، قطعه ی کار (لقمه) بین دو نیمه قالب قرار می گیرد و بر اثر نیروی فشاری یا ضربه ای پرس های هیدرولیکی یا مکانیکی و یا چکش های سقوطی، فرم قالب را به خود می گیرد. برای ساخت این قالب های فورج، از فولادهای گرم کار که دارای چقرمگی و استحکام تسلیم بالایی باشند استفاده می کنند. گاهی بر اساس شکل و نوع قطعه برای رسیدن به فرم نهایی از چندین قالب و چند مرحله فورج کاری استفاده می شود، زیرا با یک عمل پرس کاری، تولید قطعه کامل ، میسر نخواهد بود و قطعه ی کار به مرور و طی چند مرحله باید شکل نهایی را کسب نماید.

روش فورج با قالب باز

در روش فورج کاری سرد، عملیات تولیدی به صورت سرد انجام می گیرد که شامل خم کاری، کشش، کله زنی، نقش زنی و اکستروژن، پیچ زنی می شود که در این روش به نیروی بالاتری نسبت به فورج گرم احتیاج است. دقت ابعاد قطعات تولید شده با روش فورج سرد، بیش تر می باشد.
از این روش برای ساختن قطعات با اشکال، اندازه وجنسهای مختلف استفاده میشود. با این روش میتوان جریان فلز وساختار دانه های آن را کنترل نمود ودر نتیجه به استحکام و چقرمگی خوبی دست یافت.از این روش برای تولید قطعاتی که در شرایط کاری تنش بالا و بحرانی کارمی کنند استفاده میشود.
از قطعات معروفی که امروزه با استفاده از این روش تولید میشود میتوان به میل لنگ شاتون ، دیسکهای توربینها ،چرخ دنده ها ، چرخها وا بزارآلات اشاره نمود . فورج را میتوان دردمای اتاق (فورج سرد) یا در دماهای بالاتر(فورج گرم و فورج داغ بسته به دما) انجام داد.
در فورج سرد به نیروهای فوق العاده بزرگی برای شکل دادن قطعه نیاز است و مادة خام بایستی به اندازة کافی قابلیت چکش خواری داشته باشد . اما قطعة تولیدشده با این روش دارای سطح پایانی و دقت ابعادی خوبی است . در فورج داغ به نیروی کمتری نیاز است ولی قطعات تولیدی با این روش دارای سطح پایانی و دقت ابعادی چندان خوبی نیستند. معمولا قطعات تولیدی توسط فورج به عملیات اضافی ( پایانی) جهت تبدیل شدن به قطعه مناسب کاروحصول دقت مطلوب نیاز دارند.
با استفاده از روش فورج دقیق میتوان این عملیات را به حداقل رساند . قطعه هایی که با استفاده از فورج تولید میشود را نیز میتوان با سایر روشها نظیر ریخته گری، متالورژی پودر و ماشین کاری تولید نمود وهمانطورکه انتظارمیرود هرکدام ازاین روشها دارای مزایا و محدودیتهای مربوط به خود از نظر استحکام ، چقرمگی، دقت ابعادی سطح پایانی و نقصهای ساختاری هستند.

روش فورج با قالب حفره دار و قالب بسته

در فورج با قالب حفره دار قطعه خام توسط نیروهای فشاری پرس به شکل حفره های قالب در می آید .توجه شود که مقداری از ماده بین دو نیمه قالب به صورت زائده باقی میماند. زائده نقش بسیار مهمی در جریان ماده در قالب های حفره دار ایفا میکند . این زائده کوچک سریعا خنک می شود و به سبب مقاومت اصطکاکی، مادة داخل حفره های قالب را تحت فشار بالا قرار میدهد و باعث پر شدن کامل حفره های قالب میشود
مراحل شکل دهی بیلت در قالب حفره دار مقداری از مادة اضافی به صورت زائده در بین دو نیمة قالب باقی میماند .بریده ماده خام(بلانک) ممکن است از فرایندهایی نظیر ریخته گری، متالورژی پودر، برشکاری و یا فورج بدست آمده باشد . این بلانک روی نیمة پایینی قالب قرارمیگیرد و با پایین آمدن نیمة بالایی قالب به تدریج شکل میگیرد .
از فرایندهای ماقبل شکل دهی نظیر باریکسازی ولبه زنی برای توزیع ماده به قسمتهای مختلف بلانک استفاده میشود . در باریکسازی ماده از یک ناحیه به سمت بیرون دور میشود و در لبه زنی در یک ناحیه جمع میگردد . سپس قطعه توسط فرایند لقمه کاری و با استفاده از قالبهای لقمه زنی به صورت ظاهری شاتون درمیآید. درآخرین عملیات فورج ، قطعه توسط قالب های حفره دار شکل نهایی را به خود میگیرد. در انتها زائده برشکاری میشود.

طراحی قالب های فورج

طراحی فالبهای فورج به دانش زیادی دربارة خواص استحکام، چکش خواری، حساسیت به نرخ تغییرشکل و دما، اصطکاک و شکل قطعه نیاز دارد. اعوجاج قالب تحت بارهای بالاخصوصا در تولید قطعات با تلرانس کم قابل ملاحظه میباشد. مهمترین قانون در طراحی قالب این است که قطعه در هنگام عملیات فورج در جهتی که دارای کمترین مقاومت است جریان می یابد.
بنابراین قطعه( شکل میانی) بایستی به گونه ای شکل داده شود تا تمامی حفره های قالب پر شود. در شکل دهی اولیه قطعه، ماده نباید به آسانی به سمت زائده حرکت کند.
الگوی جریان دانه ها بایستی مطلوب باشد و لغزشهای شدید بین قطعه و قالب بایستی به حداقل برسد تا فرسایش کاهش یابد .انتخاب اشکال نیازمند تجربة زیادی بوده و شامل محاسبات سطوح مقطع در هر موقعیتی از فورج میباشد. از آنجاییکه ماده در این فرایند تحت تغییرشکلهای مختلفی در مناطق مختلف حفره های قالب میباشد، خواص مکانیکی بستگی به موقعیت فورج دارد.
در اغلب قطعات فورج شده، خط جدایش Parting line درست در مکان بزرگترین سطح مقطع قطعه قرار دارد. در قطعات متقارن خط جدایش معمولا خط مستقیمی در مرکز قطعه می باشد اما در قطعات پیچیده این خط در یک صفحه قرار ندارد. این قالب ها به گونه ای طراحی میشوند تا هنگام کار قفل شده و از حرکتهای عرضی قالب جلوگیری شود . در این حالت تعادل نیروها و هم محوری قطعات قالب حفظ می گردد. بعد از آنکه قالب پر شد به مواد اضافی. اجازه داده میشود که به داخل سیمراهه Gutter راه پیدا کند. این موضوع باعث میشود که این مواد اضافی باعث بالا بردن فشار قالب نشوند. معمولا ضخامت زائده Flash برابر3% بیشترین ضخامت قطعه فورج کاری میباشد .طول تکة مسطح Land معمولا دو تا پنج برابر ضخامت زائده می باشد. در طی سالها چند طراحی مختلف برای سیمراه ارائه شده است. در اغلب قالب های فورج به زاویة شیب Draft angle مناسب برای بیرون آمدن قطعه از قالب نیاز میباشد .در اغلب قالبهای فورج به زاویة شیب Draft angle مناسب برای بیرون آمدن قطعه از قالب نیاز میباشد قطعه در هنگام خنک شدن هم از نظر طولی و هم از نظر شعاعی منقبض می شود بنابراین زوایای شیب داخلی بزرگتر از زوایای شیب خارجی ساخته میشوند .زوایای داخلی در حدود ٧ تا ١٠ درجه و زوایای خارجی در حدود ٣ نا ۵ درجه میباشند .انتخاب صحیح اندازة شعاعها و گوشه ها به منظور اطمینان خاطر از جریان آرام فلز به داخل حفره ها و افزایش عمر قالب بسیار مهم است .
معمولا شعاع های کوچک غیرمطلوب می باشد، چراکه جریان فلز را با سختی مواجه کرده، فرسایش قالب را بالا م قالب میشود یبرد (به دلیل ایجاد تمرکز تنش و حرارت) قوس های کوچک همچنین سبب ایجاد ترک های ناشی از خستگی می شود. در بنابراین مقدار این قوسها تا آنجاییکه طراحی قطعة فورج کاری اجازه میدهد باید بزرگ باشد.
در فرایند فورج، خصوصا برای قطعات پیچیده میتوان از قالب های چندتکه به جای قالب های یک تکه استفاده نمود .این موضوع باعث کاهش هزینه های ساخت قالب های مشابه می شود این تکه ها ( مغزها ) را میتوان از مواد پراستحکام تر و سخت تر ساخت و در صورت فرسایش و شکست این تکه ها میتوان آنها را به راحتی میتوان تعویض نمود.

جنس قالب ها وروانکار ها

اغلب عملیات فورج خصوصا در مورد قطعات بزرگ، در دماهای بالا انجام میشود. بنابراین مواد قالب بایستی
الف) دارای استحکام و چقرمگی در دماهای بالا باشند.
ب ) سختی پذیر بوده و بتوان آنها را به صورت یکنواخت سخت کاری نمود.
ج ) در مقابل شوکهای حرارتی و مکانیکی مقاوم باشند.
د ) در مقابل سایش به سبب پوسته شدن در فورج داغ مقاوم باشند.
انتخاب جنس قالب به فاکتورهایی نظیر : ابعاد قالب ، ترکیب و خواص قطعه، پیچیده بودن قطعه، دمای فورج، نوع فرایند فورج ،هزینة مواد قالب و تیراژ قطعه بستگی دارد. همچنین انتقال حرارت از قطعة داغ به قالب فاکتور مهمی میباشد از مواد ی که معمولا در ساخت قالبهای فورج استفاده میشود ، میتوان به فولادهای دارای کرم، نیکل، مولیبدن و وانادیم اشاره نمود.

معرفی موارد مصرف وکاربرد

محصول تولیدی طرح حاضر، قطعات صنعتی است که از طریق فورج (آهنگری) تولید خواهد شد. اصلیترین ویژگی این قطعات که سبب متمایز سازی آن از دیگر قطعات صنعتی مشابه میگردد، درجه استحکام و سفتی آن میباشد، به طوری که مقاومت مکانیکی این قطعات در مقابل سایش ، ضربه و دیگر بارهای مکانیکی بیشتر از قطعات مشابه تولید شده به وسیله روشهای دیگر تولید مانند ماشینکاری و ریخته گری میباشد. ضرورت تولید این قطعات را میتوان این چنین شرح داد که در برخی مکانیزمها و مجموعه های خودروها و ماشین آلات صنعتی و کشاورزی، به واسطه وارد آمدن ضربه و بارهای مکانیکی بالا، لازم است از قطعاتی استفاده گردد که مقاومت آنها در مقابل این بارها قابل قبول باشد و قطعات تولید شده به روش فورجینگ مناسبترین گزینه برای این موقعیت ها محسوب میگردند و بنابراین بدون شک میتوان گفت که کمتر مجموعه ای از ماشین آلات صنعتی علی الخصوص خودرو را میتوان یافت که قطعات فورج در آن استفاده نشده باشد.
با توجه به ویژگیهای عنوان شده در خصوص قطعات فورج، مواردکاربرد این قطعات در صنعت را میتوان به صورت زیر عنوان کرد:
معرفی موارد کاربرد قطعات صنعتی تولید شده به روش آهنگری (فورج)

موارد کاربرد نمونهای از قطعات صنعتی تولید شده به روش فورج

خودروسازی سیبک – میللنگ- شاتون – میل بادامک – قطعات جلوبندی – قطعات موتور- گاردان – اکسل – چهار شاخ – سگدست
ماشین آلات و تجهیزات کشاورزی قطعات تراکتور – قطعات خرمن کوب ها – قطعات خیش ها و شخمزن ها
خودروهای سنگین راهسازی ناخن لودرها – شنی
ماشین آلات صنعتی برخی شفتها – بازوی سنگ شکنها – اکسلها
راه آهن و قطار قطعات خطوط ریلی – واگن ها
قطعات عمومی کلنگ – چکشها – ابزارآلات و آچارها

کد آیسیک مرتبط با صنعت تولید قطعات صنعتی به روش فورجینگ

کد آیسیک مخفف International Standard Industrial Classification (سیستم بین المللی طبقه بندی استاندارد صنایع) است. کد گذاری به عنوان روش ساده و دقیق برای تعیین هویت کالا، قطعات ، مدارک و اموال ، سالها است که در سطه شرکت هاو زنجیره های تأمین مورد استفاده قرار می گیرد.
کد آیسیک تولید قطعات صنعتی به روش فورجینگ 2891312351

روش تولید قطعات فورجینگ

فورجینگ یا آهنگری، روشی برای تولید قطعات صنعتی میباشد که در آن هدف تولید قطعهای با استحکام و درجه سفتی بالا میباشد . این روش تولید را شاید بتوان از قدیمیترین روش های شکلدهی فلزات عنوان کرد

با توجه به فرایند تعریف شده، شرح فرایند به صورت زیر قابل تعریف است:
انتخاب مواد اولیه:
مواد اولیه مورد استفاده در تولید قطعات صنعتی به روش آهنگری را انواع فولاد و فلزات رنگین تشکیل میدهند. آنالیز دقیق مواد اولیه در خصوصیات مکانیکی و فنی قطعه نهایی بسیار نقش مهمی را ایفا می نماید از اینرو انتخاب مواد اولیه (نوع ترکیب فولاد یا فلزات رنگین) اولین مرحله فرایند تولید محسوب میگردد.
آماده سازی مواد اولیه :
برخی قطعات مورد استفاده در ساخت ماشین آلات صنعتی، نیازمند استفاده از قطعاتی با مشخصه های مکانیکی خاص هستند که این مشخصات در مواد اولیه موجود بازار قابل استحصال نمیباشد. از اینرو لازم است خواص مواد اولیه مورد استفاده از طریق عملیات متالوژیکی بهبود پیدا نماید. کربن دهی، نیتروژنیزاسیون و موارد مشابه از عملیات بهبود خواص مکانیکی مواد اولیه محسوب میگردد که این عملیات روی مواد اولیه مورد استفاده قطعه سازی انجام میگیرد.
گرم کردن مواد اولیه و رساندن آن به نقطه خمیری
عملیات فورج (آهنگری) به دو صورت گرم و سرد انجام می گیرد. روش سرد در ساخت قطعات با درجه استحکام پایین و همچنین درجه شکلدهی اندک مورد استفاده قرار میگیرد. این روش کاربرد اندکی در صنعت دارد و اکثراً مخصوص قطعات کوچک و ساده است.روش دوم عملیات فورجینگ، فورج گرم است که بخش عمده و قریب به اتفاق قطعه سازی تحت این فرایند را تشکیل میدهد. در این حالت مواداولیه مصرفی قطعه مورد نظر تا درجه خمیری به وسیله کوره های مخصوص عملیات آهنگری گرم شده (گداخته شده) و قطعه جهت عملیات کوبش و شکلدهی آماده میشود. درجه دقیق حرارت دهی مواد تابع آلیاژ و ترکیب مواد و همچنین خصوصیات مکانیکی مورد انتظار از قطعه نهایی میباشد.
شکل دهی قطعه گداخته توسط ضربات پرس
محور فرایند فورجینگ، شکل دهی قطعه در حالت گداخته است. در این مرحله قطعه سرخ شده در قالب قرار داده شده و به وسیله ضربات پرس فورج، شکل قالب را به خود میگیرد. در این عملیات قطعه گداخته با فشار داخل قالب رانده میشود که این عمل سبب فشرده شدن قطعه و همچنین ایجاد بلورهایی یکسان و همگن با اندازه کوچکتر از وضعیت اولیه شده که در نهایت نتیجه سبب بهبود خواص مکانیکی قطعه همزمان با شکل گیری آن میگردد.
ماشینکاری قطعه فورج شده و رساندن آن به شکل و ابعاد نهایی
در بالا ذکر شد که محوریت عملیات فورج، شکل دهی آن در حالت گرم از طریق فشار پرس و راندن قطعه با فشار به داخل قالب میباشد. در این عمل به علت گداخته بودن قطعه، اکسیداسیون در سطح قطعه اتفاق می افتد. از طرف دیگر دقت ابعادی در عملیات فورج عموماً قابل رعایت نمیباشد و لذا از نظر ابعادی قطعه فورج شده به صورت کامل منطبق با ابعاد نهایی مورد انتظار از قطعه مطابق نقشه فنی آن نیست. بنابراین به منظور حذف سطح اکسید شده قطعه و همچنین تولید قطعه با ابعاد دقیق مطابق نقشه فنی، قطعه فورج شده ماشینکاری میگردند.

شرایط واردات قطعات صنعتی

با مراجعه به کتاب مقررات واردات و صادرات وزارت بازرگانی، نتیجه گیری شده است که محدودیت خاصی برای واردات قطعات صنعتی وجود ندارد و با توجه به اینکه قطعات مورد مطالعه نیز در فهرست قطعات صنعتی خودرو و غیره طبقه بندی می شود لذا مشمول این عدم محدودیت واقع می گردد و لذا کلیه واردکنندگان می توانند به هر تعداد اقدام به واردسازی این قطعات بنمایند. عوارض ورودی این قطعات 4 تا 20 درصد است .

نکته: در بالا ذکر شد که مطابق مقررات منتشر شده از سوی وزارت بازرگانی، هیچگونه محدودیت قانونی برای واردسازی قطعات صنعتی وجود ندارد، لیکن لازم است به موارد بسیار مهم زیر توجه شود.
بازار قطعات خودرو درکشورمان به سه گروه AM – OEM – OES تقسیم میگردد

خلاصه بررسی فنی، مالی و بازار طرح تولید قطعات صنعتی به روش فورجینگ

ظرفیت تولید سالیانه : 1000 تن
نرخ برابری دلار : 16000 تومان
مساحت زمین موردنیاز : 1100 مترمربع
زیربنای کل : 660 مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز : 29 نفر
میزان سرمایه گذاری ثابت : 1 میلیارد تومان
ارزش ماشين آلات و تجهيزات : 370 میلیون تومان
نرخ بازده داخلی : 41 درصد

 

نکته مهم

اين طرح صرفا به عنوان يک ايده سرمايه گذاري مطرح مي شود. جداول و نمودارها تقريبي است.

امکان سرمايه گذاري با ظرفيتهاي مختلف و به تبع آن سطح سرمايه گذاري کمتر و بيشتر از ميزان اعلام شده نيز وجود دارد.

درصورت نياز به تدوين طرح توجيهي مي توانيد با شرکت تماس حاصل فرماييد يا فرم اوليه سفارش طرح را تکميل نمائيد.