ابزارهایی که به روش فورج تولید میشوند به دلیل تحمل فشار بالا و خواص مکانیکی مطلوب، دوام بیشتری دارند و در برابر سایش و خستگی مقاومتر هستند. این ویژگیها باعث افزایش عمر مفید قطعات در صنعت خودروسازی میشود. از سوی دیگر، فولادهای تولید شده به روش نورد نیز از مزایای خاص خود برخوردارند؛ این روش به بهبود انعطافپذیری و کاهش هزینههای تولید کمک میکند، اما ممکن است در برخی موارد از نظر خواص مکانیکی به اندازه فورج قوی نباشند.
فورج چیست؟
فورج به این صورت انجام میشود که ماده اولیه که میتواند شامل فولاد کربنی، فولاد زنگنزن، فولاد آلیاژی، آلومینیوم، تیتانیوم، مس، برنج و آلیاژهای نیکل و کروم باشد ابتدا گداخته شده و سپس درون قالب قرار میگیرد. سپس با وارد کردن ضربات چکش یا اعمال فشار قطعه به شکل قالب درمیآید.
در برخی موارد قطعه بین دو یا چند ابزار تحت فشار قرار میگیرد تا به شکل دلخواه تغییر شکل یابد. در واقع فورج فرآیندی است که طی آن شکلدهی، تغییر فرم و تراکم ماده انجام میشود. بسیاری از قطعات صنعتی؛ مانند سوپاپهای ماشینهای سنگین، اجزای سیستم تعلیق خودرو و برخی قطعات مرتبط با صنعت راهآهن از این روش تولید میشوند.
کاربردهای فولادهای تولید شده به روش فورج در صنعت
فورج کردن یکی از متداولترین روشها برای تولید فولاد است که از دیرباز مورد استفاده بوده است و اکنون نیز به صورت تکامل یافته تری استفاده میشود. با روش فورج فولادهایی برای کاربردهای زیر میسازند.
قطعات خودرو:
یکی از کاربردهای اصلی فولاد فورجشده در صنعت خودروسازی است. بسیاری از قطعات مهم خودرو مانند میللنگ، شاتون، یاتاقانها و اجزای سیستم تعلیق با استفاده از فرآیند فورج تولید میشوند. فورج به این قطعات استحکام و مقاومت بالایی در برابر فشارهای مکانیکی و حرارتی میدهد که برای عملکرد پایدار خودرو ضروری است.
تجهیزات سنگین و ماشینآلات صنعتی:
فولاد فورجشده در تولید قطعات اصلی و کلیدی ماشینآلات سنگین مانند جرثقیلها، ماشینآلات حفاری، پمپها و موتورهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد. این قطعات نیاز به تحمل بارهای سنگین، شوکهای ناگهانی و نیروهای پیچشی دارند و فورج فرآیندی است که با ایجاد ساختار دانهای یکپارچه در فولاد، استحکام و پایداری این قطعات را تضمین میکند.
صنعت نفت و گاز:
در صنعت نفت و گاز فولاد فورجشده به طور گستردهای برای تولید لولهها، شیرآلات، اتصالات و قطعات مختلف حفاری استفاده میشود. این قطعات باید در برابر فشارهای زیاد، دماهای بالا و شرایط خورنده مقاومت بالایی داشته باشند. فولاد فورجشده به دلیل خواص مکانیکی بالای خود بهترین گزینه برای تولید این قطعات حیاتی است.
فولاد نورد چیست؟
نورد یک فرآیند فلزکاری است که در آن از نیروهای مکانیکی قوی برای تغییر اندازه و شکل فلز استفاده میشود. در این روش فلزات از میان یک سری غلتکها عبور داده میشوند که با اعمال فشار زیاد شکل آنها تغییر میکند. به زبان ساده نورد به معنای عبور دادن فلز از میان غلتکها در آسیاب نورد و ایجاد تغییرات در اندازه یا شکل آن است. دستگاه نورد که به آسیاب نورد هم معروف است از دو یا چند غلتک تشکیل شده که در جهتهای مخالف میچرخند و فلزات را تحت فشار قرار میدهند.
این فشار باعث تغییر در ابعاد و شکل فلز شده و آن را به فرم مورد نظر درمیآورد. در نهایت، فلزات به اشکال مختلفی مانند ورق، صفحه، میله، لوله یا سایر مقاطع تبدیل میشوند که در صنایع گوناگونی مانند ساختمانسازی، خودروسازی، هوافضا، تولیدات صنعتی و زیرساختها کاربرد دارند.
کاربردهای نورد در مقاطع فولادی
فولادهای آلیاژی تولید شده به روش نورد در صنایع مختلف کاربردهای مهمی دارد. در ادامه در مورد برخی از کاربردهای نورد در مقاطع فولادی توضیح میدهیم.
فولاد نورد در صنایع ساختمانی:
نورد نقش کلیدی در تولید مقاطع فولادی مورد استفاده در ساختوساز دارد. مقاطعی مانند تیرآهن و میلگرد از مهمترین مصالح به کار رفته در ساختمانها، پلها و پروژههای زیرساختی هستند که از طریق نورد تولید میشوند.
نورد در تولید خطوط راهآهن:
مقاطع فولادی نورد شده نقش اساسی در ساخت خطوط ریلی دارند. قطعاتی مانند ریل UIC، ریل استاندارد و ریل جرثقیل با استفاده از نورد تولید شده و استحکام و پایداری لازم برای حملونقل ریلی ایمن را فراهم میکنند.
نورد در تهویه مطبوع:
کویلها که در تجهیزات تهویه مطبوع مانند چیلر، فن کویل سقفی و داکت اسپلیت استفاده میشوند با روش نورد تولید میگردند.
فولاد نورد برای تولید لوله:
نورد در تولید لولههای فولادی نیز نقش اساسی دارد. فلزات پس از نورد به شکل لوله درمیآیند و سپس با جوش دادن درزها قطعات نهایی تولید میشوند تا لایههای فولاد به یکدیگر متصل شوند.
تفاوت در کیفیت و ساختار فولادهای تولید شده به شیوه فورج و نورد
فولادهایی که به روش فورج و نورد تولید میشوند از نظر کیفیت و ساختار تفاوتهای قابلتوجهی دارند که به نوع شکلدهی و خواص مکانیکی حاصل از این روشها برمیگردد.
کیفیت و استحکام:
در فورج فولاد تحت فشار و ضربههای شدید قرار میگیرد و این باعث تغییر شکل و تراکم بیشتر ساختار دانهای فولاد میشود. این تراکم باعث میشود که قطعات فورجشده استحکام مکانیکی بیشتری داشته باشند و مقاومت بالاتری در برابر ضربه و سایش از خود نشان دهند.
در مقابل، نورد بیشتر به کاهش ضخامت و تغییر شکل فولاد در امتداد یک جهت خاص توجه دارد و اگرچه خواص استحکام بهبود مییابد؛ اما ساختار دانهای به صورت یکنواخت تراکم پیدا نمیکند و مقاومت به ضربه و سایش در مقایسه با فورج کمتر است.
ساختار دانهای:
در فورج به دلیل فشار زیاد و تغییر شکل پلاستیکی در تمام جهات ساختار دانهای فولاد بسیار ریزتر و یکنواختتر میشود. این ویژگی منجر به بهبود خواص مکانیکی؛ مانند مقاومت به شکست در مواد فورجشده میشود.
در نورد فولاد تحت فشار میان غلتکها در یک جهت خاص تغییر شکل میدهد که موجب کشیده شدن و تغییر شکل دانهها در همان جهت میشود. این کشیدگی باعث کاهش همگنی ساختار دانهای و کاهش چقرمگی نسبت به قطعات فورجشده میشود.
انعطافپذیری و شکلدهی:
فولادهای فورج شده به دلیل تراکم دانهای چگالی بیشتری دارند و در شرایطی که نیاز به استحکام بالا و تحمل فشارهای سنگین باشد کارایی بهتری دارند.
از سوی دیگر، نورد بیشتر به منظور تولید مقاطع فلزی با ابعاد دقیقتر و کاهش ضخامت مورد استفاده قرار میگیرد که در نتیجه قطعات نوردشده نسبت به فورجشدهها شکلدهی بهتری دارند؛ اما در برابر تغییرات شدید و بارهای سنگین مکانیکی عملکرد ضعیفتری نشان میدهند.
مقالات مرتبط: آشنایی با نحوه تولید فولاد های فورج
سخن پایانی
در مقاله امروز تفاوت در کیفیت و ساختار فولادهای تولید شده به شیوه فورج و نورد بررسی شد. در مجموع، فولادهای فورجشده برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا، چقرمگی و دوام زیاد دارند مناسبتر هستند؛ در حالی که فولادهای نوردشده برای کاربردهایی که به دقت ابعادی و تولید سریعتر نیاز دارند بهتر عمل میکنند.