फोर्जिंग: अर्थ, एप्लीकेशन और प्रोसेस
इस लेख को पढ़ने के बाद आप इस बारे में जानेंगे: - 1. फोर्जिंग का परिचय 2. जाली क्षमता 3. जाली सामग्री 4. तापमान 5. प्रक्रियाएं 6. चिकनाई 7. जाली उत्पादों में कमी 8. लाभ 9. नुकसान 10. आवेदन।
फोर्जिंग का परिचय:
फोर्जिंग एक धातु बनाने की प्रक्रिया है। इसमें धातु से प्लास्टिक की स्थिति तक गर्म करना शामिल है और फिर उत्पाद के पूर्वनिर्धारित आकार को प्राप्त करने के लिए हाथ के हथौड़ा या बिजली के हथौड़ा के साथ दबाव लागू होता है। फोर्जिंग शब्द का उपयोग धातुओं के प्लास्टिक विरूपण को कंप्रेसिव ताकतों का उपयोग करके तापमान को आवश्यक आकार में परिभाषित करने के लिए किया जाता है जो कि हथौड़ा, प्रेस या अपसेटिंग मशीन के माध्यम से मर जाते हैं।
अन्य धातु बनाने की प्रक्रिया की तरह, फोर्जिंग धातु के माइक्रोस्ट्रक्चर को परिष्कृत करता है, बालों के दरार और voids जैसे छिपे हुए दोषों को समाप्त करता है। यह प्रक्रिया धातु प्रवाह के अनुरूप रेशेदार मैक्रो संरचना को पुनर्व्यवस्थित करती है। कास्टिंग और मशीनिंग के कारण इस गुण और फायदे के कारण, फोर्जिंग धातु बनाने की प्रक्रिया में बहुत लोकप्रिय है।
मर के सफल डिजाइन के द्वारा, धातु के प्रवाह को अधिकतम तनाव की प्रत्याशित दिशा के साथ तंतुओं के संरेखण को बढ़ावा देने के लिए नियोजित किया जा सकता है। अंजीर। 5.1, एक बार स्टॉक से मशीनिंग द्वारा और फोर्जिंग द्वारा उत्पादित दो अलग क्रैंकशाफ्ट और क्रेन हुक को दर्शाता है।
जैसा कि देखा जा सकता है, फोर्जिंग भाग में तंतुओं की दिशा अधिक अनुकूल होती है, क्योंकि जाले में तनाव तंतुओं की दिशा के साथ मिलता है जहां ताकत अधिकतम होती है।
फोर्ज करने की क्षमता:
फोर्ज-क्षमता शब्द को किसी विफलता या टूटना के बिना विरूपण से गुजरने वाली सामग्री की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। उचित फोर्जिंग प्रक्रिया के लिए, विरूपण के प्रतिरोध और किसी प्रत्याशित प्रतिकूल प्रभाव, जैसे क्रैकिंग आदि के संबंध में धातु के विरूपण व्यवहार को जानना महत्वपूर्ण है।
यह निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करता है:
(i) सामग्री की संरचना।
(ii) सामग्री की शुद्धता।
(iii) अनाज का आकार।
(iv) काम करने का तापमान।
(v) तनाव दर और तनाव वितरण।
(vi) चरण उपस्थित की संख्या।
फोर्ज-क्षमता काम करने के तापमान को बढ़ाने के साथ एक बिंदु तक बढ़ जाती है जिस पर चरण बदलता है। शुद्ध धातुओं में अच्छी फोर्ज क्षमता होती है।
महीन दाने वाली सामग्री में मोटे अनाज वाली सामग्री की तुलना में बेहतर फोर्जिंग क्षमता होती है।
यद्यपि फोर्ज की क्षमता के लिए कोई सामान्य रूप से स्वीकृत मानक परीक्षण नहीं है, फिर भी फोर्ज की क्षमता के मात्रात्मक असाइनमेंट के लिए निम्नलिखित कुछ परीक्षण धातुओं पर किए जाते हैं:
(i) अपक्षय परीक्षण:
दरार या विफलता के बिना परेशान करने की क्षमता की अधिकतम सीमा को फोर्ज क्षमता सूचकांक के एक उपाय के रूप में लिया जाता है। इस परीक्षण में विभिन्न प्रकार के विरूपण के समान आयाम वाले बेलनाकार बिलेट्स की एक श्रृंखला को परेशान करना शामिल है।
(ii) नॉट-बार अपसेटिंग टेस्ट:
यह परीक्षण उपरोक्त परीक्षण के समान है, सिवाय इसके कि अनुदैर्ध्य notches या serrations को परेशान करने से पहले किया जाता है। यह परीक्षण फोर्ज की क्षमता का अधिक विश्वसनीय सूचकांक प्रदान करता है।
(iii) हॉट-इम्पैक्ट तन्यता परीक्षण:
इस परीक्षण में, प्रभाव तन्य शक्ति को फोर्ज क्षमता सूचकांक के उपाय के रूप में लिया जाता है। इस परीक्षण के लिए एक तनाव-परीक्षण अनुलग्नक के साथ लगे एक प्रभाव-परीक्षण मशीन का उपयोग किया जाता है।
(iv) हॉट ट्विस्ट टेस्ट:
परीक्षण में एक गोल, गर्म पट्टी को घुमाया जाता है और विफलता तक ट्विस्ट की संख्या की गिनती की जाती है। ट्विस्ट की संख्या जितनी अधिक होगी, उतनी ही बेहतर फोर्जिंग क्षमता होगी।
जाली सामग्री:
कोई भी धातु या मिश्र धातु जिसे हीटिंग के माध्यम से प्लास्टिक की स्थिति में लाया जा सकता है, बिना असफलता के, जाली बनाया जा सकता है। किसी भी धातु की जाली क्षमता धातु या मिश्र धातु की संरचना, मौजूद अशुद्धियों, अनाज के आकार और चरणों की संख्या जैसे कारकों से प्रभावित होती है।
तापमान में वृद्धि से फोर्ज की क्षमता में भी सुधार होता है, लेकिन एक निश्चित सीमा तक, जहां अन्य चरण दिखाई देने लगते हैं या जहां अनाज की वृद्धि अत्यधिक हो जाती है। इस बिंदु पर, तापमान में और वृद्धि से फोर्ज की क्षमता कम हो जाएगी।
फोर्ज क्षमता के अवरोही क्रम में कुछ धातुएँ और मिश्र धातुओं को नीचे सूचीबद्ध किया गया है (पहले लिखे गए बेहतर फोर्जिंग क्षमता वाले मिश्र धातु):
1. एल्यूमीनियम मिश्र।
2. मैग्नीशियम मिश्र धातु।
3. कॉपर मिश्र।
4. प्लेन-कार्बन स्टील्स।
5. कम मिश्र धातु स्टील्स।
6. Martensitic स्टेनलेस स्टील्स।
7. ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स।
8. निकल मिश्र।
9. टाइटेनियम मिश्र।
10. मोलिब्डेनम मिश्र,
11, टंगस्टन मिश्र।
एक फोर्जिंग सामग्री का विकल्प उस हिस्से के वांछनीय यांत्रिक गुणों पर निर्भर करता है जैसे, स्थायित्व, मॉलबिलिटी, मशीनेबिलिटी ताकत, आदि।
फोर्जिंग तापमान:
सामग्रियों की किस्में हैं जिन्हें फोर्ज करके काम किया जा सकता है। प्रत्येक धातु या मिश्र धातु की अपनी प्लास्टिक फोर्जिंग तापमान सीमा होती है। उनमें से कुछ में विस्तृत तापमान सीमा होती है, जबकि अन्य में संकीर्ण रेंज होती है। तापमान सीमा घटक और रासायनिक संरचना पर निर्भर करती है।
आमतौर पर, गैर-लौह धातुओं और मिश्र धातुओं के लिए फोर्जिंग तापमान लौह सामग्री के लिए आवश्यक से बहुत कम होता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातुओं का तापमान तालिका 5.1 में दिया गया है। इनमें कम कार्बन स्टील्स, एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, और तांबे की मिश्र धातु, साथ ही मिश्र धातु स्टील्स और स्टेनलेस स्टील्स के कई शामिल हैं।
हाथ फोर्जिंग या खुले मरने के मामले में फोर्जिंग तापमान को गर्म धातु के रंग से आंका जाता है। जबकि बंद मरने फोर्जिंग या बड़े पैमाने पर उत्पादन फोर्जिंग के मामले में, फोर्जिंग तापमान थर्मोकोल और ऑप्टिकल पाइरोमीटर द्वारा निर्धारित किया जाता है।
फोर्जिंग प्रक्रियाएं:
सभी फोर्जिंग प्रक्रियाएं इस्तेमाल की गई विधि के अनुसार दो मुख्य प्रकारों के अंतर्गत आती हैं:
(i) ओपन-डाई फोर्जिंग (स्मिथ फोर्जिंग या फ्लैट डाई फोर्जिंग)।
(ii) बंद मरो फोर्जिंग।
(i) ओपन-डाई फोर्जिंग:
ओपन-डाई फोर्जिंग में, धातु को दो फ्लैट मर जाता है। यह मैन्युअल रूप से ब्लैक-स्मिथ द्वारा किया जाता है और इसलिए इसे स्मिथ फोर्जिंग भी कहा जाता है। यह हाथ या शक्ति द्वारा किया जा सकता है। इस फोर्जिंग में, धातु को प्लास्टिक के राज्य के तापमान पर गर्म किया जाता है, जब तक कि वांछित आकार प्राप्त नहीं किया जाता है, तब तक एविल और बार-बार हथौड़ों पर रखा जाता है।
अब एक दिन, ब्लैक स्मिथ फोर्जिंग का उपयोग केवल छोटी संख्या में प्रकाश फोर्जिंग को आकार देने के लिए किया जाता है, इस प्रक्रिया का उपयोग मुख्य रूप से मरम्मत की दुकानों में किया जाता है। करीब सहिष्णुता के साथ जटिल आकार इस प्रक्रिया द्वारा आर्थिक रूप से उत्पादित नहीं किया जा सकता है।
ब्लैक स्मिथिंग, ओपन डाई फोर्जिंग द्वारा मॉडेम संस्करण में हैंड-हैमर की जगह पावर-एक्टीव्ड हैमर या प्रेस और स्मिथ का एनविल शामिल है।
खुले मरने फोर्जिंग की विशेषताएं हैं:
(ए) 300 टन तक के भारी फोर्जिंग के उत्पादन के लिए ओपन-डाई फोर्जिंग का उपयोग किया जाता है।
(b) इस प्रक्रिया का उपयोग अनियमित आकार वाले मध्यम फोर्जिंग के छोटे बैचों के उत्पादन के लिए भी किया जाता है, जो आधुनिक क्लोज-डाई चार्जिंग प्रक्रिया द्वारा उत्पादित नहीं किया जा सकता है।
(c) ऑपरेटर का कौशल हीटिंग और क्रमिक कामकाजी स्ट्रोक द्वारा भाग के वांछित आकार के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
(d) उत्पादित आकृति आवश्यक भाग का केवल एक अनुमान है, और बाद में मशीनिंग ऑपरेशन को हमेशा डिजाइनर द्वारा प्रदान किए गए ब्लू प्रिंट के अनुसार सटीक भाग का उत्पादन करने की आवश्यकता होती है।
(ii) बंद मरो फोर्जिंग:
बंद-मर फोर्जिंग में, धातु को डाई सेट के बंद प्रभाव में काम किया जाता है। धातु को प्लास्टिक राज्य के तापमान पर गर्म किया जाता है, एक दो भाग में रखा जाता है और फिर उसे दबा दिया जाता है। बंद मरने फोर्जिंग, ड्रॉप फोर्जिंग, प्रेस फोर्जिंग और मशीन या परेशान फोर्जिंग शामिल हैं।
प्रभाव (या निचोड़ने) के तहत, गर्म धातु तेजी से मरने वाले गुहा को भरने के लिए बहती है। डाई कैविटी के आकार द्वारा धातु का प्रवाह प्रतिबंधित है। डाई जाली भाग के लिए विनिर्माण चक्र में कुछ अन्य संबंधित ऑपरेशन शामिल हैं, जैसे स्लग की कटिंग, स्लग को गर्म करना, स्लग का फोर्जिंग, फ्लैश को ट्रिम करना, फोर्जिंग को गर्म करना, डीस्कलिंग और अंत में निरीक्षण और गुणवत्ता नियंत्रण। यह चित्र ५.२ में दिखाया गया है।
ओपन-डाई फोर्जिंग के लाभ:
(1) इस प्रक्रिया का उपयोग 300 टन तक के भारी फोर्जिंग के उत्पादन के लिए किया जाता है,
(२) यह प्रक्रिया अनियमित आकार वाली मध्यम फोर्जिंग के छोटे बैचों के उत्पादन के लिए उपयुक्त है जो आधुनिक क्लोज-डाई फोर्जिंग प्रक्रिया द्वारा निर्मित नहीं की जा सकती।
(3) इस प्रक्रिया में कम खर्चीले उपकरण और उपकरण शामिल हैं।
(4) प्रक्रिया को प्रेस या मशीन फोर्जिंग के विपरीत किसी भी अतिरिक्त बिजली स्रोत की आवश्यकता नहीं होती है।
(५) इस प्रक्रिया को महंगा बंद करने की आवश्यकता नहीं है।
(६) प्रक्रिया को आवश्यक जगह पर कहीं भी किया जा सकता है।
बंद मरने फोर्जिंग के लाभ:
(1) खुले मरने फोर्जिंग या कास्टिंग की तुलना में उत्पाद विशेषताओं की अधिक स्थिरता।
(2) कास्टिंग या गढ़े हुए हिस्सों की तुलना में निचले इकाई वजन पर अधिक ताकत।
(3) जटिल आकृतियाँ होने की जटिल आकृतियाँ आसानी से निर्मित की जा सकती हैं।
(4) अच्छी सतह खत्म न्यूनतम अधिशेष सामग्री के साथ मशीनिंग द्वारा हटाया जा सकता है।
(5) बंद-मर फोर्जिंग द्वारा उत्पादित भागों की लागत आमतौर पर मशीनिंग द्वारा उत्पादित भागों की लागत से दो या तीन गुना कम होती है।
फिर भी, फोर्जिंग डेस की उच्च लागत इस प्रक्रिया की मुख्य सीमा है, खासकर अगर जटिल आकार का उत्पादन किया जाना है।
इसलिए, यह प्रक्रिया केवल 350 किलोग्राम तक वजन वाले स्टील और गैर-लौह घटकों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है।
फोर्जिंग प्रक्रिया में स्नेहन:
स्नेहन प्रक्रिया बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और उपेक्षित नहीं किया जा सकता है।
स्नेहन के कार्य हैं:
(i) काम के बीच के अवरोधों के बीच घर्षण को खत्म करें।
(ii) मेट के आसान प्रवाह को सुनिश्चित करना।
(iii) गर्म धातु को मरने से रोकने से रोकता है।
(iv) गर्म धातु की सतह परतों को अपेक्षाकृत ठंड से मरने, आदि से ठंडा होने से बचाता है।
निम्न तालिका 5.2 फोर्जिंग प्रक्रिया में कुछ आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले स्नेहक देता है:
फोर्जिंग डाई सामग्री:
फोर्जिंग डेस को गंभीर परिस्थितियों जैसे कि उच्च तापमान, अत्यंत उच्च दबाव और घर्षण के अधीन किया जाता है। इसलिए, मरने वाली सामग्री में उच्च तापमान पर पर्याप्त कठोरता और साथ ही गंभीर परिस्थितियों का सामना करने के लिए उच्च कठोरता होनी चाहिए।
डाई टूल के लिए विशेष टूल स्टील्स का उपयोग किया जाता है। क्रोमियम, निकल, मोलिब्डेनम और वैनेडियम: वे निम्नलिखित मिश्र धातु युक्त एडिटिव्स के साथ मिश्रधातु हैं। सबसे पहले, मरने वाले ब्लॉक को रद्द कर दिया जाता है, फिर, शैंक बनाने के लिए मशीन की जाती है। दूसरा, कड़ा और शंकुओं का स्वभाव। अंत में, उपकरण निर्माताओं द्वारा इंप्रेशन कैविटीज़ को हिला दिया जाता है।
जाली उत्पादों में दोष:
फोर्जिंग में दोष देखे जा सकते हैं। वे सतह दोष या शरीर के दोष के हो सकते हैं। दोष का प्रकार कई कारकों पर निर्भर करता है जैसे कि फोर्जिंग प्रक्रिया, जाली धातु, प्रक्रिया तापमान, टूल डिज़ाइन, डाई डिज़ाइन इत्यादि।
आम तौर पर देखे गए दोषों का संक्षिप्त विवरण निम्नलिखित है:
1. क्रैकिंग:
क्रैकिंग दोष आमतौर पर कामर्स में और समकोण पर पाया जाता है। संभावित कारण गैर-समान तापमान वितरण, आवश्यकता से अधिक विरूपण, फोर्जिंग प्रक्रिया के दौरान तन्य तनाव आदि हैं।
2. सिलवटों:
तह दोष आमतौर पर परेशान और शीर्ष संचालन में मनाया जाता है। सिल्ट-फोर्जिंग द्वारा निर्मित भागों के किनारों पर सिलवटों को भी देखा जा सकता है। संभावित कारण हैं: प्रति पास में कमी बहुत कम है, धातु की बकलिंग, दोषपूर्ण फोर्जिंग डिजाइन, आदि।
3. अनुचित अनुभाग:
अनुचित वर्गों में मृत-धातु क्षेत्र, पाइपिंग और अनियमित या हिंसक धातु प्रवाह शामिल हैं। वे मूल रूप से खराब टूल और डाई डिज़ाइन के कारण हैं।
4. अधूरा अनुभाग:
फोर्जिंग में अनफिल्ड सेक्शन डाई की कैविटी को सही तरीके से नहीं भरने के कारण हो सकता है। इसके संभावित कारण हैं: धातु की अपर्याप्त मात्रा, धातु का गलत तरीके से मरना, कम ताप का तापमान, खराब फोर्जिंग डिजाइन और पूल उपकरण या डाई डिजाइन।
5. बेमेल क्षमा:
माफ़ करने की मिसिंग तब दिखाई देती है जब मरने के ऊपरी और निचले हिस्से झटका देने के दौरान संरेखण से बाहर हो जाते हैं।
6. पंख और रेज:
फिन्स और रैग्स फोर्जिंग सतह में ढीली धातु के छोटे अनुमान हैं। संभावित कारण हैं: अनुचित कारीगरी, खराब मर डिजाइन, आदि।
7. गरम और जला धातु:
कभी-कभी, धातु इस वजह से गर्म हो जाती है; धातु अपनी ताकत खो देता है। इसके संभावित कारण हैं: आवश्यकता से अधिक तापमान, बहुत अधिक समय तक गर्म रहने वाला हिस्सा, अनुचित और गैर-समान रूप से गर्म होना।
8. स्केल गड्ढे:
पैमाने के गड्ढे उथले सतह के अवसाद हैं। ये उस पैमाने के कारण होते हैं जो फोर्जिंग से पहले काम बिलेट या डाई सतह से हटाया नहीं गया था। बार-बार मरने और उचित फोर्जिंग तापमान की सफाई इस दोष से बच सकती है।
9. टूटे हुए फाइबर-प्रवाह लाइनें:
यह धातु के तेजी से प्रवाह के कारण है।
फोर्जिंग दोषों के कारण:
फोर्जिंग दोष निम्नलिखित कारणों में से एक या अधिक के कारण होते हैं:
1. जाली घटकों के उत्पादन के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले सिल्लियां और स्लैब की खराब गुणवत्ता।
2. पिगलों की खराब यांत्रिक शक्ति।
3. खराब उपकरण और डाई डिजाइन।
4. जाली सामग्री की गलत रचना।
5. फोर्जिंग हीटिंग और फोर्जिंग ऑफ फोर्जिंग।
6. सटीक फोर्जिंग ऑपरेशन में।
7. निचले और ऊपरी मर भागों के बेमेल संरेखण।
8. मरने के निशान और इस्तेमाल किए गए सिल्लियां, आदि।
फोर्जिंग के लाभ:
फोर्जिंग प्रक्रिया के फायदे निम्नलिखित हैं:
1. परिष्कृत अनाज संरचना।
2. भागों की बेहतर ताकत।
3. सटीकता की उचित डिग्री।
4. क्षमा करना आसान वेल्डेड हो सकता है।
5. चिकनी सतह खत्म की उपलब्धि।
6. कोई या नगण्य मशीनिंग की आवश्यकता नहीं है।
7. अपव्यय के रूप में सामग्री की बचत कम है।
8. तेज़ उत्पादन दर।
9. बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए सबसे उपयुक्त है।
10. जाली भागों का कम वजन।
फोर्जिंग के नुकसान:
फोर्जिंग प्रक्रिया के नुकसान इस प्रकार हैं:
1. उपकरणों की उच्च लागत।
2. महंगे उपकरणों का रखरखाव।
3. कुछ मामलों में फोर्जिंग के बाद हीट ट्रीटमेंट की आवश्यकता होती है।
4. आकार और आकार में सीमा।
5. अनुचित फोर्जिंग डिजाइन फोर्जिंग दोष पैदा कर सकता है जैसे दरारें, झुकना आदि।
6. बंद सहिष्णुता को बनाए रखना मुश्किल है।
फोर्जिंग के आवेदन:
जाली भागों को तीन श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है:
1. छोटे फोर्जिंग:
छोटे फोर्जिंग में नट और बोल्ट, स्क्रू ड्राइवर, रिंग्स आदि शामिल हैं। छेनी और छोटे कटिंग टूल्स इस श्रेणी में उपयोग किए जाते हैं। बार के स्टॉक से छोटे फोर्जिंग जाली हैं।
2. मध्यम क्षमा:
मध्यम फोर्जिंग में कनेक्टिंग रॉड्स, छोटे क्रैंकशाफ्ट, लीवर, हुक, रेलवे- कार एक्सल, फ्लैंग कपलिंग आदि शामिल हैं। मध्यम स्टॉक बार और स्लैब से मध्यम फोर्जिंग जाली हैं।
3. भारी फोर्जिंग:
हेवियर फोर्स में पावर-प्लांट जनरेटर, टर्बाइन और जहाजों के बड़े शाफ्ट शामिल हैं, साथ ही रोलिंग मिलों के लिए प्रेस और रोल के कॉलम भी शामिल हैं। भारी भागों को सिल्लियों से काम किया जाता है।