কিভাবে ইস্পাত নকল হয়? প্রক্রিয়া, কৌশল এবং অ্যাপ্লিকেশন

কিভাবে ইস্পাত ফোরজি কাজ করে: সরাসরি উত্তর

ইস্পাত forging কম্প্রেসিভ বল প্রয়োগ করে ইস্পাতকে আকার দেওয়ার প্রক্রিয়া - হয় হাতুড়ি, চাপ বা ঘূর্ণায়মান - যখন ধাতুকে এমন তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয় যা এটিকে প্লাস্টিক এবং কার্যকর করে তোলে তবে গলিত হয় না। ফলাফল সঙ্গে একটি অংশ উচ্চতর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য ঢালাই বা মেশিনযুক্ত উপাদানগুলির তুলনায়, কারণ ফোরজিং প্রক্রিয়া অভ্যন্তরীণ শস্য কাঠামোকে পরিমার্জিত করে এবং অভ্যন্তরীণ শূন্যতা দূর করে।

ব্যবহারিক পরিভাষায়, একটি স্টিলের বিলেট বা ইংগট এর মধ্যে উত্তপ্ত হয় 1,100°C এবং 1,250°C (2,012°F থেকে 2,282°F) হট ফোরজিংয়ের জন্য - সবচেয়ে সাধারণ শিল্প পদ্ধতি - তারপর একটি প্রেস বা হাতুড়ির নীচে রাখা হয় যা এটিকে পছন্দসই আকারে বিকৃত করে। আকৃতির অংশটি নিয়ন্ত্রিত অবস্থায় ঠান্ডা করা হয় এবং মেশিনিং, তাপ চিকিত্সা বা পৃষ্ঠ প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে শেষ করা হয়।

এটি একটি একক কৌশল নয় বরং সম্পর্কিত প্রক্রিয়াগুলির একটি পরিবার। অংশ জ্যামিতি, উত্পাদনের পরিমাণ, প্রয়োজনীয় সহনশীলতা এবং উপাদানের গ্রেডের উপর নির্ভর করে, নির্মাতারা ওপেন-ডাই ফোরজিং, ক্লোজড-ডাই (ইমপ্রেশন-ডাই) ফোরজিং, রোল ফোরজিং, রিং রোলিং বা আইসোথার্মাল ফোরজিং থেকে বেছে নেয়। প্রতিটি উপাদান ব্যবহার, ডাই খরচ, মাত্রিক নির্ভুলতা, এবং অর্জনযোগ্য জটিলতার মধ্যে বিভিন্ন ট্রেড-অফ প্রদান করে।

কাঁচামাল: ফরজিংয়ের জন্য সঠিক ইস্পাত নির্বাচন করা

প্রতিটি ইস্পাত গ্রেড একই ভাবে নকল হয় না। কার্বনের উপাদান, মিশ্র উপাদান এবং গলিত পদার্থের পরিচ্ছন্নতা সবই প্রভাবিত করে যে কীভাবে উপাদানটি চাপে প্রবাহিত হয় এবং সমাপ্ত অংশটি কী বৈশিষ্ট্য অর্জন করে। জালিয়াতিযোগ্য ইস্পাতগুলি বিস্তৃতভাবে নিম্নরূপ শ্রেণীবদ্ধ করা হয়েছে:

• নিম্ন-কার্বন স্টিল (0.05-0.30% C): অত্যন্ত নমনীয় এবং নকল করা সহজ; স্ট্রাকচারাল অংশ, বোল্ট এবং শ্যাফ্টের জন্য ব্যবহার করা হয় যার জন্য চরম কঠোরতার প্রয়োজন হয় না।
• মাঝারি-কার্বন ইস্পাত (0.30-0.60% C): ফোরজিং শিল্পের ওয়ার্কহরস; AISI 1040 এবং 4140 এর মতো গ্রেডগুলি ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্ট, সংযোগকারী রড, গিয়ার এবং এক্সেলগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়।
• উচ্চ-কার্বন ইস্পাত (0.60-1.00% C): শক্ত এবং শক্তিশালী কিন্তু ফোরজিংয়ের সময় ক্র্যাকিংয়ের জন্য আরও সংবেদনশীল; স্প্রিংস, রেল এবং কাটার সরঞ্জামগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়।
• খাদ ইস্পাত (4000, 8000 সিরিজ): ক্রোমিয়াম, মলিবডেনাম, নিকেল, এবং ভ্যানডিয়াম সংযোজন কঠোরতা এবং দৃঢ়তা উন্নত করে; মহাকাশ এবং ভারী যন্ত্রপাতি সাধারণ।
• স্টেইনলেস স্টীল (300 এবং 400 সিরিজ): উচ্চ ফোরজিং চাপ এবং কঠোর তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন; রাসায়নিক, খাদ্য প্রক্রিয়াকরণ এবং চিকিৎসা প্রয়োগে ব্যবহৃত।

ফোরজিং স্টকটি বৃত্তাকার বার, রোলড বার স্টক থেকে কাটা বিলেট বা খুব বড় অংশগুলির জন্য ইনগট হিসাবে আসে। স্বয়ংচালিত উপাদানগুলির জন্য বিলেট ওজন সাধারণত থেকে রেঞ্জ হয় 0.5 কেজি থেকে 30 কেজি , যখন বৃহৎ শিল্প ফোরজিংস - যেমন টারবাইন শ্যাফ্ট বা চাপের জাহাজের ফ্ল্যাঞ্জগুলি - কয়েক টন ওজনের ইনগটগুলি থেকে শুরু হতে পারে।

ইস্পাত গরম করা: তাপমাত্রা, চুল্লি এবং স্কেল নিয়ন্ত্রণ

উত্তাপ হল যেখানে ফোরজিং প্রক্রিয়াটি আসলে শুরু হয় এবং এটি আগুন থেকে টানা একটি জ্বলন্ত দণ্ডের চিত্রের চেয়ে অনেক বেশি নিয়ন্ত্রিত। তাপমাত্রা ভুল হওয়া — এমনকি 50 ডিগ্রি সেলসিয়াস — এর অর্থ ফাটল ফোরজিংস, অত্যধিক ডাই পরিধান বা পরিদর্শনে ব্যর্থ হওয়া অংশগুলি হতে পারে।

ইস্পাত টাইপ দ্বারা তাপমাত্রা পরিসীমা Forging

ইন্ডাস্ট্রিয়াল ফোরজিং ফার্নেসগুলি হল গ্যাস-চালিত রোটারি হার্থ ফার্নেস, পুশার ফার্নেস বা ইন্ডাকশন হিটিং সিস্টেম। ইন্ডাকশন হিটিং ছোট বিলেটগুলির উচ্চ-আয়তনের উত্পাদনের জন্য প্রভাবশালী হয়ে উঠেছে কারণ এটি 50 মিমি ব্যাসের একটি বিলেটকে তাপমাত্রায় ফোরজি করার জন্য গরম করে। 60 সেকেন্ডের নিচে , সারফেস স্কেলিং প্রায় সম্পূর্ণভাবে বাদ দেয় এবং মোটামুটি ব্যবহার করে 30-40% কম শক্তি সমতুল্য গ্যাস ফার্নেস সিস্টেমের চেয়ে।

স্কেল — আয়রন অক্সাইড স্তর যা গ্যাস ফার্নেস গরম করার সময় পৃষ্ঠে তৈরি হয় — এটি একটি স্থায়ী সমস্যা। যদি স্কেলটি ডাই কন্টাক্টের মাধ্যমে অংশের পৃষ্ঠে চাপা হয়, তাহলে এটি পৃষ্ঠের ত্রুটি তৈরি করে যার জন্য অতিরিক্ত যন্ত্র বা প্রত্যাখ্যানের প্রয়োজন হয়। উচ্চ চাপ জল descaling জেট এ অপারেটিং 150-200 বার বিলেট ডাই প্রবেশের আগে অবিলম্বে বন্ধ স্কেল বিস্ফোরণ বন্ধ প্রেস লাইন উপর মান.

ওপেন-ডাই ফোরজিং: বড় এবং কাস্টম অংশগুলির জন্য নমনীয়তা

ওপেন-ডাই ফোরজিং — যাকে ফ্রি ফোরজিং বা স্মিথ ফোরজিংও বলা হয় — ফ্ল্যাট, ভি-আকৃতির, বা সাধারণ কনট্যুরড ডাইস ব্যবহার করে যা ওয়ার্কপিসকে আবদ্ধ করে না। অপারেটর বা স্বয়ংক্রিয় সিস্টেম প্রতিটি প্রেস স্ট্রোকের মধ্যে বিলেটটিকে ঘোরায় এবং পুনঃস্থাপন করে, ধীরে ধীরে এটি পছন্দসই আকারে কাজ করে। এই কৌশলটি জালিয়াতির দোকানকে প্রচুর নমনীয়তা দেয়: ফ্ল্যাট ডাইসের একটি একক সেট বিভিন্ন অংশের আকারের যেকোনো সংখ্যা তৈরি করতে পারে কিভাবে ওয়ার্কপিস ম্যানিপুলেট করা হয় তা পরিবর্তন করে।

ওপেন-ডাই ফোর্জিং হল ক্লোজড ডাইসের জন্য খুব বড় অংশগুলির জন্য পছন্দের পদ্ধতি — টারবাইন রটার শ্যাফ্ট, শিপ প্রপেলার শ্যাফ্ট, বড় ফ্ল্যাঞ্জ, চাপ জাহাজের শেল এবং মিল রোল। এইভাবে উত্পাদিত অংশগুলি কয়েক কিলোগ্রাম থেকে ওজন করতে পারে কয়েক শত টন . চীনের সেকেন্ড হেভি ইন্ডাস্ট্রি গ্রুপের 300 MN প্রেস বিশ্বের অন্যতম বৃহত্তম, যা পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র এবং বিমানের কাঠামোর জন্য টাইটানিয়াম এবং ইস্পাত উপাদান তৈরি করতে সক্ষম।

একটি বড় শ্যাফ্টের জন্য প্রক্রিয়া ক্রম সাধারণত এই মত দেখায়:

1. ইনগট ঢালাই এবং দৃঢ় করার অনুমতি দেওয়া হয়; উপরের (রাইজার) এবং নীচের (বাট) বিভাগগুলি আলাদা করা এবং শূন্যতা সহ কাটা হয়, পর্যন্ত সরানো হয় মূল ইনগটের ওজনের 20-25% .
2. ঢালাইকৃত শস্যের কাঠামো ভেঙে ফেলার জন্য এবং অভ্যন্তরীণ শূন্যস্থান বন্ধ করার জন্য অবশিষ্ট পিণ্ডটিকে পুনরায় গরম করা হয় এবং বিপর্যস্ত করা হয় (অক্ষীয়ভাবে সংকুচিত করা হয়)।
3. বিলেটটি প্রেসের নীচে (প্রসারিত) টানা হয়, উপাদানটিকে সমানভাবে কাজ করার জন্য স্ট্রোকের মধ্যে ক্রমবর্ধমানভাবে ঘোরানো হয়।
4. ফিনিস ফোর্জিং সীমার উপরে কাজের তাপমাত্রা বজায় রাখার জন্য বড় টুকরোগুলির জন্য একাধিক পুনরায় গরম করা প্রয়োজন।
5. পৃষ্ঠের অনিয়মগুলি অপসারণ করার জন্য রুক্ষ ফোরজিং রুক্ষ মেশিনযুক্ত এবং অভ্যন্তরীণ ত্রুটিগুলির জন্য অতিস্বনকভাবে পরীক্ষা করা হয়।

ওপেন-ডাই ফোরজিং-এ উপাদানের ব্যবহার বন্ধ-ডাই কাজের তুলনায় কম - সাধারণত 60-75% প্রারম্ভিক ইনগট ওজন সমাপ্ত ফোরজিং পর্যন্ত শেষ হয়. অবশিষ্টাংশ ফসল, স্কেল এবং মেশিনিং স্টক হিসাবে সরানো হয়। এতদসত্ত্বেও, খুব বড় বা একমুখী অংশের জন্য, কম ডাই খরচ ওপেন-ডাইকে একমাত্র অর্থনৈতিকভাবে কার্যকর বিকল্প করে তোলে।

ক্লোজড-ডাই ফোরজিং: যথার্থতা এবং উচ্চ-ভলিউম উৎপাদন

ক্লোজড-ডাই ফোরজিং — যাকে ইমপ্রেশন-ডাই ফোরজিংও বলা হয় — সমাপ্ত অংশের সঠিক নেতিবাচক ছাপ ধারণ করে এমন আপার এবং লোয়ার ডাই অর্ধেক ব্যবহার করে। প্রেস বন্ধ হয়ে গেলে, উত্তপ্ত স্টিলের বিলেট ডাই ক্যাভিটি পূরণ করে এবং ছাপের সুনির্দিষ্ট আকৃতি ধারণ করে। অতিরিক্ত ধাতুকে ফ্ল্যাশ নামক একটি পাতলা রিংয়ে চেপে ফেলা হয়, যা পরে কেটে ফেলা হয়।

কাঠামোগত এবং যান্ত্রিক উপাদানগুলির উচ্চ-ভলিউম উত্পাদনের জন্য এটি প্রভাবশালী পদ্ধতি: স্বয়ংচালিত সংযোগকারী রড, স্টিয়ারিং নাকল, হুইল হাব, বিমানের উইং স্পার এবং হ্যান্ড টুল। আধুনিক ক্লোজড-ডাই ফরজিং এর মাত্রিক সহনশীলতা অর্জন করে ±0.5 মিমি বা আরও শক্ত মাঝারি আকারের উপাদানগুলিতে, ঢালাইয়ের তুলনায় ডাউনস্ট্রিম মেশিনিং উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে।

মাল্টি-স্টেশন ডাই সিকোয়েন্স

জটিল অংশগুলি খুব কমই একক আঘাতে চূড়ান্ত আকারে জাল করা হয়। ডাই ব্লকটি ক্রমানুসারে সাজানো একাধিক ইমপ্রেশন স্টেশনে বিভক্ত:

• সম্পূর্ণ ছাপ: নির্দিষ্ট পয়েন্টে ক্রস-সেকশন হ্রাস করে, দ্রাঘিমাংশে ধাতু পুনরায় বিতরণ করে।
• এজার ছাপ: নির্দিষ্ট অঞ্চলে ধাতু সংগ্রহ করে এবং মোটামুটিভাবে ক্রস-বিভাগীয় প্রোফাইলকে আকার দেয়।
• ব্লকার ইমপ্রেশন: ওয়ার্কপিসটিকে এমন একটি আকৃতিতে প্রি-ফর্ম করে যা চূড়ান্ত অংশের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সাদৃশ্যপূর্ণ কিন্তু বড় ব্যাসার্ধ এবং আরও খসড়া সহ।
• ফিনিশার ইমপ্রেশন: অংশটিকে চূড়ান্ত জ্যামিতিতে নিয়ে আসে, সূক্ষ্ম বিবরণ এবং টাইট রেডিআই গঠন করে। এখানে ফ্ল্যাশ তৈরি হয়।

AISI 4140-এ একটি সাধারণ অটোমোটিভ কানেক্টিং রডের জন্য, পুরো সিকোয়েন্স — বিলেট ঢোকানো থেকে শুরু করে ফ্ল্যাশ-ট্রিমড ফোরজিং বের করা পর্যন্ত — লাগে 30 সেকেন্ডের নিচে 25,000 থেকে 40,000 kN রেট করা একটি আধুনিক যান্ত্রিক প্রেসে। একটি একক forging লাইন উত্পাদন করতে পারেন প্রতি ঘন্টায় 600 থেকে 1,200 সংযোগকারী রড .

ফ্ল্যাশ এবং উপাদান ব্যবহার

ফ্ল্যাশ সাধারণত প্রতিনিধিত্ব করে বিলেট ওজনের 10-20% প্রচলিত ক্লোজড-ডাই ফরজিং-এ। ফ্ল্যাশলেস ফোরজিং - একটি বৈকল্পিক যেখানে ডাই সম্পূর্ণরূপে আবদ্ধ থাকে এবং বিলেটের পরিমাণ সঠিকভাবে গহ্বরের সাথে মিলে যায় - এই বর্জ্যটি দূর করতে পারে তবে খুব সঠিক বিলেট প্রস্তুতি এবং উচ্চ প্রেস ফোর্স প্রয়োজন। এটি গিয়ার ব্ল্যাঙ্ক এবং বিয়ারিং রিংয়ের মতো অংশগুলির জন্য ব্যবহৃত হয় যেখানে উপাদান খরচ সঞ্চয় যোগ করা জটিলতাকে সমর্থন করে।

রোল ফোরজিং এবং রিং রোলিং: বিশেষ আকার দেওয়ার পদ্ধতি

দুটি প্রধান ডাই-ফোরজিং বিভাগের বাইরে, বেশ কয়েকটি বিশেষায়িত ইস্পাত ফোরজিং প্রক্রিয়াগুলি বোঝার যোগ্য কারণ তারা নির্দিষ্ট পণ্য বিভাগে আধিপত্য বিস্তার করে।

রোল ফরজিং

রোল ফোরজিং-এ, উত্তপ্ত বিলেট দুটি পাল্টা-ঘূর্ণায়মান রোলের মধ্যে দিয়ে যায় যার আকৃতির খাঁজগুলি তাদের উপরিভাগে মেশিনযুক্ত। বিলেটের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়, রোলগুলি এর ক্রস-সেকশন কমিয়ে দেয় এবং এটিকে লম্বা করে, পরবর্তী ফোরজিং অপারেশনের জন্য প্রয়োজনীয় সুনির্দিষ্ট প্যাটার্নে ধাতু বিতরণ করে। কানেক্টিং রড এবং লিফ স্প্রিং ব্ল্যাঙ্কের মতো প্রলম্বিত অংশগুলির ক্লোজড-ডাই ফরজিংয়ের আগে রোল ফোরজিং একটি প্রাক-গঠন পদক্ষেপ হিসাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এটি উপাদান বিতরণ উন্নত করে এবং প্রয়োজনীয় ক্লোজড-ডাই ইম্প্রেশনের সংখ্যা হ্রাস করে, ডাই পরিধান এবং চক্রের সময়কে হ্রাস করে।

রিং রোলিং

রিং রোলিং একটি ডিস্ক-আকৃতির ফোর্জিং ব্ল্যাঙ্কে একটি গর্ত ভেদ করে এবং তারপর এটিকে একটি চালিত প্রধান রোল এবং একটি আইডলার রোলের মধ্যে প্রসারিত করে বিজোড় রিং তৈরি করে যখন সমতল অক্ষীয় রোলগুলি রিংয়ের উচ্চতা নিয়ন্ত্রণ করে। ফলাফল হল একটি বিজোড় রিং যার পরিধির চারপাশে ক্রমাগত প্রবাহিত শস্য কাঠামো রয়েছে — প্লেট থেকে কাটা বা ঢালাইয়ের মাধ্যমে তৈরি করা রিংগুলির উপর একটি উল্লেখযোগ্য কাঠামোগত সুবিধা।

ঘূর্ণিত রিংগুলি ওজনের ছোট ভারবহন ঘোড়দৌড় থেকে শুরু করে 1 কেজির নিচে বিশাল বায়ু টারবাইন ফ্ল্যাঞ্জ এবং পারমাণবিক চুল্লির জাহাজের ফ্ল্যাঞ্জের বাইরের ব্যাস অতিক্রম করে 8 মিটার এবং উপরে ওজন 100 টন . মহাকাশ শিল্প জেট ইঞ্জিন কেসিং, ফ্রেম এবং বাল্কহেডের জন্য রিং-রোল্ড টাইটানিয়াম এবং ইস্পাত উপাদানগুলির উপর অনেক বেশি নির্ভর করে।

কোল্ড এবং ওয়ার্ম ফরজিং: রেড হিটের নিচে কাজ করা ইস্পাত

হট ফরজিং একমাত্র বিকল্প নয়। কোল্ড ফোরজিং — ঘরের তাপমাত্রায় বা তার কাছাকাছি সঞ্চালিত — এবং উষ্ণ ফোরজিং — সাধারণত-এ 650-900° সে ইস্পাত জন্য — পৃষ্ঠ ফিনিস, মাত্রিক নির্ভুলতা, এবং যান্ত্রিক কর্মক্ষমতা বিভিন্ন সমন্বয় প্রস্তাব.

কোল্ড ফরজিং

স্টিলের কোল্ড ফরজিং কাজ শক্ত করার উপর নির্ভর করে: ধাতু প্লাস্টিকভাবে বিকৃত হওয়ার সাথে সাথে এর স্থানচ্যুতি ঘনত্ব বৃদ্ধি পায় এবং এটি ক্রমশ শক্তিশালী হয়। ঠান্ডা forging দ্বারা উত্পাদিত অংশ অর্জন করতে পারেন Ra 0.4–1.6 µm এর পৃষ্ঠের সমাপ্তি এবং মাত্রিক সহনশীলতা এর চেয়ে শক্ত ±0.05 মিমি কোনো যন্ত্র ছাড়াই। বল্টু, বাদাম, স্ক্রু এবং ঠান্ডা-গঠিত গিয়ার ফাঁকাগুলির উচ্চ-আয়তনের উত্পাদন প্রাথমিক অ্যাপ্লিকেশন।

সীমাবদ্ধতা হল বড় বাহিনী প্রয়োজন। একটি কম-কার্বন ইস্পাত কোল্ড ফরজিংয়ের জন্য প্রবাহের চাপ প্রয়োজন 500-800 MPa , তুলনায় 80-150 MPa গরম ফোরজিং তাপমাত্রায় একই উপাদানের জন্য। দ্রুত মারা যায়, এবং মাল্টি-পাস গঠনের ক্রিয়াকলাপের পর্যায়গুলির মধ্যে ইস্পাতকে সাধারণত অ্যানিল করা এবং পুনরায় লুব্রিকেট করা আবশ্যক (প্রায়ই ফসফেট-সাবান সিস্টেমের সাথে)।

উষ্ণ Forging

উষ্ণ ফোর্জিং তাপমাত্রা এবং ফলাফল উভয়ের পরিপ্রেক্ষিতে গরম এবং ঠান্ডার মধ্যে বসে। মধ্যবর্তী তাপমাত্রায়, ঠাণ্ডা কাজের তুলনায় প্রবাহের চাপ কমে যায় — প্রেস টনেজের প্রয়োজনীয়তা কমায় — যখন পৃষ্ঠের গুণমান এবং মাত্রিক নির্ভুলতা হট ফোর্জিংয়ের চেয়ে অনেক ভাল কারণ কম স্কেল ফর্ম এবং তাপীয় সংকোচন ছোট। স্বয়ংচালিত ড্রাইভট্রেনের যথার্থ গিয়ার এবং সিভি জয়েন্ট উপাদানগুলির জন্য উষ্ণ ফোরজিং ক্রমবর্ধমানভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে, যেখানে কাছাকাছি-নেট-আকৃতির নির্ভুলতা এবং ভাল পৃষ্ঠের অখণ্ডতার সংমিশ্রণ হট-ফোরজ-তখন-মেশিন সিকোয়েন্সের তুলনায় মোট উত্পাদন খরচ হ্রাস করে।

ফোরজিং ইকুইপমেন্ট: হ্যামার, মেকানিক্যাল প্রেস এবং হাইড্রোলিক প্রেস

ফোরজিং ফোর্স সরবরাহকারী মেশিনটি ডাই ডিজাইনের মতো অর্থনীতি, ক্ষমতা এবং অপারেশনের আউটপুট হারকে আকার দেয়। তিনটি প্রধান মেশিনের ধরন শিল্প ইস্পাত ফোরজিংকে প্রাধান্য দেয়:

হাতুড়ি Forging

হাতুড়ি উচ্চ বেগে একটি রামকে নিচের দিকে নামিয়ে বা চালিত করে শক্তি সরবরাহ করে। বিকৃতি শক্তি হল চলমান রাম এর গতিশক্তি। মাধ্যাকর্ষণ ড্রপ হাতুড়ি সহজ প্রকার; পাওয়ার হ্যামারগুলি রামকে ত্বরান্বিত করতে বাষ্প, সংকুচিত বায়ু বা জলবাহী চাপ ব্যবহার করে, প্রভাব শক্তিতে পৌঁছায় 5 kJ থেকে 1,000 kJ এর বেশি বড় ডবল-অভিনয় বাষ্প হাতুড়ি জন্য. হাতুড়িগুলি জটিল আকারের ওপেন-ডাই ফোর্জিংয়ের জন্য উপযুক্ত কারণ একাধিক দ্রুত ধাক্কা উপাদানটিকে ধীরে ধীরে কাজ করতে পারে। হাতুড়ি হানার উচ্চ স্ট্রেন রেট মানে কম ডাই কন্টাক্ট টাইম এবং কম ডাই থার্মাল লোড।

মেকানিক্যাল ফোরজিং প্রেস

যান্ত্রিক প্রেস একটি ফ্লাইওয়াইল-চালিত এককেন্দ্রিক ক্র্যাঙ্ক ব্যবহার করে ঘূর্ণন শক্তিকে প্রতি বিপ্লবে একটি একক রাম স্ট্রোকে রূপান্তরিত করতে। ক্ষমতা পরিসীমা থেকে 5,000 kN থেকে 125,000 kN . তাদের স্থির স্ট্রোক এবং পূর্বাভাসযোগ্য রাম অবস্থান তাদের টাইট মাত্রিক পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা সহ বহু-ইমপ্রেশন ক্লোজ-ডাই কাজের জন্য আদর্শ করে তোলে। একটি 63,000 kN যান্ত্রিক প্রেস - ভারী স্বয়ংচালিত ফোরজিংসের জন্য একটি সাধারণ আকার - সাধারণত চলে প্রতি মিনিটে 40-80 স্ট্রোক , খুব উচ্চ উত্পাদন হার সক্রিয়.

হাইড্রোলিক ফোরজিং প্রেস

হাইড্রোলিক প্রেসগুলি একটি সিলিন্ডারে কাজ করে উচ্চ-চাপের তরল দ্বারা বল তৈরি করে। যান্ত্রিক প্রেসের বিপরীতে, তারা পুরো স্ট্রোক জুড়ে সম্পূর্ণ টনেজ ধারণ করতে পারে এবং জটিল রাম বেগ এবং বল প্রোফাইলের সাথে প্রোগ্রাম করা যেতে পারে। এটি অ্যারোস্পেস সুপারঅ্যালয়গুলির আইসোথার্মাল ফোর্জিংয়ের জন্য তাদের অপরিহার্য করে তোলে, যেখানে অ্যাডিয়াব্যাটিক গরম এবং ক্র্যাকিং এড়াতে এবং খুব বড় ওপেন-ডাই অপারেশনের জন্য ধীর স্ট্রেন রেট প্রয়োজন। বিশ্বের বৃহত্তম ফোরজিং প্রেস — সহ VSMPO-AVISMA এ 750 MN প্রেস রাশিয়া - জলবাহী হয়.

ইস্পাত ফোরজিংয়ের সময় শস্যের কাঠামোর কী ঘটে

ঢালাইয়ের উপর ফোরজিংসের যান্ত্রিক শ্রেষ্ঠত্ব সরাসরি ইস্পাতের অভ্যন্তরীণ মাইক্রোস্ট্রাকচারে ফোরজিং যা করে তা থেকে আসে। এটি বোঝা ব্যাখ্যা করে যে কেন ফোরজিংস গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য নির্দিষ্ট করা হয় এমনকি যখন সেগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি খরচ করে।

অ্যাস-কাস্ট ইস্পাত শস্যের সীমানা এবং অভ্যন্তরীণ সংকোচন শূন্যতা বা পোরোসিটির মধ্যে রাসায়নিক বিভাজন সহ একটি মোটা, ডেনড্রাইটিক শস্যের কাঠামো রয়েছে। যখন এই উপাদানটি নকল হয়, তখন একই সাথে বেশ কয়েকটি জিনিস ঘটে:

• শস্য পরিশোধন: বড় ঢালাই দানাগুলি প্লাস্টিকের বিকৃতি দ্বারা ভেঙে যায় এবং তারপরে গরম কাজ করার সময় এবং পরে আরও ছোট, আরও সমান সমান দানাগুলিতে পুনরায় ক্রিস্টালাইজ হয়। ছোট শস্য মানে ভাল শক্ততা এবং ক্লান্তি শক্তি।
• অকার্যকর বন্ধ: অভ্যন্তরীণ পোরোসিটি এবং মাইক্রো-সঙ্কোচনগুলি ফোরজিংয়ের সংকোচনমূলক চাপ দ্বারা সংকুচিত এবং ঢালাই বন্ধ করা হয়, বিশেষত উচ্চ হ্রাস অনুপাত সহ বহু-পাস ওপেন-ডাই অপারেশনগুলিতে।
• ফাইবার প্রবাহ: অ-ধাতু অন্তর্ভুক্তি এবং কার্বাইড স্ট্রিংগারগুলি ধাতব প্রবাহের দিকের সাথে দীর্ঘায়িত এবং সারিবদ্ধ হয়, একটি শস্য প্রবাহের প্যাটার্ন তৈরি করে। যখন ফোরজিং ডাই সঠিকভাবে ডিজাইন করা হয়, তখন এই ফাইবার প্রবাহটি অংশের কনট্যুর অনুসরণ করে, এবং শস্য প্রবাহের লাইনগুলি পরিষেবাতে স্ট্রেস অক্ষের সমান্তরালে চলে — একটি মেশিনযুক্ত ফাঁকা জায়গার তুলনায় যেখানে প্রবাহের লাইনগুলি কাটা হয় তার তুলনায় ক্লান্তি প্রতিরোধের উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নতি করে।
• একজাতকরণ: বারবার গরম করা এবং বিকৃতি মিশ্রিত উপাদানগুলিকে আরও সমানভাবে বিতরণ করে, কম্পোজিশনাল গ্রেডিয়েন্টগুলিকে হ্রাস করে যা ঢালাই কাঠামোকে দুর্বল করে।

একটি ভাল নকল ইস্পাত উপাদান প্রদর্শন করতে পারেন 40% পর্যন্ত উচ্চতর ক্লান্তি শক্তি, 20% উচ্চতর প্রসার্য শক্তি, এবং উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর প্রভাব দৃঢ়তা একই নামমাত্র রচনার একটি ঢালাই উপাদানের তুলনায়। এয়ারক্রাফ্ট ল্যান্ডিং গিয়ার বা স্বয়ংচালিত ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্টের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে - যেখানে সাইক্লিক লোডিং এবং মাঝে মাঝে শক লোডগুলি ডিজাইন ড্রাইভার - এগুলি প্রান্তিক লাভ নয়।

ফরজিংয়ের পরে তাপ চিকিত্সা: ধাতব চক্র সম্পূর্ণ করা

বেশিরভাগ খাদ ইস্পাত ফোরজিংসের জন্য, একা ফোরজিং অপারেশন প্রয়োজনীয় চূড়ান্ত যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি সরবরাহ করে না। পোস্ট-ফোরজিং হিট ট্রিটমেন্ট হল সেই পদক্ষেপ যা শক্তি, কঠোরতা এবং দৃঢ়তার লক্ষ্য সমন্বয়ে লক করে।

স্বাভাবিককরণ

থেকে গরম করা 850–950°C এবং বায়ু শীতলকরণ শস্যের কাঠামোকে পরিমার্জিত করে এবং ফোরজিংয়ের পরে মাইক্রোস্ট্রাকচারকে একজাত করে। স্বাভাবিককরণ প্রায়শই চূড়ান্ত যন্ত্রের আগে কার্বন এবং নিম্ন-অ্যালয় স্টিলের ফোরজিংসের জন্য একটি বেসলাইন চিকিত্সা হিসাবে নির্দিষ্ট করা হয় এবং কখনও কখনও নিম্ন-কর্মক্ষমতা অ্যাপ্লিকেশনের জন্য প্রয়োজনীয় একমাত্র তাপ চিকিত্সা।

শান্ত এবং মেজাজ (প্রশ্ন ও টি)

উচ্চ-পারফরম্যান্স অ্যালয় ইস্পাত ফোরজিংসের জন্য, অস্টিনিটাইজিং (সাধারণত 830-900°C ), জল, তেল, বা পলিমারে quenching, এবং তারপর tempering এ 450–680°C পর্যাপ্ত দৃঢ়তা সহ উচ্চ শক্তি অর্জনের আদর্শ রুট। Q&T অবস্থায় একটি AISI 4340 স্টিল ফোরজিং এর প্রসার্য শক্তি অর্জন করতে পারে 1,000–1,800 MPa টেম্পারিং তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে, এটি বিমানের কাঠামোগত উপাদান এবং ভারী-শুল্ক ড্রাইভট্রেন অংশগুলির জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

অ্যানিলিং এবং স্ট্রেস রিলিফ

জটিল জ্যামিতি সহ বড় ফোর্জিংগুলি ফোরজিংয়ের পরে অসম শীতল থেকে উল্লেখযোগ্য অবশিষ্ট স্ট্রেস ধরে রাখতে পারে। একটি চাপ-ত্রাণ এনিল 550–650°C — রূপান্তর তাপমাত্রার নীচে — কঠোরতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তন না করে অবশিষ্ট চাপ হ্রাস করে, চূড়ান্ত যন্ত্রের সময় বিকৃতি রোধ করে। এই ধাপটি বড় ভালভ বডি, ডাই ব্লক এবং চাপ জাহাজের উপাদানগুলির জন্য আদর্শ অনুশীলন।

মান নিয়ন্ত্রণ এবং ইস্পাত Forging মধ্যে পরীক্ষা

সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য নির্ধারিত ইস্পাত ফোরজিংস একটি কঠোর পরিদর্শন ব্যবস্থার মধ্য দিয়ে যায় যা পৃষ্ঠ এবং অভ্যন্তরীণ গুণমান উভয়ই কভার করে। প্রয়োজনীয় নির্দিষ্ট পরীক্ষাগুলি শিল্পের মান - ASTM, EN, JIS, বা গ্রাহক-নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নির্ভর করে - তবে নিম্নলিখিতগুলি ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়:

• অতিস্বনক পরীক্ষা (UT): উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি শব্দ তরঙ্গগুলি অভ্যন্তরীণ ত্রুটিগুলি সনাক্ত করে — ফাটল, শূন্যতা, অন্তর্ভুক্তি — যা পৃষ্ঠে অদৃশ্য। কার্যত সমস্ত মহাকাশ, পারমাণবিক, এবং চাপ সরঞ্জামের জন্য প্রয়োজনীয়; গ্রহণযোগ্যতার মানদণ্ড জোন দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয় (যেমন, বোর জোনে 2 মিমি সমতল-নীচের গর্তের বেশি কোনো ইঙ্গিত নেই)।
• চৌম্বক কণা পরিদর্শন (MPI): অংশটিকে চুম্বকীয়করণ করে এবং লৌহঘটিত কণা সাসপেনশন প্রয়োগ করে ফেরোম্যাগনেটিক স্টিলে পৃষ্ঠ এবং কাছাকাছি-পৃষ্ঠের ফাটল সনাক্ত করে। স্টিয়ারিং নাকল এবং হুইল হাবের মতো স্বয়ংচালিত নিরাপত্তা-সমালোচনামূলক ফোরজিংসের জন্য স্ট্যান্ডার্ড।
• কঠোরতা পরীক্ষা: ব্রিনেল বা রকওয়েল কঠোরতা মেশিনযুক্ত পৃষ্ঠের উপর পরিমাপ করা নিশ্চিত করে যে তাপ চিকিত্সা লক্ষ্য সম্পত্তি পরিসীমা অর্জন করেছে।
• প্রসার্য এবং প্রভাব পরীক্ষা: পৃথকভাবে নকল পরীক্ষার কুপনের উপর ধ্বংসাত্মক পরীক্ষা - অথবা অংশে নকল করা থেকে - নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় ফলনের শক্তি, চূড়ান্ত প্রসার্য শক্তি, প্রসারণ এবং Charpy V-খাঁজ প্রভাব শক্তি যাচাই করে।
• মাত্রিক পরিদর্শন: CMM (সমন্বয় পরিমাপ মেশিন) পরিমাপ ডেটার সম্পূর্ণ ট্রেসেবিলিটি সহ ইঞ্জিনিয়ারিং অঙ্কনের বিরুদ্ধে সমস্ত গুরুত্বপূর্ণ মাত্রার যাচাইকরণ।

ম্যাক্রো-ইচ টেস্টিং — একটি পাতলা অ্যাসিড দ্রবণ দিয়ে ফোরজিংয়ের ক্রস-সেকশন কাটা, পলিশ করা এবং খোদাই করা — শস্য প্রবাহের রেখাগুলি প্রকাশ করে, নিশ্চিত করে যে তারা উদ্দেশ্যপ্রণোদিত প্যাটার্ন অনুসরণ করে, এবং UT মিস করতে পারে এমন কোনও অভ্যন্তরীণ বিচ্ছিন্নতা, পাইপিং বা সীম প্রকাশ করে৷ এই পরীক্ষাটি সাধারণত নতুন ডাই ডিজাইনের প্রথম-নিবন্ধ যোগ্যতার জন্য নির্দিষ্ট করা হয়।

স্টিল ফোরজিংসের সাধারণ ত্রুটি এবং তাদের কারণ

এমনকি ভাল-নিয়ন্ত্রিত ফোরজিং অপারেশনগুলি ত্রুটিপূর্ণ অংশ তৈরি করে। প্রচুর পরিমাণে স্ক্র্যাপ জমা হওয়ার আগে প্রক্রিয়াটি সংশোধন করার জন্য প্রতিটি ত্রুটির মূল কারণ সনাক্ত করা অপরিহার্য।

যেখানে নকল ইস্পাত যন্ত্রাংশ ব্যবহার করা হয়: শিল্প অ্যাপ্লিকেশন

ইস্পাত ফোরজিংস কার্যত প্রতিটি শিল্পে পাওয়া যায় যেখানে উপাদানগুলিকে অবশ্যই উচ্চ চাপ, বারবার লোডিং বা উচ্চ তাপমাত্রা সহ্য করতে হবে। নিম্নোক্ত সেক্টরগুলি গ্লোবাল ফরজিং আউটপুটের সিংহভাগের জন্য দায়ী:

মোটরগাড়ি শিল্প

মোটরগাড়ি খাত মোটামুটি খরচ করে বিশ্বব্যাপী উত্পাদিত সমস্ত ফোরজিংসের 60% . একটি সাধারণ যাত্রীবাহী গাড়িতে 250 টিরও বেশি নকল উপাদান থাকে: ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্ট, সংযোগকারী রড, ক্যামশ্যাফ্ট, ট্রান্সমিশন গিয়ার, স্টিয়ারিং নাকল, হুইল হাব, ব্রেক ক্যালিপার, সাসপেনশন আর্মস এবং সিভি জয়েন্ট হাউজিং। বৈদ্যুতিক যানবাহনে স্থানান্তর মিশ্রণকে পরিবর্তন করছে — কম ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্ট এবং পিস্টন — কিন্তু বড় ব্যাটারি ঘেরের কাঠামোগত সদস্য এবং বৈদ্যুতিক মোটর শ্যাফ্টের চাহিদা বাড়ছে।

মহাকাশ এবং প্রতিরক্ষা

অ্যারোস্পেস ফোরজিংস যে কোনো শিল্পের সবচেয়ে কঠোর উপাদান এবং প্রক্রিয়া সার্টিফিকেশন প্রয়োজনীয়তার বিষয়। কাঠামোগত এয়ারফ্রেমের উপাদানগুলি — উইং স্পার, ফিউজেলেজ ফ্রেম, ল্যান্ডিং গিয়ার স্ট্রটস — এবং ইঞ্জিনের উপাদানগুলি — কম্প্রেসার ডিস্ক, টারবাইন ডিস্ক, শ্যাফ্ট — প্রায় একচেটিয়াভাবে নকল। একটি একক ওয়াইড-বডি বাণিজ্যিক বিমান রয়েছে 1,500 টিরও বেশি নকল অংশ , তাদের মধ্যে অনেকগুলি ইস্পাতের পরিবর্তে বড় অ্যালুমিনিয়াম বা টাইটানিয়ামের টুকরা, কিন্তু ল্যান্ডিং গিয়ার এবং অ্যাকচুয়েশন সিস্টেমে উচ্চ-শক্তির ইস্পাত ফোরজিংস প্রাধান্য পায়।

তেল, গ্যাস এবং বিদ্যুৎ উৎপাদন

প্রেসার ভেসেল ফ্ল্যাঞ্জ, ভালভ বডি, পাইপলাইন ফিটিং, ওয়েলহেড কম্পোনেন্টস এবং টারবাইন রোটর হল শক্তি সেক্টরে গুরুত্বপূর্ণ ফোরজিং অ্যাপ্লিকেশন। এই অংশগুলি উচ্চ চাপ, উচ্চ তাপমাত্রা এবং প্রায়শই ক্ষয়কারী পরিবেশের অধীনে কাজ করে যেখানে ঢালাই ছিদ্র করা একটি অগ্রহণযোগ্য ঝুঁকি হবে। বাষ্প বিদ্যুৎ কেন্দ্রের জন্য বড় টারবাইন রটার ফোরজিংস ওজন করতে পারে 200 টনের বেশি চূড়ান্ত মেশিনের পরে এবং প্রসবের আগে কয়েক মাস ফরজিং, তাপ চিকিত্সা এবং পরীক্ষার প্রয়োজন।

নির্মাণ এবং খনির সরঞ্জাম

ট্র্যাক লিঙ্ক, স্প্রোকেট, বালতি দাঁত, রক ড্রিল বিট, এবং ভারী নির্মাণ এবং খনির সরঞ্জামগুলিতে স্ট্রাকচারাল পিনগুলি প্রভাব এবং ঘর্ষণ প্রতিরোধের জন্য নকল স্টিলের উপর নির্ভর করে। এই উপাদানগুলির দ্বারা দেখা অত্যন্ত উচ্চ গতিশীল লোড - একটি বড় খননকারী বালতি দাঁত প্রতি শিফটে কয়েক হাজার প্রভাব চক্র শোষণ করতে পারে - গ্রহণযোগ্য পরিষেবা জীবনের জন্য প্রয়োজনীয় ফোরজিংসের উচ্চতর দৃঢ়তাকে করে তোলে৷

স্টিল ফোরজিং প্রযুক্তিতে আধুনিক উন্নয়ন

ইস্পাত ফোরজিংয়ের মূল পদার্থবিদ্যা পরিবর্তিত হয়নি — উত্তপ্ত হলে ধাতু এখনও চাপের মধ্যে প্রবাহিত হয় — তবে প্রক্রিয়াটিকে ঘিরে থাকা প্রযুক্তি গত দুই দশক ধরে যথেষ্ট উন্নতি করেছে।

সীমিত উপাদান বিশ্লেষণ (এফইএ) সিমুলেশন ফোরজিং প্রক্রিয়ার — ডিফর্ম, ফোরজি বা সিমুফ্যাক্টের মতো সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে — প্রকৌশলীদের একটি একক ডাই কাটার আগে ধাতব প্রবাহ, স্ট্রেন বিতরণ, ডাই স্ট্রেস এবং সম্ভাব্য ত্রুটির অবস্থানের পূর্বাভাস দিতে দেয়। এটি জটিল নতুন অংশগুলির জন্য প্রয়োজনীয় ডাই ট্রাইআউট পুনরাবৃত্তির সংখ্যা নাটকীয়ভাবে হ্রাস করেছে, ডাই ডেভেলপমেন্ট সময় এবং খরচ কমিয়েছে 30-50% অনেক ক্ষেত্রে।

সার্ভো-নিয়ন্ত্রিত হাইড্রোলিক এবং সার্ভো-মেকানিক্যাল প্রেস প্রোগ্রামেবল র‍্যাম বেগ প্রোফাইলগুলিকে অনুমতি দেয়, এমন উপকরণগুলির উষ্ণ এবং আইসোথার্মাল ফোর্জিং সক্ষম করে যেগুলির জন্য আগে ডেডিকেটেড সরঞ্জামের প্রয়োজন ছিল বা ডাই ফোরজিংয়ে একেবারেই সম্ভব ছিল না৷ তাপ উৎপাদন এবং ধাতব প্রবাহ নিয়ন্ত্রণের জন্য গুরুত্বপূর্ণ পর্যায়ে রামটিকে ধীর করা যেতে পারে, বা কম সংবেদনশীল ক্রিয়াকলাপের ক্ষেত্রে চক্রের সময়কে অপ্টিমাইজ করতে ত্বরান্বিত করা যেতে পারে।

স্বয়ংক্রিয় ফোরজিং কোষ ইন্ডাকশন হিটার, রোবোটিক বিলেট হ্যান্ডলিং, মাল্টি-অ্যাক্সিস প্রেস ট্রান্সফার সিস্টেম এবং ইন-লাইন ভিশন ইন্সপেকশনের সমন্বয়ে ন্যূনতম সরাসরি শ্রম দিয়ে উচ্চ-আয়তনের ক্লোজড-ডাই ফোরজিং লাইন চালানো সম্ভব হয়েছে। একটি আধুনিক স্বয়ংচালিত ফোরজিং লাইন থাকতে পারে একজন অপারেটর চার থেকে ছয়টি প্রেসের তদারকি করছে , লাইনের শেষে লেজার স্ক্যানিং এবং মেশিন ভিশন সিস্টেম দ্বারা পরিচালিত মান পরিদর্শন সহ।

নির্ভুলতা কাছাকাছি-নেট-আকৃতি forging — চূড়ান্ত জ্যামিতির এত কাছাকাছি যন্ত্রাংশ তৈরি করা যে শুধুমাত্র কার্যকরী পৃষ্ঠগুলিতে মেশিনিংকে হালকা ফিনিশিং পাসে হ্রাস করা হয় — স্বয়ংচালিত গিয়ার এবং ভারবহন উপাদানগুলির জন্য ক্রমবর্ধমান সাধারণ। এই পদ্ধতিটি যন্ত্রের সময়কে হ্রাস করে, উপাদানের ব্যবহারকে উন্নত করে এবং উপকারী শস্য প্রবাহকে সংরক্ষণ করে যা অন্যথায় অংশের পৃষ্ঠে মেশিনিং ধ্বংস করবে।