गर्म फोर्जिंग और ठंडी फोर्जिंग दो अलग-अलग धातु बनाने की प्रक्रियाएं हैं जो समान परिणाम प्रदान कर सकती हैं। फोर्जिंग किसी धातु को पूर्व निर्धारित आकार में विकृत करने के लिए कुछ उपकरणों और उपकरणों का उपयोग करने की प्रक्रिया है - विरूपण गर्म फोर्जिंग, ठंडा फोर्जिंग, या यहां तक कि गर्म फोर्जिंग प्रक्रियाओं का उपयोग करके पूरा किया जाता है। अंततः, निर्माता किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए सबसे उपयुक्त फोर्जिंग के प्रकार का चयन करने से पहले कई मानकों पर विचार करेंगे। ऐसे मामले में जहां अनाज की संरचना की व्यवस्था भाग को दिशात्मक विशेषताओं से संपन्न करती है, अनाज को संरेखित करने के लिए फोर्जिंग का उपयोग किया जाता है ताकि वे भाग द्वारा सामना किए जाने वाले उच्चतम तनाव का विरोध कर सकें। इसके विपरीत, ढलाई और यांत्रिक प्रसंस्करण का आमतौर पर अनाज संरचनाओं की व्यवस्था पर कम नियंत्रण होता है।
फोर्जिंग प्रक्रिया
फोर्जिंग को किसी धातु के ठोस अवस्था में निर्माण या विरूपण के रूप में परिभाषित किया गया है। कई फोर्जिंग प्रक्रियाएं अपसेटिंग के माध्यम से पूरी की जाती हैं, जिसमें हथौड़ा या स्ट्राइकर रॉड या रॉड के सिरे को चौड़ा करने और सिरे के आकार को बदलने के लिए दबाने के लिए क्षैतिज रूप से चलता है। अंतिम आकार तक पहुँचने से पहले, भाग आमतौर पर निरंतर कार्यस्थानों से होकर गुजरता है। उच्च शक्ति वाले बोल्ट इस तरह से 'कोल्ड हेडेड' होते हैं। इंजन वाल्व भी अपसेट होने से बनता है।
ड्रॉप हैमर फोर्जिंग में, भाग को सांचे में तैयार भाग के आकार में ठोक दिया जाता है, जो लोहार की खुली डाई फोर्जिंग के समान होता है। इस मामले में, धातु को निहाई के विरुद्ध वांछित आकार में ठोका जाता है। खुली डाई फोर्जिंग और बंद डाई फोर्जिंग के बीच अंतर है। डाई फोर्जिंग में, धातु कभी भी साँचे द्वारा पूरी तरह से बाधित नहीं होती है। बंद या दबाए गए सांचों में, जाली धातु आधे सांचों के बीच सीमित होती है। सांचे पर बार-बार हथौड़ा मारने से धातु अपने आकार में आ जाती है, और सांचे के दोनों हिस्से अंततः मिल जाते हैं। हथौड़े की ऊर्जा भाप या वायवीय, यांत्रिक या हाइड्रोलिक तरीकों से प्रदान की जा सकती है। वास्तविक ड्रॉप हैमर फोर्जिंग में, गुरुत्वाकर्षण अकेले ही हथौड़े को नीचे की ओर धकेलता है, लेकिन कई सिस्टम गुरुत्वाकर्षण के साथ संयुक्त रूप से बिजली सहायता का उपयोग करते हैं। हथौड़ा सांचे को बंद करने के लिए अपेक्षाकृत उच्च गति, कम बल के वार की एक श्रृंखला प्रदान करता है।
दबाव फोर्जिंग में, उच्च दबाव उच्च गति की जगह लेता है, और मोल्ड का आधा हिस्सा आमतौर पर पावर स्क्रू या हाइड्रोलिक सिलेंडर द्वारा प्रदान किए गए एक ही झटके में बंद हो जाता है। हैमर फोर्जिंग का उपयोग आमतौर पर छोटे भागों के उत्पादन के लिए किया जाता है, जबकि प्रेस फोर्जिंग का उपयोग आमतौर पर बड़े पैमाने पर उत्पादन और स्वचालन के लिए किया जाता है। दबाव फोर्जिंग का धीमा अनुप्रयोग अक्सर भागों के आंतरिक भाग को हथौड़े से मारने की तुलना में बेहतर तरीके से संसाधित करता है, और आमतौर पर इसे टाइटेनियम विमान बल्कहेड जैसे बड़े उच्च गुणवत्ता वाले भागों पर लागू किया जाता है। अन्य विशिष्ट फोर्जिंग विधियां इन मूल विषयों के आधार पर भिन्न होती हैं: उदाहरण के लिए, बेयरिंग रेस और बड़े गियर रिंग को रोलिंग रिंग फोर्जिंग नामक प्रक्रिया के माध्यम से बनाया जाता है, जो निर्बाध गोलाकार भागों का उत्पादन कर सकता है।
गर्म फोर्जिंग
जब धातु का एक टुकड़ा गर्म फोर्ज किया जाता है, तो इसे काफी गर्म किया जाना चाहिए। विभिन्न धातुओं की गर्म फोर्जिंग के लिए आवश्यक औसत फोर्जिंग तापमान है:
1150 डिग्री सेल्सियस तक स्टील
एल्यूमीनियम मिश्र धातु के लिए 360 से 520 डिग्री सेल्सियस
700 से 800 डिग्री सेल्सियस (तांबा मिश्र धातु)
गर्म फोर्जिंग प्रक्रिया में, स्टील बिलेट्स या बिलेट्स को फोर्जिंग भट्टी या ओवन में धातु के पुन: क्रिस्टलीकरण बिंदु से ऊपर के तापमान पर गर्म किया जाता है। विरूपण के दौरान धातुओं को तनाव से सख्त होने से बचाने के लिए यह अत्यधिक गर्मी आवश्यक है। धातु की प्लास्टिक अवस्था के कारण इसे काफी जटिल आकार में बनाया जा सकता है। धातु तन्यता एवं लचीलेपन को बनाये रखती है।
कुछ धातुओं, जैसे कि सुपरअलॉय, को बनाने के लिए, एक प्रकार की गर्म फोर्जिंग जिसे इज़ोटेर्मल फोर्जिंग कहा जाता है, का उपयोग किया जाता है। यहां, फोर्जिंग प्रक्रिया के दौरान भागों की सतह को ठंडा होने से बचाने के लिए मोल्ड को लगभग बिलेट के तापमान तक गर्म किया जाता है। ऑक्साइड स्केल के गठन को कम करने के लिए कभी-कभी नियंत्रित वातावरण में फोर्जिंग की जाती है।
परंपरागत रूप से, निर्माता भागों के निर्माण के लिए गर्म फोर्जिंग का चयन करते हैं क्योंकि यह सामग्री को प्लास्टिक की स्थिति में विकृत करने की अनुमति देता है, जिससे धातु को मशीन बनाना आसान हो जाता है। उच्च फॉर्मेबिलिटी के साथ धातु विरूपण के लिए हॉट फोर्जिंग की भी सिफारिश की जाती है, जो इस बात का संकेतक है कि कोई धातु दोष पैदा किए बिना कितना विरूपण झेल सकता है। हॉट फोर्जिंग के लिए अन्य विचारों में शामिल हैं:
असतत भागों का उत्पादन
मध्यम से निम्न परिशुद्धता
कम तनाव या कम परिश्रम
सजातीय अनाज संरचना
लचीलापन बढ़ाएँ
रासायनिक असंगति और सरंध्रता को दूर करें
हॉट फोर्जिंग की संभावित कमियों में शामिल हैं:
कम सटीक सहनशीलता
शीतलन प्रक्रिया के दौरान सामग्री विकृत हो सकती है
विभिन्न धातु कण संरचनाएँ
आसपास के वातावरण और धातुओं के बीच संभावित प्रतिक्रियाएं (स्केलिंग)
शीत फोर्जिंग (या शीत निर्माण)
शीत फोर्जिंग के कारण धातु अपने पुनर्क्रिस्टलीकरण बिंदु से नीचे विकृत हो जाती है। कोल्ड फोर्जिंग से लचीलापन कम होने के साथ-साथ तन्य शक्ति और उपज शक्ति में उल्लेखनीय सुधार होता है। कोल्ड फोर्जिंग आमतौर पर कमरे के तापमान के करीब की जाती है। कोल्ड फोर्जिंग अनुप्रयोगों में सबसे आम धातु आमतौर पर मानक स्टील या कार्बन मिश्र धातु स्टील है। कोल्ड फोर्जिंग आमतौर पर एक बंद डाई प्रक्रिया है।
जब धातु पहले से ही नरम धातु (जैसे एल्यूमीनियम) होती है, तो आमतौर पर कोल्ड फोर्जिंग को प्राथमिकता दी जाती है। यह प्रक्रिया आमतौर पर हॉट फोर्जिंग से सस्ती होती है, और अंतिम उत्पाद के लिए सटीक मशीनिंग की शायद ही आवश्यकता होती है। कभी-कभी, जब धातु को ठंडा करके वांछित आकार में ढाला जाता है, तो अवशिष्ट सतह तनाव को हटाने के बाद ताप उपचार किया जाता है। शीत फोर्जिंग द्वारा धातु की ताकत में सुधार के कारण, निम्न श्रेणी की सामग्रियों का उपयोग कभी-कभी उपयोग योग्य भागों का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है जिन्हें मशीनिंग या गर्म फोर्जिंग के माध्यम से उसी सामग्री से नहीं बनाया जा सकता है।
निर्माता विभिन्न कारणों से गर्म फोर्जिंग के स्थान पर कोल्ड फोर्जिंग का चयन कर सकते हैं - क्योंकि ठंडे फोर्ज्ड भागों के लिए बहुत कम या बिल्कुल सटीक मशीनिंग की आवश्यकता नहीं होती है, और विनिर्माण प्रक्रिया में यह चरण आमतौर पर वैकल्पिक होता है, जिससे पैसे की बचत होती है। कोल्ड फोर्जिंग से प्रदूषण की समस्या भी कम होती है, जिसके परिणामस्वरूप घटकों की समग्र सतह बेहतर होती है। कोल्ड फोर्जिंग के अन्य लाभों में शामिल हैं:
दिशात्मक विशेषताएँ निर्दिष्ट करना आसान है
प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता में सुधार करें
आकार नियंत्रण बढ़ाएँ
उच्च तनाव और उच्च मोल्ड भार को संभालना
स्वच्छ या लगभग स्वच्छ भागों का उत्पादन
कुछ संभावित कमियों में शामिल हैं:
फोर्जिंग से पहले धातु की सतह साफ और ऑक्साइड स्केल से मुक्त होनी चाहिए
धातुओं की ख़राब लचीलापन
अवशिष्ट तनाव हो सकता है
भारी और अधिक शक्तिशाली उपकरणों की आवश्यकता है
अधिक शक्तिशाली उपकरणों की आवश्यकता है
गर्म फोर्जिंग
गर्म फोर्जिंग को पुनर्क्रिस्टलीकरण तापमान से कम लेकिन कमरे के तापमान से अधिक तापमान पर किया जाता है ताकि कमियों को दूर किया जा सके और गर्म और ठंडे फोर्जिंग के फायदे हासिल किए जा सकें। ऑक्साइड त्वचा का निर्माण कोई समस्या नहीं है, और गर्म फोर्जिंग की तुलना में, सहनशीलता कम हो सकती है। कोल्ड फोर्जिंग की तुलना में, मोल्ड की लागत कम होती है और निर्माण के लिए आवश्यक बल भी कम होता है। कोल्ड वर्किंग की तुलना में, यह स्ट्रेन हार्डनिंग को कम करता है और लचीलेपन में सुधार करता है।
आवेदन
ऑटोमोटिव उद्योग में, फोर्जिंग का उपयोग आइडलर आर्म और एक्सल जैसे सस्पेंशन भागों और कनेक्टिंग रॉड और ट्रांसमिशन गियर जैसे पावरट्रेन भागों के निर्माण के लिए किया जाता है। फोर्जिंग का उपयोग आमतौर पर पाइपलाइन वाल्व स्टेम, वाल्व बॉडी और फ्लैंज के लिए किया जाता है, जो कभी-कभी संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए तांबे मिश्र धातु से बना होता है। रिंच जैसे हाथ के उपकरण आमतौर पर जाली होते हैं, जिनमें कई तार रस्सियाँ होती हैं