چکیده
فرآیند فورج چرخشی یکی از فرآیندهایی است که امروزه در بسیاري از صنایع جهت تولید رینگ ها و قطعات استوانهاي با فرم هاي خاص موردتوجه قرار گرفته است. به عنوان مثال در صنعت خودروسازي جهت تولید چرخها و دیسک کلاچ اتومبیل به کار میرود. در این مقاله ابتدا معرفی فرآیند فورج چرخشی و نحوه عملکرد آن صورت گرفته است. سپس شبیه سازي این فرآیند جهت تولید یک رینگ ساده در نرم افزار ABAQUS انجام شده و در مورد سطح تماس قالب ها و رینگ، تنش هاي وارد شده به رینگ، نیرو و توان لازم جهت انجام فرآیند و همچنین دلیل کاهش توان نسبت به فرآیند فورج معمولی بحث شده است. تطبیق نتایج شبیه سازي با نتایج آزمایشات عملی نمایانگر دقت بالاي نتایج شبیه-

سازي است.

واژههاي کلیدي: فورج چرخشی- آزمایشات عملی- -ABAQUS تنش هاي رینگ- نیرو و توان فرآیند

-۱ مقدمه

در فورجینگ به روش معمول، قالب از دو قسمت بالا و پایین تشکیل شده که در یک راستا قرار داشته و داراي یک محور مشترك می باشند. با حرکت قالب بالا فرم دهی قطعه صورت می گیرد. همچنین در پایان فرآیند تمامی سطح قالب ها با سطح قطعه اولیه در تماس می باشد.
در روش فورج چرخشی که در شکل ۱ نشان داده شده است، دو قالب بالا و پایین وجود دارد. قالب بالا از محور عمودي ماشین

γ درجه انحراف داشته وحول محور عمودي ماشین دوران می نماید. قالب پایین در راستاي عمودي حرکت می نماید و به قالب بالا نزدیک می شود. با نزدیک شدن قالب پایین به قالب بالا، قطعه مورد نظر تغییر شکل می یابد. سطح تماس بین قالب ها و قطعه در روش فورج چرخشی کمتر از فورج معمولی بوده و در نتیجه نیرو و توان لازم جهت شکل دادن قطعه نسبت به فورج معمولی کمتر می باشد. مزایاي روش فورج چرخشی عبارتند از: صدا و ارتعاشات کمتر، کیفیت یکنواخت قطعه نهایی، سطح صاف تر قطعه تولید شده نسبت به فورج معمولی، تلرانس نزدیک تر به شکل اصلی، ذخیره انرژي، وقت و هزینه مواد.[۱]

مزایاي بیان شده، موجب شده است که این تکنولوژي بیشتر و بیشتر مورد توجه صنایع مختلف قرار بگیرد. بعضی از این صنایع عبارتند از صنایع خودرو سازي، ماشین هاي ابزار، تجهیزات الکتریکی و ابزار برشی و یکی از استفاده هاي بسیار زیاد از این تکنولوژي تولید چرخ ماشین ها، دیسک کلاچ ماشین و قاب بلبرینگ ها می باشد.[۱]

شکل : ۱ فرآیند فورج چرخشی

پژوهشهایی که تاکنون در مورد فورج چرخشی ارائه گردیده اکثراً در مورد اندازه گیري تنش وارد در محل تماس قالب بالا و قطعه کار می باشد۲]و[۳ و یا پارامترهاي توان و جریان ماده جهت بهینه سازي فرآیند بررسی گردیده اند.[۶-۴] تاکنون در مقالات براي بررسی موارد بیان شده از روش هاي آزمایش عملی و آنالیز تنشی استفاده گردیده است.[۱۰-۷] روش آزمایش عملی همراه با صرف هزینه و زمان بسیاري می باشد تا پارامترهاي گوناگون بررسی گردند و این امر موجب می گردد این روش مقرون به صرفه نباشد. از طرف دیگر استفاده از روش آنالیز تنشی به دلیل روبرو شدن با روابط پیچیده محاسباتی و خطاي حاصل از ساده سازي ها نمی تواند روش مناسبی در نظر گرفته شود. در سال هاي اخیر با استفاده از نرم افزارهاي اجزا محدود صرفه جویی بسیاري در هزینهها و زمان صورت گرفته است و با اعتبار بخشیدن نتایج شبیه سازي با استفاده از روش آزمایش عملی، می توان در موارد مشابه به نتایج آنها اطمینان نمود. ونگ و ژاو ۱۱]و[۱۲ با استفاده از کدنویسی اجزا محدود، شبیه سازي یک رینگ ساده را در حالت سه بعدي به انجام رساندند. لیو و همکاران شبیه سازي فرآیند فورج چرخشی را با استفاده از نرم افزار DEFORM انجام دادند .[۱۳] یوآن نیز توسط همین نرم افزار فرآیند فورج چرخشی را شبیه سازي نمود و پارامترهایی نظیر زاویه انحراف و سرعت قالب پایین را بررسی نمود.[۱۴]
تاکنون مقالات ارائه شده در جهت شبیه سازي فرآیند بوده است و کمتر در مورد شرایط بهینه فرآیند صحبت شده است. در این مقاله سعی شده است رابطه اي ارائه گردد که شرایط بهینه جهت مناسب ترین عملکرد فرآیند فورج چرخشی انتخاب شود. همچنین نتایج شبیه سازي حاصل از نرم افزار ABAQUS با نتایج آزمایش عملی مقایسه شده و در مورد سطح تماس قالب ها با رینگ، تنش ها، نیروها و توان لازم جهت انجام فرآیند بحث شده است. همچنین دلیل کاهش نیروها و توان لازم در این فرآیند نسبت به فرآیند فورج معمولی بیان شده است.