طرح توجیهی توليد قطعات صنعتی به روش فورجينگ

گزارش حاضر مطالعات امکانسنجی مقدماتی توليد قطعات صنعتی به روش فورجینگ (آهنگری) می باشد. این مطالعات در قالب متدولوژی مطالعات امکانسنجی تهیه گردیده است مطابق متدولوژی فوق، محصول مورد مطالعه به طور دقیق معرفی می شود.

تا با استفاده از آن سرمایه گذران و علاقه مندان محترم بتوانند کلیه اطلاعات مورد نیاز را کسب و در جهت انجام سرمایه گذاری اقتصادی با دید باز و مسیر شفاف اقدام به احداث واحد توليد آن نمایند.

توليد قطعات صنعتی به روش فورجینگ

محصولات مورد نظر طرح حاضر، توليد انواع قطعات صنعتی به روش آهنگری می باشد. این محصولات به عنوان قطعه های صنعتی محسوب میگردند که در ساخت و تولید انواع خودرو، ماشین آلات کشاورزی و صنعتی، تجهیزات صنعتی و موارد مشابه کاربرد دارند.

از اینرو ماهیت طرح حاضر را می توانیم قطعه سازی عنوان نماییم. مشخصه اصلی توليد این قطعه ها به وسیله آهنگری یا فورج، استحکام و سفتی بالای آنها می باشد. به طوری که این قطعه ها به واسطه ساختمان کریستالی بهبود یافته خود،

از مقاومت بسیار بالایی در مقابل سایش و تغییر شکل مکانیکی برخوردار هستند و همین خواص مکانیکی سبب کاربرد آنها در محل هایی از ماشین آلات و تجهیزات شده است که تحت بارهای مکانیکی بالایی قرار دارند و قطعه های تولید شده از روش های دیگر تولید مانند ماشین کاری و ریخته گری قابلیت کاربرد در این محل ها را ندارند.

علت مقاومت بالای توليد این قطعه ها از روش فورج ، به ماهیت روش تولید آن باز میگردد که در آن قطعه خام در کوره ها گرم شده و سپس به وسیله فشار پرس فشرده میشود. این عمل سبب میگردد که ساختمان متالوژیکی مواد مورد استفاده قطعه بهبود یافته و به صورت بلورهای کوچک و منظم آرایش پیدا نماید که این امر سبب افزایش خواص مکانیکی قطعه نیز می گردد.

کد آیسیک محصول

توليد قطعه های صنعتی به روش آهنگری (فورج) مطابق طبقه بندی وزارت صنایع و معادن دارای کد آیسیک 28911111 میباشد.

معرفی موارد مصرف و کاربرد

اصلی ترین ویژگی این قطعه ها که سبب متمایز سازی آن از دیگر قطعات مشابه می گردد، درجه استحکام و سفتی آن میباشد، به طوری که مقاومت مکانیکی شان در مقابل سایش، ضربه و دیگر بارهای مکانیکی بیشتر از قطعات مشابه تولید شده به وسیله روش های دیگر تولید مانند ماشینکاری و ریخته گری می باشد.

ضرورت توليد این قطعه ها را میتوان این چنین شرح داد که در برخی مکانیزم ها و مجموعه های خودروها و ماشین آلات صنعتی و کشاورزی به واسطه وارد آمدن ضربه و بارهای مکانیکی بالا، لازم است از قطعه هایی استفاده گردد که مقاومت آنها در مقابل این بارها قابل قبول باشد.

و قطعه های صنعتی به روش فورجینگ مناسب ترین گزینه برای این موقعیت ها محسوب می گردند و بنابراین بدون شک می توان گفت که کمتر مجموعه ای از ماشین آلات صنعتی علی الخصوص خودرو را می توان یافت که قطعه های فورج در آن استفاده نشده باشد.

با توجه به ویژگی های عنوان شده در خصوص قطعات فورج، مواردکاربرد این قطعه های در صنعت را میتوان به صورت زیر عنوان کرد:

معرفی موارد کاربرد توليد قطعات صنعتی به روش آهنگری (فورج)

موارد کاربرد	نمونه ای از قطعه های صنعتی تولید شده به روش فورج
خودروسازی	سیبک – میللنگ- شاتون – میل بادامک – قطعات جلوبندی – قطعات موتور- گاردان – اکسل – چهار شاخ – سگدست
ماشین آلات و تجهیزات کشاورزی	قطعات تراکتور – قطعات خرمن کوب ها – قطعات خیش ها و شخم زنها
خودروهای سنگین راهسازی	ناخن لودرها – شنی
ماشین آلات صنعتی	برخی شفتها – بازوي سنگ شکنها – اکسلها
راه آهن و قطار	قطعات خطوط ریلی – واگن ها
قطعات عمومی	کلنگ – چکشها – ابزارآلات و آچارها

لازم به ذکر است که بازار توليد قطعه های صنعتی خودرو به بخش های زیر تقسیم بندی می گردد:

بازار OEM : این بازار را خودروسازان کشور تشکیل می دهند که شرکت های تأمین کننده آنها اقدام به تأمین قطعه های مورد نیاز خود از قطعه سازان مینمایند. شرکت های ساپکو (تأمین کننده شرکت ایران خودرو) شرکت سازه گستر سایپا (تأمین کننده شرکت سایپا) شرکت اپکو (تأمین شرکت ایران خودرو دیزل) از شرکت اصلی فعال در این بازار به شمار می آیند.

بازار OES : این بازار خدمات پس از فروش خودروها میباشد که وابسته به شرکت های خودروساز است. سازمان خدمات پس از فروش ایران خودرو (ایساکو) ، شرکت سایپا یدك، شرکت گسترش خدمات پارس خودرو، مزدا یدك از شرکت های این گروه محسوب میشوند.

بازار AM : این بازار قطعه های خودرو شامل کلیه لوازم یدکی فروش های مختلف در سطح کشور میباشد که به صورت آزاد (بدون ارتباط خاص با خودرو سازان) اقدام به فروش قطعات خودرو مینمایند. میزان مصرف در هر کدام از بازارهای خودرو متفاوت است.

کالاهای جایگزین

پیشتر اشاره گردید که توليد قطعات صنعتی به روش فورجینگ در مجموعه هایی از خودروها و ماشین آلات صنعتی و کشاورزی کاربرد دارند که نیاز به مقاومت مکانیکی بالا می باشد.

از اینرو می توان گفت که قطعه های مورد مطالعه به لحاظ ضرورت برخورداری از مشخصات خاص فنی، نمی توانند دارای کالای جایگزین باشند یعنی به عبارت ساده تر اینکه برای قطعات مورد مطالعه، کالای جایگزین وجود ندارد.

بررسی اهمیت استراتژیک کالا در دنیای امروز

در کشور ما توسعه صنعت خودرو از سال 1371 شروع شده و سیاست های دولت در گسترش این صنعت و کسب سهم از بازار جهانی می باشد. توسعه صنعت خودرو سبب توسعه صنعت قطعه سازی در کشور شده است بطوریکه هم اکنون حدود 1700 قطعه ساز در کشور فعالیت می نمایند.

صنعت خودرو حدود چهار درصد و صنعت قطعه سازی 2/5 درصد از تولید ناخالص داخلی (GNP) کشور را تشکیل می دهند و در این میان قطعه های کند مصرف خودرو که توليد قطعه های صنعتی نیز در آن خانواده قرار دارد، به لحاظ تکنولوژیکی از اهمیت بالایی در قطعه سازی برخوردار می باشند.

توسعه صادرات از دیگر سیاست های دولت است که قطعه های خودرو نیز در این حرکت قرار دارند. نگاه ویژه مسئولین به صادرات قطعات خودرو، ایجاد ستاد ویژه توسعه صادرات این قطعات در سازمان توسعه تجارت ایران و بسیاری از موارد دیگر، نشان از وجود حرکت عظیم در توسعه تولید و صادرات قطعات خودرو می باشد.

بنابراین می توان گفت که هر چند قطعات خودرو در ردیف کالاهای اساسی و استراتژیک قرار ندارند ولی این قطعات در ردیف کالاهای مهم و حساس کشور قرار دارند توليد قطعات صنعتی یک قطعه ای از قطعات خودرو محسوب می شود. از اینرو اهمیت استراتژیک آن نیز در ردیف صنایع و بازار خودرو طبقه بندی می گردد.

کشورهای عمده تولیدکننده و مصرف کننده محصول

در جدول بالا موارد کاربرد قطعات فورجینگ آورده شد. از اینرو کشورهایی که به عنوان کشورهای عمده تولیدکننده و مصرف کننده این قطعه ها میتوانند مطرح گردند میتوان به موارد زیر اشاره کرد.

کشورهای تراز اول تولیدکننده انواع خودرو
صنعت خودرو به لحاظ برخورداری از تعداد تولید بالای انواع خودرو، بزرگترین صنعت مصرف کننده قطعه ها مورد مطالعه است. لذا کشورهای تراز اول در تولید خودرو را میتوانیم به عنوان بزرگترین تولیدکننده و همچنین بزرگترین مصرف کننده معرفی نماییم که این کشورها عبارتند از:

• آمریکا
• ژاپن
• چین
• اروپای غربی
• اروپای مرکزی و شرقی
• آسیا و اقیانوسیه

میتوان گفت که کشورهای عنوان شده کشورهای مطرح تولیدکننده خودرو می باشند، به عنوان کشورهای عمده تولیدکننده و مصرف کننده توليد این قطعه ها صنعتی به روش فورج نیز محسوب می گردند.

کشورهای عمده تولیدکننده ماشین آلات صنعتی

ذیلا” کشورهای عمده تولیدکننده ماشین آلات صنعتی معرفی شده است:

• آمریکا
• کشورهای اروپایی (بخصوص اتحادیه اروپا)
• روسیه
• چین
• ژاپن
• هندوستان

در اینجا لازم به ذکر است که هرچند کشورهای نام برده شده در بالا، به عنوان کشورهای بزرگ در تولید ماشین آلات صنعتی در جهان محسوب می گردند ولی نظر بر اینکه تعداد تولید این ماشین ها در مقایسه با خودرو از رقم بسیار پایینی برخوردار می باشد.

لذا در اینجا ما می توانیم همچنان کشورهای بزرگ تولید و مصرف کننده قطعه های صنعتی (فورجینگ) را همان کشورهای تولیدکننده خودرو در جهان معرفی کنیم.

شرایط صادرات

قطعات مورد مطالعه طرح حاضر، قطعه های فورجینگ است که بخش عمده آن در صنعت خودروسازی کاربرد خواهد داشت از اینرو با توجه به اینکه در امر صادرات یک کالا، معمولاً حجم صادرات یکی از عوامل تعیین قیمت تمام شده کالا در مقصد محسوب می گردد.

لذا در اینجا تنها به شرایط صادرات قطعه های (فورجینگ) با کاربری صنعت خودرو توجه شده و از زوایای مختلف امکان صادرات مورد بررسی قرار گرفته است.

کشورها و شرکت های سازنده ماشین آلات خط تولید

فرایند توليد قطعه های صنعتی به روش فورجینگ نیازمند استفاده از ماشین آلات زیر میباشد. همچنین با مراجعه به تعدادی از قطعه سازان فعال کشور، کشورها و شرکت های سازنده آنها نیز در جدول زیر جمع آوری شده است.

فهرست ماشین آلات توليد قطعات صنعتی به روش فورجینگ

ردیف	ماشین آلات لازم
1	کوره زنبوری با دمای 1800 درجه
2	کوره عملیات حرارتی
3	پرس(پتک) ضربه ای با تناژ 100 تا 200 تن
4	ماشین تراش
5	ماشین فرز

روش توليد قطعات صنعتی (فورجینگ)

انتخاب مواد اولیه

مواد اولیه مورد استفاده در توليد قطعات صنعتی به روش آهنگری را انواع فولاد و فلزات رنگین تشکیل می دهند. آنالیز دقیق مواد اولیه در خصوصیات مکانیکی و فنی قطعه نهایی بسیار نقش مهمی را ایفا می نماید از اینرو انتخاب مواد اولیه (نوع ترکیب فولاد یا فلزات رنگین) اولین مرحله فرایند تولید محسوب می گردد.

آماده سازی مواد اولیه

برخی قطعه های مورد استفاده در ساخت ماشین آلات صنعتی، نیازمند استفاده از قطعه هایی با مشخصه های مکانیکی خاص هستند که این مشخصات در مواد اولیه موجود بازار قابل استحصال نمی باشد.

از اینرو لازم است خواص مواد اولیه مورد استفاده از طریق عملیات متالوژیکی بهبود پیدا نماید. کربن دهی، نیتروژنیزاسیون و موارد مشابه از عملیات بهبود خواص مکانیکی مواد اولیه محسوب می گردد که این عملیات روی مواد اولیه مورد استفاده قطعه سازی انجام می گیرد.

گرم کردن مواد اولیه و رساندن آن به نقطه خمیری

عملیات فورج (آهنگری) به دو صورت گرم و سرد انجام می گیرد. روش سرد در توليد قطعات صنعتی با درجه استحکام پایین و همچنین درجه شکل دهی اندک مورد استفاده قرار می گیرد. این روش کاربرد اندکی در صنعت دارد و اکثراً مخصوص قطعه های کوچک و ساده است.

روش دوم عملیات توليد، فورج گرم است که بخش عمده و قریب به اتفاق قطعه سازی تحت این فرایند را تشکیل می دهد. در این حالت مواداولیه مصرفی قطعه موردنظر تا درجه خمیری به وسیله کوره های مخصوص عملیات آهنگری گرم شده (گداخته شده)

و قطعه جهت عملیات کوبش و شکلدهی آماده می شود. درجه دقیق حرارت دهی مواد تابع آلیاژ و ترکیب مواد و همچنین خصوصیات مکانیکی مورد انتظار از قطعه نهایی میباشد.

شکل دهی قطعه گداخته توسط ضربات پرس

محور فرایند فورجینگ، شکل دهی قطعه در حالت گداخته است. در این مرحله قطعه سرخ شده در قالب قرار داده شده و به وسیله ضربات پرس فورج، شکل قالب را به خود می گیرد.

در این عملیات قطعه گداخته با فشار داخل قالب رانده می شود که این عمل سبب فشرده شدن قطعه و همچنین ایجاد بلورهایی یکسان و همگن با اندازه کوچکتر از وضعیت اولیه شده که در نهایت نتیجه سبب بهبود خواص مکانیکی قطعه همزمان با شکلگیری آن میگردد.

ماشین کاری قطعه فورج شده و رساندن آن به شکل و ابعاد نهایی

در بالا ذکر شد که محوریت عملیات فورج، شکل دهی آن در حالت گرم از طریق فشار پرس و راندن قطعه با فشار به داخل قالب می باشد. در آخرین مرحله از فرآیند توليد قطعات صنعتی در این عمل به علت گداخته بودن قطعه، اکسیداسیون در سطح قطعه اتفاق می افتد.

از طرف دیگر دقت ابعادی در عملیات فورج عموماً قابل رعایت نمی باشد و لذا از نظر ابعادی قطعه فورج شده به صورت کامل منطبق با ابعاد نهایی مورد انتظار از قطعه مطابق نقشه فنی آن نیست. بنابراین به منظور حذف سطح اکسید شده قطعه دو همچنین تولید قطعه با ابعاد دقیق مطابق نقشه فنی،

قطعه فورج شده ماشینکاری می گردند. عملیات ماشینکاری علاوه بر حذف اکسید سطح قطعه و ایجاد ابعاد بسیار دقیق، صافی سطح مورد نظر را نیز روی قطعه ایجاد نموده و آن را مناسب جهت استفاده در محل مورد نظر ماشین می نماید.

مقایسه روش تولید معمول کشورمان با دیگر کشورهای جهان

تکنولوژی و روش توليد قطعات صنعتی فورجینگ در سایر کشورها همان روشی است که در کشور ما انجام میگیرد و تاکنون روش دیگری برای این کار در نقاط دیگر جهان معرفی نشده است.

آنچه که در فرایند تولید فورجینگ دارای اهمیت است و حتی می توان گفت که این عوامل کیفیت قطعه تولید شده را تشکیل داده و در کشورهای صنعتی از درجه بالاتری برخوردار می باشد موارد ذیل هستند:

1. کیفیت و دقت عمل قالب های مورد استفاده
2. کیفیت مواد اولیه مصرفی
3. توان فنی و مهندسی در طراحی و اجرای دقیق فرایند
4. توان فنی و مهندسی در اجرای دقیق عملیات حرارتی روی قطعه

تعیین نقاط قوت و ضعف

تعیین نقاط قوت و ضعف تکنولوژی توليد

نقاط قوت	نقاط ضعف
1. یکسان بودن تکنولوژی مورد استفاده در ایران و دیگر کشورهای جهان	1. ضرورت استفاده از عملیات تکمیل ماشین کاری در فرایندهای تولید
2. عدم نیاز تازه واردان به صنعت برای خرید دانش فنی و تکنولوژی	2. عدم قابلیت تولید قطعات پیچیده فنی
3. قابلیت تولید قطعات برای شاخه های مختلف صنعت	3. نیازمندی فرایند تولید به پرس هایی با تناژ بالا جهت قطعات بزرگ