آهنگری چیست + بررسی تفاوت آهنگری با متالوژی

انسان همواره تلاش کرده است تا با استفاده از عناصر طبیعی مانند آهن و مس، ترکیبات جدیدی که دارای قابلیت‌های کاربردی و استحکام بالا هستند را بسازد؛ به همین دلیل، از فنون مختلف آهنگری استفاده کرده است تا محصولات را با کیفیت بهتری تولید کند. در این مقاله با ذکر جزئیات به بررسی آهنگری چیست پرداختیم و تفاوت آن با متالورژی را بیان کرده‌ایم.

آهنگری یا فورجینگ

آهنگری یا فورجینگ (Forging) یک حرفه قدیمی و مهم است که به منظور تشکیل و تغییر شکل آهن و سایر فلزات برای تولید محصولات مختلف استفاده می‌شود. هدف اصلی آن بهبود ساختار و خواص فیزیکی فلز مورد استفاده است. در این روند، ابزارهایی مانند چکش و سندان استفاده می‌شود که از گذشته تا به امروز نقش مهمی را در این حرفه ایفا کرده اند؛ در ادامه ابزاهای آهنگری را توضیح داده‌ایم. پیشرفت‌های صورت گرفته در صنایع و حرفه‌های مختلف، تأثیر قابل توجهی بر آهنگری داشته و این حرفه را به جنبه علمی‌تری سوق داده است. با این حال، نقش این پیشرفت‌ها چیست؟

برخی از تغییرات در فلزها با استفاده از فشار و ضربه ایجاد می‌شود. امروزه، دستگاه‌های مکانیکی و پرس‌های پیشرفته وارد بازار شده‌اند تا به آهنگران در دستیابی به اهداف خود کمک کنند. این دستگاه‌ها شامل چکش‌های مکانیکی و دستگاه‌های پرس می‌شوند. با استفاده از این تجهیزات پیشرفته، آهنگران قادرند به طراحی و تولید محصولات با کیفیت و ویژگی‌های دقیق‌تر بپردازند. آهنگری شامل شیوه های متعددی است که استفاده از هر یک، می‌تواند قیمت نهایی محصول را تحت تاثیر قرار دهد. برای مثال، استفاده از شیوه‌های اتوماتیک یا سنتی در آهنگری برای تولید پروفیل، ورق و سایر محصولات می‌تواند تاثیری در قیمت پروفیل بگذارد. 

تاریخچه آهنگری

اگر توجه کنید خواهید دید که در اکثر مناطق باستانی، ابزارها و ظروف از جنس برنز یا مس ساخته می‌شدند. اکتشاف اولین فلز توسط انسان هزاران سال پیش صورت گرفت و آن فلز مس بود. این دوره را می‌توان با عنوان “عصر مس” شناخت. از آن زمان به بعد، انسان تلاش کرد تا از این فلز برای ساخت محصولات مختلف استفاده کند. در عصر برنز، که آلیاژی از مس و قلع است، انسان با فرایند ذوب فلزات آشنا شد و گامی دیگر در راستای آهنگری برداشت. از آن زمان به بعد، تحولات بزرگی در زندگی انسان رخ داد و او توانست با استفاده از این فنون، ابزارهای کشاورزی، سلاح‌ها و کالاهای فلزی مورد نیاز خود را تولید کند.

در طول هزاران سال، پیشرفت‌های فراوانی در آهنگری صورت گرفته است و امروزه در کارگاه‌های صنعتی از دستگاه‌هایی استفاده می‌شود که با نیروی برق یا هیدرولیک کار می‌کنند. این دستگاه‌ها، باعث افزایش کارایی، دقت و سرعت در فرآیند آهنگری شده‌اند. همچنین، فناوری‌های جدیدی مانند کنترل عددی رایانه‌ای (CNC) نیز به کار گرفته می‌شود که توانایی تولید قطعات با پیچیدگی و دقت بالا را فراهم می‌کند.

نگاهی به تکنیک‌ها و فرآیندهای آهنگری

آهنگری یکی از صنایع قدیمی و حیاتی است که توانایی تغییر شکل آهن و تبدیل آن به محصولات متنوع را دارد. این صنعت شامل انواع فنون و تکنیک‌هایی مانند خم کردن، سوراخ کردن، کشیدن، فشردن و کوچک کردن است. در طول مراحل آهنگری، از تکنیک‌هایی مانند گرمایش، نگهداری، ضربه زدن و شکل‌دهی بهره می‌برند. این تکنیک‌ها به آهنگران کمک می‌کنند تا آهن را به شکل مورد نظر تغییر شکل دهند و محصولات با کیفیت تولید کنند.

• سوراخ کردن: با استفاده از ابزارهای خاص، آهنگران قادر به سوراخ کردن دقیق در قطعات آهنی هستند.
• برش: به کمک ابزارهای برش، آهنگران می‌توانند قطعات آهنی را به شکل‌های مختلف ببرند. این تکنیک برای ایجاد قطعات دقیق استفاده می‌شود.
• شکل‌دهی: آهنگران با استفاده از ابزارهای مختلف، قطعات آهنی را به شکل‌های مورد نظر خود تغییر شکل می‌دهند. این تکنیک برای ایجاد قطعات با شکل هندسی و ظاهر زیبا کاربرد دارد.
• اتصال: این تکنیک برای اتصال قطعات آهنی به یکدیگر استفاده می‌شود. آهنگران با استفاده از روش‌های مختلف مانند جوشکاری و پیچ گوشتی، قطعات آهنی را به یکدیگر متصل می‌کنند؛ با استفاده از روش‌های مختلفی که بالا به آنها اشاره شد، آهنگران قادر به ایجاد پروژه‌های مختلف در صنایع مختلف مانند ساخت و ساز، صنعت خودرو و غیره هستند.

آهنگری چه کاربردی دارد؟

آهنگری به عنوان یکی از صنایع مهم از گذشته تا به امروز به کار گرفته می‌شود. این هنر، همچنان توسط علاقمندان به این صنعت به اجرا می‌رسد که کاربردهای بسیاری در صنایع مختلف دارد. از ساخت ابزارها و سلاح‌ها تا تزئینات که نقش مهمی در صنعت ایفا می‌کند. همچنین با استفاده از تکنیک‌های مختلف آهنگری مانند فورج، جوشکاری و ریوتینگ، ابزارهای مورد نیاز برای صنایع مختلف ساخته می‌شوند. به عنوان مثال، کوره‌ها، آنویل‌ها، چکش‌ها و دستگیره‌ها از ابزارهایی هستند که در این صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه به برخی از کاربردهای آن اشاره خواهیم کرد:

• ساختمان سازی
• ساخت آلاچیق، سایه‌بان، نردبان و تراس
• تولید ابزارآلات
• ساخت دیوار جداکننده و سقف کاذب؛ با توجه به این کاربردها، می‌توان گفت که آهنگری یک حرفه چندجانبه و اساسی در صنعت ساخت و تولید بوده و نیازمند تخصص و مهارت فنی قوی است.

تفاوت متالورژی و آهنگری چیست؟

متالورژی یا متالوژی، علمی است که به مطالعه و شناخت ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی عناصر فلزی و کاربردهای آن‌ها می‌پردازد. این علم از استخراج مواد معدنی شروع شده و تا ریخته‌گری و فلزکاری ادامه پیدا می‌کند. اما چه تفاوتی بین آنها وجود دارد؟ در واقع، آهنگری به عنوان بخشی از علم متالورژی در نظر گرفته می‌شود. بنابراین، محدوده متالوژی بسیار گسترده‌تر است و فنون قدیمی و بزرگی مانند آهنگری را در خود جای می‌دهد. آهنگری دارای یک سابقه هزاران ساله است؛ زیرا کار روی فلزات از سال‌ها پیش توسط انسان‌ها آغاز شد. اما متالورژی یک علم نوین محسوب می‌شود که به صورت تخصصی و علمی به موضوع استخراج و کار روی فلزات می‌پردازد. 

در کل، آهنگری به عنوان یک روش قدیمی برای کار روی فلزات و بهبود ساختار و استحکام آن‌ها شناخته می‌شود که می‌تواند تأثیر قابل توجهی در قیمت آهن بگذارد و بیشتر به کاربرد عملی و علمی در کار با فلزات تأکید می‌کند. در مقابل، متالوژی به عنوان یک علم، مواد و فرآیندهای کاربردی روی فلزات را مورد بررسی و مطالعه قرار می‌دهد. این دانش، با گستردگی بیشتری همراه است و دربرگیرنده آهنگری و سایر زمینه‌های مرتبط با فلزات می‌شود.

تفاوت بین آهنگری و متالوژی	عنوان
آهنگری: روش قدیمی کار روی فلزات و بهبود ساختار و استحکام / متالوژی: علمی که به مطالعه و شناخت ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی عناصر فلزی و کاربردهای آن‌ها می‌پردازد	تعریف
آهنگری: دارای سابقه هزاران ساله و کار روی فلزات از سال‌های پیش توسط انسان‌ها آغاز شده / متالوژی: یک علم نوین و تخصصی در زمینه استخراج و کار روی فلزات	سابقه
آهنگری: روش قدیمی برای بهبود ساختار و استحکام فلزات / متالوژی: علمی که فرآیندهای کاربردی روی فلزات را مورد بررسی و مطالعه قرار می‌دهد	محدوده
آهنگری: بیشتر به کاربرد عملی و علمی در کار با فلزات تأکید می‌کند / متالوژی: با گستردگی بیشتری همراه است و زمینه‌های مختلفی از جمله آهنگری را در بر می‌گیرد	تاکید

 

انواع آهن مورد استفاده در آهنگری کدامند؟

سنگ آهن به طور معمول با استفاده از فرآیند ذوب و استخراج، تبدیل به آهن شده که این آهن معمولاً با افزودن مقدار مشخصی کربن به آن، به صورت آلیاژ تهیه می‌شود. زغال‌چوب به عنوان یک منبع کربن معمولاً در این فرآیند مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقدار کربن موجود در آهن تاثیر قابل توجهی بر خواص فلز دارد. اگر مقدار کربن بیش از 2٪ باشد، آهن به عنوان چدن شناخته می‌شود. چدن به دلیل داشتن نقطه ذوب نسبتاً پایین و خواص مکانیکی ضعیف، به راحتی قابل ریخته‌گری است؛ اما شکننده بوده و برای آهنگری مناسب نیست. در صورتی که اگر مقدار کربن در بازه 0.25٪ تا 2٪ قرار گیرد، فلز تهیه شده از این فرآیند به عنوان فولاد ابزار شناخته می‌شود. فولاد ابزار قابلیت تحمل عملیات حرارتی را دارد و برای ابزارهایی با درجه سختی و استحکام بالا مناسب است.

هنگامی که مقدار کربن کمتر از 0.25٪ است، فلز حاصل از فرآوری آهن به عنوان آهن فرفورژه یا فولاد نرم شناخته می‌شود. قبل از انقلاب صنعتی، آهن فرفورژه مواد اولیه اصلی برای آهنگران بود. این نوع آهن دارای مقدار کمی کربن است و به صورت گسترده‌ای سرباره سیلیکات‌های آهن شیشه‌ای را دربرمی‌گیرد. وجود سرباره‌ها باعث سخت شدن آهن می‌شود و مقاومت قابل توجهی در برابر زنگ زدگی ایجاد می‌کند. همچنین، این نوع آهن قابلیت جوشکاری فورج را با سهولت بیشتری دارد. به طور کلی، این فرآیند از انواع مختلفی از آهن و فولاد استفاده می‌کند که هر کدام خواص و کاربردهای متفاوتی دارند.

آهنگری چه ابزارهایی دارد؟

در تمامی کارگاه‌ها، تعدادی از ابزارهای اصلی و حیاتی بیشتر استفاده می‌شود. در ادامه، به بررسی 6 مورد از این ابزارها خواهیم پرداخت:

1. کوره (Forge)

یکی از اصلی‌ترین ابزارها است. این وسیله برای فورجینگ (شکل دادن به آهن در دمای بالا) و گرم کردن قطعات فلزی استفاده می‌شود. کوره ذوب آهن با ایجاد حرارت مورد نیاز، فلز را به دمای شکل پذیری موردنظر می‌رساند.

2. چکش (Hammer)

به عنوان ابزار اصلی آهنگر، برای شکل دادن و تغییر شکل قطعات فلزی استفاده می‌شود. آهنگر با استفاده از نیروی بازوی خود، با چکش بر روی فلز می‌زند تا آن را به شکل دلخواه برساند. نوع و اندازه چکش‌ها ممکن است بسته به نیازهای شکل‌دهی متفاوت باشد. همچنین، برای جلوگیری از خراشیدن قطعات، از چکش‌های نرمتری که به آن‌ها پتک (Mallet) می‌گویند، استفاده می شود.

3. سندان (Anvil)

یکی از ابزارهای مهم در کارگاه‌های آهنگری است. این ابزار باید بسیار محکم و استوار باشد تا بتواند نیروی وارد شده از طریق ضربات چکش را به خوبی تحمل کند. سندان دارای شکل‌های مختلفی در سراسر سطح خود است که به وسیله آن‌ها آهنگر به سادگی می‌تواند آهن را با ضربات چکش به شکل دلخواه تغییر شکل دهد. بیشتر مدل‌های سندان دارای یک سر گرد و یک سر مربعی هستند که به عنوان راهنمای شکل‌دهی قطعه، عمل می‌کند.

4. انبر (Tongs)

یکی دیگر از ابزارهای کمکی در آهنگری است که به آهنگر اجازه می‌دهد بدون لمس مستقیم فلز گداخته، آن را به سادگی جابجا کند. این ابزار بر اساس شکل قطعه کار، انواع مختلفی دارد.

5. اسکنه یا مغار (Chisels)

یکی از ابزارهای دستی برای شکل‌دهی به فلزات محسوب می‌شود. این ابزار شامل یک تیغه فلزی در یک سر بدنه و یک دسته (عموماً از چوب) در سر دیگر است. با استفاده از این تیغه، آهنگر می‌تواند قطعه کار را برای رسیدن به شکل‌های پیچیده‌تر تغییر شکل دهد.

6. گیره (Vise)

 یک ابزار است که به صورت ثابت روی میز کار آهنگری نصب می‌شود و برای نگهداری قطعه کار بکار می‌رود. این ابزار از طریق مکانیزمی قابل تنظیم قطعه کار را در موقعیت مورد نظر نگه می‌دارد. با استفاده از گیره آهنگری، آهنگر قطعه کار را ثابت کرده و به راحتی می‌تواند بر روی آن عملیات مورد نظر را انجام دهد. این ابزار قادر است تنش‌ها و شوک‌های وارد شده از ضربات چکش را تحمل کند و قطعه کار را در جای خود ثابت نگه دارد؛ همچنین، در آهنگری ابزارهای دیگری نیز استفاده می‌شود که ممکن است ضروری نباشند، اما برای رسیدن به اهداف خاص در شکل‌دهی مورد نیاز باشند. برخی از این ابزارها عبارتند از:

A) سنبه یا سوراخ‌کن‌ها (Drift): برای ایجاد سوراخ در قطعه کار استفاده می‌شوند.

B) پانچ دستی (Punches): برای سوراخ‌کاری فلزات سرد یا گرم کاربرد دارد که مدل‌های ماشینی آن‌ها نیز وجود دارد.

C) برس‌های سیمی (Wire Brushes): برای برطرف کردن زائده‌های موجود بر روی قطعه کار استفاده می‌شوند و قابلیت تحمل دماهای بالا را دارند.

D) قالب یا پرس: ابزاری برای شکل دهی به آهن است که از طریق ریخته‌گری ساخته می‌شود.

E) ابزارهای پیچشی: این ابزارها برای پیچاندن قطعه کار یا ایجاد شکل‌های خاص بر روی آن کاربرد دارد؛ این ابزارها به عنوان تجهیزات مکمل در آهنگری کمک می‌کنند تا عملیات شکل‌دهی به خوبی انجام شود.

جمع بندی

به طور کلی آهنگران، با استفاده از ابزار آلات مختلف، فلزات را شکل می‌دهند و محصولات متنوعی مانند درهای آهنی، نرده‌ها، مبلمان، میز و صندلی، نعل اسب و غیره را به تولید می‌رسانند. برای انجام این کار، فلز را با استفاده از حرارت در یک جعل، نرم و قابل انعطاف می‌کنند. سپس با استفاده از ابزارهای آهنگری و دستان ماهر، فلز را به شکل دلخواه درمی‌آورند تا در نهایت سرد شود و شکل نهایی خود را بگیرد.

همچنین آهنگری مدرن و سنتی بسته به نوع محصولات و ابزارهای استفاده شده، تفاوت‌هایی دارد. در نوع سنتی، ابزارهای دستی مانند چکش، انبر و سندان استفاده می‌شود که از دوران‌های گذشته تاکنون کاربرد داشته است. اما در نوع مدرن، از ابزارهای برقی مانند چکش برقی، مته، آسیاب، اسکنه های هوا و پرس هیدرولیک و ماشین‌آلات مهندسی مانند مته ستون، تراش میانی، ماشین فرز و تجهیزات جوشکاری استفاده می‌کنند. این تجهیزات و ماشین‌آلات برای آهنگران امروزی جزئی از ابزارهای اساسی شده‌اند.