فورج سرد چیست؟

فرایند فورج سرد یکی از قدیمی ترین روشها در فعالیتهای فلزکاری است: یک شمش فلزی تحت فشار ابزاری قدرتمند یا فشرده، به صورت خمیری پلاستیکی تغییر شکل میدهد (قالب و پانچ) تا به شکل مطلوب برسد. این فرایند نه تنها شکل فلز را تغییر میدهد بلکه ویژگیهای ماده‌ی آن مثل قدرت، مفتول پذیری و دوام آن را نیز تغییر میدهد زیرا در اصل اندازه‌ی فلز را تغییر میدهد و به شخص اجازه میدهد تا بخشهایی را بسازد که کیفیت سطح بهتر، دقت هندسی بالاتر و قدرت فرسایش بالاتری داشته باشد. بخشهای فورج شده در برنامه‌های دارای عملکرد بالا کاربرد زیادی دارند، یعنی برنامه هایی که قدرت و امنیت انسانی در آنها اهمیت زیادی دارد، مثل موشک و قطعات هوا فضا. از فرایند فورج اغلب برای تولید قطعات یکسان در مقدار انبوه استفاده میشود، برای مثال در صنعت اتوموبیل‌سازی.(سیارک)
امروزه برای افزایش کیفیت محصولات و کاهش هزینه‌های و تاخیر در تولید به صنعت فورج نیاز داریم. طراحی عملکرد اولیه‌ی فرایندهای فورج به معنای آزمون و خطاهای بسیار زیاد روی ابزارهای فورج است. در واقع میخواهیم از شبیه‌سازیهای عددی استفاده کنیم تا به اطلاعات فرایند دست پیدا کرده (جریان مواد اولیه، فشارهای ابزار و غیره) و پارامترهای فرایند فورج را بهینه کنیم.
شبیه سازی عددی برای فرایند فورج غیر خطی نیازمند روشهای عددی کارآمد و بهینه است. روشهای توسعه‌ی کلاسیک کاربرد زیادی برای شبیه سازی و بهینه سازی فورج دارد . افرادی مثل Chenot، Fourment و همکارانش کارهای پیشرفته‌ای در CEMEF در فرانسه انجام داده اند . نرم افزار FORGE مربوطه کاربرد زیادی در صنعت فورج دارد. همانطور که روشهای افزایشی میتوانند تغییرشکل پلاستیکی زیادی را شبیه سازی کنند و فرایند تماس- اصطکاک را نیز به صورت مرحله به مرحله شبیه سازی کنند، موجب تخمین بسیاری خوبی از کشش و فشار نیز میشوند، اما زمان محاسباتی بسیار بالایی دارند. این هزینه‌های محاسباتی باعث شده که کاربرد این روشها در فرایند بهینه سازی سخت باشد. در چنین شرایطی، زمینه‌ی ساخت یک حل‌کننده‌ی قوی و سریع برای طراحی عملکرد و بهینه سازی فراهم شد. یک رویکرد معکوس (IA) نیز برای مدلسازی فورج سرد محور متقارن ایجاد شد . این رویکرد باعث میشود که به حداکثر اطلاعات در مورد شکل و قطعه‌ی نهایی برسیم. فرضیه‌های بارگذاری تناسبی و فعالیتهای ساده‌سازی ابزاری باعث شده‌اند که محاسبات IA در مقایسه با روشهای افزایشی بسیار سریعتر باشد. اما این فرضیه‌ها تاریخچه‌ی بارگذاری را نادیده گرفتند و در نتیجه نمیتوانند برآورد خوبی از فشار ارائه دهند.(سیارک)
Gati و همکارانش، و Guo و همکارانش روش جدیدی به نام رویکرد شبه معکوس (PIA) را برای مدلسازی شکل دهی صفحات پیشنهاد دادند . تعدادی ساختار واسطه‌ی قابل قبول نیز معرفی شد که تاریخچه‌ی بارگذاری نیز در نظر گرفته شود. روش PIA مزایای IA را حفظ کرده (بسیار سریع است) اما برای تخمین فشار نیز عملکرد خوبی دارد. ساختارهایی که در PIA قدیمی از نظر هندسی مناسب و قابل قبول بودند نیز از نظر مکانیکی جایگزین ساختارهای قابل قبولی که با استفاده از روش سطح آزاد بدست آمده بودند شدند، و اینکار باعث شد که خطاها بسیار کوچک شود. این روش جدید به فرد اجازه میدهد تا همانند روشهای افزایشی تاریخچه‌ی بارگذاری را هم در نظر بگیرند، اما در عین حال از رویکرد افزایشی بهتری به نام رویکرد معکوس استفاده کنند. در PIA یک الگوریتم ادغام شکل‌پذیری به نام "الگوریتم عددی مستقیم" نیز پیشنهاد شده است، که در مقایسه با الگوریتم نقشه کشی بازگشتی کلاسیک (RMA)، برای افزایش بالای بارگذاری بسیار کارآمدتر است. ترجمه  itrans.ir