فورج، روش شکل‌دهیِ فلز با استفاده از نیروی فشار، از زمان سومریان باستان فن اصلی ساخت مصنوعات فلزی بوده است. در مقایسه با خاستگاه آن در منطقه هلال حاصلخیز (Fertile Crescent)، امروزه در روش فورج تغییرات مهمی رخ داده است که به فرآیندی سریع، کارآمد و بادوام منتهی شده است. به این خاطر که امروزه، متداول‌ترین روش انجام فورج با استفاده از دستگاه‌های پرس و چکش‌کاری‌ای است که نیروی محرکه‌شان از طریق برق، نیروهای هیدرولیکی یا هوای فشرده تأمین می‌شود.
انواع مختلف فورج و مزایا
عمل کوبیدن در آهنگری، فلز را تغییر شکل داده و شکل می‌دهد، که منجر به تشکیل رگه‌هایی ناگسستنی از دانه‌ها می‌شود. این کار باعث می‌شود فلز مقاومتش را حفظ کند. از اثرات جانبی این رگه‌های دانه‌ای منحصر‌به‌فرد می‌توان به رفع نواقص، ناسرگی‌ها و تخلخل موجود در محصول اشاره کرد. یکی دیگر از مزایای فورج، هزینه‌های به نسبت پایین در دوره‌های تولید میان‌مدت و طولانی است. پس از ابداع دستگاه‌های فورج، می‌توان محصولات را با سرعت نسبتاً بالا و حداقل زمان توقف تولید کرد.
دو نوع اصلی فورج وجود دارد: سرد و داغ.
فورج داغ
فورج داغ مستلزم گرم کردن فلز تا دمای بالاتر از دمای تبلور مجدد است. این عمل می‌تواند به معنای گرم کردن فلزات تا دمای ۱۲۶۰ درجه سانتی‌گراد باشد. مهمترین مزیت فورج داغ کاهش انرژی مورد نیاز برای شکل‌دهی مناسبِ فلز است. این موضوع به این خاطر است که گرمای شدید استحکام تسلیم (yield strength) فلز را کاهش می‌دهد و شکل‌پذیری را بهبود می‌بخشد. همچنین محصولات فورج داغ دارای مزیتِ حذف غیریکنواختی‌های شیمیایی می‌باشند.
فورج سرد
معمولاً به فورج فلز در دمای اتاق فورج سرد گفته می‌شود، اگرچه در هر دمای زیر دمای تبلور مجدد امکان‌پذیر است. بسیاری از فلزات، مانند فولاد پر‌کربن، برای فورج سرد بسیار محگم هستند. صرف نظر از این مانع، از نظر استانداردهای کنترل ابعاد، یکنواختی محصول، پرداخت سطح و آلودگی، فورج سرد بر فورج گرم برتری دارد. فورج سرد شامل شیوه‌های متنوع فورج از جمله خم کردن، با فشار از قالب رد کردن، کشش سرد و کله‌زنی سرد است. با این حال، این افزایش تنوع هزینه دارد، زیرا برای فورج سرد به تجهیزات با قدرت بیشتری نیاز است و ممکن است استفاده از بازپخت میانی ضروری شود.
دسته‌بندی فرآیند فورج
ورای انواع فورج سرد و گرم، فرآیندهای اختصاصی بسیاری وجود دارد. این طیف گسترده‌ی فرآیندها را می‌توان در سه گروه اصلی قرار داد:
- شکل‌دهی کششی ضخامت محصول را کاهش و طول را افزایش می‌دهد.
- پتک‌کاری افقی ضخامت محصول را افزایش و طول را کاهش می‌دهد.
- شکل‌دهی فشاری جریانی از پتک‌کاری در مسیرهای چندگانه یا دلخواه فراهم می‌آورد.
این سه دسته‌بندی شامل انواع خاص بسیار متفاوتی می‌باشند:
فرآیند فورج قالب باز
هنگامی که از قالب‌های تخت بدون هیچ پروفیلی در فورج استفاده می‌شود، این فرآیند فورج قالب باز (یا فورج دستی) نامیده می‌شود. قالب باز به فلز امکان می‌دهد در هرجایی جریان داشته باشد، مگر در جایی که با قالب برخورد کند. برای دستیابی به نتیجه حداکثری، حرکت صحیح قطعه کار ضروری است، که باید بیش از ۱۰۰ تن وزن و ۳۸٫۲۴ متر طول باشد. این نوع فورج برای تراشکاری یا شکل دادن شمش قبل از اقدامات شکل‌دهی ثانویه مفید است.
فرآیند فورج قالب بسته
در فورج قالب بسته، که گاهی اوقات فورج قالب چاپی نامیده می‌شود، از قالب استفاده می‌شود. این قالب‌ها به یک سندان متصل می‌شوند در حالی که یک چکش فلز مذاب را مجبور به جاری شدن داخل حفره‌های قالب می‌کند. هنگام فورج شکل‌های هندسی پیچیده، اغلب از ضربات و یا حفره‌های قالبی متعدد استفاده می‌شود. هزینه‌های بالای تولید اولیه قالب‌ها باعث گران بودن فورج قالب بسته در کوتاه‌مدت می‌شود، اما با افزایش تولید قطعات این فرآیند مقرون‌به‌صرفه می‌شود. همچنین فورج قالب بسته استحکام استثنایی در مقایسه با روش‌های دیگر فراهم می‌کند. از کاربردهای متداول فورج قالب بسته می‌توان به تولید قطعات و ابزارهای خودرو اشاره کرد.
فورج پرسی
در فورج پرسی، عامل اصلی شکل‌دهی فشرده‌سازی است. فلز روی قالبی ثابت قرار می‌گیرد، در حالی که با قالب پرس فشار مداومی اعمال می‌شود و به شکل دلخواه می‌رسد. مدت تماس فلز با قالب‌ها بسیار بیشتر از انواع دیگر فورج است، اما مزیت این فرآیند فورج امکان تغییر شکل همزمان کل محصول است. مزیت دیگر فورج پرسی، توانایی در نظارت و کنترل میزان فشرده‌سازی مشخص است. کاربردهای فورج پرسی بسیار زیاد است، زیرا تقریباً محدودیتی در اندازه محصول تولیدی وجود ندارد. فورج پرسی می‌تواند فورج گرم یا سرد باشد.
فورج غلتکی
فورج غلتکی فرآیند افزایش طول میله یا سیم‌هاست. تولیدکننده میله‌های فلزی گرم شده را بین دو غلتک استوانه‌ای قرار می‌دهد که می‌چرخند و برای شکل دادن به فلز فشاری پیش‌رونده وارد می‌کنند. از مزایای فورج غلتکی می‌توان به جلوکیری از تشکیل فلاشینگ و ساختار دانه‌ای بزرگ اشاره کرد.