ساخت پره ها با توجه به شکل پیچیده، دقت ابعادی بالا و نحوه جریان پیچیده ماده و ضخامت های متغیر و در بعضی موارد بسیار کم آن حائز اهمیت بوده و از تکنولوژی بالایی برخوردار است. با توجه به شکل هندسی و قابلیت ماشینکاری پایین جنس اینگونه پره ها و قابلیت های قطعه حاصل از فرآیند آهنگری، ساخت آنها با فرآیند آهنگری مقرون به صرفه است. در این پایان نامه فرآیند آهنگری پره بررسی شده و نکاتی که در طراحی آن باید در نظر گرفته شود مطرح شده است. از شبیه سازی عددی به عنوان یک ابزار قدرتمند در بخش های مختلف طراحی استفاده شده است. از مهمترین پارامترهای ورودی شبیه سازی عددی رفتار ماده (رابطه تنش-کرنش) و شرایط مرزی (ضریب اصطکاک) می باشند. لذا آزمایش های عملی فشار استوانه و حلقه برای به دست آوردن این پارامترها اجرا گردیده است. اولین بار رفتار تنش-کرنش و رفتار اصطکاکی آلومینیوم 6082 به کمک آزمایش فشار استخراج گردید که یکی از نوآوری های این پایان نامه می باشد. مدل نهایی قطعه کار به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزارsolidworks مدلسازی شده است. با استفاده از این اطلاعات، حفره قالب نهایی طراحی گردیده است. مدل های اولیه در نظر گرفته شده به عنوان بیلت اولیه برای فرآیند آهنگری به صورت سه بعدی با استفاده از روش المان محدود تحلیل گردید. برای شبیه سازی فرآیند از نرم افزار deform 3d استفاده گردید پارامترهای مختلفی مانند پرشدن حفره قالب، توزیع کرنش و دما و نیروها مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج تحلیل نمی توان این قطعه را در یک مرحله آهنگری تولید نمود و نیاز به قالبهای دیگری به نام قالبهای پیش فرم خواهد بود. طراحی قالب پیش فرم به کمک روش خطوط هم پتانسیل انجام گرفت. با توجه به مراجع روش خطوط هم پتانسیل تا کنون برای اشکال متقارن و ساده در نظر گرفته شده است و برای شکل پیچیده ای مثل پره در طراحی پیش فرم در نظر گرفته نشده است. این یکی از نوآوری های این پایان نامه بوده است. پس از به دست آوردن قالب های پیش فرم که با استفاده از آن ها شکل نهایی قطعه کار بدون عیب بدست آمد برای تائید نتایج شبیه سازی ها نیز از مدلسازی فیزیکی توسط سرب استفاده شد که با نتایج شبیه سازی مطابقت داشت. نتایج نشان می دهد که روش ارائه شده برای طراحی پیش فرم نسبت به آهنگری تک مرحله ای باعث کاهش حجم پلیسه و یکنواختی کرنش ها می شود. نتایج تست های تجربی نشان می دهد که نمونه های آهنگری شده از لحاظ شکل ظاهری سالم بوده و نتایج عددی تطابق خوبی را با نتایج تجربی نشان می دهد. همچنین مشخص شد که با این کار می توان بین3/1 تا 26 درصد در نیروی آهنگری و 22 درصد در مواد مصرفی صرفه جویی نمود.

طراحی پیش فرم مناسب با توجه پیچیدگی فرم هندسی قطعات و بیشترین کرنش قابل اعمال مجاز به قطعه، می تواند باعث پر شدن کامل قالب، کاهش نیروهای آهنگری، افزایش عمر قالب و بهبود کیفیت قطعه تولیدی شود. در این تحقیق طراحی پیش فرم برای قطعه نامتقارن فولادی بلند، با استفاده از روش خطوط هم پتانسیل الکتریکی و روش توزیع جرمی صورت گرفته و نتایج بدست آمده از شبیه سازی اجزای محدود فرایند با آزمایشات تجربی مقایسه شده است. اختلاف پتانسیل الکتریکی بین لقمه اولیه و فرم نهایی ایجاد شده و خطوط هم پتانسیل بین آنها به کمک نرم افزار abaqus استخراج شده است. در ادامه با انجام طراحی آزمایش و تحلیل در نرم افزار deform-3d با درنظر گرفتن کمترین میزان نیروی لازم برای شکل دهی و واریانس تنش و کرنش، بهترین پیش فرم از میان پیش فرمهای موجود انتخاب شده است. در نهایت قالب فورج بسته مربوط به پیش فرم طراحی شده به کمک روش خطوط هم پتانسیل الکتریکی ساخته شد و مورد آزمایش قرار گرفت. برای اثبات کارآمدی پیش فرم بدست آمده، مقایسه ای بین روش توزیع جرمی و روش خطوط هم پتانسیل الکتریکی انجام گرفت که نتایج بدست آمده نشان دهنده یکنواختی 45 درصدی توزیع کرنش، کاهش 12 درصدی نیروی آهنگری و کاهش 137 گرمی دور ریز مواد اولیه بوده است.