Conocimientos básicos y ventajas y desventajas de la forja
La forja es el uso de maquinaria para aplicar presión al metal en blanco de manera que produce deformación plástica para obtener ciertas propiedades mecánicas, formas y tamaños. El método de procesamiento de forja es uno de los componentes. A través de la forja, se pueden eliminar la soltura de fundición y otros defectos causados por el metal en el proceso de fundición. La estructura de la microestructura se puede optimizar. Además de eso, las propiedades mecánicas de la forja son generalmente mejores que las piezas fundidas debido a la preservación de las líneas de corriente completas del metal.
Para la maquinaria, se forjan principalmente piezas importantes con cargas elevadas y condiciones de trabajo severas. Esto es a menos que sean placas, perfiles o piezas soldadas que se puedan laminar con formas simples.
Temperatura de deformación
La temperatura inicial de recristalización del acero es de aproximadamente 727 °C, pero generalmente se usa 800 °C como línea divisoria. Aquella por encima de 800 °c es forja en caliente, y entre 300 y 800 °c es forja en caliente o semi-caliente. La forja a temperatura ambiente es forja en frío.
Las forjas utilizadas en la mayoría de las industrias son forja en caliente, forja en caliente y forja en frío. La aplicación de estos métodos de forjado es para forjar piezas como automóviles y maquinaria en general. La forja en caliente y la forja en frío pueden ahorrar materiales de manera efectiva.
Categoría de forja
Como se mencionó anteriormente, de acuerdo con la temperatura de forjado, hay forjado en caliente, forjado en caliente y forjado en frío. De acuerdo con el mecanismo de formación, la forja se puede dividir en forja libre, forja en matriz, anillo rodante, forja especial.
1) Forja libre
La forja libre se refiere al método de procesamiento de piezas forjadas que utiliza herramientas universales simples. Incluye la aplicación directa de una fuerza externa al blanco entre los yunques superior e inferior del equipo de forja para deformar el blanco y obtener la geometría y la masa interna requeridas. Las forjas producidas por el método de forja libre se denominan forjas libres.
La forja libre es buena para la producción de piezas forjadas con lotes pequeños. Los equipos de forja, como martillos de forja y prensas hidráulicas, se utilizan para formar los espacios en blanco y obtener piezas forjadas calificadas. Los procesos básicos de la forja libre incluyen el recalcado, el estirado, el punzonado, el corte, el doblado, la torsión, el escalonamiento y la forja. La forja libre toma la forma de forja en caliente.
2) Forjado en matriz
La forja en matriz se divide en forja en matriz abierta y forja en matriz cerrada. El blanco de metal se deforma por presión en la cámara de forja con una forma determinada para obtener la forja. La forja en matriz se utiliza generalmente para producir piezas con poco peso y grandes lotes. La forja en matriz se puede dividir en forja en matriz en caliente, forja en caliente y forja en frío. La forja en caliente y la forja en frío son la dirección de desarrollo futuro de la forja en matriz y representan el nivel de la tecnología de forja.
De acuerdo con el material, la forja en matriz también se puede dividir en forja en matriz de metal ferroso, forja en matriz de metal no ferroso y moldeo de productos en polvo. Como sugiere el nombre, los materiales son metales ferrosos como el acero al carbono, metales no ferrosos como el cobre y el aluminio, y materiales pulvimetalúrgicos.
La extrusión debe atribuirse a la forja en matriz, que se puede dividir en extrusión de metal pesado y extrusión de metal ligero. La forja de matriz cerrada y la forja de recalcado cerrada pertenecen a los dos procesos avanzados de forja de matriz. Debido a que no hay margen de maniobra, la tasa de utilización del material es alta. El acabado de piezas forjadas complejas puede completarse en uno o varios procesos.
Sin bordes voladores, el área de fuerza de la forja es más pequeña y la carga requerida también es más pequeña. Sin embargo, cabe señalar que el espacio en blanco no se puede limitar por completo. Por lo tanto, es necesario controlar estrictamente el volumen de la pieza en bruto, controlar la posición relativa del troquel de forja y medir la forja, y esforzarse por reducir el desgaste del troquel de forja.
3) anillo de molino
El molino de anillos se refiere a la producción de piezas de anillos de diferentes diámetros a través de la máquina de fresado de anillos con equipo especial. El método produce piezas con forma de rueda, como cubos de ruedas de automóviles y ruedas de trenes.
4) Forja especial
La forja especial incluye la forja por laminación, laminación en cuña, forja radial, forja por matriz líquida y otros métodos de forja, que son más adecuados para la producción de ciertas formas especiales de piezas. Por ejemplo, el forjado con rodillos es un buen proceso eficaz para reducir la presión de formación posterior. El laminado en cuña puede producir bolas de acero, ejes de transmisión y otras piezas. Por último, la forja radial puede producir barriles grandes, ejes escalonados y otras piezas forjadas.
5) Troquel de forja
De acuerdo con el modo de movimiento del troquel de forja, la forja se puede dividir en laminación de péndulo, forja de rotación de péndulo, forja de rodillo, laminación de cuña, anillo de rodillo y laminación oblicua. Los rodillos oscilantes, los arneses de péndulo y los anillos son buenos para la forja de precisión. Con el fin de mejorar la utilización de los materiales, la forja de rodillos y el laminado cruzado son buenos para el procesamiento previo de materiales delgados.
La forja rotatoria, como la forja libre, también se forma localmente. Su principal ventaja es que se puede moldear con menos fuerza de forjado que el tamaño del forjado. Incluyendo la forja libre, este método de forja, cuando se procesa, el material se expande desde la superficie cercana del molde a la superficie libre. Por lo tanto, es difícil asegurar la precisión. Las computadoras controlan la dirección del movimiento del troquel de forja y el proceso de estampación rotativa.
La forma de productos complejos y de alta precisión se puede obtener con una fuerza de forjado más baja, como la producción de piezas forjadas como palas de turbinas de vapor con muchas variedades y tamaños grandes. El movimiento del molde del equipo de forja es inconsistente con el grado de libertad y puede dividirse en las siguientes cuatro formas:
Limitar la forma de fuerza de forja
Modo de restricción de cuasi carrera
Modo de restricción de carrera
Modo de restricción de energía
Para obtener una alta precisión, tenga cuidado de evitar la sobrecarga en el punto muerto inferior, controle la velocidad y la posición del molde. Porque todo esto puede tener un impacto en las tolerancias de forjado, la precisión de la forma y la vida útil del troquel. Además, para mantener la precisión, preste atención al ajuste de la holgura del riel deslizante, asegurando la rigidez, ajustando el punto muerto inferior y utilizando transmisiones de subsidio.
También hay movimientos verticales y horizontales del deslizador (para forjado de piezas delgadas, refrigeración por lubricación y forjado de piezas para producción a alta velocidad), y el uso de dispositivos de compensación puede aumentar el movimiento en otras direcciones.
Los métodos anteriores son diferentes. La fuerza de forja requerida, el proceso, la utilización del material, el rendimiento, las tolerancias dimensionales y los métodos de refrigeración por lubricación también son diferentes. Estos factores también son factores que afectan el nivel de automatización.
Materiales de forja
Los materiales de forja son principalmente aceros al carbono y aceros aleados de varios componentes, seguidos por aluminio, magnesio, cobre, titanio y sus aleaciones. El estado original del material es barra, lingote, polvo de metal y metal líquido. La relación entre el área de la sección transversal del metal antes de la deformación y el área de la sección transversal después de la deformación se denomina relación de forjado. La selección correcta de la relación de forjado, la temperatura de calentamiento y el tiempo de mantenimiento razonables, la temperatura de forjado razonable y la temperatura de forjado final, la cantidad de deformación razonable y la velocidad de deformación tienen mucho que ver con la mejora de la calidad del producto y la reducción de costos.
Generalmente, las piezas forjadas de tamaño pequeño y mediano utilizan barras redondas o cuadradas como piezas en bruto. La estructura de grano y las propiedades mecánicas del material en barra deben ser uniformes y buenas. La forma y el tamaño son precisos y la calidad de la superficie es buena, lo cual es conveniente para la producción en masa del tejido. Siempre que la temperatura de calentamiento y las condiciones de deformación estén razonablemente controladas, puede forjar sin una gran deformación de forja.
Los lingotes solo se utilizan para piezas forjadas grandes. Los lingotes son estructuras fundidas con grandes cristales columnares y centros sueltos. Por lo tanto, es necesario romper los cristales columnares en granos finos mediante una gran deformación plástica. Luego aflojarlos y compactarlos para obtener una excelente microestructura del metal y propiedades mecánicas.
Forja de material pulvimetalúrgico
Los espacios en blanco prefabricados de pulvimetalurgia formados por prensado y sinterización se pueden convertir en piezas forjadas en polvo mediante forjado en matriz sin volante en estado caliente. El polvo de forja tiene una densidad cercana a la de las piezas forjadas en matriz generales, tiene buenas propiedades mecánicas y alta precisión, lo que puede reducir el procesamiento de corte posterior. Las piezas forjadas en polvo están uniformemente organizadas internamente y no tienen segregación. Por lo tanto, son buenos para fabricar piezas de trabajo como engranajes pequeños. Sin embargo, el precio del polvo es mucho más alto que el precio de las varillas en general. La aplicación en la producción también está limitada hasta cierto punto.
Aplique presión estática al metal líquido vertido en la cámara del molde para que se solidifique, cristalice, fluya, se deforme plásticamente y se moldee bajo presión. De esa manera, se puede obtener la forma y el rendimiento deseados de la forja en matriz. La forja en matriz de metal líquido es un método de formación entre la fundición a presión y la forja en matriz. Es adecuado para piezas complejas de paredes delgadas que son difíciles de formar en la forja en matriz en general.
Otros materiales
Además de los materiales habituales y aluminio, magnesio, cobre, titanio, etc., y sus aleaciones, también se forjan o laminan para completar superaleaciones a base de hierro, superaleaciones a base de níquel, superaleaciones a base de cobalto de la aleación de deformación. Pero estas aleaciones, debido a su área plástica relativamente estrecha, la dificultad de forjado será relativamente grande. La temperatura de calentamiento de diferentes materiales, la temperatura de forjado y la temperatura de forjado final tienen requisitos estrictos.
Proceso
Los diferentes métodos de forjado tienen diferentes procesos, de los cuales el proceso de forjado en caliente es el más largo. El orden general es: forjado en blanco → calentamiento en blanco de forjado → forjado en blanco en rollo → formación de forjado en matriz → borde de corte → punzonado → corrección → inspección intermedia, una inspección del tamaño de forjado y defectos superficiales → tratamiento térmico de forjado, para eliminar el estrés de forjado, mejorar el metal rendimiento de corte → limpieza, principalmente para eliminar la escala de óxido de la superficie → corrección → inspección. Piezas forjadas en general para pasar por inspección de apariencia y dureza. Las piezas forjadas importantes también deben someterse a análisis de composición química, propiedades mecánicas, tensión residual y otras pruebas y pruebas no destructivas.
Características de forja
En comparación con las fundiciones, los metales de forja mejoran su microestructura y sus propiedades mecánicas. Después de que la estructura de fundición se deforma por el método de forjado, debido a la deformación y recristalización del metal, las dendritas gruesas originales y los granos columnares se convierten en estructuras de recristalización isotílicas con granos más finos y tamaño uniforme.
Entonces, la segregación original, la holgura, la porosidad, la sujeción de escoria y otra compactación y soldadura en los lingotes de acero, y su estructura se vuelve más compacta. Esto mejora la plasticidad y las propiedades mecánicas del metal.
Las propiedades mecánicas de las piezas fundidas son inferiores a las de las piezas forjadas del mismo material. Además, el procesamiento de forjado puede garantizar la continuidad de la estructura de fibra metálica. Entonces, la estructura de fibra de la forja es consistente con la forma de la forja. La línea aerodinámica del metal es completa, y las piezas forjadas producidas por forja de precisión, extrusión en frío, extrusión en caliente y otros procesos garantizan que las piezas tengan buenas propiedades mecánicas y una larga vida útil, que son incomparables con las piezas fundidas.
Piezas forjadas
Las piezas forjadas son objetos en los que se aplica presión al metal para darle la forma requerida o la fuerza de compresión adecuada a través de la deformación plástica. Esta fuerza generalmente se logra mediante el uso de un martillo o presión. El proceso de forjado construye una estructura granular delicada y mejora las propiedades físicas del metal. En el uso real de piezas, un diseño correcto permite que las partículas fluyan en la dirección de la presión principal.
Casting
La fundición es un objeto de metal moldeado obtenido por varios métodos de fundición. Se trata de un metal líquido fundido inyectado en el molde previamente preparado mediante vertido, inyección u otros métodos de fundición. Se enfría por caída de arena, limpieza, post-tratamiento, etc., los objetos obtenidos con una determinada forma, tamaño y rendimiento.