Forja

La forja pot millorar les propietats mecàniques de les peces metàl·liques, i la solució de conformació de metalls s'utilitza en peces crítiques a causa de la seva fiabilitat per a aplicacions molt estressades i crítiques. El procés de forja pot generar ràpidament la geometria del producte final, normalment en un o uns quants cops de martell. Té dos tipus: la forja en fred comprimeix el metall a temperatura ambient, mentre que la forja en calent requereix un nivell de temperatura molt alt, i la forja en calent pot produir formes més complicades que la forja en fred.

 

Descripció

 

La forja pot millorar les propietats del metall, incloent l'estructura, la conductivitat i la longevitat, i sovint es classifica segons la temperatura a la qual es realitza. El procés de fabricació és martell, premsar o enrotllar el metall per donar-li forma mitjançant equips com un martell, una premsa o una matriu. La forja pot canviar el flux metàl·lic i l'estructura del gra del material i, per tant, les peces metàl·liques forjades tenen una resistència i una duresa excepcionals per a aplicacions molt estressades i crítiques.

 

Tipus de forja

 

La forja metàl·lica és un procés de fabricació crucial que implica donar forma a la peça metàl·lica mitjançant la força de compressió, i pot produir components forts, duradors i fiables perfeccionant l'estructura del gra del metall. Els mètodes de forja es classifiquen principalment en funció de la temperatura a la qual es treballa el metall i el disseny de les matrius utilitzades.

 

 

• √Forja en calent

És el mètode tradicional en què el metall s'escalfa per sobre de la seva temperatura de recristal·lització, que per a l'acer pot superar els 1.200 graus. Aquesta alta temperatura fa que el metall sigui més mal·leable i dúctil, la qual cosa permet donar-li forma a geometries complexes amb menys força. L'alta temperatura evita l'enduriment per tensió i afavoreix la formació de nous grans refinats, que milloren la resistència i la ductilitat del material. Té els següents beneficis:

1. 1. Ductilitat millorada, les temperatures elevades fan que el material sigui més flexible, simplificant la formació de peces complicades.
2. 2. Eliminació de l'enduriment per treball, els metalls sovint s'endureixen i es tornen trencadissos per la forja en fred, mentre que la forja en calent evita completament aquest problema, el que la fa ideal per a peces que requereixen una alta deformació plàstica.
3. 3. Refinament de la microestructura, l'estructura del gra es refina, donant lloc a propietats mecàniques millorades.
4. 4. Formes complexes, aquest procés és ideal per crear components grans i complexos a causa de l'alta conformabilitat del metall.

A causa de les característiques anteriors, la forja en calent s'utilitza àmpliament a les indústries d'automoció, aeroespacial, petroli i gas i maquinària pesada per produir components crítics com cigonyals, bieles, engranatges, pales de turbina, elements de subjecció i peces estructurals.

 

• √Forja calenta

La forja calenta es realitza a una temperatura entre la temperatura ambient i la temperatura de recristal·lització del metall. Per a l'acer, aquest rang és normalment entre 400 graus i 950 graus). Aquest mètode serveix com a terme mitjà entre la forja en calent i en fred. La palanca metàl·lica s'escalfa mitjançant escalfadors d'inducció i després es forja en matrius tancades, i aquest procés requereix menys força que la forja en fred i ofereix una millor precisió que la forja en calent. Té els següents avantatges:

1. 1. Propietats equilibrades, pot oferir un equilibri entre la precisió dimensional de la forja en fred i la facilitat de conformació de la forja en calent. A diferència de la forja en calent, on la calor extrema pot degradar les propietats del material, la forja calenta equilibra la formabilitat amb la integritat mecànica.
2. 2. Les càrregues d'eines reduïdes, les càrregues d'eines i premsa són més baixes en comparació amb la forja en fred i, per tant, també es redueix el cost de manteniment de les eines. Això millora la qualitat de la superfície i allarga la vida útil de les matrius de forja, reduint els costos d'eines.
3. 3. Acabat superficial millorat, pot resultar en un acabat superficial més llis en comparació amb la forja en calent a causa de la reducció de l'escala i l'oxidació.
4. 4. Eficiència energètica, escalfar el material a temperatures més baixes requereix molt menys energia, i suposa una reducció dels costos operatius i una menor petjada de carboni.

La forja calenta s'utilitza sovint per produir peces de precisió com engranatges de transmissió d'automòbils, eixos d'eix i altres components de maquinària industrial, com ara coixinets, brides i components estructurals.

 

• √Forja en fred

Els tipus de forja també es poden classificar segons el disseny de la matriu, i el disseny de la matriu té un paper crític en el procés de forja, determinant la forma i la complexitat del producte final.

 

• √La forja oberta-la forja amb matriu, també coneguda com a forja lliure, consisteix a donar forma a una peça entre dues matrius planes o de forma senzilla que no tanquen completament el metall. L'operador manipula la peça per aconseguir la forma desitjada mitjançant martell o premsat repetits. La forja lliure no és adequada per produir peces complexes amb toleràncies estretes i sovint requereix mecanitzats posteriors per aconseguir les dimensions finals.

Aquest procés pot produir diversos tipus de peces metàl·liques, com ara peces forjades, peces de martell i peces de fosa, i peces mecàniques d'alta-resistència i alta-durabilitat, com ara cigonyals, bielles i coixinets.

 

• √Tancat-Forja de matrius

També s'anomena forja d'impressió-encuny, aquest procés utilitza dues matrius que contenen una impressió pre-tallada de la part final. La peça de treball es col·loca entre aquestes matrius i s'aplica pressió, forçant el metall a omplir les cavitats de la matriu i té els següents avantatges:

1. 1. Alta precisió i consistència: aquest mètode produeix peces amb toleràncies ajustades i formes complexes amb un alt grau de repetibilitat.
2. 2. Propietat mecànica superior, crea una estructura de gra refinat que segueix el contorn de la peça, donant lloc a una resistència, ductilitat i resistència a la fatiga superiors.
3. 3. Cost-eficaç, l'inconvenient és que el cost inicial de les eines és elevat, però és un procés rendible-per a grans tirades de producció.

La forja de matrius tancades-s'utilitza àmpliament a la indústria de l'automòbil per a peces com ara artells de direcció, bielles i eixos, així com a l'aeroespacial per a components estructurals crítics.

 

 

• √Forja de rotllos

La forja amb rotllos utilitza dos rotlles cilíndrics o semi{0}}oposats amb impressions acanalades per donar forma a una barra o palanquilla escalfada. Quan la peça passa entre els rotlles giratoris, el seu gruix es redueix i la seva longitud augmenta. Té els següents avantatges:

1. 1. Apta per a peces llargues, aquesta solució és molt eficient per produir peces llargues i esveltes amb seccions transversals-variables.
2. 2. Excel·lent estructura de gra, pot produir una estructura de gra favorable, donant lloc a propietats mecàniques superiors.

Aquest procés s'utilitza sovint per fabricar components per a la indústria de l'automòbil, com ara eixos, molles de fulla i eixos cònics, així com eines manuals com ara ganivets.

 

• √Forja molesta

La forja alterada, també coneguda com a encapçalament, augmenta el diàmetre d'una peça comprimint-ne la longitud, i aquest procés es pot fer en diverses etapes per crear geometries complexes. Té les següents característiques:

1. 1. Alt ritme de producció, és un procés ràpid i eficaç adequat per a una producció en gran-volum.
2. 2. Resistència millorada, aquest procés crea un flux continu de gra, que millora la força i la resistència a la fatiga de la peça.

La forja alterada s'utilitza habitualment per produir elements de subjecció com cargols i cargols, així com vàlvules de motor, acoblaments i barres de pistó per a les indústries de l'automoció, aeroespacial i de la construcció.

 

Defectes en la forja i mesura de prevenció

 

El procés de producció de forja i l'equip de producció es racionalitza, i encara hi ha alguns defectes comuns que es troben en la producció en massa. Per tant, identificar-los i abordar-los és crucial per garantir la qualitat i el rendiment de les peces de rendiment amb toleràncies estrictes per als nostres clients.

 

• √Esquerdes, sovint es troben a la superfície de les peces forjades, que poden estar relacionades amb temperatures baixes o un esforç excessiu.
• √Voltes, es formen durant el plegat, que és una costura subtil a la peça. Sovint és causada per un flux de material insuficient i un mal disseny de matriu.
• √Tancat en fred, aquest defecte pot crear una costura feble que sovint està relacionada amb una calor insuficient. Es tracta d'un tipus de defectes de volta, el que significa l'enllaç o connexió feble causada per un flux de material inadequat.
• √Els buits, sovint causats per un mal disseny o per tècniques d'escalfament inadequades, que sovint condueixen a gas o aire atrapat al metall durant la forja, afecten la resistència i la durabilitat de la peça.
• √L'excés de flaix, durant la forja, el material flueix fora de les cavitats de la matriu.
• √Mala qualitat de la superfície, com ara el brunyit, a causa de la fricció excessiva durant el procés de forja, les rascades o sagnats que queden a la superfície de les peces.
• √Estructura de gra inadequada, això podria ser causat per un mal disseny, calor insuficient, mala qualitat del material, que condueix a uns patrons de gra inadequats que debiliten la integritat estructural del metall.

 

Per comprovar aquests defectes durant el procés de producció, a continuació s'apliquen algunes tècniques NDT (proves no-destructives) populars:

 

 

 

 

 

No totes les forges requereixen l'END indicat anteriorment, i Fabmann pot proporcionar aquestes solucions de prova amb finalitats de control de qualitat. El nostre enginyer de qualitat pot ajudar els nostres clients a identificar errors o defectes de disseny en un producte abans que es produeixi en massa. El nostre equip es compromet a oferir serveis d'alta qualitat per a peces forjades en diferents indústries, com ara el petroli i el gasfixacions PED xerrades, petroquímica, infraestructures i construcció.