Forjare de precizie

Forjarea este o metodă de formare a metalelor care utilizează mașini de forjare pentru a aplica presiune pe o țagle de metal, provocând deformarea plastică pentru a obțineforjatecu proprietăți mecanice specifice, forme și dimensiuni. Forjarea elimină defectele precum porozitatea turnării care apar în timpul procesului de topire, optimizează microstructura și păstrează liniile intacte de curgere a metalului. Piesele forjate au, în general, proprietăți mecanice superioare în comparație cu piesele turnate din același material.

 

Pe baza temperaturii piesei de prelucrat în timpul forjarii, forjarea poate fi clasificată ca: forjare la cald (peste temperatura de recristalizare), forjare caldă (de la temperatura de recristalizare la 30% din temperatura de recristalizare) și forjare la rece (sub 30% din temperatura de recristalizare, în general la temperatura camerei).

 

 

Cel mai des folosit material în forjare este oțelul aliat. Temperatura inițială de recristalizare a oțelului este de aproximativ 727 de grade, dar 800 de grade este, în general, folosită ca linie de demarcație. Forjare peste 800 de grade este forjare la cald; forjarea între 300 și 800 de grade se numește forjare la cald sau forjare semi-la cald; iar forjarea la temperatura camerei se numește forjare la rece. Piesele forjate utilizate în majoritatea industriilor sunt forjate la cald. Forjarea la cald și forjarea la rece sunt utilizate în principal pentru forjarea pieselor din automobile și mașini generale. Forjarea la cald și forjarea la rece pot economisi în mod eficient materialele.

 

Forjare gratuită
Forjarea liberă se referă la o metodă de prelucrare care utilizează unelte simple, de uz general-sau care aplică direct forță externă țaglei dintre nicovalele superioare și inferioare ale echipamentului de forjare, determinând deformarea țaglei și obținerea formei geometrice și a calității interioare dorite. Piesele forjate produse prin metoda de forjare liberă se numesc forjare libere. Forjarea liberă este utilizată în principal pentru producerea pieselor forjate în loturi mici. Echipamentele de forjare, cum ar fi ciocanele de forjare și presele hidraulice, sunt folosite pentru a modela țaglele și pentru a obține piese forjate calificate. Procesele de bază ale forjarii libere includ răsucirea, tragerea, perforarea, tăierea, îndoirea, răsucirea, deplasarea și îmbinarea prin forjare. Forjarea liberă folosește întotdeauna metode de forjare la cald.

 

Forjare matrițe
Forjarea cu matriță este împărțită în continuare în forjare cu matriță deschisă și forjare cu matriță închisă. Tagla de metal este deformată sub presiune într-o cavitate a matriței de forjare de o anumită formă pentru a obține forjarea. Forjarea cu matriță este utilizată în general pentru producerea de piese care nu sunt grele, dar sunt produse în loturi mari. Forjarea matrițelor poate fi împărțită în forjare cu matriță la cald, forjare la cald și forjare la rece. Forjarea cu matriță închisă, datorită absenței fulgerului, are o rată de utilizare mai mare a materialului. Forjarile complexe pot fi finisate în unul sau mai multe procese. În plus, forjarea cu matriță închisă produce piese forjate cu o zonă de tensiune mai mică, necesitând o sarcină mai mică. Este important de remarcat că forjarea cu matriță închisă necesită un control strict al volumului taglelor, poziția relativă a matrițelor de forjare și măsurarea pieselor forjate pentru a minimiza uzura matriței.

 

Materiale metalice potrivite pentru forjare

Principalele materiale utilizate pentru forjare sunt oțelul carbon și oțelul aliat de diferite compoziții, urmate de aluminiu, magneziu, cupru, titan și aliajele acestora. Stările originale ale materialelor includ bare, lingouri, pulbere metalică și metal lichid. Raportul dintre aria secțiunii transversale a metalului înainte de deformare și aria secțiunii transversale după deformare se numește raport de forjare. Selectarea corectă a raportului de forjare, a temperaturii adecvate de încălzire și a timpului de menținere, a temperaturilor de forjare inițiale și finale adecvate și a cantității și vitezei de deformare adecvate sunt cruciale pentru îmbunătățirea calității produsului și reducerea costurilor. Pe lângă materialele metalice menționate mai sus, superaliaje pe bază de fier forjat-, nichel- și cobalt- sunt de asemenea forjate sau laminate. Cu toate acestea, datorită gamei lor relativ înguste de plastic, aceste aliaje sunt mai dificil de forjat și sunt impuse cerințe stricte privind temperatura de încălzire, temperatura inițială de forjare și temperatura finală de forjare pentru diferite materiale.

 

 

Fluxul procesului de forjare
Diferite metode de forjare au procese diferite, forjarea cu matriță la cald având cel mai lung flux. Secvența generală este: decuparea țaglelor, încălzirea țaglelor, pregătirea forjarii cu role, forjarea matrițelor, tăierea, curățarea, perforarea, îndreptarea etc.

 

Inspecție de forjare
Inspecția de forjare include-inspecția procesului, inspecția dimensională, detectarea defectelor de suprafață și compoziția chimică, tensiunile reziduale, proprietățile mecanice și analiza metalografică. Dacă este necesar, pot fi efectuate și teste ne-distructive (NDT).Tratament termicde forjare este utilizat pentru a elimina stresul de forjare și pentru a îmbunătăți prelucrabilitatea metalului.

 

Caracteristicile forjatelor
1. Comparativ cuturnări, forjarea îmbunătățește microstructura și proprietățile mecanice ale metalelor. După deformarea prin prelucrare la cald prin forjare, dendritele grosiere originale și granulele columnare din metalul turnat sunt transformate în granule recristalizate echiaxiale mai fine, mai uniforme datorită deformării și recristalizării. Aceasta compactează și sudează inconsecvențele, cum ar fi segregarea, porozitatea, porii și incluziunile din lingou, rezultând o microstructură mai densă și o plasticitate și proprietăți mecanice îmbunătățite.

2. Proprietățile mecanice ale pieselor turnate sunt mai mici decât ale pieselor forjate din același material. În plus, forjarea asigură continuitatea structurii fibroase a metalului, menținând consistența între structura fibroasă și forma forjarii, rezultând linii complete de curgere a metalului și garantând proprietăți mecanice bune și o durată de viață mai lungă. Piesele forjate produse folosind procese de forjare cu matriță de precizie, extrudare la rece și extrudare la cald sunt de neegalat de piese turnate.

3. Forjarile sunt obiecte în care metalul este supus la presiune și deformat plastic pentru a obține forma dorită sau forța de compresiune adecvată. Această forță se realizează folosind un ciocan sau o presiune. Procesul de forjare creează o structură granulară rafinată și îmbunătățește proprietățile fizice ale metalului. În aplicațiile practice ale componentelor, un design adecvat asigură că fluxul de particule este aliniat cu direcția principală a presiunii. În schimb, piesele turnate sunt piese metalice formate folosind diferite metode de turnare. Aceasta implică turnarea metalului topit într-o matriță pre-pregătită folosind metode precum turnarea, injecția, aspirația sau alte tehnici de turnare. După răcire, metalul este supus la îndepărtarea nisipului, la curățare și la post-procesare pentru a obține un obiect cu o anumită formă, dimensiune și performanță.

4. Piesele forjate pot obține forjare-netă. Piesele forjate necesită o prelucrare minimă sau deloc și oferă avantaje precum formă precisă, precizie dimensională ridicată, precizie ridicată a formei și poziției și rugozitate mare a suprafeței.

 

Aplicații ale forjarilor
Piesele importante ale mașinilor conexe care suportă sarcini mari și funcționează în condiții dure sunt adesea forjate, cu excepția formelor mai simple care pot fi realizate din plăci laminate, profile, piese turnate și piese sudate. Forjarea este una dintre principalele metode de prelucrare pentru furnizarea semifabricatelor pentru piese mecanice înindustria de fabricare a utilajelor. Prin forjare, nu numai că se poate obține forma pieselor mecanice, dar și structura internă a metalului poate fi îmbunătățită, îmbunătățindu-i proprietățile mecanice și fizice. Pentru majoritatea pieselor mecanice importante care sunt supuse la solicitări mari și au cerințe ridicate, forjarea este cea mai comună metodă de fabricație. De exemplu, piese importante precum arborii generatorului de turbină, rotoarele, rotoarele, paletele, inelele de reținere, coloanele mari de presa hidraulice, cilindrii de înaltă presiune-, rolele de laminoare, arborii cotiți ai motoarelor cu ardere internă, bielele, angrenajele, rulmenții și artileria din industria de apărare sunt toate produse prin forjare.