Diferentes procesos de forjado utilizados para producir formas casi de red

En su nivel más básico, la forja es el proceso de dar forma a los metales mediante el uso de martillado, prensado o laminado. El proceso comienza con un lingote colado, que se calienta hasta su temperatura de deformación plástica, luego se forja entre las matrices con la forma y el tamaño deseados.

Durante este proceso de forjado en caliente, la estructura de fundido de grano grueso se rompe y se reemplaza por granos más finos, lo que se consigue mediante la reducción del tamaño del lingote. Esto da lugar a una región central sana para el producto forjado y proporciona una excelente integridad estructural general. Por lo tanto, las propiedades mecánicas se mejoran mediante la eliminación de la estructura de fundido, lo que da como resultado una densidad y una homogeneidad mejoradas. El forjado también proporciona un medio para alinear el flujo de grano con el fin de obtener las mejores fuerzas direccionales deseadas.

Los dos procesos principales en la forja de matrices abiertas son el forjado en estampa y la forja con martinete. Ambas implican la formación de piezas de metal calentadas entre una matriz superior unida a un pistón y una matriz inferior unida a un yunque de martillo o una cama de presión. Algunas diferencias clave entre los procesos se discuten a continuación:

1. Tamaño: la forja con martinetes está limitada por el tamaño. Los pesos de 500-650 kg se consideran comúnmente el límite superior para este proceso. Por encima de este tamaño, las ventajas de la forja en estampa se imponen. Esto es debido a la cantidad casi ilimitada de potencia que se puede generar a partir del sistema hidráulico.

2. Propiedades del material: la forja con martinetes consiste en golpear el material a altas velocidades, lo que resulta en estructuras de grano más finas y mejores propiedades mecánicas que las logradas a través del proceso de forjado en estampa más lento. Sin embargo, el aumento de la deformación y el control logrado mediante la forja en estampa producirá un mejor material a través del trabajo y la consistencia de las propiedades.

3. Tolerancias: la forja con martinetes puede trabajar a una forma casi de red con una tolerancia de forjado más pequeña, por lo tanto, en aleaciones costosas o difíciles de mecanizar, puede haber ventajas significativas en el proceso de forjado con martinetes.

Dependiendo del tipo y tamaño de la aleación, las barras se producirán forjando a partir de lingotes fundidos individualmente (con la posibilidad adicional de extrusión o laminación en caliente si es necesario). El stock en barras es una forma conveniente de almacenar el producto, permitiendo la disponibilidad inmediata de muchos grados en un rango de diámetros, sin un tiempo de espera prohibitivo. Es adecuado para aplicaciones en las que habrá mecanizado posterior, ya que también proporciona cierta flexibilidad en el diámetro exacto de la barra y la longitud necesaria. Sin embargo, para algunos componentes, la forja es un proceso atractivo para lograr propiedades mejoradas en una pieza que está más cerca de la forma final.

Forja en forma casi de red

Forjar en forma casi de red no solo proporciona un ahorro en el uso del material, sino que también puede mejorar drásticamente la integridad estructural mediante el control del flujo del grano del producto.

1. Desbaste de un bloque calentado entre matrices planas hasta la dimensión de diámetro máxima.

2. Una herramienta “cuchillo” marca las ubicaciones de inicio.

3. Reducción de la sección del primer paso.

4. Reducción de la sección del segundo paso.

5. Disminución del diámetro del forjado en bruto para obtener un acabado superficial más liso y mantener el margen mínimo.

La forja produce productos predecibles y uniformes con:

– Tamaño del grano y características de flujo mejoradas gracias a la deformación en caliente mecánica

– Calidades metalúrgicas y mecánicas superiores, junto con una mayor fuerza direccional

– Un mayor grado de integridad estructural

Forjado en forma: la alineación direccional de la microestructura se ha logrado orientando deliberadamente el proceso de forjado en la dirección que requiere la máxima resistencia. Esto también produce una mayor ductilidad y una mayor resistencia al impacto y la fatiga en comparación con una barra forjada que posteriormente se mecaniza.

Forja de estampa abierta

1. El material inicial cortado a medida por peso se redondea primero, y luego se recalca para alcanzar la integridad estructural y flujo de grano direccional.

2. La pieza de trabajo se punzona, y luego se perfora para lograr la forma inicial de “rosquilla” necesaria para el proceso de laminado del anillo.

3. Preforma terminada lista para la producción de anillos.

4. Un “perno” o mandril se pasa a través de la preforma permitiendo que el anillo se abra. Este proceso a veces se llama “ensanchado”.

5. El grosor de los anillos se controla forjando debajo de una estampa plana y una mesa intermitentemente con el proceso de ensanchado.

Laminado anular

Este proceso se usa a menudo en la producción de anillos forjados sin costura. Se pueden producir anillos sin costura en configuraciones que van desde piezas planas, tipo arandela, hasta formas altas y cilíndricas. La forma más simple y más comúnmente utilizada es un anillo de sección transversal rectangular, pero pueden usarse herramientas con forma para producir anillos laminados sin costura en formas complejas y personalizadas con contornos en el interior y/o el exterior de los diámetros.

1. El proceso comienza con una preforma circular de metal que se ha forjado previamente para dar integridad estructural y flujo de grano direccional, luego se perfora para formar un anillo hueco. La preforma se coloca luego sobre el cilindro del mandril.

2. El proceso de laminación del anillo comienza con el cilindro loco aplicando presión a la preforma contra el cilindro impulsor.

3. Este cilindro intermedio se mueve bajo presión hacia un cilindro impulsor que gira continuamente para reducir el grosor de la pared, aumentando así los diámetros (DI y DE) del anillo resultante. Los cilindros axiales controlan la altura del anillo mientras se lamina. El proceso continúa hasta que se alcanza el tamaño deseado.

4. El proceso continúa hasta que se alcanza el tamaño deseado.

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