Quina és la classificació bàsica de la forja?

La forja és un procés fonamental de conformació de metalls que juga un paper crític en la fabricació de components forts i duradors en diverses indústries. Des de cigonyals d'automòbils i suports aeroespacials fins a elements de fixació per a la construcció i eines per a camps petrolífers, les peces forjades són conegudes per les seves excel·lents propietats mecàniques i integritat estructural.

Comprensió de laclassificació bàsica de la forjaajuda els enginyers, dissenyadors i professionals de les compres a triar el mètode de forja més adequat en funció de l'aplicació, la complexitat de la peça, el volum de producció i el tipus de material. Aquest article explora els principals tipus de forja i les seves característiques per ajudar-vos a prendre decisions informades.

sakysteel

Què és la forja?

Forjaés un procés de fabricació que consisteix a donar forma al metall mitjançant forces de compressió localitzades. Això es pot fer martellejant, premsant o laminant, generalment amb el metall en un estat escalfat (però sòlid). La forja millora l'estructura interna del gra, augmenta la resistència i elimina defectes com la porositat o les inclusions.

La forja ha evolucionat en diverses tècniques en funció de factors com la temperatura, l'equip utilitzat i la configuració de la matriu.

Classificació bàsica de la forja

Els processos de forja es poden classificar àmpliament segonsdos criteris principals:

1. Temperatura de conformació

2. Configuració i utillatges de matrius

Vegem cada classificació en detall.

Classificació per temperatura de formació

Aquesta és la manera més habitual de classificar els processos de forja. Segons la temperatura a la qual es realitza la forja, es divideix en:

1. Forja en calent

DefinicióEs realitza a altes temperatures, normalment per sobre de la temperatura de recristal·lització del metall (al voltant de 1100–1250 °C per a l'acer).

Avantatges:

• Alta ductilitat i baixa resistència a la deformació

• Permet formes complexes

• Refina l'estructura del gra

• Elimina la porositat i els defectes

Desavantatges:

• Formació d'escala a causa de l'oxidació

• La precisió dimensional és inferior a la del forjat en fred

• Requereix més energia per a la calefacció

Aplicacions:

• Recanvis d'automòbils (cigonyals, engranatges)

• components de maquinària pesada

• Eixos i brides industrials

2. Forja calenta

DefinicióRealitzat a temperatures intermèdies (entre 500 °C i 900 °C), combinant alguns avantatges del forjat en calent i en fred.

Avantatges:

• Càrregues de conformació reduïdes

• Control dimensional millorat

• Menys oxidació en comparació amb la forja en calent

• Millor acabat superficial

Desavantatges:

• Limitat a materials específics

• Requisits d'equipament més complexos

Aplicacions:

• components de transmissió

• Curses de rodaments

• Engranatges en blanc

3. Forja en fred

Definició: Es realitza a temperatura ambient o gairebé sense escalfar el material.

Avantatges:

• Excel·lent acabat superficial

• Tolerància dimensional estreta

• L'enduriment per treball millora la força

• Sense oxidació ni descamació

Desavantatges:

• Es requereixen forces de conformació elevades

• Limitat a formes més simples i materials més tous

• Risc d'estrès residual

Aplicacions:

• Elements de fixació (perns, cargols, reblons)

• Eixos

• Components de precisió petits

Classificació per configuració de la matriu

La forja també es pot classificar segons el tipus de matrius i l'equip utilitzat en el procés:

1. Forja a matriu oberta (forja lliure)

DefinicióEl metall es col·loca entre matrius planes o simples que no tanquen completament el material.

Procés:

• La peça es deforma en diversos passos

• L'operador controla la direcció de la deformació

• Ideal per a producció personalitzada o de baix volum

Avantatges:

• Apte per a formes grans i senzilles

• Cost de la matriu més baix

• Bon control del flux de gra

Desavantatges:

• Menor precisió dimensional

• Es requereix més mà d'obra qualificada

• Pot ser necessari un mecanitzat addicional

Aplicacions:

• Grans eixos, discs, anells

• components industrials pesants

• Recanvis marins i de generació d'energia

2. Forja amb matrius tancades (forja amb matrius d'impressió)

DefinicióEl metall es col·loca en una cavitat de matriu que s'assembla a la forma desitjada de la peça.

Procés:

• La força d'alta pressió empeny el metall a l'interior del motlle

• Sovint es forma un flaix i després es retalla

• Ideal per a la producció d'alt volum

Avantatges:

• Components precisos i de forma gairebé neta

• Alta repetibilitat i eficiència

• Millora de les propietats mecàniques a causa de l'alineació del gra

Desavantatges:

• Cost d'utillatge més elevat

• Limitat a peces més petites i mitjanes

• Requereix equips més sofisticats

Aplicacions:

• Engranatges

• Bieles

• Components d'automoció i aeroespacials

3. Forja revoltada

Definició: Implica augmentar el diàmetre d'una porció d'una barra metàl·lica comprimint-ne la longitud.

Procés:

• Normalment es fa en màquines de forja horitzontals

• S'utilitza per formar caps de cargols, reblons i elements de fixació

Avantatges:

• Producció eficient de components simètrics

• Bona resistència mecànica

• Alta velocitat de producció

Aplicacions:

• Cargols

• Cargols

• Eixos i tiges de vàlvula

4. Rodament d'anells sense costures

DefinicióUn tipus específic de forja on es forma un anell a partir d'una preforma perforada i després s'expandeix mitjançant laminació.

Avantatges:

• Excel·lent orientació del gra

• Gruix precís de la paret

• Rentable per a anells de gran diàmetre

Aplicacions:

• Rodaments

• Brides

• Engranatges i components de recipients a pressió

Classificacions addicionals

En la forja moderna, els processos també es classifiquen per:

a. Tipus de màquina

• Forja amb martell

• Forja amb premsa hidràulica

• Forja de premsa de cargol

• Forja mecànica a premsa

b. Nivell d'automatització

• Forja manual

• Forja semiautomàtica

• Forja totalment automàtica

c. Tipus de material

• Ferrosos (acer al carboni, acer inoxidable)

• No ferrosos (aliatges d'alumini, coure, titani, níquel)

Forja vs altres mètodes de conformació de metalls