Qual é a classificação básica do forjamento?

O forjamento é um processo fundamental de conformação de metais que desempenha um papel crucial na fabricação de componentes resistentes e duráveis em diversos setores. De virabrequins automotivos e suportes aeroespaciais a fixadores de construção e ferramentas para campos petrolíferos, as peças forjadas são conhecidas por suas excelentes propriedades mecânicas e integridade estrutural.

Compreendendo oclassificação básica de forjamentoAjuda engenheiros, designers e profissionais de compras a escolher o método de forjamento mais adequado com base na aplicação, complexidade da peça, volume de produção e tipo de material. Este artigo explora os principais tipos de forjamento e suas características para ajudar você a tomar decisões informadas.

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O que é forjamento?

Forjamentoé um processo de fabricação que envolve a moldagem de metal por meio de forças compressivas localizadas. Isso pode ser feito por meio de martelamento, prensagem ou laminação — geralmente com o metal aquecido (mas sólido). O forjamento melhora a estrutura interna dos grãos, aumenta a resistência e elimina defeitos como porosidade ou inclusões.

O forjamento evoluiu para várias técnicas dependendo de fatores como temperatura, equipamento utilizado e configuração da matriz.

Classificação Básica de Forjamento

Os processos de forjamento podem ser amplamente classificados com base emdois critérios principais:

1. Temperatura de formação

2. Configuração e ferramental da matriz

Vamos analisar cada classificação em detalhes.

Classificação por temperatura de formação

Esta é a forma mais comum de categorizar os processos de forjamento. Dependendo da temperatura em que o forjamento é realizado, ele é dividido em:

1. Forjamento a quente

Definição: Realizado em altas temperaturas, normalmente acima da temperatura de recristalização do metal (cerca de 1100–1250°C para aço).

Vantagens:

• Alta ductilidade e baixa resistência à deformação

• Permite formas complexas

• Refina a estrutura do grão

• Elimina porosidade e defeitos

Desvantagens:

• Formação de incrustações devido à oxidação

• A precisão dimensional é menor do que a do forjamento a frio

• Requer mais energia para aquecimento

Aplicações:

• Peças automotivas (virabrequins, engrenagens)

• Componentes de máquinas pesadas

• Eixos e flanges industriais

2. Forjamento a quente

Definição: Realizado em temperaturas intermediárias (entre 500°C e 900°C), combinando algumas vantagens do forjamento a quente e a frio.

Vantagens:

• Cargas de conformação reduzidas

• Controle dimensional aprimorado

• Menos oxidação em comparação ao forjamento a quente

• Melhor acabamento superficial

Desvantagens:

• Limitado a materiais específicos

• Requisitos de equipamentos mais complexos

Aplicações:

• Componentes de transmissão

• Pistas de rolamentos

• Blanks de engrenagem

3. Forjamento a frio

Definição: Realizado em temperatura ambiente ou próxima dela, sem aquecer o material.

Vantagens:

• Excelente acabamento superficial

• Tolerância dimensional estreita

• O endurecimento por trabalho melhora a resistência

• Sem oxidação ou incrustação

Desvantagens:

• Altas forças de conformação necessárias

• Limitado a formas mais simples e materiais mais macios

• Risco de estresse residual

Aplicações:

• Fixadores (parafusos, parafusos, rebites)

• Eixos

• Pequenos componentes de precisão

Classificação por configuração de matriz

O forjamento também pode ser classificado com base no tipo de matriz e equipamento usado no processo:

1. Forjamento em matriz aberta (forjamento livre)

Definição:O metal é colocado entre matrizes planas ou simples que não envolvem o material completamente.

Processo:

• A peça de trabalho é deformada em várias etapas

• O operador controla a direção da deformação

• Ideal para produção personalizada ou de baixo volume

Vantagens:

• Adequado para formas grandes e simples

• Menor custo de matriz

• Bom controle sobre o fluxo de grãos

Desvantagens:

• Menor precisão dimensional

• É necessária mais mão de obra qualificada

• Pode ser necessária usinagem adicional

Aplicações:

• Grandes eixos, discos, anéis

• Componentes industriais pesados

• Peças marítimas e de geração de energia

2. Forjamento em matriz fechada (forjamento em matriz de impressão)

Definição:O metal é colocado em uma cavidade de matriz que se assemelha ao formato desejado da peça.

Processo:

• A força de alta pressão força o metal para dentro da matriz

• O flash geralmente é formado e depois aparado

• Ideal para produção em alto volume

Vantagens:

• Componentes de forma precisa e próxima da rede

• Alta repetibilidade e eficiência

• Propriedades mecânicas melhoradas devido ao alinhamento dos grãos

Desvantagens:

• Maior custo de ferramentas

• Limitado a peças pequenas e médias

• Requer equipamento mais sofisticado

Aplicações:

• Engrenagens

• Bielas

• Componentes automotivos e aeroespaciais

3. Forjamento por reviravolta

Definição:Envolve aumentar o diâmetro de uma parte de uma barra de metal comprimindo seu comprimento.

Processo:

• Normalmente feito em máquinas de forjamento horizontais

• Usado para formar cabeças em parafusos, rebites e fixadores

Vantagens:

• Produção eficiente de componentes simétricos

• Boa resistência mecânica

• Alta velocidade de produção

Aplicações:

• Parafusos

• Parafusos

• Eixos e hastes de válvulas

4. Rolamento de anéis sem costura

Definição: Um tipo específico de forjamento em que um anel é formado a partir de uma pré-forma perfurada e depois expandido por laminação.

Vantagens:

• Excelente orientação dos grãos

• Espessura de parede precisa

• Econômico para anéis de grande diâmetro

Aplicações:

• Rolamentos

• Flanges

• Engrenagens e componentes de vasos de pressão

Classificações adicionais

Na forja moderna, os processos também são classificados por:

a. Tipo de máquina

• Forjamento a martelo

• Forjamento por prensa hidráulica

• Forjamento por prensa de parafuso

• Forjamento por prensa mecânica

b. Nível de automação

• Forjamento manual

• Forjamento semiautomático

• Forjamento totalmente automático

c. Tipo de material

• Ferroso (aço carbono, aço inoxidável)

• Não ferrosos (alumínio, cobre, titânio, ligas de níquel)

Forjamento vs. outros métodos de conformação de metais