Care este clasificarea de bază a forjării?

Forjarea este un proces fundamental de formare a metalelor care joacă un rol esențial în fabricarea de componente rezistente și durabile în diverse industrii. De la arbori cotiți auto și suporturi aerospațiale până la elemente de fixare pentru construcții și scule pentru câmpuri petroliere, piesele forjate sunt cunoscute pentru proprietățile lor mecanice excelente și integritatea structurală.

ÎnțelegereaClasificarea de bază a forjăriiajută inginerii, proiectanții și specialiștii în achiziții să aleagă cea mai potrivită metodă de forjare în funcție de aplicație, complexitatea piesei, volumul de producție și tipul de material. Acest articol explorează principalele tipuri de forjare și caracteristicile acestora pentru a vă ajuta să luați decizii informate.

sakysteel

Ce este forjarea?

ForjareForjarea este un proces de fabricație care implică modelarea metalului folosind forțe de compresie localizate. Aceasta se poate realiza prin ciocănire, presare sau laminare - de obicei cu metalul într-o stare încălzită (dar solidă). Forjarea îmbunătățește structura internă a granulelor, sporește rezistența și elimină defecte precum porozitatea sau incluziunile.

Forjarea a evoluat în diverse tehnici în funcție de factori precum temperatura, echipamentul utilizat și configurația matriței.

Clasificarea de bază a forjării

Procesele de forjare pot fi clasificate în general în funcție dedouă criterii principale:

1. Temperatura de formare

2. Configurarea matrițelor și sculele

Să analizăm fiecare clasificare în detaliu.

Clasificare după temperatura de formare

Aceasta este cea mai comună modalitate de a clasifica procesele de forjare. În funcție de temperatura la care se efectuează forjarea, aceasta se împarte în:

1. Forjare la cald

DefiniţieSe efectuează la temperaturi ridicate, de obicei peste temperatura de recristalizare a metalului (în jur de 1100–1250°C pentru oțel).

Avantaje:

• Ductilitate ridicată și rezistență scăzută la deformare

• Permite forme complexe

• Rafinează structura granulelor

• Elimină porozitatea și defectele

Dezavantaje:

• Formarea de crustă din cauza oxidării

• Precizia dimensională este mai mică decât cea a forjării la rece

• Necesită mai multă energie pentru încălzire

Aplicații:

• Piese auto (arbori cotite, angrenaje)

• Componente pentru utilaje grele

• Arbore și flanșe industriale

2. Forjare la cald

DefiniţieExecutat la temperaturi intermediare (între 500°C și 900°C), combinând unele avantaje ale forjării la cald și la rece.

Avantaje:

• Sarcini de formare reduse

• Control dimensional îmbunătățit

• Mai puțină oxidare în comparație cu forjarea la cald

• Finisaj de suprafață mai bun

Dezavantaje:

• Limitat la materiale specifice

• Cerințe mai complexe pentru echipamente

Aplicații:

• Componente de transmisie

• Curse de rulment

• Semifabricate pentru angrenaje

3. Forjare la rece

DefiniţieSe efectuează la sau aproape de temperatura camerei, fără încălzirea materialului.

Avantaje:

• Finisaj excelent al suprafeței

• Toleranță dimensională strânsă

• Durificarea prin prelucrare îmbunătățește rezistența

• Fără oxidare sau depunere de crustă

Dezavantaje:

• Forțe mari de formare necesare

• Limitat la forme mai simple și materiale mai moi

• Riscul de stres rezidual

Aplicații:

• Elemente de fixare (bolturi, șuruburi, nituri)

• Arbori

• Componente mici de precizie

Clasificare după configurația matriței

Forjarea poate fi clasificată și în funcție de tipul de matrițe și echipamente utilizate în proces:

1. Forjare cu matriță deschisă (forjare liberă)

DefiniţieMetalul este plasat între matrițe plate sau simple care nu înconjoară complet materialul.

Proces:

• Piesa de prelucrat este deformată în mai multe etape

• Operatorul controlează direcția deformării

• Ideal pentru producție personalizată sau de volum mic

Avantaje:

• Potrivit pentru forme mari și simple

• Cost mai mic al matriței

• Control bun asupra fluxului de cereale

Dezavantaje:

• Precizie dimensională mai mică

• Este nevoie de mai multă forță de muncă calificată

• Pot fi necesare prelucrări suplimentare

Aplicații:

• Arbore mari, discuri, inele

• Componente industriale grele

• Piese marine și de generare a energiei electrice

2. Forjare cu matriță închisă (forjare cu matriță prin amprentă)

DefiniţieMetalul este plasat într-o cavitate a matriței care seamănă cu forma dorită a piesei.

Proces:

• Forța de înaltă presiune împinge metalul în matriță

• Blițul este adesea format și apoi tăiat

• Ideal pentru producția de volum mare

Avantaje:

• Componente precise, cu formă aproape netă

• Repetabilitate și eficiență ridicate

• Proprietăți mecanice îmbunătățite datorită alinierii granulelor

Dezavantaje:

• Cost mai mare al sculelor

• Limitat la piese mai mici și medii

• Necesită echipamente mai sofisticate

Aplicații:

• Angrenaje

• Biele de conectare

• Componente auto și aerospațiale

3. Forjare supărată

Definiţie: Implică mărirea diametrului unei porțiuni a unei bare metalice prin comprimarea lungimii acesteia.

Proces:

• De obicei se face în mașini de forjare orizontale

• Folosit pentru a forma capete pe șuruburi, nituri și elemente de fixare

Avantaje:

• Producția eficientă a componentelor simetrice

• Rezistență mecanică bună

• Viteză mare de producție

Aplicații:

• Șuruburi

• Șuruburi

• Arbore și tije de supape

4. Rulare inelară fără sudură

DefiniţieUn tip specific de forjare în care un inel este format dintr-o preformă perforată și apoi extins prin laminare.

Avantaje:

• Orientare excelentă a fibrelor

• Grosimea precisă a peretelui

• Eficient din punct de vedere al costurilor pentru inele cu diametru mare

Aplicații:

• Rulmenți

• Flanșe

• Angrenaje și componente ale vaselor sub presiune

Clasificări suplimentare

În forjarea modernă, procesele sunt clasificate și după:

a. Tipul mașinii

• Forjare cu ciocan

• Forjare prin presă hidraulică

• Forjare prin presare cu șurub

• Forjare mecanică prin presare

b. Nivel de automatizare

• Forjare manuală

• Forjare semiautomată

• Forjare complet automată

c. Tip de material

• Feroase (oțel carbon, oțel inoxidabil)

• Neferoase (aluminiu, cupru, titan, aliaje de nichel)

Forjare vs. alte metode de formare a metalelor