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Forjamento é um método de processamento que utiliza máquinas de forjamento para aplicar pressão em tarugos de metal, fazendo com que sofram deformação plástica para obter peças forjadas com certas propriedades mecânicas, formas e tamanhos. É um dos dois principais componentes do forjamento (forjamento e estampagem). O forjamento pode eliminar defeitos como metal fundido solto produzido durante o processo de fundição, otimizar a microestrutura e, ao mesmo tempo, como as linhas completas de fluxo do metal são preservadas, as propriedades mecânicas dos forjados são geralmente melhores do que as das peças fundidas do mesmo material. . Peças importantes com cargas elevadas e condições severas de trabalho em máquinas relacionadas, exceto formatos mais simples que podem ser chapas laminadas, perfis ou peças soldadas, utilizam principalmente peças forjadas.

1. Temperatura de deformação

A temperatura inicial de recristalização do aço é de cerca de 727°C, mas 800°C é geralmente usado como linha divisória. Forjar acima de 800°C é forjar a quente; o forjamento entre 300 e 800 ℃ é chamado de forjamento a quente ou forjamento semi-quente, e o forjamento em temperatura ambiente é chamado de forjamento a frio. Os forjamentos usados ​​​​na maioria das indústrias são forjados a quente, e o forjamento a quente e a frio são usados ​​​​principalmente para forjar peças de automóveis, máquinas em geral, etc.

2. Forjar categorias

Conforme mencionado acima, de acordo com a temperatura de forjamento, pode ser dividido em forjamento a quente, forjamento a quente e forjamento a frio. De acordo com o mecanismo de conformação, o forjamento pode ser dividido em forjamento livre, forjamento em matriz, laminação de anéis e forjamento especial.

1) Forjamento grátis

Refere-se ao método de processamento de peças forjadas que utilizam ferramentas gerais simples ou aplicam diretamente força externa à peça bruta entre as bigornas superior e inferior do equipamento de forjamento para deformar a peça bruta e obter a forma geométrica e a qualidade interna exigidas. Os forjados produzidos por forjamento livre são chamados de forjados livres. O forjamento livre é usado principalmente para produzir peças forjadas em pequenos lotes. Equipamentos de forjamento, como martelos de forjamento e prensas hidráulicas, são usados ​​para formar as peças brutas e obter peças forjadas qualificadas. Os processos básicos de forjamento livre incluem recalque, trefilação, puncionamento, corte, dobra, torção, deslocamento e forjamento. O forjamento livre adota o forjamento a quente.

2) Morre forjamento

O forjamento em matriz é dividido em forjamento em matriz aberta e forjamento em matriz fechada. O tarugo metálico é comprimido e deformado em uma matriz de forjamento com determinado formato para obter um forjamento. O forjamento sob matriz é geralmente usado para produzir peças com peso pequeno e lotes grandes. O forjamento pode ser dividido em forjamento a quente, forjamento a quente e forjamento a frio. O forjamento a quente e o forjamento a frio são a direção de desenvolvimento futuro do forjamento e também representam o nível da tecnologia de forjamento.

De acordo com o material, o forjamento em matriz também pode ser dividido em forjamento em matriz de metal ferroso, forjamento em matriz de metal não ferroso e formação de produto em pó. Como o nome sugere, os materiais são metais ferrosos, como aço carbono, metais não ferrosos, como cobre e alumínio, e materiais de metalurgia do pó.

A extrusão deve ser classificada como forjamento em matriz, que pode ser dividida em extrusão de metais pesados ​​e extrusão de metais leves.

Forjamento em matriz fechada e forjamento em matriz fechada são dois processos avançados de forjamento em matriz. Como não há flash, a taxa de utilização do material é alta. O acabamento de peças forjadas complexas pode ser concluído em um ou vários processos. Como não há flash, a área de força do forjamento é reduzida e a carga necessária também é reduzida. Contudo, deve-se notar que o espaço em branco não pode ser completamente restringido. Para tanto, o volume da peça bruta deve ser rigorosamente controlado, a posição relativa da matriz de forjamento deve ser controlada e o forjamento deve ser medido para tentar reduzir o desgaste da matriz de forjamento.

3) Rolamento de anel

A laminação de anéis refere-se à produção de peças de anéis de diferentes diâmetros por equipamentos especiais de laminação de anéis. Também é usado para produzir peças em formato de roda, como rodas de automóveis e rodas de trens.

4) Forjamento especial

O forjamento especial inclui forjamento por rolo, laminação cruzada em cunha, forjamento radial, forjamento em matriz líquida e outros métodos de forjamento, que são mais adequados para a produção de peças de determinados formatos especiais. Por exemplo, o forjamento por rolo pode ser usado como um processo de pré-formação eficaz para reduzir significativamente a pressão de formação subsequente; a laminação cruzada em cunha pode produzir peças como esferas de aço e eixos de transmissão; o forjamento radial pode produzir grandes barris, eixos escalonados e outras peças forjadas.

5) Matriz de forjamento

De acordo com o modo de movimento da matriz de forjamento, o forjamento pode ser dividido em laminação oscilante, forjamento rotativo oscilante, forjamento de rolo, laminação transversal em cunha, laminação de anel e laminação oblíqua. Laminação oscilante, forjamento rotativo oscilante e laminação de anel também podem ser processados ​​por forjamento de precisão. A fim de melhorar a taxa de utilização dos materiais, o forjamento por rolo e a laminação cruzada podem ser usados ​​como processo frontal de materiais delgados. O forjamento rotativo, assim como o forjamento livre, também é parcialmente formado. Sua vantagem é que pode ser conformado mesmo com uma força de forjamento menor que o tamanho do forjamento. Neste método de forjamento, incluindo o forjamento livre, o material se expande da vizinhança da superfície da matriz para a superfície livre durante o processamento. Portanto, é difícil garantir a precisão. Portanto, controlando a direção do movimento da matriz de forjamento e do processo de forjamento rotativo com um computador, produtos com formatos complexos e de alta precisão podem ser obtidos com forças de forjamento mais baixas, como peças forjadas como pás de turbina com uma ampla variedade de produtos e grandes tamanhos.

O movimento da matriz e o grau de liberdade do equipamento de forjamento são inconsistentes. De acordo com as características da limitação de deformação do ponto morto inferior, o equipamento de forjamento pode ser dividido nas seguintes quatro formas:

Forma de força de forjamento limitada: prensa hidráulica com acionamento hidráulico direto do controle deslizante.

Método de limitação de quase curso: prensa hidráulica com acionamento hidráulico do mecanismo de biela de manivela.

Método de limitação de curso: prensa mecânica com manivela, biela e mecanismo de cunha acionando o cursor.

Método de limitação de energia: prensa espiral e fricção usando mecanismo espiral.

Para obter alta precisão, deve-se prestar atenção à prevenção de sobrecarga no ponto morto inferior, controlando a velocidade e a posição da matriz. Porque isso afetará a tolerância, a precisão do formato e a vida útil da matriz de forjamento. Além disso, para manter a precisão, deve-se atentar para o ajuste da folga do trilho deslizante, garantindo a rigidez, ajustando o ponto morto inferior e utilizando dispositivos auxiliares de transmissão.

Existem também modos de movimento vertical e horizontal do controle deslizante (usado para forjamento de peças delgadas, lubrificação e resfriamento e produção em alta velocidade de forjamento de peças), e o uso de dispositivos de compensação pode aumentar o movimento em outras direções. Os métodos acima são diferentes, e a força de forjamento necessária, o processo, a utilização do material, a produção, a tolerância dimensional e os métodos de lubrificação e resfriamento são diferentes. Esses fatores também afetam o nível de automação.

3. Materiais de forjamento

Os materiais de forjamento são principalmente aço carbono e ligas de aço de diversas composições, seguidos de alumínio, magnésio, cobre, titânio, etc. O estado original do material é barra, lingote, pó metálico e metal líquido. A razão entre a área da seção transversal do metal antes da deformação e a área da seção transversal após a deformação é chamada de razão de forjamento. Selecionar corretamente a taxa de forjamento, temperatura de aquecimento razoável e tempo de retenção, temperatura inicial de forjamento razoável e temperatura final de forjamento, quantidade de deformação razoável e velocidade de deformação têm um grande impacto na melhoria da qualidade do produto e na redução de custos.

Geralmente, peças forjadas de pequeno e médio porte usam barras redondas ou quadradas como peças brutas. A estrutura do grão e as propriedades mecânicas das barras são uniformes e boas, a forma e o tamanho são precisos, a qualidade da superfície é boa e é fácil organizar a produção em lote. Contanto que a temperatura de aquecimento e as condições de deformação sejam razoavelmente controladas, peças forjadas com excelente desempenho podem ser forjadas sem grandes deformações de forjamento.

Os lingotes são usados ​​apenas para peças forjadas de grande porte. Os lingotes são estruturas fundidas com grandes cristais colunares e centros soltos. Portanto, é necessário quebrar os cristais colunares em grãos finos e compactar a frouxidão através de grande deformação plástica para obter excelente estrutura metálica e propriedades mecânicas.

As pré-formas de metalurgia do pó que são prensadas e sinterizadas podem ser transformadas em peças forjadas em pó por forjamento sem rebarba em estado quente. O pó de forjamento está próximo da densidade das peças forjadas em geral, tem boas propriedades mecânicas e alta precisão, o que pode reduzir o processamento de corte subsequente. A estrutura interna dos forjados em pó é uniforme e sem segregação, podendo ser utilizada na fabricação de pequenas engrenagens e outras peças. Porém, o preço do pó é muito superior ao das barras em geral e sua aplicação na produção está sujeita a certas restrições.

Aplique pressão estática ao metal líquido derramado na cavidade da matriz, de modo que ele solidifique, cristalize, flua, deforme plasticamente e se forme sob pressão, e então as peças forjadas com a forma e desempenho necessários podem ser obtidas. O forjamento em matriz de metal líquido é um método de formação entre a fundição e o forjamento sob pressão e é particularmente adequado para peças complexas de paredes finas que são difíceis de formar por forjamento em matriz geral.

Além dos materiais usuais, como aço carbono e ligas de aço de diversas composições, seguidos de alumínio, magnésio, cobre, titânio e suas ligas, as ligas de deformação de ligas de alta temperatura à base de ferro, ligas de alta temperatura à base de níquel , e ligas de alta temperatura à base de cobalto também são completadas por forjamento ou laminação. No entanto, estas ligas têm uma zona plástica relativamente estreita, pelo que a dificuldade de forjamento será relativamente grande. A temperatura de aquecimento, a temperatura inicial de forjamento e a temperatura final de forjamento de diferentes materiais têm requisitos rigorosos.

4. Fluxo do processo

Diferentes métodos de forjamento têm processos diferentes, entre os quais o processo de forjamento a quente é o mais longo. A ordem geral é: apagamento; aquecimento de forjamento; forjamento de rolo em branco; morrer forjamento; aparar; soco; correção; inspeção intermediária, inspeção de tamanho de forjamento e defeitos superficiais; tratamento térmico de peças forjadas para eliminar tensões de forjamento e melhorar o desempenho de corte de metal; limpeza, principalmente para remoção de incrustações de óxido superficial; correção; inspeção, forjados em geral devem passar por inspeção de aparência e dureza, forjados importantes também devem passar por análise de composição química, propriedades mecânicas, tensão residual e outras inspeções e testes não destrutivos.

5. Características dos forjados

Em comparação com as peças fundidas, os metais podem melhorar sua estrutura organizacional e propriedades mecânicas após o forjamento. Após a organização da fundição ser deformada por trabalho a quente por forjamento, devido à deformação e recristalização do metal, os dendritos grossos originais e grãos colunares são transformados em organizações recristalizadas equiaxiais com grãos mais finos e tamanho uniforme, de modo que a segregação original, frouxidão, poros, inclusões de escória, etc. no lingote são compactados e soldados, e sua organização fica mais estanque, o que melhora a plasticidade e as propriedades mecânicas do metal.

As propriedades mecânicas das peças fundidas são inferiores às das peças forjadas do mesmo material. Além disso, o forjamento pode garantir a continuidade da estrutura da fibra metálica, manter a estrutura da fibra dos forjados consistente com o formato dos forjados e completar as aerodinâmicas do metal, o que pode garantir que as peças tenham boas propriedades mecânicas e longa vida útil. Forjados produzidos por forjamento de precisão, extrusão a frio, extrusão a quente e outros processos são incomparáveis ​​às peças fundidas.

Forjados são objetos aos quais o metal é submetido a pressão e deformação plástica para obter a forma necessária ou a força de compressão apropriada. Essa força normalmente é obtida usando um martelo ou pressão. O processo de forjamento constrói uma delicada estrutura de partículas e melhora as propriedades físicas do metal. No uso real das peças, um projeto correto pode fazer com que as partículas fluam na direção da pressão principal. Fundições são objetos formadores de metal obtidos por vários métodos de fundição, ou seja, o metal líquido fundido é derramado em um molde pré-preparado por vazamento, injeção, sucção ou outros métodos de fundição, e após resfriamento, queda de areia, limpeza e pós-processamento são obtido para obter objetos com certas formas, tamanhos e propriedades.