La forja es el término que engloba la forja y el estampado. Es un método de conformado que utiliza el martillo, el yunque y el punzón de una máquina de forja o un molde para ejercer presión sobre la pieza en bruto y provocar su deformación plástica, obteniendo así piezas con la forma y el tamaño requeridos.
¿Qué es la forja?
Durante el proceso de forjado, la pieza en bruto sufre una deformación plástica significativa y un flujo plástico considerable. En el proceso de estampado, la pieza se forma principalmente mediante la modificación de la posición espacial de cada área, sin que se produzca flujo plástico a lo largo de una gran distancia en su interior. El forjado se utiliza principalmente para procesar piezas metálicas. También puede emplearse para procesar ciertos materiales no metálicos, como plásticos de ingeniería, caucho, piezas cerámicas, ladrillos y para la conformación de materiales compuestos.
El laminado, el trefilado, etc., en las industrias de forja y metalurgia, son procesos plásticos o de presión. Sin embargo, la forja se utiliza principalmente para producir piezas metálicas, mientras que el laminado y el trefilado se emplean principalmente para producir materiales metálicos de uso general, como placas, tiras, tubos, perfiles y alambres.
Clasificación de la forja
La forja se clasifica principalmente según el método de conformado y la temperatura de deformación. Según el método de conformado, la forja se divide en dos categorías: forja y estampado. Según la temperatura de deformación, la forja se divide en forja en caliente, forja en frío, forja templada y forja isotérmica, entre otras.
1. Forjado en caliente
El forjado en caliente es un proceso de forjado realizado por encima de la temperatura de recristalización del metal. El aumento de la temperatura puede mejorar la plasticidad del metal, lo cual es beneficioso para mejorar la calidad intrínseca de la pieza y reducir la probabilidad de que se agriete. Las altas temperaturas también pueden reducir la resistencia a la deformación del metal y disminuir el tonelaje requerido.maquinaria de forjaSin embargo, en muchos procesos de forjado en caliente, la precisión de la pieza es deficiente y la superficie no es lisa. Además, las piezas forjadas son propensas a la oxidación, la descarburación y el daño por quemaduras. Cuando la pieza es grande y gruesa, y el material tiene alta resistencia y baja plasticidad (como en el caso del laminado de chapas extragruesas, el trefilado de varillas de acero con alto contenido de carbono, etc.), se utiliza el forjado en caliente.
Las temperaturas de forjado en caliente generalmente utilizadas son: acero al carbono 800~1250℃; acero estructural aleado 850~1150℃; acero de alta velocidad 900~1100℃; aleación de aluminio comúnmente utilizada 380~500℃; aleación 850~1000℃; latón 700~900℃.
2. Forjado en frío
El forjado en frío es el proceso de forjado realizado por debajo de la temperatura de recristalización del metal. En términos generales, el forjado en frío se refiere al forjado a temperatura ambiente.
Las piezas obtenidas mediante forjado en frío a temperatura ambiente presentan una alta precisión dimensional y de forma, superficies lisas, pocos pasos de procesamiento y son aptas para la producción automatizada. Muchas piezas forjadas y estampadas en frío pueden utilizarse directamente como componentes o productos sin necesidad de mecanizado. Sin embargo, durante el forjado en frío, debido a la baja plasticidad del metal, es probable que se produzcan grietas durante la deformación y la resistencia a la deformación es elevada, lo que requiere maquinaria de forjado de gran tonelaje.
3. Forjado en caliente
El forjado a una temperatura superior a la normal, pero sin sobrepasar la temperatura de recristalización, se denomina forjado en caliente. El metal se precalienta y la temperatura de calentamiento es mucho menor que la del forjado en caliente. El forjado en caliente ofrece mayor precisión, una superficie más lisa y baja resistencia a la deformación.
4. Forjado isotérmico
El forjado isotérmico mantiene la temperatura de la pieza en bruto constante durante todo el proceso de conformado. Este método permite aprovechar al máximo la alta plasticidad de ciertos metales a una misma temperatura o bien obtener estructuras y propiedades específicas. El forjado isotérmico requiere mantener el molde y el material a una temperatura constante, lo que implica altos costos y se utiliza únicamente en procesos de forjado especiales, como el conformado superplástico.
Características de la forja
El forjado puede modificar la estructura del metal y mejorar sus propiedades. Tras el forjado en caliente del lingote, la porosidad, las microfisuras, etc., presentes en el estado de fundición se compactan o sueldan. Las dendritas originales se rompen, lo que produce granos más finos. Al mismo tiempo, se corrige la segregación y la distribución irregular de los carburos. Esto uniformiza la estructura y permite obtener piezas forjadas densas, uniformes, finas, con un buen rendimiento general y de uso fiable. Tras el forjado en caliente, el metal adquiere una estructura fibrosa. Después del forjado en frío, la estructura cristalina del metal se ordena.
El forjado consiste en hacer que el metal fluya plásticamente para formar una pieza con la forma deseada. El volumen del metal no cambia después de que se produce el flujo plástico debido a una fuerza externa, y el metal siempre fluye hacia la parte que ofrece menor resistencia. En la producción, la forma de la pieza se controla a menudo según estas leyes para lograr deformaciones como el engrosamiento, el alargamiento, la expansión, el doblado y el embutido profundo.
El tamaño de la pieza forjada es preciso y facilita la organización de la producción en masa. Las dimensiones del molde para aplicaciones como forja, extrusión y estampado son precisas y estables. La maquinaria de forja de alta eficiencia y las líneas de producción automáticas permiten organizar la producción en masa especializada o en serie.
La maquinaria de forja de uso común incluye martillos de forja,prensas hidráulicasy prensas mecánicas. El martillo de forja tiene una alta velocidad de impacto, lo que favorece el flujo plástico del metal, pero produce vibraciones. La prensa hidráulica utiliza forja estática, lo que facilita el forjado a través del metal y mejora la estructura. El trabajo es estable, pero la productividad es baja. La prensa mecánica tiene una carrera fija y es fácil de mecanizar y automatizar.
Tendencia de desarrollo de la tecnología de forja
1) Mejorar la calidad intrínseca de las piezas forjadas, principalmente para mejorar sus propiedades mecánicas (resistencia, plasticidad, tenacidad, resistencia a la fatiga) y fiabilidad.
Esto requiere una mejor aplicación de la teoría de la deformación plástica de los metales. Se deben utilizar materiales de calidad intrínseca superior, como el acero tratado al vacío y el acero fundido al vacío. Es necesario realizar correctamente el precalentamiento y el tratamiento térmico de forja. Se requieren ensayos no destructivos más rigurosos y exhaustivos de las piezas forjadas.
2) Seguir desarrollando la tecnología de forja y estampado de precisión. El procesamiento sin corte es la medida y la dirección más importantes para que la industria de la maquinaria mejore la utilización de materiales, aumente la productividad laboral y reduzca el consumo de energía. El desarrollo del calentamiento no oxidativo de las piezas en bruto para forja, así como de materiales para moldes de alta dureza, resistentes al desgaste y de larga duración, y de métodos de tratamiento superficial, contribuirá a la mayor aplicación de la forja y el estampado de precisión.
3) Desarrollar equipos y líneas de producción de forja con mayor productividad y automatización. En la producción especializada, la productividad laboral mejora notablemente y los costos de forja se reducen.
4) Desarrollar sistemas de forja flexibles (aplicando tecnología de grupos, cambio rápido de matrices, etc.). Esto permite la producción de forja en lotes pequeños y con múltiples variedades, utilizando equipos o líneas de producción de forja altamente eficientes y automatizadas. Logra que su productividad y rentabilidad se acerquen al nivel de la producción en masa.
5) Desarrollar nuevos materiales, como métodos de procesamiento por forja de materiales de metalurgia de polvos (especialmente polvo metálico de doble capa), metal líquido, plásticos reforzados con fibra y otros materiales compuestos. Desarrollar tecnologías como el conformado superplástico, el conformado de alta energía y el conformado interno a alta presión.
Fecha de publicación: 4 de febrero de 2024
