Forjamento é o nome coletivo que engloba os processos de forjamento e estampagem. É um método de conformação que utiliza o martelo, a bigorna e o punção de uma máquina de forjamento ou um molde para exercer pressão sobre a peça bruta, causando deformação plástica e obtendo peças com a forma e o tamanho desejados.
O que é forjar?
Durante o processo de forjamento, toda a peça bruta sofre deformação plástica significativa e um fluxo plástico relativamente grande. No processo de estampagem, a peça bruta é formada principalmente pela alteração da posição espacial de cada área da peça, e não há fluxo plástico em uma grande extensão em seu interior. O forjamento é usado principalmente para processar peças metálicas. Também pode ser usado para processar certos materiais não metálicos, como plásticos de engenharia, borracha, peças brutas de cerâmica, tijolos e na conformação de materiais compósitos.
Na indústria de forjamento e metalurgia, os processos de laminação, trefilação, etc., são todos processos de conformação plástica ou por pressão. No entanto, o forjamento é utilizado principalmente para produzir peças metálicas, enquanto a laminação e a trefilação são utilizadas principalmente para produzir materiais metálicos de uso geral, como chapas, tiras, tubos, perfis e fios.
Classificação de Forjamento
A forjagem é classificada principalmente de acordo com o método de conformação e a temperatura de deformação. De acordo com o método de conformação, a forjagem pode ser dividida em duas categorias: forjamento e estampagem. De acordo com a temperatura de deformação, a forjagem pode ser dividida em forjamento a quente, forjamento a frio, forjamento a morno e forjamento isotérmico, etc.
1. Forjamento a quente
A forjagem a quente é um processo de forjagem realizado acima da temperatura de recristalização do metal. O aumento da temperatura pode melhorar a plasticidade do metal, o que é benéfico para aprimorar a qualidade intrínseca da peça e torná-la menos propensa a trincas. Altas temperaturas também podem reduzir a resistência à deformação do metal e, consequentemente, a tonelagem necessária.máquinas de forjamentoNo entanto, em muitos processos de forjamento a quente, a precisão da peça é baixa e a superfície não é lisa. Além disso, as peças forjadas são propensas à oxidação, descarbonetação e danos por queimadura. O forjamento a quente é utilizado quando a peça é grande e espessa, e o material possui alta resistência e baixa plasticidade (como na curvatura de chapas extra grossas, trefilação de barras de aço de alto carbono, etc.).
As temperaturas geralmente utilizadas para forjamento a quente são: aço carbono 800~1250℃; aço estrutural ligado 850~1150℃; aço rápido 900~1100℃; liga de alumínio comum 380~500℃; liga metálica 850~1000℃; latão 700~900℃.
2. Forjamento a frio
A forjagem a frio é um processo de forjagem realizado abaixo da temperatura de recristalização do metal. De modo geral, a forjagem a frio refere-se à forjagem à temperatura ambiente.
As peças conformadas por forjamento a frio à temperatura ambiente apresentam alta precisão dimensional e de forma, superfícies lisas, poucas etapas de processamento e são convenientes para produção automatizada. Muitas peças forjadas e estampadas a frio podem ser utilizadas diretamente como componentes ou produtos, sem necessidade de usinagem. No entanto, durante o forjamento a frio, devido à baixa plasticidade do metal, ocorre facilmente fissuração durante a deformação, e a resistência à deformação é elevada, exigindo máquinas de forjamento de grande porte.
3. Forjamento a quente
A forjagem a uma temperatura superior à temperatura normal, mas que não ultrapassa a temperatura de recristalização, é denominada forjagem a morno. O metal é pré-aquecido e a temperatura de aquecimento é muito inferior à da forjagem a quente. A forjagem a morno apresenta maior precisão, superfície mais lisa e menor resistência à deformação.
4. Forjamento isotérmico
A forjagem isotérmica mantém a temperatura da peça bruta constante durante todo o processo de conformação. Ela permite o aproveitamento da alta plasticidade de certos metais à mesma temperatura ou a obtenção de estruturas e propriedades específicas. A forjagem isotérmica exige que o molde e o material bruto sejam mantidos a uma temperatura constante, o que acarreta altos custos e é utilizada apenas em processos de forjagem especiais, como a conformação superplástica.
Características da Forja
A forjagem pode alterar a estrutura do metal e melhorar suas propriedades. Após a forjagem a quente do lingote, as imperfeições originais, como porosidade, microfissuras, etc., presentes no estado fundido, são compactadas ou soldadas. As dendritas originais são quebradas, tornando os grãos mais finos. Ao mesmo tempo, a segregação e a distribuição irregular de carbonetos são alteradas. Isso uniformiza a estrutura, resultando em peças forjadas densas, uniformes, finas, com bom desempenho geral e confiáveis em uso. Após a deformação por forjagem a quente, o metal apresenta uma estrutura fibrosa. Após a deformação por forjagem a frio, os cristais metálicos tornam-se mais ordenados.
A forja consiste em fazer o metal fluir plasticamente para formar uma peça com o formato desejado. O volume do metal não se altera após o fluxo plástico ocorrer devido à força externa, e o metal sempre flui para o lado de menor resistência. Na produção, o formato da peça é frequentemente controlado de acordo com essas leis para obter deformações como espessamento, alongamento, expansão, curvatura e estampagem profunda.
As dimensões da peça forjada são precisas e propícias à produção em massa. As dimensões da moldagem em aplicações como forjamento, extrusão e estampagem são precisas e estáveis. Máquinas de forjamento de alta eficiência e linhas de produção de forjamento automatizadas podem ser utilizadas para organizar a produção especializada ou em larga escala.
As máquinas de forjamento mais comuns incluem martelos de forjamento,prensas hidráulicase prensas mecânicas. O martelo de forjamento tem uma alta velocidade de impacto, o que é benéfico para o fluxo plástico do metal, mas produz vibração. A prensa hidráulica utiliza forjamento estático, o que é benéfico para forjar o metal através de sua estrutura e melhorar sua resistência. O trabalho é estável, mas a produtividade é baixa. A prensa mecânica tem um curso fixo e é fácil de implementar mecanização e automação.
Tendências de desenvolvimento da tecnologia de forjamento
1) Melhorar a qualidade intrínseca das peças forjadas, principalmente suas propriedades mecânicas (resistência, plasticidade, tenacidade, resistência à fadiga) e confiabilidade.
Isso exige uma melhor aplicação da teoria da deformação plástica dos metais. Utilizar materiais com qualidade inerentemente superior, como aço tratado a vácuo e aço fundido a vácuo. Realizar corretamente o aquecimento pré-forjamento e o tratamento térmico de forjamento. Introduzir testes não destrutivos mais rigorosos e abrangentes nas peças forjadas.
2) Desenvolver ainda mais a tecnologia de forjamento e estampagem de precisão. O processamento sem corte é a medida e a direção mais importantes para a indústria de máquinas melhorar a utilização de materiais, aumentar a produtividade do trabalho e reduzir o consumo de energia. O desenvolvimento do aquecimento não oxidativo de tarugos forjados, bem como de materiais para moldes de alta dureza, resistentes ao desgaste e de longa vida útil, e de métodos de tratamento de superfície, contribuirá para a expansão da aplicação do forjamento e da estampagem de precisão.
3) Desenvolver equipamentos e linhas de produção de forjamento com maior produtividade e automação. Com a produção especializada, a produtividade da mão de obra é significativamente aprimorada e os custos de forjamento são reduzidos.
4) Desenvolver sistemas flexíveis de forjamento (aplicando tecnologia de grupo, troca rápida de matrizes, etc.). Isso permite a produção de peças forjadas de múltiplos lotes, utilizando equipamentos ou linhas de produção de forjamento altamente eficientes e automatizadas. A produtividade e a economia tornam-se próximas ao nível da produção em massa.
5) Desenvolver novos materiais, como métodos de processamento por forjamento de materiais de metalurgia do pó (especialmente pó metálico de dupla camada), metal líquido, plásticos reforçados com fibra e outros materiais compósitos. Desenvolver tecnologias como conformação superplástica, conformação de alta energia e conformação interna de alta pressão.
Data da publicação: 04/02/2024
