Forjarea este denumirea colectivă pentru forjare și ștanțare. Este o metodă de prelucrare prin formare care utilizează ciocanul, nicovala și poansonul unei mașini de forjat sau al unei matrițe pentru a exercita presiune asupra semifabricatului, provocând deformarea plastică pentru a obține piese de forma și dimensiunea necesare.
Ce este forjarea
În timpul procesului de forjare, întregul semifabricat suferă o deformare plastică semnificativă și o curgere plastică relativ mare. În procesul de ștanțare, semifabricatul este format în principal prin schimbarea poziției spațiale a fiecărei zone a piesei și nu există o curgere plastică pe o distanță mare în interiorul său. Forjarea este utilizată în principal pentru prelucrarea pieselor metalice. Poate fi utilizată și pentru prelucrarea anumitor nemetale, cum ar fi materialele plastice inginerești, cauciucul, semifabricatele ceramice, cărămizile și formarea materialelor compozite.
Laminarea, tragerea etc. în industria forjării și metalurgiei sunt toate procese de prelucrare a plasticului sau sub presiune. Cu toate acestea, forjarea este utilizată în principal pentru producerea de piese metalice, în timp ce laminarea și tragerea sunt utilizate în principal pentru producerea de materiale metalice de uz general, cum ar fi plăci, benzi, țevi, profile și sârme.
Clasificarea forjării
Forjarea se clasifică în principal în funcție de metoda de formare și temperatura de deformare. Conform metodei de formare, forjarea poate fi împărțită în două categorii: forjare și ștanțare. În funcție de temperatura de deformare, forjarea poate fi împărțită în forjare la cald, forjare la rece, forjare caldă și forjare izotermă etc.
1. Forjare la cald
Forjarea la cald este forjarea efectuată peste temperatura de recristalizare a metalului. Creșterea temperaturii poate îmbunătăți plasticitatea metalului, ceea ce este benefic pentru îmbunătățirea calității intrinseci a piesei de prelucrat și reducerea probabilității fisurării acesteia. Temperaturile ridicate pot reduce, de asemenea, rezistența la deformare a metalului și pot reduce tonajul necesar.mașini de forjareCu toate acestea, există multe procese de forjare la cald, precizia piesei de prelucrat este slabă, iar suprafața nu este netedă. Piesele forjate sunt predispuse la oxidare, decarburare și deteriorare prin ardere. Atunci când piesa de prelucrat este mare și groasă, materialul are o rezistență ridicată și o plasticitate scăzută (cum ar fi îndoirea prin laminat a plăcilor foarte groase, tragerea tijelor de oțel cu conținut ridicat de carbon etc.), și se utilizează forjarea la cald.
Temperaturile de forjare la cald utilizate în general sunt: oțel carbon 800~1250℃; oțel structural aliat 850~1150℃; oțel rapid 900~1100℃; aliaj de aluminiu utilizat în mod obișnuit 380~500℃; aliaj 850~1000℃; alamă 700~900℃.
2. Forjare la rece
Forjarea la rece este forjarea efectuată sub temperatura de recristalizare a metalului. În general, forjarea la rece se referă la forjarea la temperatura camerei.
Piesele prelucrate prin forjare la rece la temperatura camerei au o precizie ridicată a formei și dimensiunii, suprafețe netede, puține etape de prelucrare și sunt convenabile pentru producția automatizată. Multe piese forjate la rece și ștanțate la rece pot fi utilizate direct ca piese sau produse fără a fi nevoie de prelucrare mecanică. Cu toate acestea, în timpul forjării la rece, datorită plasticității reduse a metalului, fisurarea este ușor de produs în timpul deformării, iar rezistența la deformare este mare, necesitând utilaje de forjare de tonaj mare.
3. Forjare la cald
Forjarea la o temperatură mai mare decât temperatura normală, dar care nu depășește temperatura de recristalizare, se numește forjare la cald. Metalul este preîncălzit, iar temperatura de încălzire este mult mai scăzută decât cea a forjării la cald. Forjarea la cald are o precizie mai mare, o suprafață mai netedă și o rezistență redusă la deformare.
4. Forjare izotermă
Forjarea izotermă menține temperatura brută constantă pe parcursul întregului proces de formare. Forjarea izotermă are ca scop utilizarea deplină a plasticității ridicate a anumitor metale la aceeași temperatură sau obținerea unor structuri și proprietăți specifice. Forjarea izotermă necesită menținerea constantă a matriței și a materialului brut, ceea ce necesită costuri ridicate și este utilizată doar pentru procese speciale de forjare, cum ar fi formarea superplastică.
Caracteristicile forjării
Forjarea poate modifica structura metalică și poate îmbunătăți proprietățile metalului. După forjarea la cald a lingoului, slăbiciunea originală, porii, microfisurile etc. în starea turnată sunt compactate sau sudate. Dendritele originale sunt rupte, făcând granulele mai fine. În același timp, segregarea originală a carburilor și distribuția neuniformă sunt modificate. Uniformizarea structurii se realizează pentru a obține piese forjate dense, uniforme, fine, cu performanțe generale bune și fiabile în utilizare. După deformarea prin forjare la cald, metalul are o structură fibroasă. După deformarea prin forjare la rece, cristalul metalic devine ordonat.
Forjarea constă în a face metalul să curgă plastic pentru a forma o piesă de prelucrat cu forma dorită. Volumul metalului nu se modifică după ce are loc curgerea plastică din cauza forței externe, iar metalul curge întotdeauna către piesa cu cea mai mică rezistență. În producție, forma piesei de prelucrat este adesea controlată conform acestor legi pentru a obține deformări precum îngroșarea, alungirea, dilatarea, îndoirea și ambutisarea adâncă.
Dimensiunea piesei forjate este precisă și este propice organizării producției de masă. Dimensiunile de formare a matrițelor în aplicații precum forjare, extrudare și ștanțare sunt precise și stabile. Mașinile de forjare de înaltă eficiență și liniile automate de producție de forjare pot fi utilizate pentru a organiza producția specializată de masă sau de masă.
Mașinile de forjare utilizate în mod obișnuit includ ciocanele de forjare,prese hidraulice...și prese mecanice. Ciocanul de forjat are o viteză mare de impact, ceea ce este benefic pentru curgerea plastică a metalului, dar va produce vibrații. Presa hidraulică utilizează forjarea statică, ceea ce este benefic pentru forjarea prin metal și îmbunătățirea structurii. Lucrul este stabil, dar productivitatea este scăzută. Presa mecanică are o cursă fixă și este ușor de implementat prin mecanizare și automatizare.
Tendința de dezvoltare a tehnologiei de forjare
1) Îmbunătățirea calității intrinseci a pieselor forjate, în principal pentru a le îmbunătăți proprietățile mecanice (rezistență, plasticitate, tenacitate, rezistență la oboseală) și fiabilitatea.
Aceasta necesită o mai bună aplicare a teoriei deformării plastice a metalelor. Aplicarea de materiale cu o calitate inerent mai bună, cum ar fi oțelul tratat în vid și oțelul topit în vid. Efectuarea corectă a încălzirii pre-forjare și a tratamentului termic de forjare. Testare nedistructivă mai riguroasă și mai extinsă a pieselor forjate.
2) Dezvoltarea în continuare a tehnologiei de forjare de precizie și ștanțare de precizie. Prelucrarea fără așchiere este cea mai importantă măsură și direcție pentru industria mașinilor pentru a îmbunătăți utilizarea materialelor, a îmbunătăți productivitatea muncii și a reduce consumul de energie. Dezvoltarea încălzirii neoxidative a semifabricatelor forjate, precum și a materialelor de matriță și a metodelor de tratare a suprafețelor cu duritate ridicată, rezistență la uzură și durată lungă de viață, vor contribui la extinderea aplicării forjării de precizie și a ștanțării de precizie.
3) Dezvoltarea echipamentelor de forjare și a liniilor de producție de forjare cu productivitate și automatizare sporite. În cadrul producției specializate, productivitatea muncii este mult îmbunătățită și costurile de forjare sunt reduse.
4) Dezvoltarea unor sisteme flexibile de formare a pieselor forjate (aplicând tehnologia de grupare, schimbarea rapidă a matrițelor etc.). Acest lucru permite producția de forjare multivariată și în loturi mici, utilizând echipamente sau linii de producție de forjare de înaltă eficiență și extrem de automatizate. Apropierea productivității și economiei de nivelul producției de masă.
5) Dezvoltarea de noi materiale, cum ar fi metodele de forjare a materialelor metalurgice ale pulberilor (în special pulberea metalică dublă), metalul lichid, materialele plastice armate cu fibre și alte materiale compozite. Dezvoltarea de tehnologii precum formarea superplastică, formarea la energie înaltă și formarea internă la presiune înaltă.
Data publicării: 04 februarie 2024
