La forja es un proceso de fabricación que implica la conformación de metal utilizando fuerzas de compresión localizadas. Las piezas de forja huecas, que se utilizan ampliamente en diversas industrias, como la automotriz, aeroespacial y de maquinaria, requieren operaciones de forjado específicas para lograr la forma, el tamaño y las propiedades mecánicas deseadas. Como proveedor de piezas forjadas, conozco bien las diferentes operaciones de forja de piezas huecas y en este blog profundizaré en los detalles.
1. Preparación del billete
El primer paso en la forja de piezas huecas es la preparación del tocho. Como material de partida sirve el tocho, que es una pieza sólida de metal. La selección del tocho es crucial ya que determina la calidad final de la pieza forjada. El material del tocho puede variar dependiendo de la aplicación de la pieza hueca de forja. Los materiales comunes incluyen acero, aluminio y latón.
Para palanquillas de acero, podemos consultar nuestraPiezas de forja en caliente de acero al carbono de fabricación personalizadaservicio. El tocho debe cortarse a la longitud y diámetro apropiados de acuerdo con los requisitos de tamaño de la pieza final. La precisión en la preparación de palanquillas ayuda a reducir el desperdicio y garantizar una calidad de forjado constante. Después del corte, la palanquilla también puede someterse a un proceso de tratamiento térmico para mejorar su maquinabilidad y propiedades mecánicas.
2. Perforación
La perforación es una operación de forja clave para crear agujeros en la palanquilla, fundamental para la fabricación de piezas forjadas huecas. Existen diferentes métodos de perforación y la elección depende del material, el tamaño y los requisitos de precisión de la pieza.
Perforación del punzón
En la perforación con punzón, se introduce un punzón en el tocho para crear un agujero. El punzón suele estar hecho de una aleación de acero de alta resistencia para soportar las altas presiones durante el proceso de perforación. El tocho se calienta a una temperatura de forjado adecuada, normalmente entre 1100 y 1200 °C para el acero, para hacerlo más maleable. Este método es adecuado para crear agujeros con diámetros relativamente pequeños.
Perforación rotatoria
La perforación rotatoria es otro método común, especialmente para producir piezas forjadas huecas sin costuras. En este proceso, el tocho se gira entre dos rodillos mientras se empuja un mandril a través del centro para crear un agujero. Los rodillos aplican presión al tocho y la rotación ayuda a la formación uniforme del agujero. La perforación rotatoria se utiliza a menudo en la producción de tubos y tuberías.
3. Expansión
Después de la perforación, es posible que sea necesario expandir el orificio en el tocho para lograr el diámetro interior deseado de la pieza forjada hueca. La expansión se puede realizar mediante diversas técnicas.
Expansión del mandril
Se inserta un mandril en el orificio perforado y se aplica presión externa al tocho para expandir el orificio alrededor del mandril. El mandril garantiza la forma y el tamaño correctos del orificio interior durante el proceso de expansión. Este método es adecuado para lograr diámetros internos precisos y se usa comúnmente en la producción de piezas forjadas huecas de alta precisión.
Expansión hidrostática
La expansión hidrostática utiliza presión hidráulica para expandir el agujero. El tocho se coloca en una cámara llena de un fluido y se aplica alta presión al fluido. La presión del fluido se distribuye uniformemente alrededor del tocho, lo que hace que se expanda uniformemente. La expansión hidrostática es útil para expandir orificios de gran diámetro o para piezas con formas complejas.
4. Molestar
El trastornado es una operación de forjado que aumenta el área de la sección transversal del tocho y reduce su longitud. En el contexto de piezas forjadas huecas, se puede utilizar el recalcado para engrosar la pared de la pieza o para crear una forma específica al final de la pieza.
El tocho se coloca entre dos matrices y se aplica una fuerza de compresión axialmente. El metal fluye radialmente, aumentando el área de la sección transversal. El recalcado se puede realizar en diferentes etapas del proceso de forjado, dependiendo de los requisitos de diseño de la pieza hueca. Por ejemplo, se puede realizar antes o después de la perforación y expansión.
5. Dibujo
Dibujar es lo opuesto a molestar. Se utiliza para reducir el área de la sección transversal del tocho y aumentar su longitud. En la producción de piezas forjadas huecas, se puede utilizar el estirado para alargar la pieza o reducir el espesor de la pared.
Existen diferentes métodos de dibujo, incluido el dibujo directo y el dibujo indirecto. En el estirado directo, el tocho se pasa a través de una matriz para reducir su área de sección transversal. El estirado indirecto implica empujar el tocho a través de una matriz mientras se aplica una fuerza restrictiva en el extremo. Las operaciones de embutición deben controlarse cuidadosamente para evitar grietas u otros defectos en la parte hueca.
6. Forjar y dar forma
Después de los procesos básicos de perforación, expansión, recalcado y embutición, la pieza hueca forjada necesita ser forjada y moldeada aún más para lograr el diseño del producto final.
Se utilizan troqueles para dar forma a la pieza. Los troqueles se fabrican a medida según las especificaciones de diseño de la pieza. Existen diferentes tipos de matrices, como las de forja con matriz abierta y las de forja con matriz cerrada.
Abierto - Forjado a presión
En la forja con matriz abierta, el tocho se coloca entre dos matrices planas o de forma simple, y el metal se deforma martillando o presionando. La forja con matriz abierta es adecuada para producir piezas de forja huecas de formas simples y a gran escala. Permite cierta flexibilidad en el proceso de conformación, pero puede requerir más operaciones de mecanizado para lograr las dimensiones finales.
Cerrado - Forja en troquel
La forja con matriz cerrada, también conocida como forja con matriz por impresión, utiliza matrices con una cavidad que coincide con la forma de la pieza final. El tocho se coloca en la cavidad de la matriz y se aplica una fuerza de alta presión para llenar la cavidad. Cerrado: la forja con matriz puede producir piezas con alta precisión y formas complejas. A menudo se utiliza en la producción de piezas forjadas huecas de alta calidad y de tamaño pequeño a mediano.
7. Tratamiento térmico
El tratamiento térmico es un paso esencial en el proceso de forja de piezas huecas, que puede mejorar las propiedades mecánicas como la dureza, la resistencia y la tenacidad de la pieza.
Para piezas forjadas de aluminio, tenemos un bien definidoProceso de forja de aluminio con tratamiento térmico. Los procesos de tratamiento térmico más comunes incluyen recocido, templado y revenido.
Recocido
El recocido es un proceso de calentar la pieza forjada a una temperatura específica y luego enfriarla lentamente. Este proceso alivia las tensiones internas, suaviza el metal y mejora su maquinabilidad. Se pueden utilizar diferentes métodos de recocido, como el recocido completo y el recocido con alivio de tensiones, según el material y los requisitos de la pieza.
Temple
El enfriamiento implica calentar la pieza a una temperatura alta y luego enfriarla rápidamente sumergiéndola en un medio de enfriamiento como agua, aceite o aire. El enfriamiento aumenta la dureza de la pieza formando una estructura martensítica en el metal. Sin embargo, el enfriamiento también puede provocar tensiones internas y grietas en la pieza, por lo que es necesario controlarlo cuidadosamente.
Templado
El templado se realiza después del enfriamiento. La parte enfriada se calienta a una temperatura más baja y luego se enfría lentamente. El templado reduce la fragilidad causada por el temple y mejora la tenacidad y ductilidad de la pieza.
8. Operaciones de acabado
Después del tratamiento térmico, la pieza hueca forjada puede requerir operaciones de acabado para lograr la calidad de la superficie final y la precisión dimensional.
Mecanizado
Se pueden utilizar operaciones de mecanizado como torneado, fresado y taladrado para eliminar el exceso de material y lograr las dimensiones precisas de la pieza. El mecanizado también se puede utilizar para crear características adicionales como roscas, ranuras u orificios en la pieza.
Tratamiento superficial
El tratamiento superficial puede mejorar la resistencia a la corrosión y la apariencia de la pieza. Los métodos comunes de tratamiento de superficies incluyen pintura, enchapado y revestimiento. Por ejemplo, las piezas forjadas de latón pueden serPersonalice la forja de latón CuZn39Pb3 de Chinacon tratamientos superficiales específicos para mejorar su rendimiento.
Si está buscando piezas forjadas huecas de alta calidad o tiene requisitos específicos para piezas forjadas, estamos aquí para ayudarlo. Nuestra experiencia en operaciones de forjado y estrictos procesos de control de calidad garantizan que podamos ofrecerle los productos que mejor se adapten a sus necesidades. Contáctenos para conversaciones sobre adquisiciones y trabajemos juntos para satisfacer sus necesidades de piezas de forja.
Referencias
- Sachs, G. (1953). Manual de ciencia de materiales: forja. McGraw-Hill.
- Dieter, GE (1988). Metalurgia Mecánica. McGraw-Hill.
- Kalpakjian, S. y Schmid, SR (2013). Ingeniería y Tecnología de Fabricación. Pearson.
