Zientzia herrikoia landu

Forjaketa Forjatzeko makinak metalezko lingoteari presioa egiteko erabiltzen dira, deformazio plastikoa sustatzeko, propietate mekaniko jakin batzuk, forjatzeko forma eta tamaina espezifikoak lortzeko. Forjaketaren bi osagai nagusietako bat da (forjatzea eta estanpatzea barne). Forjaketaren bidez, metalaren urtzea bezalako akatsak ezaba daitezke, eta mikroegitura optimizatu. Aldi berean, metalaren lerro osoa mantentzen denez, forjaketaren propietate mekanikoak material bereko galdaketa baino hobeak izan ohi dira. Makineria garrantzitsuetan, karga handiko eta lan-baldintza zorrotzak dituzten pieza garrantzitsuetarako, forma nahiko sinpleak izan ezik, laminatutako xafla, profila edo soldadura-piezak erabil daitezkeenak, forja gehienak erabiliko dira.

1. Deformazio-tenperatura

Altzairuaren hasierako birkristaltze-tenperatura 727 ℃ ingurukoa da, baina normalean 800 ℃ erabiltzen da banaketa-lerro gisa, 800 ℃-tik gora forja beroa da; 300 eta 800 ℃ artean forja epela edo forja erdi-beroa deitzen zaio, eta giro-tenperaturan forjatzeari forja hotza. Industria gehienetan erabiltzen diren forjaketak forja beroa dira, eta forja epela eta forja hotza batez ere automobilen, makineria orokorrean eta beste pieza batzuen forjak egiteko erabiltzen dira. Forja epelak eta forja hotzak materialak modu eraginkorrean aurreztu ditzakete.

2. Forja kategoria

Goian aipatu bezala, forjatze-tenperaturaren arabera, forja beroan, forja epelean eta forja hotzean bana daiteke. Formazio-mekanismoaren arabera, forjatzea forja librean, trokel bidezko forjatzean, eraztun bidezko artezketan eta forja berezietan bana daiteke.

1) Forjaketa librea

Forja-ekipoaren goiko eta beheko ingudearen arteko lingoteari tresna unibertsal sinpleak erabiltzea edo kanpoko indarra zuzenean aplikatzea prozesatzeko metodoari egiten dio erreferentzia, hutsa deformatzeko eta forja-piezen geometria eta barne-kalitate egokia lortzeko. Forja librearen metodoaren bidez ekoitzitako forjei forja libreak deitzen zaie. Forja librea batez ere lote txikiko forja-piezen ekoizpenean oinarritzen da, forja-mailua, prentsa hidraulikoa eta beste forja-ekipo batzuk erabiliz lingotea eratu eta prozesatzeko, eta forja kualifikatuak lortzeko. Forja librearen oinarrizko prozesuak iraultzea, luzatzea, zulatzea, moztea, tolestea, bihurritzea, dislokatzea eta forjatzea barne hartzen ditu. Forja librea guztia forja bero moduan erabiltzen da.

2) Moldeen forjaketa

Molde-forjaketa trokel irekiko forjaketa eta trokel itxiko forjaketa bi zatitan banatzen da. Metalezko lingotea forja-trokelaren ganberan konprimitu eta deformatzen da forma jakin batekin, forja-piezak lortzeko. Trokel-forjaketa, oro har, pisu txikiko eta lote handiko piezen ekoizpenerako erabiltzen da. Molde-forjaketa trokel beroko forjaketa, forja epeleko forjaketa eta forja hotzeko forjaketa bi zatitan bana daiteke. Forja epela eta forja hotza trokel-forjaketaren etorkizuneko garapen-norabidea dira, eta forja-teknologiaren maila ere adierazten dute.

Materialaren arabera, trokel-forjaketa metal beltzaren trokel-forjaketa, metal ez-ferrosoen trokel-forjaketa eta hauts-produktuen eraketa ere bana daiteke. Izenak dioen bezala, materialak metal ferrosoak dira, hala nola... Karbono altzairual, kobrea eta aluminioa bezalako metal ez-ferritsuak, eta hauts-metalurgiako materialak.

Estrusioa forjaketa trokelari egotzi behar zaio, eta metal astunaren estrusioan eta metal arinen estrusioan bana daiteke.

Forja itxia eta forja itxia bi forja-prozesu aurreratu dira. Ertz hegalaririk ez dagoenez, materialaren erabilera-tasa handia da. Forja konplexuen akabera prozesu bakarrean edo hainbat prozesutan egin daiteke. Ertz hegalaririk ez dagoenez, forjaketaren tentsio-eremua murrizten da, eta beharrezko karga ere murrizten da. Hala ere, kontuan izan behar da lingotea ez dela guztiz mugatu behar, beraz, lingotearen bolumena zorrotz kontrolatu behar da, forjaketa-matrizearen posizio erlatiboa eta forjaketaren neurria, eta forjaketa-matrizearen higadura murrizten saiatu behar da.

3) Eraztunera iritsi

Eraztun-fresatzea diametro desberdinetako eraztun-piezen ekoizpena da, ekipamendu berezi baten bidez eraztun-fresatzeko makina erabiliz, eta gurpil-piezak ekoizteko ere erabiltzen da, hala nola autoen gurpilak eta trenen gurpilak.

4) Forjaketa berezia

Forjaketa bereziak barne hartzen ditu erroilu bidezko forjaketa, ziri bidezko zeharkako ijeztapena, erradial bidezko forjaketa, likido bidezko matrizearen forjaketa eta beste forjaketa metodo batzuk, metodo hauek egokiagoak dira forma bereziko piezak ekoizteko. Adibidez, erroilu bidezko forjaketa aurreformazio prozesu eraginkor gisa erabil daiteke ondorengo formazio presioa asko murrizteko; ziri bidezko zeharkako ijeztapenak altzairuzko bolak eta transmisio ardatzak sor ditzake, eta erradial bidezko forjaketak forjaketa handiak sor ditzake, hala nola pistola kanoiak eta urrats ardatzak.

5) Forjatzeko moldea

Forja-trokelaren mugimendu-moduaren arabera, forjaketa bi zatitan bana daiteke: biraketa-igurtziketa, biraketa-forjaketa birakaria, errotazio-forjaketa, ziri-zeharkako errotazioa, errotazio-eraztun eta inklinazio-igurtziketa. Errotazio-igurtziketa, biraketa-forjaketa birakaria eta errotazio-eraztunak ere forja finaren bidez prozesatu daitezke. Materialen erabilera-tasa hobetzeko, errotazio-forjaketa eta zeharkako errotazioa erabil daitezke material meheen lehen prozesamendu gisa. Errotazio-forjaketak, forja libreak bezala, abantaila bat ere badu: forjaren tamainarekin alderatuta, forja-indar txikiaren kasuan eratu daiteke. Forjaketa-moduak, forja librea barne, materialak moldearen gainazaletik gainazal libreraino prozesatzen ditu, beraz, zaila da zehaztasuna bermatzea, beraz, forja-moldearen mugimendu-norabidea eta biraketa-forjaketa prozesua ordenagailuz kontrolatuta, forja-indar txikia erabil daiteke forma konplexuko eta zehaztasun handiko produktuetarako, hala nola ekoizpen-barietateetarako, lurrun-turbinen pala-forjaketa tamaina handikoetarako.

Forjatzeko ekipamenduaren moldearen mugimendua askatasun-mailarekin bateraezina da. Puntu hilaren deformazio-mugaren ezaugarrien arabera, forjatzeko ekipamendua lau formatan bana daiteke:

Forjaketa-indarraren mugapena: olio-presioak zuzenean gidatzen du irristagailu-olio-prentsa.

Ia-ibilbide mugako modua: olio-prentsak birabarkiaren lotura-mekanismoaren olio-prentsa gidatzen du.

Ibilbidearen muga: prentsa mekanikoa, biradera, biela eta ziri-mekanismoaren bidez irristailua mugitzen duena.

Energia murrizteko modua: espiralaren torloju-mekanismoa eta marruskadura-prentsak erabiliz.

Zehaztasun handia lortzeko, arreta jarri behar da beheko puntu hilean gainkarga saihesteko eta abiadura eta trokelaren posizioa kontrolatzeko. Izan ere, hauek eragina izango dute forja-tolerantzian, formaren zehaztasunean eta forja-trokelaren iraupenean. Gainera, zehaztasuna mantentzeko, arreta jarri behar da irristagailuaren gida-errailaren tartea doitzean, zurruntasuna bermatzean, puntu hila doitzean eta laguntza-transmisio gailua eta beste neurri batzuk erabiltzean.

Irristailuen mugimendu bertikala eta horizontala ere badago (pieza meheen forjaketa, lubrifikazio-hozketa eta abiadura handiko piezen forjaketa ekoizpenerako), konpentsazio-gailua erabiliz beste norabide batzuetako mugimendua handitu daiteke. Goiko metodoak desberdinak dira, beharrezko forjaketa-indarra, prozesua, materialaren erabilera, etekina, tamaina-tolerantzia eta lubrifikazio-hozte metodoak desberdinak dira, faktore hauek automatizazio-mailan eragina duten faktoreak ere badira.

3. Forjako materialak

Forjatzeko materialak batez ere karbono altzairua eta hainbat osagaiko aleazio-altzairua dira, eta ondoren aluminioa, magnesioa, kobrea, titanioa eta haien aleazioak datoz. Materialaren jatorrizko egoera haga-materiala, lingotea, metal-hautsa eta metal likidoa da. Deformazioaren aurretik metalaren zeharkako sekzioaren azaleraren eta deformazioaren ondoren zeharkako sekzioaren azaleraren arteko erlazioari forjatze-erlazioa deritzo. Forjatze-erlazioaren aukeraketa zuzena, berotze-tenperatura eta isolamendu-denbora arrazoizkoak, hasierako forjatze-tenperatura eta azken forjatze-tenperatura arrazoizkoak, deformazio eta deformazio-abiadura arrazoizkoak harreman handia dute produktuaren kalitatea hobetzeko eta kostua murrizteko.

Oro har, tamaina txiki eta ertaineko forjatuak hagatxo biribilak edo karratuak dira, lingote gisa. Hagatxoaren materialaren aleen antolaketa eta propietate mekanikoak uniformeak, onak, forma eta tamaina zehatzak, gainazalaren kalitate ona eta ekoizpen masiboa antolatzeko erraza dira. Berokuntza-tenperatura eta deformazio-baldintzak arrazoiz kontrolatzen diren bitartean, errendimendu bikaina duten forjatuak forja-deformazio handirik gabe forja daitezke.

Lingotea forja handietarako bakarrik. Lingotea kristal zutabedun handiagoekin eta erdigune solte batekin ehun moldeatua da. Beraz, kristal zilindrikoak ale finetan hautsi eta trinkotze soltea egin behar da metalaren antolaketa fina eta propietate mekanikoak lortzeko.

Prentsatu eta erretako hauts-metalurgiako aurrefabrikatutako lingoteak alboko matrizerik gabe forjatu daitezke egoera beroan. Forjatzeko hautsa forjaketa-trokel orokorreko dentsitatearen antzekoa da, propietate mekaniko onak eta zehaztasun handikoak ditu, eta horrek ondorengo mekanizazioa murriztu dezake. Hauts-forjaketak ondo antolatuta daude, bereizketarik gabe, eta engranaje txikiak bezalako piezak fabrikatzeko erabil daitezke. Baina hautsaren prezioa barra orokorraren prezioa baino askoz handiagoa da, eta ekoizpenean duen aplikazioa neurri batean mugatua da.

Presio estatikoa molde-ganberan isurtzen den metal likidoari aplikatzen zaio solidotzeko, kristalizatzeko, isurtzeko, deformazio plastikoa egiteko eta presiopean moldatzeko, horrela nahi den forma eta errendimendua lortuz. Metal likidoaren trokel-forjaketa trokel-galdaketaren eta trokel-forjaketaren arteko moldaketa-metodo bat da. Bereziki egokia da trokel-forjaketa orokorrean moldatzea zaila den horma meheko pieza konplexuetarako.

Ohiko materialez gain, forjatzeko materialak, hala nola altzairu karbonatuaren eta aleaziozko altzairuaren hainbat osagai, ondoren aluminioa, magnesioa, kobrea, titanioa eta bere aleazioak datoz, burdinazko tenperatura altuko aleazioak, nikelezko tenperatura altuko aleazioak, kobaltozko tenperatura altuko aleazioak forja edo ijezketa bidez deformatzen diren aleazioak, baina aleazio hauek, beren plastikozko azalera nahiko estua dutenez, forjatzeko zailtasuna nahiko handia da, eta material desberdinek berotze-tenperatura, forjatze-tenperatura eta azken forjatze-tenperatura baldintza zorrotzak dituzte.

4. Prozesu-fluxua

Forjaketa metodo desberdinek prozesu desberdinak dituzte, eta horien artean, forjaketa beroaren prozesu teknologikoa da luzeena. Ordena orokorra hau da: forjaketa-toxoen elikadura; forjaketa-berokuntza; arrabolen forjaketa-prestaketa; matrizearen forjaketa; ebaketa-ertza; zulaketa; zuzenketa; tarteko ikuskapena, forjaketen tamaina eta gainazaleko akatsak egiaztatzea; forjaketen tratamendu termikoa forjaketa-tentsioa ezabatzeko eta metalaren ebaketa-errendimendua hobetzeko; garbiketa, batez ere gainazaleko oxidazio-azala kentzeko; zuzenketa; ikuskapena. Forjaketa orokorrak itxura eta gogortasun-ikuskapena izango du, eta forjaketa garrantzitsuak konposizio kimikoaren analisia, propietate mekanikoak, hondar-tentsioa eta proba ez-suntsitzaileak eginez probatuko dira.

5. Forjatuen ezaugarriak.

Moldeekin alderatuta, metalak bere egitura eta propietate mekanikoak hobetu ditzake. Forjaketa-metodoaren prozesamendu termikoaren ondoren, galdaketa-ehunak deformazio termikoa eragiten du, metalaren deformazioaren eta birkristaltzearen ondorioz, jatorrizko dendrita lodiak eta zutabe-aleak ale fin bihurtzen ditu, tamaina uniformeko ardatz-birkristaltze antolaketa eginez, jatorrizko bereizketa, solte, poro, zepa trinkotu eta soldatzen direlarik, antolaketa estuagoa bihurtuz, metalaren plastizitatea eta propietate mekanikoak hobetuz.
Moldeen propietate mekanikoak material bereko forjatuenak baino baxuagoak dira. Gainera, forjaketa-prozesamenduak metal-zuntzen antolaketaren jarraitutasuna berma dezake, forjaketaren zuntzen antolaketa eta forjaketaren forma, metalaren lerroa osatuz, piezen propietate mekaniko onak eta zerbitzu-bizitza luzea bermatuz. Zehaztasun-trokel bidezko forjaketa, estrusio hotza, tenperatura-estrusioa eta beste prozesu batzuen bidez ekoitzitako forjatuak ez dira parekoak moldeekin.
Forja bat metal bat presiopean jartzen den objektu bat da, nahi den forma sortzeko edo konpresio-indar egokia eratzeko. Indar hori normalean mailu bat edo presioa erabiliz lortzen da. Forjatze-prozesuak partikula-egitura fin bat eraikitzen du eta metalaren propietate fisikoak hobetzen ditu. Piezen benetako erabileran, diseinu egoki batek partikulak presio nagusiaren norabidean isurtzea eragiten du. Galdaketa hainbat galdaketa-metodoren bidez lortzen den metala eratzeko objektu bat da, hots, metal likidoa urtzea, prestatutako galdaketan isurtzea, prentsatzea, xurgapena edo beste galdaketa-metodo batzuk erabiliz, hareaz hoztea, garbitzea eta ondorengo tratamendua ematea, objektuari forma, tamaina eta errendimendu jakin bat emanez.