Forxa a ciencia popular

Forxa refírese ao uso de maquinaria de forxa para aplicar presión a lingotes metálicos para promover a deformación plástica, co fin de obter certas propiedades mecánicas, unha forma e un tamaño específicos da peza forxada. É un dos dous compoñentes principais da forxa (incluíndo a forxa e a estampación). Mediante a forxa, pódense eliminar defectos como a fusión de metais e optimizar a microestrutura. Ao mesmo tempo, debido a que se mantén toda a liña de corrente do metal, as propiedades mecánicas da forxa adoitan ser mellores que as da fundición do mesmo material. Na maquinaria relevante, para as pezas importantes con alta carga e condicións de traballo estritas, agás a forma relativamente simple que se pode usar como chapa laminada, perfil ou pezas soldadas, utilizarase a maioría das pezas forxadas.

1. Temperatura de deformación

A temperatura inicial de recristalización do aceiro é duns 727 ℃, pero xeralmente úsase 800 ℃ como liña de división, por riba de 800 ℃ denomínase forxa en quente; entre 300 e 800 ℃ denomínase forxa en quente ou forxa semiquente, e o forxa a temperatura ambiente denomínase forxa en frío. As pezas forxadas empregadas na maioría das industrias son a forxa en quente, e a forxa en quente e a forxa en frío utilízanse principalmente para a forxa de automóbiles, maquinaria en xeral e outras pezas. A forxa en quente e a forxa en frío poden aforrar materiais de forma eficaz.

2. Categoría de forxa

Como se mencionou anteriormente, segundo a temperatura de forxado, pódese dividir en forxado en quente, forxado en cálido e forxado en frío. Segundo o mecanismo de conformado, o forxado pódese dividir en forxado libre, forxado con matrices, anel de rectificado e forxado especial.

1) Forxa libre

Refírese ao método de procesamento que consiste en usar ferramentas universais sinxelas ou aplicar directamente unha forza externa ao lingote entre a bigornia superior e inferior do equipo de forxado para deformar a peza en bruto e obter a xeometría e a calidade interna requiridas das pezas forxadas. As pezas forxadas producidas polo método de forxado libre denomínanse pezas forxadas libres. O forxado libre baséase principalmente na produción de pezas forxadas con lotes pequenos, utilizando un martelo de forxado, unha prensa hidráulica e outros equipos de forxado para formar e procesar o lingote e obter pezas forxadas cualificadas. O proceso básico do forxado libre inclúe o recalcado, o alongamento, a perforación, o corte, a flexión, a torsión, a dislocación e o forxado. O forxado libre adóptase no modo de forxado en quente.

2) Forxa de moldes

O forxado en molde divídese en forxado con matriz aberta e forxado con matriz pechada. O lingote metálico comprímese e defórmase na cámara da matriz de forxado cunha determinada forma para obter as pezas de forxado. O forxado con matriz úsase xeralmente para a produción de pezas de pequeno peso e grandes lotes. O forxado en molde pódese dividir en forxado con matriz en quente, forxado en quente e forxado en frío. O forxado en quente e o forxado en frío son a dirección de desenvolvemento futuro do forxado con matriz e tamén representan o nivel da tecnoloxía de forxado.

Segundo os puntos materiais, o forxado con matrices tamén se pode dividir en forxado con matrices de metal negro, forxado con matrices de metais non ferrosos e formación de produtos en po. Como o nome indica, os materiais son metais ferrosos como Aceiro de carbonol, metais non ferrosos como o cobre e o aluminio e materiais de metalurxia en po.

A extrusión debe atribuírse ao forxado por matrices e pódese dividir en extrusión de metais pesados ​​e extrusión de metais lixeiros.

O forxado con matriz pechada e o forxado con cabeza pechada pertencen a dous procesos avanzados de forxado con matriz. Debido a que non hai bordo voador, a taxa de utilización do material é alta. O acabado de pezas forxadas complexas pódese realizar nun ou varios procesos. Dado que non hai bordo voador, a área de tensión da forxada redúcese e a carga requirida tamén se reduce. Non obstante, débese ter en conta que o lingote non debe restrinxirse completamente, polo que o volume do lingote debe controlarse estritamente, a posición relativa da matriz de forxado e a medida da forxada, e esforzarse por reducir o desgaste da matriz de forxado.

3) Chegar ao anel

O fresado de aneis refírese á produción de pezas de aneis de diferentes diámetros mediante unha fresadora de aneis de equipamento especial, que tamén se usa para producir pezas de rodas como rodas de coches e rodas de tren.

4) Forxa especial

O forxado especial inclúe o forxado por rolos, o laminado transversal en cuña, o forxado radial, o forxado por matriz líquida e outros métodos de forxado, que son máis axeitados para a produción dalgunhas pezas con formas especiais. Por exemplo, o forxado por rolos pódese usar como un proceso de preformado eficaz para reducir en gran medida a presión de conformado posterior; o laminado transversal en cuña pode producir bólas de aceiro e eixes de accionamento, e o forxado radial pode producir pezas forxadas grandes, como canóns de armas e eixes de paso.

5) Molde de forxa

Segundo o modo de movemento da matriz de forxado, o forxado pódese dividir en laminación oscilante, forxado rotatorio oscilante, forxado por rolos, laminación transversal en cuña, anel de laminación e laminación inclinada. A laminación por rolos, o forxado rotatorio oscilante e o anel de laminación tamén se poden procesar mediante forxado fino. Para mellorar a taxa de utilización dos materiais, o forxado por laminación e a laminación transversal pódense usar como o primeiro proceso de procesamento de materiais delgados. O forxado rotatorio, como o forxado libre, tamén ten a vantaxe de que, en comparación co tamaño do forxado, pódese formar no caso dunha pequena forza de forxado. O método de forxado, incluíndo o forxado libre, procesa materiais desde a superficie do molde ata a superficie libre, polo tanto, é difícil garantir a precisión, polo que a dirección do movemento do molde de forxado e o proceso de forxado rotatorio con control por ordenador, pódense usar con baixa forza de forxado para produtos de forma complexa e alta precisión, como variedades de produción, forxados de palas de turbinas de vapor de gran tamaño.

O movemento do molde do equipo de forxa é inconsistente co grao de liberdade. Segundo as características de limitación de deformación do punto morto, o equipo de forxa pódese dividir nas seguintes catro formas:

Forza de forxado limitante: a presión do aceite acciona directamente a prensa de aceite deslizante.

Modo de límite de cuasi-percorrido: a prensa de aceite acciona a prensa de aceite do mecanismo de articulación da manivela.

Límite de carreira: prensa mecánica que acciona a corredera mediante un mecanismo de manivela, biela e cuña.

Modo de restrición de enerxía: usando o mecanismo de parafuso da espiral e a prensa de fricción.

Para lograr unha alta precisión, débese ter coidado de evitar a sobrecarga no punto morto inferior e controlar a velocidade e a posición da matriz. Isto afectará á tolerancia de forxado, á precisión da forma e á vida útil da matriz. Ademais, para manter a precisión, tamén se debe prestar atención a axustar a folgura do carril guía deslizante, garantir a rixidez, axustar o punto morto e usar o dispositivo de transmisión auxiliar e outras medidas.

Tamén hai movemento vertical e horizontal das corredoiras (para o forxado de pezas delgadas, o arrefriamento por lubricación e a produción de pezas forxadas a alta velocidade). O uso do dispositivo de compensación pode aumentar o movemento noutras direccións. Os métodos anteriores son diferentes, a forza de forxado requirida, o proceso, a utilización do material, o rendemento, a tolerancia de tamaño e os métodos de arrefriamento por lubricación son diferentes, estes factores tamén son os factores que afectan o nivel de automatización.

3. Materiais de forxa

Os materiais de forxa son principalmente aceiro ao carbono e aceiro de aliaxe de varios compoñentes, seguidos do aluminio, magnesio, cobre, titanio e as súas aliaxes. O estado orixinal do material é material de varilla, lingote, po metálico e metal líquido. A relación entre a área da sección transversal do metal antes da deformación e a área da sección transversal despois da deformación chámase relación de forxa. A elección correcta da relación de forxa, a temperatura de quecemento e o tempo de illamento razoables, a temperatura de forxa inicial e a temperatura de forxa final razoables, a deformación e a velocidade de deformación razoables teñen unha gran relación para mellorar a calidade do produto e reducir o custo.

Xeralmente, as pezas forxadas de tamaño pequeno e mediano son barras redondas ou cadradas como lingotes. A organización do gran e as propiedades mecánicas do material da barra son uniformes, boas, de forma e tamaño precisos, boa calidade superficial e fácil de organizar a produción en masa. Sempre que a temperatura de quecemento e as condicións de deformación estean razoablemente controladas, as pezas forxadas con excelente rendemento pódense forxar sen grandes deformacións de forxado.

Lingote só para pezas forxadas grandes. O lingote é un tecido fundido con cristais columnares máis grandes e un centro solto. Polo tanto, é necesario romper os cristais cilíndricos en grans finos e facer unha compactación solta para obter unha organización fina do metal e propiedades mecánicas.

O lingote prefabricado de metalurxia en po prensado e cocido pódese forxar sen matriz lateral de arranque en estado quente. O po de forxa ten unha densidade próxima á do forxo con matriz xeral, con boas propiedades mecánicas e alta precisión, o que pode reducir o mecanizado posterior. Os forxos en po están ben organizados sen segregación e pódense usar para fabricar pezas como engrenaxes pequenas. Pero o prezo do po é moito maior que o prezo da barra xeral e a aplicación na produción é limitada ata certo punto.

A presión estática aplícase ao metal líquido vertido na cámara do molde para a solidificación, cristalización, fluxo, deformación plástica e conformación baixo presión, obtendo así a forma e o rendemento desexados. O forxado a matriz de metal líquido é un método de conformación entre a fundición a presión e o forxado a matriz. É especialmente axeitado para pezas complexas de parede delgada que son difíciles de conformar no forxado a matriz xeral.

Ademais dos materiais habituais, os materiais de forxa inclúen varios compoñentes de aceiro ao carbono e aceiro aliado, seguidos de aluminio, magnesio, cobre, titanio e as súas aliaxes, aliaxes de alta temperatura a base de ferro, aliaxes de alta temperatura a base de níquel e aliaxes de alta temperatura a base de cobalto, que se deforman mediante forxa ou laminación. Pero estas aliaxes teñen unha área plástica relativamente estreita, polo que a dificultade de forxa é relativamente grande. Os diferentes materiais teñen requisitos estritos de temperatura de quecemento, temperatura de forxa e temperatura de forxa final.

4. Fluxo do proceso

Os diferentes métodos de forxa teñen diferentes procesos, entre os cales o proceso tecnolóxico de forxa en quente é o máis longo, a orde xeral é: alimentación de lingotes de forxa; quecemento de forxa; preparación de forxa con rolos; forxa con matrices; bordo de corte; punzonado; corrección; inspección intermedia, comprobando o tamaño e os defectos superficiais das pezas forxadas; tratamento térmico de pezas forxadas para eliminar a tensión de forxa e mellorar o rendemento de corte do metal; limpeza, principalmente para eliminar a pel de oxidación superficial; corrección; inspección, as pezas forxadas xerais deben someterse a unha inspección de aparencia e dureza, e as pezas forxadas importantes deben probarse mediante análise de composición química, propiedades mecánicas, tensión residual e ensaios non destrutivos.

5. Características das pezas forxadas

En comparación coas pezas fundidas, o metal pode mellorar a súa estrutura e propiedades mecánicas. O tecido fundido despois do proceso térmico de forxa deforma debido á deformación do metal e á recristalización, converte a dendrita grosa orixinal e o gran columnar nun gran fino, de tamaño uniforme, organización de recristalización axial, facendo que a segregación orixinal, soltos, poros, escoria para compactación e soldadura, a organización faise máis estreita, mellorando a plasticidade e as propiedades mecánicas do metal.
As propiedades mecánicas das pezas fundidas son inferiores ás das pezas forxadas do mesmo material. Ademais, o procesamento de forxa pode garantir a continuidade da organización das fibras metálicas, de xeito que a organización das fibras da peza forxada e a forma da peza forxada, a liña de corrente do metal sexan completas, o que pode garantir que as pezas teñan boas propiedades mecánicas e unha longa vida útil. As pezas forxadas producidas por forxa de precisión en matrices, extrusión en frío, extrusión a temperatura e outros procesos son incomparables ás pezas fundidas.
Unha peza forxada é un obxecto no que se somete un metal a presión para crear a forma desexada ou formar unha forza de compresión axeitada. Esta forza conséguese normalmente mediante o uso dun martelo ou presión. O proceso de forxado constrúe unha estrutura de partículas finas e mellora as propiedades físicas do metal. No uso real das pezas, un deseño axeitado fai que as partículas flúan na dirección da presión principal. A fundición é un obxecto de formación de metal obtido mediante varios métodos de fundición, concretamente a fusión do metal líquido, con vertido, prensado, succión ou outros métodos de fundición na peza fundida preparada, arrefriamento despois da area, limpeza e postratamento, o obxecto cunha determinada forma, tamaño e rendemento.