Forge popular science

Forjare „Forjarea” se referă la utilizarea mașinilor de forjare pentru a aplica presiune pe țaglele metalice în scopul deformării plastice, astfel încât să se obțină anumite proprietăți mecanice, o formă și o dimensiune specifice ale piesei forjate. Este una dintre cele două componente majore ale forjării (inclusiv forjarea și ștanțarea). Prin forjare, se pot elimina defecte precum topirea metalelor și se poate optimiza microstructura. În același timp, deoarece se păstrează întreaga linie de curent a metalului, proprietățile mecanice ale piesei forjate sunt de obicei mai bune decât cele ale turnării aceluiași material. În utilajele relevante, pentru piesele importante supuse sarcinilor mari și condițiilor stricte de lucru, cu excepția formelor relativ simple care pot fi utilizate ca tablă laminată, profil sau piese sudate, se vor utiliza majoritatea pieselor forjate.

1. Temperatura de deformare

Temperatura inițială de recristalizare a oțelului este de aproximativ 727℃, dar în general se folosește 800℃ ca linie de divizare, peste 800℃ se numește forjare la cald; între 300 și 800℃ se numește forjare la cald sau forjare semi-caldă, iar forjarea la temperatura camerei se numește forjare la rece. Piesele forjate utilizate în majoritatea industriilor sunt forjarea la cald, iar forjarea la cald și forjarea la rece sunt utilizate în principal pentru forjarea automobilelor, a utilajelor generale și a altor piese. Forjarea la cald și forjarea la rece pot economisi eficient materiale.

2. Categorie de forjă

După cum s-a menționat mai sus, în funcție de temperatura de forjare, aceasta poate fi împărțită în forjare la cald, forjare la cald și forjare la rece. Conform mecanismului de formare, forjarea poate fi împărțită în forjare liberă, forjare cu matriță, forjare cu inele de șlefuire și forjare specială.

1) Forjare liberă

Se referă la metoda de prelucrare care utilizează scule universale simple sau aplică direct o forță externă pe țagla dintre nicovala superioară și inferioară a echipamentului de forjare pentru a deforma semifabricatul și a obține geometria și calitatea internă necesare ale pieselor forjate. Piesele forjate produse prin metoda forjării libere se numesc piese forjate libere. Forjarea liberă se bazează în principal pe producerea de piese forjate în loturi mici, utilizând un ciocan de forjare, o presă hidraulică și alte echipamente de forjare pentru a forma și prelucra țagla și a obține piese forjate calificate. Procesul de bază al forjării libere include deformarea, alungirea, perforarea, tăierea, îndoirea, răsucirea, dislocarea și forjarea. Forjarea liberă este adoptată în modul de forjare la cald.

2) Forjare în matriță

Forjarea în matriță se împarte în forjarea în matriță deschisă și forjarea în matriță închisă. Țagla metalică este comprimată și deformată în camera matriței de forjare, obținându-i o anumită formă pentru a obține piesele forjate. Forjarea în matriță este utilizată în general pentru producerea de piese de greutate mică și loturi mari. Forjarea în matriță poate fi împărțită în forjarea la cald, forjarea la cald și forjarea la rece. Forjarea la cald și forjarea la rece reprezintă direcția de dezvoltare viitoare a forjării în matriță și reprezintă, de asemenea, nivelul tehnologiei de forjare.

Conform caracteristicilor materiale, forjarea cu matriță poate fi, de asemenea, împărțită în forjarea cu matriță a metalelor negre, forjarea cu matriță a metalelor neferoase și formarea produselor din pulbere. După cum sugerează și numele, materialele sunt metale feroase, cum ar fi Oțel carbonl, metale neferoase precum cuprul și aluminiul și materiale metalurgice ale pulberilor.

Extrudarea ar trebui atribuită forjării prin matriță și poate fi împărțită în extrudare de metale grele și extrudare de metale ușoare.

Forjarea cu matriță închisă și forjarea cu cap închis aparțin două procese avansate de forjare cu matriță. Deoarece nu există muchie liberă, rata de utilizare a materialului este ridicată. Finisarea pieselor forjate complexe poate fi realizată într-un singur proces sau în mai multe procese. Deoarece nu există muchie liberă, zona de solicitare a piesei forjate este redusă, iar sarcina necesară este, de asemenea, redusă. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că țagla nu trebuie complet restricționată, așadar volumul țaglei trebuie controlat strict, poziția relativă a matriței de forjare și dimensiunea piesei forjate și trebuie să se urmărească reducerea uzurii matriței de forjare.

3) Atingeți inelul

Frezarea inelară se referă la producerea de piese inelare de diferite diametre prin intermediul unei mașini speciale de frezare inelară, care este utilizată și pentru producerea de piese de roți, cum ar fi roțile de mașini și roțile de tren.

4) Forjare specială

Forjarea specială include forjarea prin laminare, laminarea transversală cu pană, forjarea radială, forjarea cu matriță lichidă și alte metode de forjare, aceste metode fiind mai potrivite pentru producerea unor piese cu forme speciale. De exemplu, forjarea prin laminare poate fi utilizată ca un proces eficient de preformare pentru a reduce considerabil presiunea de formare ulterioară; laminarea transversală cu pană poate produce bile de oțel, arbori de acționare, iar forjarea radială poate produce piese forjate de dimensiuni mari, cum ar fi țevi de armă și arbori în trepte.

5) Matriță de forjare

Conform modului de mișcare a matriței de forjare, forjarea poate fi împărțită în laminare oscilantă, forjare rotativă oscilantă, forjare cu laminare, laminare transversală cu pană, laminare cu inel și laminare înclinată. Laminarea prin laminare, forjarea rotativă oscilantă și laminarea cu inel pot fi, de asemenea, prelucrate prin forjare fină. Pentru a îmbunătăți rata de utilizare a materialelor, forjarea prin laminare și laminarea transversală pot fi utilizate ca prim proces de prelucrare a materialelor subțiri. Forjarea rotativă, la fel ca forjarea liberă, are, de asemenea, avantajul că, în comparație cu dimensiunea piesei forjate, poate fi formată în cazul unei forțe de forjare mici. Metoda de forjare, inclusiv forjarea liberă, prelucrează materialele de la suprafața matriței la suprafața liberă, prin urmare, este dificil să se asigure precizia, așadar, direcția de mișcare a matriței de forjare și procesul de forjare rotativă cu control computerizat pot fi utilizate cu forță de forjare redusă pentru produse de formă complexă și precizie ridicată, cum ar fi varietățile de producție, piesele forjate cu palete de turbină cu abur de dimensiuni mari.

Mișcarea matriței echipamentului de forjare este incompatibilă cu gradul de libertate. Conform caracteristicilor de limitare a deformării punctului mort, echipamentul de forjare poate fi împărțit în următoarele patru forme:

Limitarea forței de forjare: presiunea uleiului acționează direct presa de ulei glisantă.

Mod limitare cvasi-cursă: presa de ulei acționează presa de ulei a mecanismului de articulație a manivelei.

Limitarea cursei: presă mecanică care acționează glisiera prin intermediul unui mecanism cu manivelă, bielă și pană.

Mod de restricționare a energiei: utilizând mecanismul cu șurub al presei spiralate și cu frecare.

Pentru a obține o precizie ridicată, trebuie acordată atenție prevenirii supraîncărcării la punctul mort inferior și controlării vitezei și poziției matriței. Deoarece acestea vor avea un impact asupra toleranței de forjare, preciziei formei și duratei de viață a matriței de forjare. În plus, pentru a menține precizia, trebuie acordată atenție și ajustării jocului șinei de ghidare a cursorului, asigurării rigidității, ajustării punctului mort și utilizării dispozitivului de transmisie auxiliară, precum și altor măsuri.

Există, de asemenea, mișcări verticale și orizontale ale glisierelor (pentru forjarea pieselor subțiri, răcirea prin lubrifiere și producția de piese forjate la viteză mare), iar utilizarea dispozitivului de compensare poate crește mișcarea în alte direcții. Metodele de mai sus sunt diferite, forța de forjare necesară, procesul, utilizarea materialului, randamentul, toleranța dimensională și metodele de răcire prin lubrifiere sunt diferite, acești factori fiind, de asemenea, factori care afectează nivelul de automatizare.

3. Materiale de forjă

Materialele de forjare sunt în principal oțel carbon și oțel aliat din diverse componente, urmate de aluminiu, magneziu, cupru, titan și aliajele acestora. Starea inițială a materialului este material de bară, lingou, pulbere metalică și metal lichid. Raportul dintre aria secțiunii transversale a metalului înainte de deformare și aria secțiunii transversale după deformare se numește raport de forjare. Alegerea corectă a raportului de forjare, temperatura de încălzire și timpul de izolare rezonabile, temperatura de început a forjării rezonabile și temperatura finală a forjării, deformarea și viteza de deformare rezonabile au o relație excelentă pentru a îmbunătăți calitatea produsului și a reduce costurile.

În general, piesele forjate de dimensiuni mici și mijlocii sunt tije rotunde sau pătrate, sub formă de țagle. Organizarea fibrelor și proprietățile mecanice ale materialului tijei sunt uniforme, au o formă și o dimensiune bună și precisă, au o calitate bună a suprafeței, facilitând organizarea producției în masă. Atâta timp cât temperatura de încălzire și condițiile de deformare sunt controlate în mod rezonabil, piesele forjate cu performanțe excelente pot fi forjate fără deformări majore la forjare.

Lingou doar pentru piese forjate mari. Lingoul este un țesut turnat cu cristale columnare mai mari și un centru liber. Prin urmare, este necesară spargerea cristalelor cilindrice în granule fine și compactarea liberă pentru a obține o organizare fină a metalului și proprietăți mecanice.

Țaglele prefabricate din metalurgie pulberilor presate și arse pot fi forjate la cald fără matriță laterală. Pulberea de forjare are o densitate apropiată de cea a forjării cu matriță generală, având proprietăți mecanice bune și precizie ridicată, ceea ce poate reduce prelucrarea ulterioară. Piesele forjate cu pulbere sunt bine organizate, fără segregare, putând fi utilizate pentru fabricarea de piese precum angrenaje mici. Însă prețul pulberii este mult mai mare decât prețul barelor generale, iar aplicarea în producție este într-o oarecare măsură limitată.

Presiunea statică este aplicată metalului lichid turnat în camera de matriță pentru solidificare, cristalizare, curgere, deformare plastică și formare sub presiune, obținându-se astfel forma și performanța dorite. Forjarea prin matriță a metalului lichid este o metodă de formare intermediară între turnarea sub presiune și forjarea sub matriță. Este potrivită în special pentru piese complexe cu pereți subțiri, care sunt dificil de format în forjarea generală sub matriță.

Pe lângă materialele obișnuite, materialele de forjare includ diverse componente din oțel carbon și oțel aliat, urmate de aluminiu, magneziu, cupru, titan și aliajele sale, aliaje pe bază de fier pentru temperaturi înalte, aliaje pe bază de nichel pentru temperaturi înalte, aliaje pe bază de cobalt pentru temperaturi înalte, care sunt deformate prin forjare sau laminare. Totuși, aceste aliaje au o suprafață plastică relativ îngustă, ceea ce face ca forjarea să fie relativ dificilă. Diferite materiale au cerințe stricte privind temperatura de încălzire, temperatura de forjare și temperatura finală de forjare.

4. Fluxul procesului

Diferitele metode de forjare au procese diferite, dintre care procesul tehnologic de forjare la cald este cel mai lung, ordinea generală fiind: alimentarea pieselor forjate cu țagle; încălzirea pieselor forjate; pregătirea forjării cu role; forjare cu matriță; tăiere; perforare; corecție; inspecție intermediară, verificarea dimensiunilor și a defectelor de suprafață ale pieselor forjate; tratamentul termic al pieselor forjate pentru a elimina stresul de forjare și a îmbunătăți performanța de tăiere a metalului; curățare, în principal pentru a îndepărta pelicula de oxidare a suprafeței; corecție; inspecție. Piesele forjate generale vor fi supuse unei inspecții a aspectului și durității, iar piesele forjate importante vor fi testate prin analiza compoziției chimice, a proprietăților mecanice, a tensiunii reziduale și a testelor nedistructive.

5. Caracteristicile forjărilor

Comparativ cu piesele turnate, metalul își poate îmbunătăți structura și proprietățile mecanice. Țesătura turnată după metoda de forjare se deformează termic datorită deformării și recristalizării metalului, transformând dendrita groasă originală și granulația columnară într-o granulație fină, cu o dimensiune uniformă a recristalizării axiale, ceea ce face ca separarea inițială, porii slăbiți, compactarea și sudarea zgurii să se intensifice, îmbunătățind plasticitatea și proprietățile mecanice ale metalului.
Proprietățile mecanice ale pieselor turnate sunt mai mici decât cele ale pieselor forjate din același material. În plus, prelucrarea prin forjare poate asigura continuitatea organizării fibrelor metalice, astfel încât organizarea fibrelor piesei forjate și forma acesteia, linia de curbură a metalului sunt complete, putând asigura că piesele au proprietăți mecanice bune și o durată lungă de viață. Piesele forjate produse prin forjare de precizie, extrudare la rece, extrudare la temperatură și alte procese sunt incomparabile cu piesele turnate.
O piesă forjată este un obiect în care un metal este supus presiunii pentru a crea o formă dorită sau pentru a forma o forță de compresie adecvată. Această forță se obține de obicei prin utilizarea unui ciocan sau a presiunii. Procesul de forjare construiește o structură de particule fine și îmbunătățește proprietățile fizice ale metalului. În utilizarea efectivă a pieselor, un design adecvat face ca particulele să curgă în direcția presiunii principale. Turnarea este un obiect de formare a metalului obținut prin diverse metode de turnare, și anume topirea metalului lichid, cu turnare, presare, aspirație sau alte metode de turnare în piesa turnată pregătită, răcire după nisipare, curățare și post-tratare, obiectul având o anumită formă, dimensiune și performanță.