FORJA VERSUS FUNDICIÓN

Forjar

La forja es un proceso de deformación en el que se manipula un tocho o preforma (golpeado, exprimido, martillado, etc.) y se le da forma bajo presión.

Se pueden forjar muchos metales, incluidos el acero al carbono, el acero inoxidable y las aleaciones de acero, aunque las diferencias en composición y propiedades influirán en el proceso de forja que se utilice. Existen muchos procesos de forjado, que incluyen, entre otros, forjado en caliente, forjado en frío, forjado en caliente, forjado por impresión y forjado en prensa. Puedes ver nuestra entrada en el blog.aquípara obtener más información sobre los distintos métodos de forja.

Independientemente del método particular utilizado, la forja no agrega ni elimina material, por lo que la forma resultante tiene el mismo peso y volumen que el tocho hasta que la pieza se corta del plato.

Ventajas de la forja

Una de las mayores ventajas de la forja es su efecto sobre la estructura de la aleación. Todos los metales están compuestos de granos y la forma en que se entrelazan es un factor importante en su resistencia y ductilidad. Manipulación de una pieza en bruto de metal mediante forja.estira estos granos en direcciones perpendiculares al lugar desde donde se aplica la fuerza. Esto aumenta la fuerza, a veces dramáticamente, desde su estado original.

Un segundo beneficio de la deformación es una reducción drástica de los defectos internos como la porosidad y la segmentación de la aleación.

Otras ventajas de la forja incluyen:

• Velocidad:La forja es rápida en comparación con la fundición (especialmente para pedidos de gran volumen), incluso cuando las piezas en bruto necesitan precalentamiento.
• Baja tasa de desechos:Una vez desarrollado el utillaje, cada pieza forjada es idéntica, sin ninguno de los defectos típicos de una fundición.
• Propiedades consistentes:Las propiedades mecánicas son más consistentes después del tratamiento térmico que en el caso de piezas fundidas o mecanizadas en palanquilla.

Forjando desafíos

La forja no está exenta de limitaciones. Hay dos limitaciones principales:

• Límites de tamaño: La forja tiene algunas limitaciones de peso y longitud, que varían según el equipo utilizado durante el proceso. Generalmente, el proceso de forja no puede producir componentes muy grandes como la fundición.
• Restricciones materiales:Aunque la mayoría de los metales se pueden forjar, el tipo de proceso de calentamiento utilizado para las piezas en bruto puede impedir la forja de algunas aleaciones.

Fundición

La fundición es donde se funde el metal, se vierte en una cavidad con la forma del componente final y se deja solidificar. Las cavidades se pueden producir como moldes desechables usados ​​una vez o como moldes permanentes. La fundición en arena y a la cera perdida son procesos de fundición con moldes prescindibles, mientras que la fundición por gravedad y a presión utilizan moldes permanentes. Los moldes requieren canales para que el metal fluya hacia la cavidad de la pieza y "elevadores" que actúan como depósitos cuando el metal se contrae durante el enfriamiento.

Las cavidades internas se crean con núcleos; Los núcleos se colocan en el molde antes de verter el metal. Una vez que el metal se solidifica, la cavidad se rompe a medida que el componente final se libera del molde.

Todos los tipos de fundición producen piezas con una forma casi neta, aunque el nivel de detalle reproducido y la cantidad de metal a mecanizar dependen del proceso utilizado. La fundición en arena es la menos precisa, mientras que la fundición a la cera perdida, en particular, es capaz de lograr detalles finos y acabados superficiales suaves.

Se puede fundir cualquier metal, pero la oxidación puede ser un problema. Esto se soluciona mediante fusión y vertido al vacío, lo que aumenta la complejidad del equipo necesario.

Ventajas de la fundición

Los procesos de fundición tienen mucha versatilidad. Las ventajas clave son:

• Capacidades materiales:La fundición funciona con todo tipo de metales, aunque algunos necesitan precauciones contra la oxidación.
• Menores costos de herramientas:Los métodos de moldes desechables, particularmente la fundición en arena, tienen bajos costos de herramientas, lo que los hace económicos para pedidos pequeños.
• Capacidades de tamaño: La fundición se puede utilizar para crear piezas muy grandes. Es posible realizar piezas fundidas que pesen miles, incluso decenas de miles de libras.
• Puede reproducir geometrías complejas:La fundición a la cera perdida es particularmente buena a este respecto, ya que no necesita ángulos de inclinación.

Desafíos de casting

Hay muchas situaciones y tipos de piezas para las que la fundición no es óptima.

Los problemas particulares incluyen:

• Plazos de entrega:La fundición tiene plazos de entrega más largos debido a la necesidad de producir y probar herramientas (especialmente con fundición de revestimiento y molde permanente).
• Tiempos de producción más largos:El proceso es complejo y requiere mucho tiempo, especialmente para los procesos de moldes desechables.
• Porosidad:La porosidad es generalmente inevitable en las piezas fundidas, lo que provoca defectos internos que debilitan la pieza.
• Inclusiones y Óxidos:Las inclusiones y óxidos en el metal fundido provocan defectos en la pieza final.
• Contracción:La contracción durante la solidificación puede provocar grietas.
• Mala utilización de materiales : Normalmente hay más desperdicio de material en la fundición que en la forja. En ocasiones, el material de canal y contrahuella se puede recuperar a expensas de un calentamiento adicional.

Cómo elegir el mejor método

La selección de un proceso de conformado de metales requiere una evaluación de la aplicación.

1. ¿Qué tipo de material se requiere para su aplicación?
2. ¿Qué tan compleja es la geometría de la pieza?
3. ¿Cuantos componentes necesitas?
4. ¿Qué propiedades mecánicas se requieren en el componente final?
5. ¿Cual es tu presupuesto?
6. ¿Se requiere un acabado superficial específico?

La forja es generalmente más rentable, menos derrochadora y más rápida que la fundición, produce componentes más fuertes y es ideal para pedidos de pequeño y gran volumen. Las piezas forjadas suelen preferirse para aplicaciones que requieren alta resistencia al desgaste o componentes que se espera que funcionen bien en entornos estresantes. Sin embargo, es posible que la forja no sea la mejor opción para componentes extremadamente grandes y complejos o si la aplicación requiere el uso de un material que no se puede forjar.

Las aplicaciones generales de piezas forjadas incluyen componentes automotrices como bielas y cigüeñales, piezas de transmisión de potencia como coronas y piñones, y piezas para aplicaciones marinas, de defensa, forestales y mineras.

Comparativamente, los procesos de fundición, especialmente la fundición a la cera perdida, son ideales para producir piezas livianas, complejas y de paredes delgadas con un acabado superficial excepcional y componentes más pesados ​​que pesan más de 100 libras. Pero los defectos son más comunes en las piezas fundidas que en las forjadas, y el proceso de creación de herramientas generalmente tarda más en completarse.

Los procesos de fundición se utilizan comúnmente para producir bloques de motor, pistones, tuberías, válvulas y otros componentes para aplicaciones aeroespaciales, automotrices e industriales.