Compreendendo os diferentes métodos de forjamento de metal
Forjamento por ferramentas uma linha de matrizes/ferramentas que serão usadas para forjar componentes automotivos As palavras “matriz” e “ferramentas” são frequentemente usadas de forma intercambiável na indústria de forjamento. Eles se referem ao dispositivo usado para moldar um tarugo, lingote, pré-forma ou barra (geralmente pré-aquecido). Ao comparar o forjamento pelas ferramentas usadas, existem três métodos principais: matriz de impressão, matriz aberta e anel laminado.
Forjamento de matriz de impressão
Com o forjamento por matriz de impressão, o metal é espremido/comprimido entre duas matrizes personalizadas, cada uma com perfis/cavidades (ou impressões) pré-cortadas do formato final da peça.
Em seguida, utilizando vários tipos de equipamentos, como uma prensa mecânica ou um martelo de queda, o tarugo ou pré-forma é comprimido enquanto sofre deformação plástica. Em cada impressão, a peça é forçada para dentro da cavidade enquanto a rebarba (excesso de metal) flui para dentro da matriz. À medida que o flash esfria, a pressão aumenta na impressão, o que ajuda a garantir um componente mais uniforme. Em seguida, o flash é removido manualmente ou com matrizes de corte.
O forjamento por matriz de impressão é usado principalmente para a fabricação de componentes forjados simétricos e assimétricos complexos. Este método também pode atingir tolerâncias mais próximas quando comparado ao forjamento em matriz aberta.
Forjamento em matriz aberta
No forjamento em matriz aberta, uma peça (lingote, barra, tarugo ou pré-forma) é deformada entre uma matriz de face plana superior e inferior, e o movimento da própria peça é em grande parte o que ajuda a moldar a peça final.
Além de matrizes e martelos (ou prensas) de face plana, existem outras ferramentas que podem ser usadas no forjamento em matriz aberta, incluindo selas, blocos, anéis, mandris e punções.
Os componentes feitos no forjamento em matriz aberta são geralmente de formato simples (longos e retangulares, planos e redondos, etc.) e podem ser usinados posteriormente após o processo de forjamento.
O forjamento em matriz aberta é usado para produzir componentes de todos os tamanhos, mas, quando se trata de complexidade, o forjamento em matriz de impressão é geralmente o método preferido em relação ao forjamento em matriz aberta.
Forjamento de anel laminado
O último método de ferramental é o forjamento de anéis laminados. Ao contrário da matriz de impressão e da matriz aberta, o método de forjamento por rolo não utiliza matrizes e é usado para fazer formatos muito específicos: anéis.
Este processo de forjamento pode ser usado para fazer todos os tipos e tamanhos de anéis sem costura. O forjamento em rolo é preferível à usinagem, corte e fundição porque pode produzir componentes com tolerâncias restritas. Além disso, o forjamento elimina a porosidade interna, ao contrário da fundição, o que reduz a fluência, a fadiga e outros problemas.
No forjamento por rolo, o material geralmente é pré-formado. A técnica de pré-forma usada no forjamento por rolo é chamada de puncionamento. Como o nome indica, um furo é feito no caldo, criando um formato de rosca. Em seguida, a pré-forma passa por um laminador até que o componente final seja produzido.
Todos os tipos de componentes podem ser criados por forjamento por rolo, incluindo rolamentos de motor, rolamentos de roda, flanges e engrenagens.
Processos de forjamento por temperatura
Os processos de forjamento de metal também podem ser categorizados pela temperatura real da peça. Diferentes temperaturas afetam a plasticidade do metal, a qualidade final da peça e podem determinar muitas das propriedades mecânicas finais do componente, incluindo resistência, ductilidade e resistência ao impacto ou à fadiga.
Ao categorizar o forjamento por temperatura, existem três métodos principais: quente, morno e frio.
Forjamento a Quente
No forjamento a quente, normalmente as matrizes/ferramentas são pré-aquecidas a uma temperatura específica e então a própria peça é aquecida a uma temperatura predeterminada. A temperatura usada no forjamento a quente varia de acordo com a matéria-prima utilizada, o componente que está sendo produzido e quaisquer requisitos específicos da aplicação.
No forjamento a quente, o calor torna o metal mais dúctil, e a pressão consistente das matrizes que comprimem o metal quente produz uma estrutura de grão mais refinada e, portanto, componentes mais fortes e dúcteis.
Forjamento a Quente
No forjamento a quente, uma peça é aquecida dentro de uma faixa específica: acima da temperatura de endurecimento, mas abaixo da temperatura de incrustação.
O forjamento a quente abrange uma gama de produtos forjados que não exigem despesas e tolerâncias rígidas do forjamento a frio ou o maior rendimento de resistência do forjamento a quente. O forjamento de metal quente é normalmente usado para peças que já estão próximas de seu formato final, como eixos e engrenagens.
Forjamento a Frio
Como o nome sugere, o processo de forjamento a frio é realizado em temperaturas mais baixas (em qualquer lugar entre a temperatura ambiente e apenas algumas centenas de graus).
O forjamento a frio também utiliza outros processos, incluindo dobra, cunhagem, laminação e extrusão, dependendo do tipo de componente que está sendo produzido. O metal usado no processo também é normalmente recozido ou amolecido durante o processo de forjamento, e a lubrificação contínua é necessária durante esse processo para evitar o calor por fricção.
Embora o forjamento a frio seja extremamente preciso e muitas vezes exija pouco ou nenhum trabalho de acabamento, o forjamento a quente ainda é o método preferido para forjamentos complexos e personalizados. Além disso, os componentes forjados a frio têm maior probabilidade de conter tensões residuais, o que pode eventualmente levar a rachaduras, empenamentos e outros problemas.