Forjarea este o metodă de prelucrare care utilizează mașini de forjare pentru a aplica presiune pe țaglele metalice, determinându-le să sufere deformații plastice pentru a obține piese forjate cu anumite proprietăți mecanice, forme și dimensiuni. Este una dintre cele două componente majore ale forjarii (forjare și ștanțare). Forjarea poate elimina defecte precum porozitatea turnării în procesul de topire a metalelor, poate optimiza microstructura și, datorită păstrării liniilor complete de curgere a metalelor, proprietățile mecanice ale pieselor forjate sunt în general mai bune decât ale pieselor turnate din același material. Piesele importante ale mașinilor conexe cu sarcini mari și condiții severe de lucru, cu excepția formelor simple care pot fi laminate în plăci, profile sau piese sudate, sunt în mare parte fabricate din forjare.
Temperatura de deformare a materialelor forjate
Temperatura de pornire de recristalizare a oțelului este împărțită la 800 ℃, forjarea la cald are loc peste 800 ℃; Forjarea 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 forjare la cald, în timp ce forjarea la cald și la rece este folosită în principal pentru forjarea pieselor precum automobile și mașini generale. Forjarea la cald și la rece poate economisi efectiv materialele.
Categoria forjarii
În funcție de temperatura de forjare, poate fi împărțit în forjare la cald, forjare caldă și forjare la rece.
Conform mecanismului de formare, forjarea poate fi împărțită în forjare liberă, forjare cu matriță, laminare cu inele și forjare specială.
1. Forjare gratuită. Metoda de prelucrare a forjarii se referă la utilizarea unor scule universale simple sau la aplicarea directă a forțelor externe între nicovalele superioare și inferioare ale echipamentului de forjare pentru a deforma țaglele și a obține forma geometrică și calitatea interioară necesare. Piesele forjate produse prin metoda forjarii libere se numesc piese forjate libere. Forjarea liberă produce în principal loturi mici de piese forjate, folosind echipamente de forjare precum ciocane și prese hidraulice pentru a modela și prelucra semifabricate și pentru a obține piese forjate calificate. Procesele de bază ale forjarii libere includ răsturnarea, alungirea, perforarea, tăierea, îndoirea, răsucirea, deplasarea și forjarea. Forjarea liberă adoptă metoda de forjare la cald.
2. Forjare matriță. Forjarea cu matriță poate fi împărțită în forjare cu matriță deschisă și forjare cu matriță închisă. Taglele metalice sunt formate prin deformare prin compresie în camera matriței de forjare cu o anumită formă pentru a obține piese forjate. Forjarea cu matriță este, în general, utilizată pentru a produce piese cu greutăți mici și dimensiuni mari de loturi.
Forjarea matrițelor poate fi împărțită în forjare cu matriță la cald, forjare la cald și forjare la rece. Forjarea la cald și forjarea la rece sunt direcțiile de dezvoltare viitoare ale forjarii cu matriță și reprezintă, de asemenea, nivelul tehnologiei de forjare. Conform clasificării materialelor, forjarea cu matriță poate fi, de asemenea, împărțită în forjare cu matriță din metal negru, forjare cu matriță cu metale neferoase și formarea de pulbere. După cum sugerează și numele, materialele sunt metale negre, cum ar fi oțelul carbon, metale neferoase, cum ar fi cuprul și aluminiul, și materialele din metalurgia pulberilor. Extrudarea ar trebui să aparțină forjarii cu matriță și poate fi împărțită în extrudarea metalelor grele și extrudarea metalelor ușoare. Trebuie remarcat faptul că țagla nu poate fi restricționată complet. Prin urmare, este necesar să se controleze strict volumul țaglei, să se controleze poziția relativă a matriței de forjare și să se măsoare piesele forjate, străduindu-se să reducă uzura matriței de forjare.
3. Inel de slefuire. Laminarea inelară se referă la producția de piese circulare cu diametre diferite folosind echipamente specializate, cum ar fi mașini de rulare inele, și este, de asemenea, utilizată pentru a produce piese în formă de roată, cum ar fi roțile de mașină și roțile de tren.
4. Forjare specială. Forjarea specială include metode de forjare, cum ar fi forjarea cu role, laminarea cu pană încrucișată, forjarea radială și forjarea cu matriță lichidă, toate acestea fiind mai potrivite pentru producerea anumitor piese cu formă specială.
De exemplu, forjarea cu role poate servi ca un proces eficient de preformare, reducând semnificativ presiunea de formare ulterioară; Laminarea cu pană încrucișată poate produce piese precum bile de oțel și arbori de transmisie; Forjarea radială poate produce piese forjate mari, cum ar fi țevi de pistol și arbori trepți.
matriță de forjare
În funcție de modul de mișcare al matriței de forjare, forjarea poate fi împărțită în forjare swing, forjare rotativă swing, forjare cu role, laminare cu pană încrucișată, laminare cu inele și laminare oblică. Forjarea rotativă, forjarea rotativă și forjarea de precizie pot fi, de asemenea, utilizate pentru inelul de presă hidraulic de forjare de aviație de 400MN (40000 tone) în China. Pentru a îmbunătăți rata de utilizare a materialelor, forjarea cu rulouri și laminarea încrucișată pot fi utilizate ca procese precedente pentru prelucrarea materialelor subțiri. Forjarea rotativă, ca și forjarea liberă, este, de asemenea, formată local, iar avantajul său este că poate fi formată chiar și sub forțe de forjare mai mici în comparație cu dimensiunea forjarii. Această metodă de forjare, inclusiv forjarea liberă, implică extinderea materialelor din vecinătatea suprafeței matriței la suprafața liberă în timpul procesării, ceea ce face dificilă asigurarea preciziei. Prin urmare, prin controlul direcției de mișcare a matriței de forjare și a procesului de forjare rotativă cu un computer, se pot obține produse de formă complexă și de înaltă precizie cu o forță de forjare mai mică, cum ar fi producerea de piese forjate cu mai multe soiuri și dimensiuni mari ale paletelor turbinei cu abur. .
Mișcarea matriței și gradele de libertate ale echipamentului de forjare sunt inconsistente. În funcție de caracteristicile limitărilor de deformare la punctul mort inferior, echipamentele de forjare pot fi împărțite în următoarele patru forme:
1.Forma de forjare limitata: o presa hidraulica care actioneaza direct glisorul cu presiunea uleiului.
2. Metoda cvasi-cursă limită: o presă hidraulică care antrenează mecanismul bielei manivelei prin presiune hidraulică.
3. Metoda de limitare a cursei: o presă mecanică cu manivelă, biela și mecanism cu pană care antrenează glisorul.
4. Metoda de limitare a energiei: Utilizați mecanismul spiralat al șurubului și al presei de frecare. Pentru a obține o precizie ridicată în timpul testării la cald a preselor hidraulice de forjare pentru aviație de mare putere, trebuie acordată atenție prevenirii supraîncărcării la punctul mort inferior, controlând viteza și poziția matriței. Deoarece acestea vor avea un impact asupra toleranței, acurateței formei și duratei de viață a pieselor forjate. În plus, pentru a menține acuratețea, ar trebui să se acorde atenție ajustării spațiului dintre șinele de ghidare a glisoarelor, asigurând rigiditatea, reglarea punctului mort inferior și utilizarea dispozitivelor de transmisie auxiliare.
Glisor forjat
Glisoarele de forjare pot fi împărțite în mișcări verticale și orizontale (utilizate pentru forjarea pieselor subțiri, lubrifierea, răcirea și forjarea pieselor de producție de mare viteză), iar dispozitivele de compensare pot fi utilizate pentru a crește mișcarea în alte direcții. Metodele de mai sus sunt diferite, iar forța de forjare, procesul, rata de utilizare a materialului, randamentul, toleranța dimensională și metoda de lubrifiere și răcire necesară pentru a forja cu succes produsul de tip disc mare sunt toate diferite. Acești factori sunt, de asemenea, factori care afectează nivelul de automatizare.Materiale folosite pentru forjare
Principalele materiale utilizate pentru forjare sunt oțelul carbon și oțelul aliat cu diverse compoziții, urmate de aluminiu, magneziu, cupru, titan și aliajele acestora. Starea originală a materialelor include bare, lingouri, pulberi metalice și metale lichide. Raportul dintre aria secțiunii transversale a unui metal înainte de deformare și aria secțiunii transversale după deformare se numește raport de forjare. Selectarea corectă a raportului de forjare, a temperaturii rezonabile de încălzire și a timpului de izolație, a temperaturilor rezonabile de forjare inițială și finală, a cantității rezonabile de deformare și a vitezei de deformare sunt strâns legate de îmbunătățirea calității produsului și reducerea costurilor. În general, piesele forjate de dimensiuni mici și mijlocii folosesc bare rotunde sau pătrate ca țagle. Structura cerealelor și proprietățile mecanice ale materialului barei sunt uniforme și bune, cu formă și dimensiune precise, calitate bună a suprafeței și producție de masă ușor de organizat. Atâta timp cât temperatura de încălzire și condițiile de deformare sunt controlate în mod rezonabil, piesele forjate de înaltă performanță pot fi forjate fără deformare semnificativă a forjarii. Lingourile sunt folosite numai pentru forjare mari. Lingoul este o structură ca turnat, cu cristale colonare mari și un centru liber. Prin urmare, este necesar să spargeți cristalele columnare în granule fine prin deformare plastică mare și să le compactați lejer pentru a obține o structură metalică și proprietăți mecanice. Preformele de metalurgie a pulberilor realizate prin presare și ardere pot fi forjate în piese forjate fără bavuri în stare fierbinte. Densitatea pulberii de forjare este apropiată de cea a pieselor forjate cu matriță generală, cu proprietăți mecanice bune și precizie ridicată, ceea ce poate reduce procesarea ulterioară de tăiere. Structura internă a pieselor forjate cu pulbere este uniformă, fără segregare și poate fi utilizată pentru fabricarea angrenajelor mici și a altor piese de prelucrat. Cu toate acestea, prețul pulberii este mult mai mare decât cel al batoanelor obișnuite, iar aplicarea acesteia în producție este supusă anumitor limitări. Aplicarea unei presiuni statice pe metalul lichid turnat în cavitatea matriței, care se solidifică, cristalizează, curge, suferă deformare plastică și se formează sub presiune, poate obține forma și performanța necesară forjarii matriței. Forjarea metalelor lichide este o metodă de formare care se află între turnarea sub presiune și forjare, potrivită în special pentru piese complexe cu pereți subțiri care sunt dificil de format în forjare generală. În plus față de materialele comune, cum ar fi oțel carbon și oțel aliat cu diferite compoziții, urmate de aluminiu, magneziu, cupru, titan și aliajele acestora, aliajele de deformare ale aliajelor de temperatură înaltă pe bază de fier, aliaje de temperatură înaltă pe bază de nichel, iar aliajele la temperatură ridicată pe bază de cobalt se completează și prin forjare sau laminare. Cu toate acestea, aceste aliaje au zone de plastic relativ înguste, astfel încât dificultatea de forjare este relativ mare. Diferitele materiale au cerințe stricte pentru temperatura de încălzire, temperatura de forjare la deschidere și temperatura finală de forjare.
Fluxul procesului de forjare
Diferite metode de forjare au procese diferite, dintre care procesul de forjare cu matriță la cald este cel mai lung, iar ordinea generală este: forjare tăiere semifabricată; Încălzire țagle de forjare; Pregătirea semifabricatelor pentru forjare; Formare prin forjare cu matriță; Margini de tăiere; Perforarea; Corecţie; Inspecție intermediară, verificarea dimensiunilor și a defectelor de suprafață ale pieselor forjate; Tratament termic al pieselor forjate pentru a elimina stresul de forjare și pentru a îmbunătăți performanța de tăiere a metalelor; Curățare, în principal pentru a îndepărta depunerile de oxid de suprafață; Corecţie; Inspecție: În general, piesele forjate trebuie să fie supuse unei inspecții de aspect și duritate, în timp ce piesele forjate importante trebuie, de asemenea, să fie supuse analizei compoziției chimice, proprietăților mecanice, încercări de efort rezidual și teste nedistructive.
Caracteristicile pieselor forjate
În comparație cu piesele turnate, metalul își poate îmbunătăți microstructura și proprietățile mecanice după prelucrarea prin forjare. După prelucrarea la cald și deformarea prin metoda de forjare, structura de turnare se transformă din dendrite grosiere și granule columnare în structuri recristalizate echiaxiale cu dimensiuni mai fine și uniforme datorită deformării și recristalizării metalului. Acest lucru determină segregarea inițială, porozitatea, porozitatea, includerea de zgură și alte compactări și sudură în lingoul de oțel, făcând structura mai compactă și îmbunătățind plasticitatea și proprietățile mecanice ale metalului. Proprietățile mecanice ale pieselor turnate sunt mai mici decât ale pieselor forjate din același material. În plus, prelucrarea forjarii poate asigura continuitatea structurii fibrelor metalice, păstrând structura fibrei a forjarii în concordanță cu forma forjarii. Linia de curgere a metalului este completă, ceea ce poate 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 cald și alte procese sunt incomparabile cu piesele turnate. Piesele forjate sunt obiecte care sunt modelate prin deformare plastică pentru a îndeplini forma necesară sau forța de compresie adecvată atunci când metalul este supus la presiune. Această putere este de obicei obținută prin utilizarea unui ciocan sau a unei presiuni. Procesul de forjare construiește structuri de particule rafinate și îmbunătățește proprietățile fizice ale metalului. În utilizarea practică a componentelor, un design corect poate asigura că fluxul de particule este în direcția presiunii principale. Piesele turnate sunt obiecte formate din metal obținute prin diferite metode de turnare, adică metalul lichid topit este injectat în matrițe pre-preparate prin turnare, injecție, aspirație sau alte metode de turnare, răcit și apoi supus îndepărtarii nisipului, curățării și postului. -tratament pentru a obține obiecte cu o anumită formă, dimensiune și performanță.
Analiza nivelului de forjare
Industria chineză de forjare s-a dezvoltat pe baza introducerii, digerării și absorbției tehnologiei străine. După ani de dezvoltare și transformare tehnologică, nivelul tehnic al întreprinderilor din industrie s-a îmbunătățit mult, inclusiv proiectarea proceselor, tehnologia de forjare, tehnologia de tratament termic, tehnologia de prelucrare, testarea produselor și alte aspecte.
(1) Producătorii avansați în proiectarea proceselor adoptă, în general, tehnologia de simulare pe computer de procesare la cald, proiectarea proceselor asistate de calculator și tehnologia virtuală, îmbunătățind nivelul de proiectare a procesului și capacitățile de fabricație a produsului. Introduceți și aplicați programe de simulare precum DATAFOR, GEMARC/AUTOFORGE, DEFORM, LASTRRAN/SHAPE și THERMOCAL pentru a obține controlul procesului de proiectare a computerului și procesare termică.
(2) Majoritatea preselor hidraulice cu tehnologie de forjare de 40MN și mai sus sunt echipate cu 100-400t. m operatori principali de forjare si 20-40t. m operatori auxiliari. Un număr considerabil de operatori utilizează controlul computerizat pentru a realiza un control complet al procesului de forjare, permițând controlarea preciziei de forjare în ± 3 mm. Măsurarea online a pieselor forjate utilizează dispozitive de măsurare a dimensiunii laserului.
(3) Tehnologia de tratament termic se concentrează pe îmbunătățirea calității produsului, îmbunătățirea eficienței tratamentului termic, economisirea energiei și protejarea mediului. Dacă procesul de încălzire al cuptorului de încălzire și al cuptorului de tratament termic este controlat de un computer, arzătorul poate fi controlat pentru a realiza reglarea automată a arderii, a temperaturii cuptorului, a aprinderii automate și a parametrilor de încălzire; Utilizarea căldurii reziduale, cuptoare de tratare termică echipate cu camere de ardere regenerativă etc; Prin utilizarea rezervoarelor de ulei de călire polimerice cu capacitate scăzută de poluare și control eficient al răcirii, diferite medii de călire pe bază de apă înlocuiesc treptat uleiul de călire tradițional.
(4) Proporția mașinilor-unelte CNC în industria tehnologiei de prelucrare este în creștere treptat. Unele întreprinderi din industrie au centre de prelucrare și sunt echipate cu mașini de prelucrare proprii în funcție de diferite tipuri de produse, cum ar fi centre de prelucrare cu cinci coordonate, mașini de prelucrare cu lame, mori cu role, strunguri cu role etc.
(5) Măsuri de asigurare a calității: Unele întreprinderi naționale s-au echipat cu cele mai recente instrumente de detectare și tehnologii de testare, sisteme moderne automate de testare cu ultrasunete cu procesare a datelor controlată de computer și diverse sisteme de testare cu ultrasunete automate specializate pentru a finaliza certificarea diferitelor sisteme de calitate. Tehnologia cheie de producție a pieselor forjate de viteză grea de viteză a fost depășită în mod continuu și, pe această bază, s-a realizat producția industrială. Pe baza introducerii tehnologiei avansate de producție și a echipamentelor cheie din străinătate, China a reușit să proiecteze și să producă echipamente de producție pentru piese forjate de viteză mare și grele. Aceste echipamente s-au apropiat de nivelul internațional avansat, iar îmbunătățirea tehnologiei și a nivelului de echipamente a promovat în mod eficient dezvoltarea industriei interne de forjare.
Importanța forjarii
Producția de forjare este una dintre principalele metode de prelucrare pentru furnizarea semifabricatelor de piese mecanice în industria de fabricație mecanică. Prin forjare, nu numai că se poate obține forma pieselor mecanice, dar și structura internă a metalului poate fi îmbunătățită, iar proprietățile mecanice și fizice ale metalului pot fi îmbunătățite. În general, piesele mecanice importante cu solicitări și cerințe ridicate sunt fabricate folosind metode de producție de forjare. Componente importante, cum ar fi arbori ale generatorului de turbine, rotoare, rotoare, palete, inele de reținere, coloane mari de presa hidraulice, cilindri de înaltă presiune, role de laminoare din oțel, arbori cotiți ai motoarelor cu ardere internă, biele, angrenaje, rulmenți și artilerie în apărarea națională. industria sunt toate produse prin forjare. [7] Prin urmare, producția de forjare este utilizată pe scară largă în industrii precum metalurgia, minerit, automobile, tractoare, mașini de recoltat, petrol, industria chimică, aviație, aerospațială, arme etc. Chiar și în viața de zi cu zi, producția de forjare joacă, de asemenea, un rol important. . Într-un sens, producția anuală de piesele forjate, proporția pieselor forjate cu matriță în producția totală a pieselor forjate, precum și dimensiunea și proprietatea echipamentelor de forjare reflectă într-o anumită măsură nivelul industrial al unei țări.
