un cilindru mare de 80 de tone de oțel fierbinte într-o presă de forjare cu matriță deschisă, gata pentru faza supărătoare a forjării

forjarea cu matriță deschisă este cunoscută și sub numele de forjare Smith. În forjarea cu matriță deschisă, un ciocan lovește și deformează piesa de prelucrat, care este plasată pe o nicovală staționară. Forjarea cu matriță deschisă își ia numele din faptul că matrițele (suprafețele care sunt în contact cu piesa de prelucrat) nu închid piesa de prelucrat, permițându-i să curgă, cu excepția cazului în care sunt contactate de matrițe. Prin urmare, operatorul trebuie să orienteze și să poziționeze piesa de prelucrat pentru a obține forma dorită. Matrițele sunt de obicei de formă plană, dar unele au o suprafață special formată pentru operații specializate. De exemplu, o matriță poate avea o suprafață rotundă, concavă sau convexă sau poate fi un instrument pentru a forma găuri sau pentru a fi un instrument de tăiere.Forjările cu matriță deschisă pot fi prelucrate în forme care includ discuri, butuci, blocuri, arbori (inclusiv arbori cu trepte sau cu flanșe), mâneci, cilindri, apartamente, hexagoane, runde, placă și unele forme personalizate.Forjarea cu matriță deschisă se pretează la curse scurte și este adecvată pentru lucrări de artă și lucrări personalizate. În unele cazuri, forjarea cu matriță deschisă poate fi utilizată pentru lingouri în formă brută pentru a le pregăti pentru operațiunile ulterioare. Forjarea cu matriță deschisă poate orienta, de asemenea, bobul pentru a crește rezistența în direcția dorită.

avantajele forjării în matriță deschisă

• șanse reduse de goluri
• rezistență mai bună la oboseală
• microstructură îmbunătățită
• flux continuu de cereale
• dimensiune mai fină a bobului
• rezistență mai mare
• răspuns mai bun la tratamentul termic
• îmbunătățirea calității interne
• fiabilitate mai mare a proprietăților mecanice, ductilității și rezistenței la impact

„cogging” este deformarea succesivă a unei bare de-a lungul lungimii sale folosind o forjă de cădere cu matriță deschisă. Este utilizat în mod obișnuit pentru a lucra o bucată de materie primă la grosimea corespunzătoare. Odată ce grosimea corespunzătoare este atins lățimea corespunzătoare se realizează prin”tăiate”.”Tăierea” este procesul de concentrare a materialului folosind o matriță deschisă în formă concavă. Procesul se numește” margine”, deoarece se efectuează de obicei pe capetele piesei de prelucrat. „Fullering” este un proces similar care subțiază secțiuni ale forjării folosind o matriță în formă convexă. Aceste procese pregătesc piesele pentru procese ulterioare de forjare.

• margini

• fullering

impresia-mor forgingedit

impresia-mor forjare este, de asemenea, numit „închis-mor forjare”. În forjarea matriței de impresie, metalul este plasat într-o matriță asemănătoare unei matrițe, care este atașată la o nicovală. De obicei, mor ciocan este în formă, de asemenea. Ciocanul este apoi aruncat pe piesa de prelucrat, determinând curgerea metalului și umplerea cavităților matriței. Ciocanul este, în general, în contact cu piesa de prelucrat pe scara de milisecunde. În funcție de mărimea și complexitatea piesei, ciocanul poate fi scăpat de mai multe ori în succesiune rapidă. Excesul de metal este stors din cavitățile matriței, formând ceea ce se numește „bliț”. Blițul se răcește mai rapid decât restul materialului; acest metal rece este mai puternic decât metalul din matriță, astfel încât ajută la prevenirea formării mai multor blițuri. Acest lucru forțează, de asemenea, metalul să umple complet cavitatea matriței. După forjare, blițul este îndepărtat.

în forjarea matriței de impresie comercială, piesa de prelucrat este de obicei deplasată printr-o serie de cavități într-o matriță pentru a ajunge de la un lingou la forma finală. Prima impresie este utilizată pentru a distribui metalul în forma aspră în conformitate cu nevoile cavităților ulterioare; această impresie se numește impresie de „margine”, „plinire” sau „îndoire”. Următoarele cavități se numesc cavități” blocante”, în care piesa lucrează într-o formă care seamănă mai mult cu produsul final. Aceste etape conferă, de obicei, piesa de prelucrat cu coturi generoase și fileuri mari. Forma finală este forjată într-o cavitate de impresie” finală „sau” finisher”. Dacă există doar o scurtă durată de piese de făcut, atunci poate fi mai economic ca matrița să nu aibă o cavitate de impresie finală și, în schimb, să prelucreze caracteristicile finale.

forjarea matriței de impresie a fost îmbunătățită în ultimii ani prin automatizare sporită, care include încălzirea prin inducție, alimentarea mecanică, poziționarea și manipularea și tratamentul termic direct al pieselor după forjare.O variantă a forjării matriței de impresie se numește „forjare fără bliț” sau „forjare adevărată închisă”. În acest tip de forjare, cavitățile matriței sunt complet închise, ceea ce împiedică piesa de prelucrat să formeze bliț. Avantajul major al acestui proces este că se pierde mai puțin metal pentru a clipi. Blițul poate reprezenta 20 până la 45% din materia primă. Dezavantajele acestui proces includ costuri suplimentare datorită unui design mai complex al matriței și necesitatea unei mai bune lubrifieri și a amplasării piesei de prelucrat.

există și alte variații ale formării pieselor care integrează forjarea matriței de impresie. O metodă include turnarea unei preforme de forjare din metal lichid. Turnarea este îndepărtată după ce sa solidificat, dar în timp ce este încă fierbinte. Acesta este apoi terminat într-o singură cavitate mor. Blițul este tăiat,apoi partea este întărită. O altă variantă urmează același proces descris mai sus, cu excepția faptului că preforma este produsă prin depunerea prin pulverizare a picăturilor de metal în colectoare în formă (similar cu procesul Osprey).forjarea închisă are un cost inițial ridicat datorită creării de matrițe și a lucrărilor de proiectare necesare pentru a face cavități de lucru. Cu toate acestea, are costuri recurente reduse pentru fiecare piesă, astfel forjările devin mai economice cu un volum mai mare de producție. Acesta este unul dintre motivele majore pentru care forjările cu matriță închisă sunt adesea utilizate în industria auto și a sculelor. Un alt motiv pentru care forjările sunt frecvente în aceste sectoare industriale este că forjările au, în general, un raport rezistență-greutate cu aproximativ 20% mai mare în comparație cu piesele turnate sau prelucrate din același material.

proiectarea pieselor forjate și a sculelor de matrițăedit

matrițele de forjare sunt de obicei realizate din oțel de înaltă aliaj sau de scule. Matrițele trebuie să fie rezistente la impact și uzură, să mențină rezistența la temperaturi ridicate, să aibă capacitatea de a rezista ciclurilor de încălzire și răcire rapidă. Pentru a produce o matriță mai bună, mai economică, se mențin următoarele standarde:

• partea matrițelor de-a lungul unui singur plan plat ori de câte ori este posibil. Dacă nu, planul de despărțire urmează conturul piesei.
• suprafața de despărțire este un plan prin Centrul forjării și nu lângă o margine superioară sau inferioară.
• se asigură tiraj adecvat; de obicei, cel puțin 3% pentru aluminiu și 5% până la 7% pentru oțel.
• se folosesc fileuri generoase și raze.
• coastele sunt joase și largi.
• diferitele secțiuni sunt echilibrate pentru a evita diferența extremă în fluxul de metal.
• avantajul complet este luat de linii de flux de fibre.
• toleranțele dimensionale nu sunt mai apropiate decât este necesar.

Barilarea are loc atunci când, din cauza frecării dintre piesa de lucru și matriță sau pumn, piesa de lucru se umflă în centrul său astfel încât să semene cu un butoi. Acest lucru duce la partea centrală a piesei de lucru să intre în contact cu părțile laterale ale matriței mai devreme decât dacă nu ar exista frecare prezentă, creând o creștere mult mai mare a presiunii necesare pentru ca pumnul să termine forjarea.

toleranțele dimensionale ale unei piese din oțel produse prin metoda de forjare prin matriță sunt prezentate în tabelul de mai jos. Dimensiunile de-a lungul planului de despărțire sunt afectate de închiderea matrițelor și, prin urmare, depind de uzura matriței și de grosimea blițului final. Dimensiunile care sunt complet conținute într-un singur segment de matriță sau jumătate pot fi menținute la un nivel semnificativ mai mare de precizie.

toleranțe dimensionale pentru piese forjate cu matriță de impresie

ă>

masă	minus toleranță	plus toleranță
0,45 (1)	0,15 (0, 006)	0, 46 (0, 018)
0, 91 (2)	0, 20 (0, 008)	0, 61 (0, 024)
2, 27 (5)	0, 25 (0, 010)	0, 76 (0, 030)
4, 54 (10)	0.28 (0, 011)	0, 84 (0, 033)
9, 07 (20)	0, 33 (0, 013)	0, 99 (0, 039)
22, 68 (50)	0, 48 (0, 019)	1, 45 (0, 057)
45, 36 (100)	0, 74 (0, 029)	2, 21 (0, 087)

un lubrifiant este utilizat la forjare pentru a reduce frecarea și uzura. De asemenea, este utilizat ca barieră termică pentru a restricționa transferul de căldură de la piesa de prelucrat la matriță. În cele din urmă, lubrifiantul acționează ca un compus despărțitor pentru a preveni lipirea piesei în matrițe.

apăsați forgingEdit

apăsați forjarea funcționează prin aplicarea lentă a unei presiuni sau forțe continue, care diferă de impactul aproape instantaneu al forjării cu ciocan. Cantitatea de timp în care matrițele sunt în contact cu piesa de prelucrat este măsurată în secunde (în comparație cu milisecundele forjelor cu ciocan). Operația de forjare a presei se poate face fie la rece, fie la cald.

principalul avantaj al forjării prin presare, în comparație cu forjarea cu ciocan, este capacitatea sa de a deforma piesa completă. Forjarea cu ciocan cu picătură deformează de obicei numai suprafețele piesei de lucru în contact cu ciocanul și nicovala; interiorul piesei de prelucrat va rămâne relativ nedeformat. Un alt avantaj al procesului include cunoașterea ratei de deformare a noii părți. Prin controlul ratei de compresie a operațiunii de forjare a presei, tulpina internă poate fi controlată.

există câteva dezavantaje ale acestui proces, majoritatea provenind din faptul că piesa de prelucrat este în contact cu matrițele pentru o perioadă atât de lungă de timp. Operația este un proces consumator de timp datorită cantității și lungimii pașilor. Piesa de prelucrat se va răci mai repede, deoarece matrițele sunt în contact cu piesa de prelucrat; matrițele facilitează drastic mai mult transfer de căldură decât atmosfera înconjurătoare. Pe măsură ce piesa de prelucrat se răcește, devine mai puternică și mai puțin ductilă, ceea ce poate induce crăparea dacă deformarea continuă. Prin urmare, matrițele încălzite sunt de obicei utilizate pentru a reduce pierderile de căldură, pentru a promova fluxul de suprafață și pentru a permite producerea de detalii mai fine și toleranțe mai apropiate. Este posibil ca piesa de prelucrat să fie reîncălzită.

când este făcută în productivitate ridicată, forjarea prin presare este mai economică decât forjarea cu ciocan. Operația creează, de asemenea, toleranțe mai strânse. În forjarea ciocanului, o mulțime de lucrări sunt absorbite de mașini; atunci când se forjează prin presă, procentul mai mare de lucru este utilizat în piesa de lucru. Un alt avantaj este că operațiunea poate fi utilizată pentru a crea orice piesă de dimensiune, deoarece nu există nicio limită la dimensiunea mașinii de forjat prin presare. Noile tehnici de forjare a presei au reușit să creeze un grad mai ridicat de integritate mecanică și de orientare. Prin constrângerea oxidării la straturile exterioare ale piesei, nivelurile reduse de microcrackare apar în partea finită.

presa forjare poate fi folosit pentru a efectua toate tipurile de forjare, inclusiv deschis-mor și impresie-mor forjare. Impresie-mor presă forjare necesită, de obicei, mai puțin proiect decât picătură forjare și are o precizie dimensională mai bună. De asemenea, forjările de presă se pot face adesea într-o singură închidere a matrițelor, permițând automatizarea ușoară.

supărat forgingEdit

„supărător” redirecționează aici. Pentru alte sensuri, vedeți supărat (dezambiguizare).

forjarea deranjată crește diametrul piesei de prelucrat prin comprimarea lungimii acesteia. Pe baza numărului de piese produse, acesta este cel mai utilizat proces de forjare. Câteva exemple de piese comune produse folosind procesul de forjare supărat sunt supapele motorului, cuplajele, șuruburile, șuruburile și alte elemente de fixare.

forjarea supărată se face de obicei în mașini speciale de mare viteză numite Prese cu manivelă. Mașinile sunt de obicei configurate să funcționeze în plan orizontal, pentru a facilita schimbul rapid de piese de la o stație la alta, dar supărarea se poate face și într-o presă verticală cu manivelă sau o presă hidraulică. Piesa de prelucrat inițială este de obicei sârmă sau tijă, dar unele mașini pot accepta bare de până la 25 cm (9,8 in) în diametru și o capacitate de peste 1000 de tone. Mașina standard de supărare folosește matrițe divizate care conțin mai multe cavități. Matrițele se deschid suficient pentru a permite piesei de prelucrat să se deplaseze de la o cavitate la alta; matrițele se închid apoi și instrumentul de direcție, sau Berbecul, apoi se deplasează longitudinal împotriva barei, supărându-l în cavitate. Dacă toate cavitățile sunt utilizate pe fiecare ciclu, atunci o parte finită va fi produsă cu fiecare ciclu, ceea ce face ca acest proces să fie avantajos pentru producția în masă.

aceste reguli trebuie respectate la proiectarea pieselor care urmează să fie falsificate:

• lungimea metalului neacceptat care poate fi supărat dintr-o singură lovitură fără flambaj vătămător ar trebui să fie limitată la de trei ori diametrul barei.
• lungimi de stoc mai mare de trei ori diametrul poate fi supărat cu succes, cu condiția ca diametrul supărat nu este mai mare de 1,5 ori diametrul stocului.
• într-o supărare care necesită lungimea stocului mai mare de trei ori diametrul stocului și unde diametrul cavității nu este mai mare de 1,5 ori diametrul stocului, lungimea metalului neacceptat dincolo de fața matriței nu trebuie să depășească diametrul barei.

forjare automată la cald

procesul automat de forjare la cald implică alimentarea barelor de oțel cu lungimea morii (de obicei 7 m (23 ft) lungime) într-un capăt al mașinii la temperatura camerei și produsele forjate la cald ies din celălalt capăt. Toate acestea se întâmplă rapid; piesele mici pot fi realizate la o rată de 180 de părți pe minut (ppm) și mai mari pot fi realizate la o rată de 90 ppm. Piesele pot fi solide sau goale, rotunde sau simetrice, până la 6 kg (13 lb) și până la 18 cm (7,1 in) în diametru. Principalele avantaje ale acestui proces sunt rata ridicată de ieșire și capacitatea de a accepta materiale cu costuri reduse. Este nevoie de puțină forță de muncă pentru a opera mașinile.

nu există nici un bliț produs, astfel încât economiile de materiale sunt între 20 și 30% față de forjarea convențională. Produsul final este de 1.050 de metri cubi c (1.920 de metri cubi F), astfel încât răcirea cu aer va avea ca rezultat o piesă care este încă ușor de prelucrat (avantajul fiind lipsa de recoacere necesară după forjare). Toleranțele sunt de obicei de 0,3 mm (0,012 in), suprafețele sunt curate, iar unghiurile de tiraj sunt de 0,5 până la 1 hectar. Durata de viață a sculei este aproape dublă față de cea a forjării convenționale, deoarece timpii de contact sunt de ordinul a 0,06 secunde. Dezavantajul este că acest proces este fezabil doar pe părți și Costuri simetrice mai mici; investiția inițială poate fi de peste 10 milioane de dolari, deci sunt necesare cantități mari pentru a justifica acest proces.

procesul începe prin încălzirea barei la 1.200 până la 1.300 CTF (2.190 până la 2.370 CTF) în mai puțin de 60 de secunde folosind bobine de inducție de mare putere. Apoi este decalcifiat cu role, forfecat în semifabricate și transferat prin mai multe etape de formare succesive, în timpul cărora este supărat, preformat, forjat final și străpuns (dacă este necesar). Acest proces poate fi, de asemenea, cuplat cu operații de formare la rece de mare viteză. În general, operațiunea de formare la rece va face etapa de finisare, astfel încât avantajele de lucru la rece pot fi obținute, menținând în același timp viteza mare de forjare automată la cald.

Exemple de piese realizate prin acest proces sunt: rulmenți ai unității butucului roții, angrenaje de transmisie, curse de rulmenți cu role conice, flanșe de cuplare din oțel inoxidabil și inele de gât pentru buteliile de gaz LP. Angrenajele cu transmisie manuală sunt un exemplu de forjare automată la cald utilizată împreună cu lucrul la rece.

Roll forgingEdit

Roll forjare este un proces în cazul în care rotund sau plat Bar stoc este redus în grosime și a crescut în lungime. Forjarea rulourilor se realizează folosind două role cilindrice sau semicilindrice, fiecare conținând una sau mai multe caneluri în formă. O bară încălzită este introdusă în role și atunci când atinge un loc, rolele se rotesc și bara este modelată progresiv pe măsură ce este rulată prin mașină. Piesa este apoi transferată la următorul set de caneluri sau întoarsă și reintrodusă în aceleași caneluri. Aceasta continuă până când se obține forma și dimensiunea dorite. Avantajul acestui proces este că nu există bliț și conferă o structură favorabilă de cereale în piesa de prelucrat.

Exemple de produse fabricate folosind această metodă includ axe, pârghii conice și arcuri lamelare.

Forgingedit

Vezi și: Near-net-shape

acest proces este cunoscut și sub numele de forjare de precizie. Acesta a fost dezvoltat pentru a minimiza costurile și deșeurile asociate operațiunilor post-forjare. Prin urmare, produsul final dintr-o forjare de precizie are nevoie de puțin sau deloc de prelucrare finală. Economiile de costuri sunt obținute din utilizarea mai puțin material și, prin urmare, mai puține resturi, scăderea generală a energiei utilizate și reducerea sau eliminarea prelucrării. Forjarea de precizie necesită, de asemenea, mai puțin de un tiraj, de la 1 la 0 la 0. Dezavantajul acestui proces este costul său, prin urmare este implementat numai dacă se poate obține o reducere semnificativă a costurilor.

forjare la rece

lângă forjarea formei nete este cea mai frecventă atunci când piesele sunt forjate fără a încălzi melcul, bara sau țagla. Aluminiul este un material obișnuit care poate fi forjat la rece în funcție de forma finală. Lubrifierea pieselor formate este esențială pentru a crește durata de viață a matrițelor de împerechere.

inducție forgingEdit

Articol principal: Forjarea prin inducție

spre deosebire de procesele de mai sus, forjarea prin inducție se bazează pe tipul de stil de încălzire utilizat. Multe dintre procesele de mai sus pot fi utilizate împreună cu această metodă de încălzire.

forjare multidirecțională

forjarea multidirecțională formează o piesă de lucru într-o singură etapă în mai multe direcții. Formarea multidirecțională are loc prin măsuri constructive ale instrumentului. Mișcarea verticală a ram-ului de presă este redirecționată folosind pene care distribuie și redirecționează forța presei de forjare în direcții orizontale.

forjare Izotermă

forjarea Izotermă este un proces prin care materialele și matrița sunt încălzite la aceeași temperatură (iso – însemnând „egal”). Încălzirea adiabatică este utilizată pentru a ajuta la deformarea materialului, ceea ce înseamnă că ratele de deformare sunt foarte controlate. Utilizat în mod obișnuit pentru forjarea aluminiului, care are o temperatură de forjare mai mică decât oțelurile. Temperaturile de forjare pentru aluminiu sunt în jurul valorii de 430 la sută c (806 la sută F), în timp ce oțelurile și superaliajele pot fi de la 930 la 1260 la sută c (1710 la 2300 la sută f).

beneficii:

• În apropierea formelor nete care duc la cerințe de prelucrare mai mici și, prin urmare, rate mai mici de resturi
• reproductibilitatea piesei
• datorită pierderilor de căldură mai mici, mașinile mai mici pot fi utilizate pentru a face forjarea

dezavantaje:

• costuri mai mari ale materialului matriței pentru a gestiona temperaturile și presiunile
• sunt necesare sisteme uniforme de încălzire
• atmosfere de protecție sau vid pentru a reduce oxidarea matrițelor și a materialului
• rate scăzute de producție