La forgiatura è un metodo di lavorazione che utilizza macchinari di forgiatura per applicare pressione alle billette metalliche, facendole subire una deformazione plastica per ottenere pezzi fucinati con determinate proprietà meccaniche, forme e dimensioni. È uno dei due componenti principali della forgiatura (forgiatura e stampaggio). La forgiatura può eliminare difetti come la porosità della fusione nel processo di fusione dei metalli, ottimizzare la microstruttura e, grazie alla conservazione delle linee di flusso complete del metallo, le proprietà meccaniche dei pezzi fucinati sono generalmente migliori di quelle delle fusioni dello stesso materiale. Le parti importanti dei macchinari correlati con carichi elevati e condizioni di lavoro gravose, ad eccezione delle forme semplici che possono essere arrotolate in piastre, profili o parti saldate, sono per lo più realizzate con pezzi forgiati.
La temperatura di deformazione dei materiali di forgiatura
La temperatura iniziale di ricristallizzazione dell'acciaio è divisa per 800 ℃, con la forgiatura a caldo che avviene al di sopra di 800 ℃; La forgiatura tra 300 e 800 ℃ è chiamata forgiatura a caldo o semi-calda, mentre la forgiatura a temperatura ambiente è chiamata forgiatura a freddo. I pezzi fucinati utilizzati nella maggior parte dei settori sono la forgiatura a caldo, mentre la forgiatura a caldo e a freddo viene utilizzata principalmente per la forgiatura di parti come automobili e macchinari generali. La forgiatura a caldo e a freddo può effettivamente far risparmiare materiali.
La categoria della forgiatura
In base alla temperatura di forgiatura, può essere suddivisa in forgiatura a caldo, forgiatura a caldo e forgiatura a freddo.
Secondo il meccanismo di formatura, la forgiatura può essere suddivisa in forgiatura libera, forgiatura a stampo, laminazione di anelli e forgiatura speciale.
1. Forgiatura gratuita. Il metodo di lavorazione della forgiatura si riferisce all'uso di semplici strumenti universali o all'applicazione diretta di forze esterne tra le incudini superiore e inferiore dell'attrezzatura di forgiatura per deformare la billetta e ottenere la forma geometrica e la qualità interna richieste. I pezzi fucinati prodotti utilizzando il metodo della forgiatura libera sono chiamati forgiati liberi. La forgiatura libera produce principalmente piccoli lotti di pezzi fucinati, utilizzando attrezzature di forgiatura come martelli e presse idrauliche per modellare e lavorare i pezzi grezzi e ottenere pezzi fucinati qualificati. I processi di base della forgiatura libera includono ribaltamento, allungamento, punzonatura, taglio, piegatura, torsione, spostamento e forgiatura. La forgiatura libera adotta il metodo della forgiatura a caldo.
2. Forgiatura a stampo. La forgiatura a stampo può essere suddivisa in forgiatura a stampo aperto e forgiatura a stampo chiuso. Le billette metalliche sono formate mediante deformazione per compressione nella camera dello stampo di forgiatura con una determinata forma per ottenere pezzi fucinati. La forgiatura a stampo viene generalmente utilizzata per produrre parti con pesi ridotti e lotti di grandi dimensioni.
La forgiatura a stampo può essere suddivisa in forgiatura a caldo, forgiatura a caldo e forgiatura a freddo. La forgiatura a caldo e la forgiatura a freddo sono le direzioni di sviluppo futuro della forgiatura a stampo e rappresentano anche il livello della tecnologia di forgiatura. In base alla classificazione del materiale, la forgiatura a stampo può anche essere suddivisa in forgiatura a stampo di metalli neri, forgiatura a stampi di metalli non ferrosi e formatura di prodotti in polvere. Come suggerisce il nome, i materiali sono metalli neri come acciaio al carbonio, metalli non ferrosi come rame e alluminio e materiali ottenuti mediante metallurgia delle polveri. L'estrusione dovrebbe appartenere alla forgiatura e può essere suddivisa in estrusione di metalli pesanti ed estrusione di metalli leggeri. Va notato che la billetta non può essere completamente limitata. Pertanto, è necessario controllare rigorosamente il volume della billetta, controllare la posizione relativa dello stampo di forgiatura e misurare i pezzi fucinati, cercando di ridurre l'usura dello stampo di forgiatura.
3. Anello di macinazione. La laminazione ad anelli si riferisce alla produzione di parti circolari con diametri diversi utilizzando attrezzature specializzate come macchine per la laminazione di anelli e viene utilizzata anche per produrre parti a forma di ruota come ruote di automobili e ruote di treni.
4. Forgiatura speciale. La forgiatura speciale comprende metodi di forgiatura come la forgiatura a rulli, la laminazione a cuneo incrociato, la forgiatura radiale e la forgiatura a stampo liquido, che sono tutti più adatti per la produzione di determinate parti dalla forma speciale.
Ad esempio, la forgiatura a rulli può fungere da processo di preformatura efficace, riducendo significativamente la successiva pressione di formatura; La laminazione a cuneo incrociato può produrre parti come sfere d'acciaio e alberi di trasmissione; La forgiatura radiale può produrre pezzi fucinati di grandi dimensioni come canne di armi e alberi a gradini.
stampo di forgiatura
In base alla modalità di movimento dello stampo di forgiatura, la forgiatura può essere suddivisa in forgiatura oscillante, forgiatura rotativa oscillante, forgiatura a rulli, laminazione a cuneo incrociato, laminazione ad anello e laminazione obliqua. La forgiatura rotativa, la forgiatura rotativa e la forgiatura di precisione possono essere utilizzate anche per l'anello della pressa idraulica per forgiatura aeronautica pesante da 400 MN (40000 tonnellate) in Cina. Per migliorare il tasso di utilizzo dei materiali, la forgiatura a rulli e la laminazione incrociata possono essere utilizzate come processi precedenti per la lavorazione di materiali sottili. Anche la forgiatura rotativa, come la forgiatura libera, è formata localmente e il suo vantaggio è che può essere formata anche con forze di forgiatura minori rispetto alle dimensioni della forgiatura. Questo metodo di forgiatura, inclusa la forgiatura libera, comporta l'espansione dei materiali dalle vicinanze della superficie dello stampo alla superficie libera durante la lavorazione, rendendo difficile garantire la precisione. Pertanto, controllando la direzione del movimento dello stampo di forgiatura e il processo di forgiatura rotativa con un computer, è possibile ottenere prodotti di forma complessa e di alta precisione con una forza di forgiatura inferiore, come la produzione di pezzi fucinati con molteplici varietà e grandi dimensioni di pale di turbine a vapore. .
Il movimento dello stampo e i gradi di libertà delle attrezzature di forgiatura non sono coerenti. In base alle caratteristiche dei limiti di deformazione al punto morto inferiore, le apparecchiature di forgiatura possono essere suddivise nelle seguenti quattro forme:
1. Forma di forza di forgiatura limitata: una pressa idraulica che aziona direttamente il cursore con la pressione dell'olio.
2. Metodo del limite quasi-corsa: una pressa idraulica che aziona il meccanismo della biella della manovella mediante pressione idraulica.
3. Metodo di limitazione della corsa: una pressa meccanica con manovella, biella e meccanismo a cuneo che aziona il cursore.
4. Metodo di limitazione dell'energia: utilizzare il meccanismo a spirale della pressa a vite e a frizione. Per ottenere un'elevata precisione durante i test a caldo delle presse idrauliche per forgiatura aeronautica pesante, è necessario prestare attenzione a prevenire il sovraccarico nel punto morto inferiore, controllando la velocità e la posizione dello stampo. Perché questi avranno un impatto sulla tolleranza, sulla precisione della forma e sulla durata dei pezzi forgiati. Inoltre, per mantenere la precisione, è necessario prestare attenzione anche alla regolazione del gioco tra le guide del cursore, garantendo la rigidità, regolando il punto morto inferiore e utilizzando dispositivi di trasmissione ausiliari.
Cursore forgiato
I cursori di forgiatura possono essere suddivisi in movimenti verticali e orizzontali (utilizzati per la forgiatura di parti sottili, la lubrificazione, il raffreddamento e la forgiatura di parti di produzione ad alta velocità) e i dispositivi di compensazione possono essere utilizzati per aumentare il movimento in altre direzioni. I metodi di cui sopra sono diversi e la forza di forgiatura, il processo, il tasso di utilizzo del materiale, la produzione, la tolleranza dimensionale e il metodo di lubrificazione e raffreddamento necessari per forgiare con successo il prodotto a disco di grandi dimensioni sono tutti diversi. Questi fattori sono anche fattori che influenzano il livello di automazione.Materiali utilizzati per la forgiatura
I principali materiali utilizzati per la forgiatura sono l'acciaio al carbonio e gli acciai legati con varie composizioni, seguiti da alluminio, magnesio, rame, titanio e loro leghe. Lo stato originale dei materiali comprende barre, lingotti, polveri metalliche e metalli liquidi. Il rapporto tra l'area della sezione trasversale di un metallo prima della deformazione e l'area della sezione trasversale dopo la deformazione è chiamato rapporto di forgiatura. La corretta selezione del rapporto di forgiatura, una temperatura di riscaldamento e un tempo di isolamento ragionevoli, temperature iniziali e finali ragionevoli, una quantità ragionevole di deformazione e una velocità di deformazione sono strettamente correlate al miglioramento della qualità del prodotto e alla riduzione dei costi. Generalmente, i pezzi fucinati di piccole e medie dimensioni utilizzano come billette barre tonde o quadre. La struttura dei grani e le proprietà meccaniche del materiale della barra sono uniformi e buone, con forma e dimensioni precise, buona qualità superficiale e produzione di massa facile da organizzare. Finché la temperatura di riscaldamento e le condizioni di deformazione sono ragionevolmente controllate, è possibile forgiare pezzi fucinati ad alte prestazioni senza deformazioni significative. I lingotti vengono utilizzati solo per pezzi fucinati di grandi dimensioni. Il lingotto è una struttura grezza con grandi cristalli colonnari e un centro sciolto. Pertanto, è necessario rompere i cristalli colonnari in grani fini attraverso una grande deformazione plastica e compattarli in modo lasco per ottenere la struttura metallica e le proprietà meccaniche. Le preforme della metallurgia delle polveri realizzate mediante pressatura e cottura possono essere forgiate in polvere senza bave allo stato caldo. La densità della polvere di forgiatura è vicina a quella dei normali pezzi fucinati, con buone proprietà meccaniche ed elevata precisione, che possono ridurre la successiva lavorazione di taglio. La struttura interna dei pezzi fucinati in polvere è uniforme senza segregazione e può essere utilizzata per produrre piccoli ingranaggi e altri pezzi. Tuttavia, il prezzo della polvere è molto più alto di quello delle barre ordinarie e la sua applicazione nella produzione è soggetta ad alcune limitazioni. Applicando pressione statica al metallo liquido versato nella cavità dello stampo, che solidifica, cristallizza, scorre, subisce deformazione plastica e si forma sotto pressione, è possibile ottenere la forma e le prestazioni richieste della forgiatura. La forgiatura del metallo liquido è un metodo di formatura che si colloca tra la pressofusione e la forgiatura, particolarmente adatto per parti complesse a pareti sottili che sono difficili da formare nella forgiatura generale. Oltre ai materiali comuni come acciaio al carbonio e acciaio legato con varie composizioni, seguiti da alluminio, magnesio, rame, titanio e loro leghe, le leghe di deformazione di leghe ad alta temperatura a base di ferro, leghe ad alta temperatura a base di nichel, e anche le leghe ad alta temperatura a base di cobalto vengono completate mediante forgiatura o laminazione. Tuttavia, queste leghe hanno zone plastiche relativamente strette, quindi la difficoltà di forgiatura è relativamente elevata. Materiali diversi hanno requisiti rigorosi per la temperatura di riscaldamento, la temperatura di forgiatura di apertura e la temperatura di forgiatura finale.
Flusso del processo di forgiatura
Diversi metodi di forgiatura hanno processi diversi, tra i quali il processo di forgiatura a caldo è il più lungo, e l'ordine generale è: forgiatura taglio grezzo; Forgiatura billette riscaldamento; Preparazione del pezzo grezzo mediante stampaggio a rullo; Formatura per fucinatura; Taglienti; Punzonatura; Correzione; Ispezione intermedia, verifica delle dimensioni e dei difetti superficiali dei pezzi fucinati; Trattamento termico dei pezzi fucinati per eliminare lo stress da forgiatura e migliorare le prestazioni di taglio dei metalli; Pulizia, principalmente per rimuovere incrostazioni di ossido superficiale; Correzione; Ispezione: in generale, i pezzi fucinati devono essere sottoposti a ispezione dell'aspetto e della durezza, mentre i pezzi fucinati importanti devono essere sottoposti anche ad analisi della composizione chimica, proprietà meccaniche, prove di stress residuo e prove non distruttive.
Caratteristiche dei forgiati
Rispetto ai getti, il metallo può migliorare la sua microstruttura e le proprietà meccaniche dopo la lavorazione di forgiatura. Dopo la lavorazione a caldo e la deformazione mediante il metodo della forgiatura, la struttura di fusione si trasforma da dendriti grossolani e grani colonnari a strutture ricristallizzate equiassiche con dimensioni più fini e uniformi a causa della deformazione e ricristallizzazione del metallo. Ciò provoca la segregazione, la porosità, l'inclusione di scorie originali e altre compattazioni e saldature nel lingotto di acciaio, rendendo la struttura più compatta e migliorando la plasticità e le proprietà meccaniche del metallo. Le proprietà meccaniche dei getti sono inferiori a quelle dei forgiati dello stesso materiale. Inoltre, la lavorazione della forgiatura può garantire la continuità della struttura della fibra metallica, mantenendo la struttura della fibra della forgiatura coerente con la forma della forgiatura. La linea di flusso del metallo è completa, il che può garantire che le parti abbiano buone proprietà meccaniche e una lunga durata. I pezzi fucinati prodotti mediante forgiatura di precisione, estrusione a freddo, estrusione a caldo e altri processi non sono paragonabili alle fusioni. I pezzi fucinati sono oggetti modellati mediante deformazione plastica per soddisfare la forma richiesta o la forza di compressione adeguata quando il metallo è sottoposto a pressione. Questa potenza viene generalmente ottenuta mediante l'uso di un martello o di pressione. Il processo di forgiatura crea strutture di particelle squisite e migliora le proprietà fisiche del metallo. Nell'uso pratico dei componenti, una corretta progettazione può garantire che il flusso delle particelle sia nella direzione della pressione principale. I getti sono oggetti formati in metallo ottenuti attraverso vari metodi di fusione, ovvero il metallo liquido fuso viene iniettato in stampi pre-preparati mediante colata, iniezione, aspirazione o altri metodi di fusione, raffreddato e quindi sottoposto a rimozione della sabbia, pulizia e post-fusione. -trattamento per ottenere oggetti con una determinata forma, dimensione e prestazione.
Analisi del livello di forgiatura
L’industria cinese della forgiatura si è sviluppata introducendo, digerendo e assorbendo la tecnologia straniera. Dopo anni di sviluppo e trasformazione tecnologica, il livello tecnico delle imprese del settore è notevolmente migliorato, compresa la progettazione dei processi, la tecnologia di forgiatura, la tecnologia di trattamento termico, la tecnologia di lavorazione, i test sui prodotti e altri aspetti.
(1) I produttori avanzati nella progettazione dei processi generalmente adottano tecnologie di simulazione computerizzata dell'elaborazione a caldo, progettazione di processi assistita da computer e tecnologia virtuale, migliorando il livello di progettazione dei processi e le capacità di produzione del prodotto. Introdurre e applicare programmi di simulazione come DATAFOR, GEMARC/AUTOFORGE, DEFORM, LARSTRAN/SHAPE e THERMOCAL per ottenere il controllo del processo di progettazione computerizzata e trattamento termico.
(2) La maggior parte delle presse idrauliche con tecnologia di forgiatura da 40 MN e superiore sono dotate di 100-400 t. m principali operatori di forgiatura e 20-40t. m operatori ausiliari. Un numero considerevole di operatori utilizza il controllo computerizzato per ottenere un controllo completo del processo di forgiatura, consentendo di controllare la precisione della forgiatura entro ± 3 mm. La misurazione online dei pezzi fucinati utilizza dispositivi di misurazione delle dimensioni laser.
(3) L'obiettivo della tecnologia del trattamento termico è migliorare la qualità del prodotto, aumentare l'efficienza del trattamento termico, risparmiare energia e proteggere l'ambiente. Se il processo di riscaldamento del forno di riscaldo e del forno di trattamento termico è controllato da un computer, il bruciatore può essere controllato per ottenere la regolazione automatica della combustione, della temperatura del forno, dell'accensione automatica e della gestione dei parametri di riscaldamento; Utilizzo del calore di scarto, forni per trattamento termico dotati di camere di combustione rigenerative, ecc.; Utilizzando serbatoi per olio di tempra polimerico con bassa capacità di inquinamento e controllo efficace del raffreddamento, vari mezzi di tempra a base d'acqua stanno gradualmente sostituendo il tradizionale olio di tempra.
(4) La percentuale di macchine utensili CNC nel settore delle tecnologie di lavorazione è in graduale aumento. Alcune imprese del settore dispongono di centri di lavoro e sono dotate di macchinari di lavorazione proprietari in base a diversi tipi di prodotti, come centri di lavoro a cinque coordinate, macchine per la lavorazione di lame, laminatoi, torni a rulli, ecc.
(5) Misure di garanzia della qualità: alcune imprese nazionali si sono dotate dei più recenti strumenti di rilevamento e tecnologie di test, moderni sistemi automatizzati di test a ultrasuoni con elaborazione dati controllata da computer e vari sistemi di test automatici a ultrasuoni specializzati per completare la certificazione di vari sistemi di qualità. La tecnologia di produzione chiave dei forgiati per ingranaggi per carichi pesanti ad alta velocità è stata continuamente superata e su questa base è stata raggiunta la produzione industriale. Grazie all’introduzione di tecnologie di produzione avanzate e di attrezzature chiave provenienti dall’estero, la Cina è stata in grado di progettare e produrre autonomamente attrezzature di produzione per la forgiatura di ingranaggi ad alta velocità e per carichi pesanti. Queste attrezzature si sono avvicinate al livello avanzato internazionale e il miglioramento della tecnologia e del livello delle attrezzature ha effettivamente promosso lo sviluppo dell'industria della forgiatura nazionale.
L'importanza della forgiatura
La produzione di forgiatura è uno dei principali metodi di lavorazione per la fornitura di pezzi grezzi meccanici nell'industria manifatturiera meccanica. Mediante la forgiatura non solo è possibile ottenere la forma delle parti meccaniche, ma è anche possibile migliorare la struttura interna del metallo e migliorare le proprietà meccaniche e fisiche del metallo. Generalmente, le parti meccaniche importanti con sollecitazioni e requisiti elevati vengono prodotte utilizzando metodi di produzione di forgiatura. Componenti importanti come alberi di generatori a turbina, rotori, giranti, pale, anelli di sicurezza, grandi colonne di presse idrauliche, cilindri ad alta pressione, rulli di laminazione in acciaio, alberi a gomiti di motori a combustione interna, bielle, ingranaggi, cuscinetti e artiglieria nella difesa nazionale l'industria è tutta prodotta attraverso la forgiatura. [7] Pertanto, la produzione di forgiatura è ampiamente utilizzata in settori quali metallurgia, estrazione mineraria, automobili, trattori, macchine da raccolta, petrolio, industria chimica, aviazione, aerospaziale, armi, ecc. Anche nella vita quotidiana, anche la produzione di forgiatura svolge un ruolo importante . In un certo senso, la produzione annuale di pezzi fucinati, la proporzione dei pezzi fucinati sulla produzione totale di pezzi fucinati, così come le dimensioni e la proprietà delle attrezzature per la forgiatura, riflettono in una certa misura il livello industriale di un paese.
