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1.¿Qué es la forja en caliente?
La forja en caliente Youlin® implica el calentamiento de una pieza de trabajo hasta aproximadamente el 75% de su temperatura de fusión. Esto permite que la tensión de flujo y la energía necesarias para formar el metal disminuyan, aumentando efectivamente la tasa de producción (o tasa de deformación). La forja en caliente ayuda a que el metal sea más fácil de moldear y tenga menos probabilidades de fracturarse.
El hierro, junto con sus aleaciones, casi siempre se forja en caliente por dos motivos principales:
#1) Si el endurecimiento por trabajo progresa, será más difícil trabajar con materiales duros (como el acero y el hierro)
#2) Es una opción más económica forjar en caliente metales como el acero y luego seguir con procesos de tratamiento térmico, ya que los metales como el acero se pueden fortalecer mediante otros procesos (y no necesariamente solo procesos de trabajo en frío).
Las temperaturas promedio para la forja en caliente incluyen:
Aleaciones de aluminio (Al): 360° (680°F) a 520°C (968°F);
Aleaciones de cobre (Cu) – 700 °C (1 292 °F) – 800 °C (1 472 °F);
Acero: hasta 1 150 °C (2 102 °F)
2.Los beneficios y efectos secundarios desfavorables de la forja en caliente
El proceso de forja en caliente produce una variedad de formas en comparación con otros procesos de forja y, como las matrices no son muy costosas de producir, se adapta muy bien a lotes pequeños y componentes con formas.
✔ Buena ductilidad
✔ Posibilidad de fabricar piezas personalizadas con formas complejas
✔ Alta precisión, excelente calidad superficial
✔ Altos índices de conformabilidad, costo-beneficio
✔ Mayor rigidez y, por tanto, menor necesidad de energía
✔ Aumento de la difusión y, por tanto, reducción de la falta de homogeneidad química.
Sin embargo, la forja en caliente presenta dos efectos secundarios desfavorables
✘ Las áreas funcionales del componente deben mecanizarse antes del ensamblaje, ya que las condiciones de la superficie, las tolerancias dimensionales y la contaminación residual de la superficie no son adecuadas para el diseño mecánico habitual del ensamblaje.
✘ El rendimiento del material es mayor que otros (forja en caliente y en frío) debido a las incrustaciones producidas durante el calentamiento, y por el mecanizado posterior.
3. Los aspectos más importantes a considerar al realizar forjado en caliente
Enfriamiento: El enfriamiento debe realizarse con extremo cuidado debido al riesgo de deformación.
Tolerancias: Otra cosa importante a considerar al elegir la forja en caliente es la tolerancia dimensional menos precisa en comparación con la forja en frío.
Flash: Las forjas en caliente se pueden dividir en forjadas con y sin flash. Estos con flash poseen geometrías 3D complejas en comparación con los sin flash, generalmente limitados a componentes axisimétricos o componentes con geometrías cíclicas-simétricas.
Matrices: Las matrices utilizadas en la forja en caliente se fabrican a medida para que coincidan con los diseños de piezas del cliente. El proceso se realiza con martillos de caída, caída de potencia o contragolpe, prensas hidráulicas o de tornillo y otra maquinaria similar para comprimir el metal calentado en la forma deseada de la pieza. Dado que las matrices utilizadas en la forja en caliente sufren ciclos térmicos severos y cargas mecánicas, se deben tener en cuenta el agrietamiento, la deformación plástica, el agrietamiento por fatiga térmica y el desgaste. Para prolongar la vida útil de los troqueles se requieren una buena ductilidad y tenacidad y niveles mejorados tanto de dureza en caliente como de resistencia a la tracción en caliente.
4.Materiales para forja en caliente y aplicación.
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Material |
Características |
Solicitud |
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Acero inoxidable |
Resistente a la corrosión |
▶ Se utiliza en turbinas de vapor, recipientes a presión y otras aplicaciones en industrias petroquímicas, médicas y de procesamiento de alimentos. ▶ Se utiliza a temperaturas de hasta 1800 F bajo estrés bajo y hasta 1250 F bajo estrés alto. |
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Acero bajo en carbono y aleado |
Procesado fácilmente Buenas propiedades mecánicas Bajo costo de material |
▶ Se utiliza principalmente a temperaturas inferiores a 400 F para aplicaciones estructurales y de motores en las industrias aeronáutica y de transporte. |
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Aluminio |
Buena relación resistencia-peso Fácilmente forjado |
▶ Se utiliza principalmente a temperaturas inferiores a 400 F para aplicaciones estructurales y de motores en las industrias aeronáutica y de transporte. |
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Latón |
Resistencia a la oxidación Resistencia a la rotura por fluencia |
▶ Se utiliza a temperaturas entre 1200 y 1800 F. ▶ Se utiliza para formas estructurales, componentes de turbinas, accesorios y válvulas. |
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Titanio |
Alta resistencia Baja densidad Excelente resistencia a la corrosión |
▶ Aproximadamente un 40 % más ligero en comparación con las piezas de acero. ▶ Se utiliza principalmente en servicios de temperatura de hasta 1000 F. ▶ Se utiliza para componentes y estructuras de motores de aeronaves, componentes de barcos y válvulas y accesorios en las industrias química y de transporte. |
5. Preguntas frecuentes
P: ¿Qué podemos ofrecer para operaciones secundarias y tratamiento térmico de forja en caliente?
R: ☆ Mecanizado de alta precisión
★ Punzonado, taladrado, roscado, doblado, fresado
☆ Pintura, anodizado, óxido negro, recubrimiento en polvo.
★ Tratamiento térmico
P: ¿Qué industrias pueden beneficiarse más de la forja en caliente?
R: Las aplicaciones más comunes de productos forjados en caliente se encuentran principalmente en configuraciones automotrices, agrícolas, aeroespaciales y de construcción, que requieren resistencia y durabilidad.
P: ¿Cuál es mejor forjado en frío o forjado en caliente?
R: El forjado en frío mejora la resistencia del metal al endurecerlo a temperatura ambiente. La forja en caliente da como resultado un límite elástico óptimo, baja dureza y alta ductilidad al endurecer el metal a temperaturas extremadamente altas.
