Como método de producción popular, la forja se ha utilizado durante siglos para fabricar herramientas metálicas, armas y productos cotidianos. A menudo se caracterizan por su gran resistencia y durabilidad. Exploremos hoy la naturaleza de la forja para ayudar a su empresa a forjarse para el éxito.
¿Qué significa forjar?
La forja es un proceso de fabricación para dar forma a los metales mediante martilleo, prensado o laminado. También puede describirse como el procedimiento de calentar, deformar por la fuerza y acabar una pieza de metal. Cuando se utiliza calor para forjar, se requiere que la temperatura esté por encima de su punto de recristalización. Y eso es diferente para cada tipo de metal. Por ejemplo, el acero puede forjarse a temperaturas entre 843℃ y 1232℃.
El objetivo de la forja es mejorar las propiedades mecánicas del material, como la resistencia, la tenacidad y la durabilidad. En comparación con otros procesos de fabricación como fundición a presiónCon la forja en caliente se obtienen los productos más resistentes, ya que se sellan las pequeñas grietas y se rellenan los espacios vacíos del metal. El proceso de forja en caliente también puede descomponer las impurezas del metal y reducir las inclusiones en los componentes forjados.
La forja es un método versátil que puede dar forma a cosas grandes y pequeñas. No sólo hace más fuertes las piezas de aviones, coches y otros vehículos, sino también herramientas manuales como cinceles, remaches, tornillos y pernos. Además, muchos equipos deportivos también aplican técnicas de forja, como palos de golf, barras de pesas y ganchos de alpinismo, etc.
Diferentes tipos de forja
Existen varios métodos de forja con diferentes capacidades y ventajas. Los métodos de forja más utilizados son:
Forja en frío
Por forja en frío se entiende el proceso de forjar metal a temperatura ambiente o ligeramente superior. Incluye varias técnicas de forja, como el doblado, la extrusión, el estirado en frío, el acuñado y el estampado en frío.
Las ventajas de la forja en frío incluyen la reducción del número de pasos de procesamiento de las piezas acabadas, la mejora de la suavidad de la superficie, la mejora de la estabilidad dimensional y la reducción de costes. La forja en frío suele preferirse para dar forma a metales blandos como el aluminio y el cobre.
Sin embargo, esta mayor versatilidad tiene un coste, ya que la forja en frío requiere equipos más potentes y puede exigir el uso de recocidos intermedios.
Forja en caliente
La forja en caliente requiere calentar el metal hasta casi su punto de fusión y, a continuación, aplicar presión para deformarlo y darle la forma deseada. Este método es más eficiente desde el punto de vista energético, ya que el calor ablanda ligeramente el metal para aumentar su flexibilidad. Además, mientras se calienta el metal, se suavizan las irregularidades de su composición.
Sin embargo, en comparación con la forja en frío, se queda ligeramente corta en términos de control del tamaño, uniformidad del producto y suavidad de la superficie. Para una comprensión más clara, puede consultar el vídeo.
Forja por estampación
El nombre proviene del proceso de dejar caer un martillo sobre el metal para moldearlo con la forma de la matriz, que es la superficie que entra en contacto con el metal. La matriz suele ser plana, aunque algunas tienen formas únicas para tareas especiales. Hay dos tipos de forja por estampación: la forja con matriz abierta y la forja con matriz cerrada.
Forja en estampa cerrada
La forja con matriz cerrada, también conocida como forja con matriz de impresión, es el proceso que se realiza mediante la aplicación de presión dentro de un conjunto cerrado de moldes. En este proceso, el metal se calienta a una temperatura específica, se coloca entre dos o más mitades de matriz y, a continuación, se comprime utilizando una prensa mecánica o un martillo. Las matrices tienen cavidades o impresiones que definen la forma deseada del producto final.
Puedes consultar el vídeo para ver cómo fabrica una herramienta.
Forja en matriz abierta
La forja con matriz abierta también se conoce como forja libre o forja a mano. Primero hay que calentar el metal y luego darle la forma deseada golpeándolo. No es necesario introducirlo completamente en un molde. En comparación con otros métodos, puede producir un tamaño de grano más fino. En este modo, las limitaciones impuestas por el molde al conformado del metal son menores, pero la dificultad es mayor. Por tanto, plantea mayores exigencias a los operarios.
Aquí tienes un vídeo que muestra cómo funciona.
Forja de rodillos
La forja con rodillos consiste en tomar barras planas y pasarlas entre dos rodillos cilíndricos giratorios. Estos rodillos ejercen presión a medida que giran, dando forma al metal haciéndolo más fino y aumentando su diámetro. La forma y las dimensiones de la pieza vienen determinadas por las formas geométricas que se han cortado en los rodillos. Este método se utiliza a menudo para crear barras largas o tubos con formas intrincadas. Vea el vídeo sobre el método de forja en rollo.
Forja a presión
La forja en prensa aplica una fuerza constante y gradual, a diferencia del impacto rápido de la forja con martillo. El movimiento más lento permite que el metal se deforme más profundamente, de modo que todo el volumen del metal se ve afectado de manera uniforme. En comparación con la forja por estampación, la velocidad de compresión puede ajustarse para gestionar la deformación interna, sin limitarse a la superficie.
Aquí tienes un vídeo para ver cómo funciona.
¿Qué es el proceso de forja?
Aunque existen diferentes tipos de forja, el proceso principal es el siguiente.
Selección de materiales
Depende de las cualidades específicas que desee en el producto final. Esto se debe a que los distintos metales tienen características distintas en cuanto a peso, resistencia a la tracción y deformabilidad. Casi todos los metales pueden forjarse. Los metales más comunes son el acero, el aluminio, el cobre, el titanio y sus aleaciones.
Calefacción
Los metales más pesados requieren un tratamiento térmico a alta temperatura antes de la forja, mientras que los metales más blandos, como el aluminio, latón y cobre pueden forjarse en frío a temperaturas más bajas. El calentamiento puede hacerse en un horno o mediante otros métodos de calentamiento. Y durante el proceso de calentamiento, es habitual limpiar regularmente la superficie del metal para eliminar impurezas u óxidos. Esto ayuda a garantizar que el metal pueda alcanzar el rendimiento y los estándares de calidad deseados durante el proceso de forja.
Dando forma a
Esto ocurre en los equipos de forja. El proceso incluye martilleo, rectificado, compresión y doblado. Se consigue principalmente aplicando presión para la forja abierta o utilizando moldes para la forja, para lograr la forma y las propiedades mecánicas deseadas.
Enfriamiento y tratamiento térmico
Tras dar al metal la forma deseada, hay que enfriarlo lentamente para estabilizar su estructura microscópica y reducir las tensiones internas. En función de los requisitos específicos, se pueden aplicar tratamientos térmicos adicionales como recocido, enfriamientoy templado para optimizar el rendimiento del material.
Tratamiento posterior
Una vez terminado todo el procesamiento, suele ser necesario eliminar el material sobrante de las piezas forjadas o realizar otras operaciones de mecanizado de precisión, como alisar la superficie.
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