Forjamento vs. laminagem: As diferenças explicadas

A forja e a laminagem são duas das técnicas de processamento de metal mais comuns utilizadas na indústria transformadora. Ambos os métodos envolvem a aplicação de pressão ao metal para criar uma forma desejada, mas cada um tem as suas próprias vantagens e desvantagens.

Neste artigo, exploramos as diferenças entre forjamento e laminagem, incluindo os tipos de cada técnica, as respectivas vantagens e desvantagens e o impacto nas propriedades mecânicas do produto final.

Também nos debruçamos sobre as diferentes tipos de forjamento e laminagem, tais como laminagem longitudinal, transversal e oblíqua, bem como forjamento livre, forjamento sob pressão e forjamento sem pressão.

Quer seja um profissional experiente da indústria ou simplesmente curioso sobre o processo de fabrico, este artigo fornece uma visão geral abrangente do forjamento e da laminagem, incluindo os factores que determinam qual o melhor método para uma determinada aplicação.

Por isso, quer pretenda melhorar a qualidade dos seus produtos de aço, otimizar o seu processo de fabrico ou simplesmente expandir os seus conhecimentos sobre a indústria, continue a ler para descobrir as diferenças entre forjamento e laminagem e a forma como podem ter impacto nos seus resultados.

Rolamento

O que é rolar?

Método de processamento por pressão em que uma peça metálica em bruto é passada através do espaço entre um par de rolos rotativos com várias formas, fazendo com que a secção transversal do material diminua e o seu comprimento aumente em resultado da compressão dos rolos. Este método é a técnica de produção mais utilizada para o aço e é principalmente utilizado para produzir perfis, chapas e tubos.

Tipos de laminagem

De acordo com o movimento das peças laminadas, a laminagem pode ser dividida em laminagem longitudinal, laminagem transversal e laminagem oblíqua.

Llaminagem ongitudinal

O processo de laminagem longitudinal é um processo em que o metal passa entre dois rolos que rodam em direcções opostas e produz uma deformação plástica entre eles.

Laminagem cruzada

A direção do movimento da peça laminada após a deformação é consistente com a direção do eixo do rolo.

Rolagem oblíqua

A peça de rolamento move-se em espiral, a peça de rolamento e o eixo de rolamento não estão com um ângulo especial.

Vantagens

O processo de laminagem pode melhorar a qualidade do aço, destruindo a estrutura de fundição do aço. lingote de açoO processo de laminagem é um processo que permite obter uma estrutura de aço mais densa e melhorar as propriedades mecânicas, especialmente na direção de laminagem. Isto conduz a uma estrutura de aço mais densa e a propriedades mecânicas melhoradas, particularmente na direção de laminagem.

Além disso, a temperatura e a pressão elevadas durante a laminagem podem soldar quaisquer bolhas, fissuras ou folgas que possam ter-se formado durante a fundição.

Desvantagens

1. Delaminação após laminagem: O não metálico As inclusões (principalmente sulfuretos, óxidos e silicatos) no interior do aço são comprimidas em folhas finas, resultando no fenómeno de delaminação. Isto diminui muito as propriedades de tração do aço na direção da espessura e pode levar à rutura entre camadas durante a retração da soldadura. A deformação induzida pela retração da soldadura pode frequentemente ser várias vezes superior à deformação do ponto de escoamento, muito mais elevada do que a deformação causada pela carga.
2. Tensões residuais devidas a arrefecimento irregular: A tensão residual é tensão interna que está em auto-equilíbrio sem força externa. Os produtos de aço laminados a quente de várias secções transversais têm este tipo de tensão residualque tende a aumentar com o tamanho da secção transversal da viga. Embora a tensão residual seja de auto-equilíbrio, pode ainda assim ter impacto no desempenho do componente de aço quando sujeito a forças externas, afectando a sua deformação, estabilidade e resistência à fadiga.
3. Dimensões inexactas: Os produtos de aço laminados a quente são difíceis de controlar em termos de espessura e largura dos bordos. A expansão e contração térmicas durante o processo de arrefecimento podem resultar numa diferença entre o comprimento e a espessura iniciais e finais. Quanto maior for a diferença, mais espesso é o aço e mais evidente é a discrepância. Por conseguinte, não é possível ser demasiado preciso quanto à largura, espessura, comprimento, ângulos e linhas de arestas de grandes componentes de aço.

Forjamento & Prensagem

O forjamento é um método de processamento que utiliza máquinas de forjamento e prensagem para aplicar pressão a biletes metálicos, resultando em deformação plástica e na criação de peças forjadas com propriedades e formas mecânicas específicas.

Este processo elimina defeitos de fundição e optimiza a microestrutura do metal durante o processo de fundição. A integridade preservada das linhas de fluxo do metal conduz a melhores propriedades mecânicas nas peças forjadas em comparação com as peças fundidas feitas do mesmo material.

As peças forjadas são normalmente utilizadas para peças importantes com cargas elevadas e condições de funcionamento difíceis, bem como para formas simples que também podem ser criadas a partir de chapas laminadas, perfis ou peças soldadas.

Tipos de forjamento

O forjamento pode ser dividido em três categorias: forjamento livre, forjamento em matriz e forjamento em matriz sem flash.

1. Forjamento livre: Este tipo de forjamento utiliza o impacto ou a pressão para deformar o metal entre o ferro superior e inferior, também conhecido como bigorna, para obter a forma desejada. Pode ainda ser dividido em forjamento manual e forjamento mecânico.
2. Forjamento de matrizes: Este tipo de forjamento divide-se em forjamento de matriz aberta e forjamento sem flash. A peça bruta de metal é comprimida e deformada numa matriz de forjamento com uma forma específica para produzir peças forjadas. Inclui o encabeçamento a frio, o forjamento em rolo, o forjamento radial e a extrusão, entre outros.
3. Forjamento em matriz sem chama e forjamento com perturbação fechada: Neste tipo de forjamento, não há flash, o que resulta numa elevada taxa de utilização de material. Forjados complexos podem ser completados em um ou vários processos, e a área de suporte de força do forjado é reduzida, reduzindo assim a carga necessária. No entanto, é importante notar que os espaços em branco não podem ser completamente restringidos e, portanto, o volume dos espaços em branco deve ser controlado com precisão, a posição do matrizes de forjamento deve ser monitorizada e devem ser feitos esforços para reduzir o desgaste da matriz.

Características

Em comparação com as peças fundidas, o forjamento pode melhorar a estrutura e propriedades mecânicas dos metais. Durante o processo de forjamento, o trabalho a quente deforma e recristaliza a estrutura de fundição, fazendo com que os dendritos grosseiros e os grãos colunares se transformem numa estrutura recristalizada equiaxial mais fina e uniforme.

O processo de forjamento também compacta e solda impurezas como segregação, porosidade e inclusões de escória, levando a uma estrutura mais rígida e a uma plasticidade e propriedades mecânicas melhoradas.

As propriedades mecânicas das peças fundidas são geralmente inferiores às do mesmo material em peças forjadas. Além disso, o processo de forjamento assegura a continuidade do tecido fibroso do metal, preservando a consistência da forma das peças forjadas e a integridade do fluxo do metal.

Os processos de forjamento de precisão, extrusão a frio e extrusão a temperatura podem produzir peças forjadas com excelentes propriedades mecânicas e uma longa vida útil, que é incomparável com as peças fundidas.

Forganização vs Rrolamento

(1) As propriedades mecânicas das peças forjadas nas direcções axial e radial são mais consistentes em comparação com os produtos laminados.

Isto significa que as peças forjadas têm um grau de isotropia muito mais elevado, o que resulta numa vida útil mais longa em comparação com os produtos laminados.

A figura abaixo ilustra o diagrama metalográfico dos carbonetos eutécticos em diferentes direcções de uma chapa laminada de Cr12MoV.

(2) Em termos de grau de transformação, o grau de deformação do forjamento é muito superior ao da laminagem, o que significa que o forjamento é mais eficaz do que a laminagem para quebrar o carboneto eutéctico.

(3) Em termos de custos de transformação, o forjamento é muito mais caro do que a laminagem.

Para peças-chave, peças sujeitas a cargas elevadas ou impactos, e peças com formas complexas ou requisitos rigorosos, é necessário recorrer ao forjamento.

(4) As peças forjadas têm linhas de fluxo metálicas completas.

O trabalho mecânico após a laminagem destrói a integridade das linhas de fluxo do metal, reduzindo significativamente a vida útil da peça de trabalho.

A figura abaixo mostra as linhas de fluxo de metal das peças de fundição, maquinagem e forjamento.