Você já se perguntou como os equipamentos de forjamento são selecionados para diferentes aplicações? Nesta postagem do blog, exploraremos os principais fatores que influenciam a escolha de martelos de forjamento, prensas de parafuso e prensas de forjamento de matriz quente. Nosso engenheiro mecânico especialista fornecerá insights sobre cálculos de tonelagem e características de desempenho, ajudando-o a entender como otimizar seu processo de forjamento. Prepare-se para mergulhar no fascinante mundo da tecnologia de forjamento!
O martelo de forjamento de matriz, a prensa de parafuso e a prensa de forjamento de matriz quente são os três principais equipamentos de forjamento no setor de forjamento.
Embora as respectivas tecnologias tenham sido desenvolvidas ao longo de muitos anos, elas têm recursos diferentes devido às suas características de desempenho exclusivas.
A tonelagem de forjamento refere-se à força máxima (geralmente medida em toneladas) que uma máquina de forjamento pode suportar. Essa força é suficiente para deformar plasticamente os metais, produzindo assim as peças forjadas necessárias.
De acordo com a definição da China Forging Association, grandes peças forjadas são produtos forjados livremente produzidos por máquinas hidráulicas de mais de 1.000 toneladas e martelos de forjamento livre de mais de 5 toneladas, bem como peças forjadas produzidas por equipamentos de forjamento a quente de mais de 6.000 toneladas e martelos de forjamento de mais de 10 toneladas.
Em aplicações práticas, a seleção da tonelagem de forjamento adequada envolve a consideração de vários fatores, inclusive o tamanho, a forma e o grau de deformação necessário das peças forjadas.
Por exemplo, a tonelagem de uma prensa de parafuso pode ser calculada usando a fórmula P= p/q= (64~73)F/q, em que P é a tonelagem da prensa de parafuso (KN), p é a força de deformação necessária para o forjamento da matriz (KN) e F é a área de projeção do forjamento junto com o flash (cm2).
Além disso, métodos de cálculo teóricos e fórmulas empíricas também são usados para determinar a tonelagem do equipamento.
1.1 Características de desempenho
O martelo de forjamento de matriz é um equipamento de forjamento usado para produzir vários forjamentos de matriz em condições de produção de lotes médios a grandes.
Ele é versátil e pode ser usado para vários tipos de matriz forjamento.
Devido à sua estrutura simples, alta produtividade, baixo custo e adaptabilidade ao processo de forjamento de matriz, ele é amplamente utilizado como equipamento de forjamento.
A função do martelo de forjamento no setor de forjamento moderno depende dos seguintes fatores:
A principal vantagem do martelo de forjamento é sua rápida velocidade de golpe, que resulta em um curto tempo de contato com o molde e o torna ideal para situações que exigem deformação em alta velocidade para preencher o molde.
Isso inclui peças forjadas com placas de nervuras finas, formas complexase requisitos rigorosos de tolerância de peso.
Devido às suas características operacionais rápidas e flexíveis, ele tem grande capacidade de adaptação e às vezes é chamado de equipamento "universal".
Portanto, ele é particularmente adequado para a produção de vários tipos e lotes pequenos.
Em termos de custo-benefício, o martelo de forjamento é o mais vantajoso equipamento de formação.
1.2 Como selecionar o martelo de forjamento
A energia máxima de impacto do martelo de forjamento é o parâmetro mais crítico para determinar sua capacidade de trabalho.
Ao escolher a energia de impacto de martelamento necessária, a fórmula a seguir pode ser usada como referência:
E=25（3,5～6,3）KFtotal
Na fórmula:
Quando a produção é em lote e é necessária uma alta produtividade, a fórmula usa o valor limite superior de 6,3. Nos casos em que a etapa final de forjamento pode ser realizada e a produtividade não é uma preocupação, o limite inferior de 3,5 é usado.
2.1 Características de desempenho
A prensa de parafuso é adequada para processos de forjamento de matrizes, perturbação, prensagem de precisão, correção, corte e dobra.
No entanto, sua capacidade média de carga excêntrica é significativamente menor em comparação com a do forjamento a quente prensa e o martelo de forja.
Como resultado, ele não é adequado para operações de aquecimento de vários processos (como descalcificação, pré-forjamento e corte).
Portanto, ao usar uma prensa de parafuso para forjamento final, é necessário equipamento adicional para realizar processos auxiliares.
As características de forjamento da matriz da prensa de parafuso são determinadas pelo desempenho do equipamento.
Como a prensa de parafuso tem as características de trabalho duplo do martelo de forjamento de matriz e da prensa de forjamento de matriz quente, ela tem os seguintes recursos:
Portanto, o forjamento de matriz da prensa de parafuso tem as seguintes características:
O uso de uma prensa de parafuso para forjamento de matriz é limitado por fatores desfavoráveis, incluindo a tonelagem do equipamento, a baixa velocidade de operação e a necessidade de equipamento auxiliar para corte. Normalmente, ela é usada para a produção de lotes pequenos e médios de peças forjadas de pequeno e médio porte.
2.2 Adaptabilidade a outras matrizes de forjamento press
A prensa de parafuso opera usando energia de impacto e tem características de trabalho semelhantes às de um martelo de forjamento de matriz. O curso do controle deslizante da prensa é ajustável e pode ser retornado a qualquer posição antes de atingir seu ponto mais baixo. A quantidade de energia de impacto e o número de impactos podem ser controlados com base no trabalho de deformação necessário do forjamento.
Entretanto, durante o forjamento, a resistência à deformação do forjamento é equilibrada pela deformação elástica do sistema de fechamento do leito. A prensa de parafuso tem uma estrutura semelhante à de uma prensa de forjamento a quente, o que a torna um dispositivo de forjamento de matriz com certa capacidade de sobrecarga.
A capacidade média de carga excêntrica da prensa de parafuso é menor em comparação com a da prensa de forjamento a quente e do martelo de forjamento de matriz CNC, o que a torna adequada apenas para forjamento de matriz de ranhura única. Pode ser necessário equipamento adicional para concluir o processo auxiliar ao usar uma prensa de parafuso para o forjamento final.
O controle deslizante da prensa de parafuso tem uma velocidade de curso mais lenta e uma frequência de operação mais baixa, e só pode executar a deformação de golpe único em uma ranhura. Durante a deformação de golpe único, a parte central da peça bruta sofre uma deformação significativa, fazendo com que ela flua horizontalmente e forme uma grande borda intermitente, dificultando o preenchimento do metal em ranhuras profundas e aumentando a probabilidade de dobra em comparação com o forjamento a martelo. Isso é particularmente acentuado em peças forjadas com formas complexas de seção transversal.
Além disso, a prensa de parafuso tem pouca flexibilidade e uma vida útil mais curta da matriz em comparação com a a CNC martelo de forjamento de matriz. Ele é adequado para forjar peças com formato relativamente simples, requisitos de baixa precisão e alta energia de deformação. A energia de impacto e a frequência são geralmente determinadas pelo operador com base no trabalho de deformação necessário para o forjamento.
No entanto, a prensa de parafuso tem um desempenho de controle ruim em comparação com um martelo de forjamento de matriz CNC, o que leva a uma qualidade de forjamento instável e a dificuldades de automação. Normalmente, ela é usada para produção de lotes pequenos e médios de peças de forjamento pequenas e médias.
2.3 Como selecionar prensa de rosca
A fórmula de cálculo para selecionar a tonelagem da prensa de rosca é a seguinte:
1）P= p/q=（64～73）F/q
Na fórmula:
① Para peças forjadas que exigem um grande curso de deformação, deformação e trabalho de deformação para forjamento de matriz, o valor de q deve estar entre 0,9 e 1,1.
② Para peças forjadas que exigem um curso de deformação menor e trabalho de deformação para forjamento de matriz, o valor de q é 1,3.
③ Para peças forjadas que requerem apenas um pequeno curso de deformação, mas que necessitam de uma grande força de deformação para prensagem de precisão, o valor de q é 1,6.
2） P=（17,5～28）K-Ftotal(KN)
Na fórmula:
A fórmula acima se aplica ao cálculo da tonelagem de equipamento necessária para cursos de forjamento duplos ou triplos. Se for necessário um único curso de forjamento, o cálculo deverá ser multiplicado por dois.
3.1 Características de desempenho
As características do forjamento de matriz em prensas de forjamento a quente são determinadas pelo projeto estrutural da prensa. Ela tem as seguintes características notáveis:
A rigidez da estrutura da prensa de forjamento a quente e do mecanismo de articulação da manivela é alta, resultando em uma deformação elástica mínima durante a operação, o que leva a uma maior precisão nas peças forjadas produzidas.
O controle deslizante apresenta uma estrutura adicional semelhante a um nariz, aumentando o comprimento da guia e melhorando a precisão da guia. Com a orientação precisa e o uso de uma matriz combinada com um dispositivo de orientação, as prensas de forjamento a quente são capazes de produzir peças forjadas com maior precisão. As ranhuras de cada etapa são feitas em um inserto conveniente e fixadas na fôrma universal por meio de parafusos de fixação, eliminando o contra-ataque durante a operação.
O curso de trabalho da prensa é fixo, com uma etapa concluída em um único curso e um dispositivo de ejeção automática incluído.
3.2 Adaptabilidade a outros equipamentos de forjamento de matriz:
A prensa de forjamento a quente tem um determinado curso e opera em uma velocidade lenta, o que permite que a peça bruta sofra a deformação predeterminada em um único curso. No entanto, isso resulta em uma deformação significativa no meio do tarugo, fazendo com que ele flua facilmente na direção horizontal e forme um grande flash, o que impede que o metal em sulcos profundos seja preenchido de forma eficaz.
Além disso, é mais provável que ocorra a dobragem de peças forjadas do que o martelamento, especialmente para aquelas com formas complexas de seção transversal.
Para superar esses desafios, é necessário usar uma etapa de corte para aproximar a peça bruta da forma de forjamento desejada, o que exige um projeto cuidadoso da etapa de forjamento da matriz. Por outro lado, os martelos de forjamento de matriz têm um grande número de golpes por minuto e podem controlar o peso do martelo para atender aos requisitos de deformação da peça bruta. Isso facilita a operação e a forja de peças forjadas, como alongamento e laminação.
No entanto, os processos de laminação longa e laminação são difíceis de serem realizados em uma prensa de forjamento a quente. Para espaços em branco do tipo haste longa com grandes diferenças de seção transversal, é necessário usar outros equipamentos, como martelos pneumáticos, forjamento de rolos ou máquinas de forjamento plano devem ser usadas para corte e estiramento/rolagem.
A prensa de forjamento a quente também enfrenta dificuldades para remover a escala de óxido na superfície do blank, especialmente em suas extremidades, que é facilmente pressionada na superfície do forjamento.
Para evitar isso, é necessário usar aquecimento elétrico e outros métodos de aquecimento sem oxidação. A prensa de forjamento a quente adota uma matriz combinada com um dispositivo de guia, e as ranhuras de cada etapa são feitas em inserções convenientes.
Esse design torna o tamanho das matrizes de inserção muito menor do que o dos martelos, economizando efetivamente o material do molde e tornando a fabricação, o uso e o reparo dos moldes de inserção muito mais convenientes.
3.3 Como selecionar uma prensa de forjamento a quente
A tonelagem da prensa de forjamento a quente é determinada com base na resistência máxima à deformação no final do processo de forjamento. A pressão de forjamento (P) pode ser calculada usando a seguinte fórmula empírica:
P=（64～73）KF
Na fórmula:
Para peças forjadas com formato simples, grande superfície redonda, nervuras baixas e grossas e uma parede grossa, o coeficiente de complexidade tem um valor pequeno, e o oposto é verdadeiro.
|
Item | Martelo a vapor | Prensa de rosca | Prensa de manivela |
Martelo de forjamento de matriz |
| Velocidade de ataque（m/s） | 4～7 | 0.6～0.8 | 0.3～0.7 | 4～6 |
| Tempo de batida a frio (ms) | 2～3 | 30～60 | 30～60 | 2～3 |
| Tempo de formação (ms) | 5～15 | 30～150 | 80～120 | 5～15 |
| Frequência de greve | 80～100 | 6～15 | 40～80 | 80～110 |
| Flexibilidade | Bom | Ruim | Ruim | Bom |
| Índice de investimento | 1 | 1～2 | 4 | 2 |
| Adaptabilidade | Lote pequeno de várias variedades | Peça única em grandes quantidades | Peça única em grandes quantidades | Lote pequeno de várias variedades |
| Complexidade da estrutura | Mais simples | Média | Mais complicado | Simples |
| Grau de automação | Ruim | Ruim | Bom | Bom |
| Princípio de forjamento | Formação de vários martelos | Formação de um impacto | Formação de pressão estática | Formação de vários martelos |
| Precisão de trabalho | Ruim | Ruim | Alta | Alta |
| Comparação do consumo de energia | 15 | 2～3 | 3 | 1 |
Ao selecionar equipamentos de forjamento com recursos semelhantes, a relação de conversão entre as capacidades dos equipamentos de forjamento é a seguinte: um martelo de forjamento de matriz de 25KJ (martelo de ação dupla de 1 tonelada) é equivalente a uma prensa de forjamento a quente de 10.000 KN, que, por sua vez, é equivalente a uma prensa de parafuso de 3.500 a 4.000 KN.
A seleção da tonelagem de forjamento adequada requer a consideração inicial do tamanho e da deformação das peças forjadas. Para diferentes tipos de peças forjadas, o equipamento de forjamento necessário, o consumo da unidade de potência de combustível, o consumo do molde e outros variam, o que significa que a escolha da tonelagem deve se basear nas circunstâncias específicas das peças forjadas.
Por exemplo, as ligas de titânio têm alta resistência à deformação durante o processo de forjamento, portanto, ao escolher o equipamento de tonelagem de forjamento, deve-se prestar atenção especial ao tamanho e à deformação das peças.
Além disso, o grau do forjamento é uma consideração importante.
De modo geral, as peças forjadas com maior resistência e dureza podem suportar cargas e pressões maiores, o que significa que o grau do forjamento também deve ser levado em conta ao selecionar a tonelagem de forjamento. Por exemplo, o aço de grau 3 tem maior resistência e dureza do que o aço de grau 2, portanto, a escolha da tonelagem de forjamento pode exigir equipamentos maiores para atender às suas necessidades de processamento.
A escolha da tonelagem de forjamento correta requer uma consideração abrangente do tamanho e da deformação das peças forjadas, do grau do material e dos custos de produção.
Na prática, isso pode ser obtido calculando-se a tonelagem da pressão de forjamento e organizando-se a posição da cavidade do molde em conjunto com o espaço de trabalho e a estrutura do equipamento, permitindo o projeto geral dos componentes do molde de forjamento. Isso garante não apenas a qualidade das peças forjadas, mas também o controle efetivo dos custos de produção.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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