Conoscenza della forgiatura della valvola (parte 1)

Conoscenza della forgiatura della valvola (parte 1)

Casting e forgiatura sono due distinti processi di produzione.

La fusione prevede la trasformazione di metallo fuso e informe in componenti solidi con forme definite. Una valvola di fusione viene prodotta versando metallo in uno stampo per formare il corpo della valvola.

La forgiatura, d'altra parte, viene eseguita principalmente ad alte temperature attraverso la compressione e la modellatura. Questo processo raffina la struttura del grano del metallo. Una valvola forgiata si forma martellando o premendo il materiale nella forma desiderata.

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Tipi di forgiatura
(1) Classificazione per temperatura di deformazione
Quando la temperatura supera i 300–400 ° C (la gamma di fragilità blu di acciaio) e raggiunge i 700–800 ° C, il materiale "la resistenza alla deformazione è diminuisce bruscamente e la sua formabilità migliora significativamente. A seconda della gamma di temperatura durante la forgiatura e la qualità e i requisiti di processo delle parti forgiate, la forgiatura può essere classificata in forgiatura fredda, calda e calda.

La temperatura iniziale di ricristallizzazione dell'acciaio è di circa 727 ° C, ma 800 ° C è comunemente usata come linea di divisione pratica:

La forgiatura sopra gli 800 ° C è considerata forgiatura calda;

La forgiatura tra 300 ° C e 800 ° C è chiamata forgiatura calda o forgiatura semi-hot;

La forgiatura a temperatura ambiente senza riscaldamento è noto come forgiatura fredda.

A temperature più basse, il cambiamento dimensionale delle parti forgiate è minima. La forgiatura al di sotto di 700 ° C genera meno scala ed evita la decarburizzazione superficiale. Pertanto, fintanto che l'energia di formazione rientra nei limiti consentiti, la forgiatura a freddo può ottenere un'eccellente precisione dimensionale e finitura superficiale. La forgiatura calda inferiore a 700 ° C può anche produrre parti ad alta precisione se la temperatura e la lubrificazione/raffreddamento sono ben controllate.

La forgiatura calda, con la sua bassa formazione di energia e resistenza alla deformazione, è adatto per produrre rinforzi di forma grande e complessa. Per i forgiamenti caldi ad alta precisione, il processo è in genere condotto a 900-1000 ° C. Tuttavia, è necessario prestare attenzione al miglioramento dell'ambiente di lavoro della forgiatura a caldo. Die Life in Hot Forging (2.000-5.000 pezzi) è generalmente più breve di quello nella forgiatura calda (10.000-20.000) o nella forgiatura a freddo (20.000-50.000), ma la forgiatura calda consente una maggiore flessibilità e costi inferiori.

La forgiatura a freddo induce la deformazione plastica e l'indurimento del lavoro, mettendo carichi elevati su stampi di forgiatura. Pertanto, sono necessari stampi ad alta resistenza e film di lubrificazione dura per evitare l'usura e l'attacco. Per prevenire il crack del pezzo, potrebbe essere necessario una ricottura intermedia per ripristinare la deformabilità. Il rivestimento fosfato viene comunemente applicato per mantenere una lubrificazione efficace. Nell'elaborazione continua utilizzando lo stock a barra o bobina, la lubrificazione trasversale non è attualmente fattibile e sono in corso ricerche sull'applicabilità dei lubrificanti a base di fosfato.

(2) Classificazione per movimento del materiale
Secondo il movimento della billetta durante la forgiatura, il processo può essere diviso nei seguenti tipi: forgiatura aperta (forgiatura libera), sconvolgimento, estrusione, forgiatura, forgiatura a dieta chiusa e chiuso.

1. FORGAGGI Open-Die (forgiatura gratuita)
Definizione: un metodo di forgiatura in cui il metallo subisce una deformazione sotto un impatto ripetuto o una pressione tra stampi piatti o di forma semplice, permettendogli di fluire liberamente in tutte le direzioni per formare la forma e le proprietà meccaniche desiderate. È comunemente indicato come forgiatura libera.

Caratteristiche: la forgiatura aperta richiede strumenti e attrezzature semplici, offrendo una buona versatilità e basso costo. Rispetto agli spazi vuoti, la forgiatura aperta elimina difetti interni come cavità di restringimento, porosità e inclusioni, con conseguenti proprietà meccaniche superiori. Il processo è adatto per produrre forme semplici ed è particolarmente importante nella produzione di componenti grandi e critici in macchinari pesanti.

Tipi: la forgiatura aperta include forgiatura manuale e forgiatura della macchina. La forgiatura manuale è a basso contenuto di efficienza e ad alta intensità di manodopera, tipicamente utilizzata per riparazioni o forgiati di piccole dimensioni e piccole dimensioni. Nella moderna produzione industriale, la forgiatura delle macchine è diventata il metodo principale ed è particolarmente vitale nella produzione di macchinari pesanti. La forma e l'accuratezza del prodotto finale dipendono in gran parte dall'abilità dell'operatore.

Attrezzatura principale: l'attrezzatura utilizzata nella forgiatura aperta comprende martelli e presse idrauliche. I martelli forgiati includono martelli ad aria e martelli a vapore. Alcune strutture utilizzano anche attrezzature più semplici ed economiche come martelli primaverili, martelli assi, martelli a leva e martelli a filo. Le presse idrauliche utilizzano la pressione statica dal fluido per deformare la billetta e sono l'unico metodo adatto per produrre grandi confingi.

Operazioni di base: la forgiatura aperta prevede operazioni come sconvolgimento, tiraggio, pugni, flessione, torsione, compensazione, taglio e saldatura.

2. Muori forgiatura
Definizione: la forgiatura del dado si riferisce al processo di modellatura di una billetta riscaldata usando un dado su attrezzature di forgiatura specializzate per formare forgiati a forma di precisione. Questo metodo produce componenti con precisione dimensionale ad alta dimensione, indennità di lavorazione minima e geometrie complesse, rendendolo altamente produttivo.

Caratteristiche: la forgiatura usa stampi montati su martelli forgianti o presse per deformare le billette metalliche. È caratterizzato da alta efficienza, ridotta intensità del lavoro, dimensioni precise, piccole indennità di lavorazione e capacità di formare parti complesse. È adatto alla produzione di massa. Tuttavia, richiede attrezzature di forgiatura speciali e stampi ad alto costo, rendendolo meno adatto per la produzione di piccoli batch o un pezzo.

Tipi: in base all'attrezzatura utilizzata, la forgiatura del dado può essere classificata in:

FORGERE MOTO HAMMER

Fare a manovella

Forgiatura piatta

Formare la pressa per attrito, ecc.

Costruzione del dado: la forgiatura utilizza blocchi di madio superiore e inferiore per formare una cavità dello stampo, che è la parte di lavoro del dado. La cavità è divisa tra le stampi superiore e inferiore. Le stampi sono montate utilizzando meccanismi a coda di rondine e cunei (parti 1 e 2) sull'incudine del martello e sul banco di lavoro, guidati da meccanismi di bloccaggio (parte 3) o guidare i pali per prevenire il disallineamento. La billetta si deforma in base alla forma della cavità.

Passaggi di processo: il processo di forgiatura in genere include preparazione vuota, pre-forza e forgiatura finale. La cavità finale è progettata in base alle dimensioni, alla forma e alle tolleranze richieste della forgiatura finita.

(3) Classificazione mediante movimento die

Secondo la modalità di movimento degli stampi di forgiatura, i processi di forgiatura possono essere classificati in svantaggio rotante, forgiatura orbitale, forgiatura, rotolamento incidentale, rotolamento dell'anello e rotolamento dell'albero. Possono anche essere applicati processi come la sfumatura rotante, la forgiatura orbitale e il rotolamento dell'anello in forgiatura di precisione. Per migliorare l'utilizzo del materiale, la forgiatura del rotolo e il rotolamento incrociato vengono spesso utilizzati come processi di preformare per materiali allungati. Simile alla forgiatura aperta, la forgiatura rotativa è anche un tipo di formazione locale e uno dei suoi vantaggi è che la forgiatura può essere ottenuta con forze relativamente piccole rispetto alle dimensioni della parte forgiata. Tuttavia, come per la forgiatura aperta, il materiale tende ad espandersi dalla superficie della matrice verso la superficie libera, rendendo difficile mantenere l'accuratezza dimensionale. Controllando i computer la direzione di movimento degli stampi e il processo di forgiatura rotante, diventa possibile produrre parti di alta precisione a forma complessa con forze di forgiatura più basse, ad esempio varie lame di turbina di grandi dimensioni.

Il modello di movimento e i gradi di libertà di forgiare i muore variano in base alle attrezzature. Sulla base di come la deformazione è limitata al centro morto inferiore, le attrezzature di forgiatura possono essere divise in quattro tipi:

Forgia di forza limitata: presse idrauliche in cui la RAM è guidata direttamente dalla pressione idraulica.

Forgiata quasi raggruppata: presse idrauliche che guidano i meccanismi di manovella e di collegamento.

Forgiata limitata: presse meccaniche guidate da manovella, collegamento e meccanismi a cuneo.

Forgia di energia limitata: pressioni per viti e pressioni di attrito mediante meccanismi a vite.

Per ottenere un'elevata precisione, è essenziale prevenire il sovraccarico nel centro morto inferiore e controllare la velocità e il posizionamento della matrice. Questi fattori influenzano direttamente la tolleranza, l'accuratezza della forma e la vita muore. Inoltre, al fine di mantenere l'accuratezza, è necessario regolare il gioco della guida RAM, garantire rigidità, perfezionare il centro morto inferiore e utilizzare meccanismi di trasmissione ausiliari.

Inoltre, secondo la direzione del movimento della RAM, le macchine per la forgiatura possono essere classificate come un movimento verticale o orizzontale (quest'ultimo è adatto per forgiando parti lunghe, parti che richiedono lubrificazione e raffreddamento e produzione ad alta velocità). L'uso di dispositivi di compensazione può aggiungere movimento in altre direzioni. Ogni modalità di forgiatura differisce in termini di forza di forgiatura, processi, utilizzo del materiale, produttività, tolleranza dimensionale e metodi di lubrificazione/raffreddamento: questi fattori influenzano anche il grado di automazione.

Importanza della forgiatura

La forgiatura è uno dei metodi principali per produrre spazi vuoti di parte meccanica nel settore della produzione di macchinari. Non solo impartisce la forma desiderata alle parti, ma migliora anche la struttura interna dei metalli, migliorando le proprietà meccaniche e fisiche. I componenti più critici che richiedono elevati resistenza e affidabilità sono fabbricati attraverso la forgiatura. Esempi includono alberi del generatore di turbine, rotori, giranti, pale, anelli di sostegno, grandi colonne di pressa idraulica, cilindri ad alta pressione, rulli di laminatoio, alberi a gomiti del motore a combustione interna, aste di collegamento, marcia, cuscinetti e componenti essenziali nell'industria della difesa come barili di artiglia.

In quanto tale, la forgiatura è ampiamente applicata in settori tra cui metallurgia, mining, automobili, trattori, macchinari agricoli, petrolio, chimica, aerospaziale, aviazione e produzione di armi. Anche nella vita quotidiana, la forgiatura svolge un ruolo importante. In una certa misura, la produzione annuale di forgiamenti, la percentuale di forgiamenti per die nella produzione totale di forgiatura, le dimensioni e la quantità di attrezzature di forgiatura, servono tutti come indicatori della capacità industriale di un paese.

Materiali di forgiatura

I materiali utilizzati nella forgiatura sono principalmente vari gradi di acciai di carbonio e acciai in lega, seguiti da alluminio, magnesio, rame, titanio e le loro leghe. Il materiale può iniziare come brodo a barre, lingotti, polveri in metallo o metallo liquido. Il rapporto di forgiatura, che è il rapporto tra l'area trasversale prima della deformazione rispetto a quella dopo la deformazione, è un indicatore chiave. La corretta selezione del rapporto di forgiatura, la temperatura di riscaldamento e il tempo di ammollo, le temperature iniziali e finali di forgiatura, la quantità di deformazione e la velocità di deformazione sono essenziali per migliorare la qualità del prodotto e ridurre i costi.

I conflitti di piccole e medie dimensioni sono in genere realizzati in barra rotonda o quadrata. Lo stock a barre presenta una struttura a grano uniforme, buone proprietà meccaniche, forma e dimensioni accurate e alta qualità della superficie, rendendolo ideale per la produzione di massa. Finché la temperatura di riscaldamento e le condizioni di deformazione sono adeguatamente controllate, si possono produrre eccellenti rinforzi con una deformazione relativamente bassa.

I lingotti sono generalmente usati per forgiati di grandi dimensioni. Poiché i lingotti hanno strutture cast con grani colonnari grossolani e porosità centrale, richiedono una significativa deformazione plastica per perfezionare la struttura del grano e consolidare i vuoti interni al fine di ottenere proprietà meccaniche desiderabili.

Le preformi di metallurgia delle polveri - compatte e sinterizzate - possono essere forgiate usando una forgiatura senza fiamma in condizioni calde per produrre forgiati in polvere. Queste parti presentano una densità vicina a quella dei rinforzi convenzionali e possiedono buone proprietà meccaniche. L'elevata precisione consente anche requisiti di lavorazione ridotti. I conflitti in polvere hanno strutture interne uniformi e nessuna segregazione, rendendole adatte a piccoli ingranaggi e parti simili. Tuttavia, il costo delle polveri metalliche è molto più elevato di quello delle normali azioni, limitando il loro uso diffuso.

Nella forgiatura del metallo liquido, il metallo liquido viene versato in una cavità e solidificata sotto pressione statica. Sotto la pressione, subisce cristallizzazione, flusso, deformazione plastica e formazione finale, con conseguenti perforazioni con la forma e le prestazioni desiderate. La forgiatura del metallo liquido è un processo che si trova tra la fusione e la forgiatura convenzionale ed è particolarmente adatto per produrre componenti complessi e a parete sottile che sono difficili da forgiare con metodi tradizionali.

Oltre ai materiali di forgiatura comuni come acciai di carbonio e lega, la forgiatura e il rotolamento vengono utilizzati anche per le superlese di deformazione come leghe a base di ferro, a base di nichel e a base di cobalto. Tuttavia, queste leghe hanno gamme di plastica relativamente strette, rendendo la forgiatura più difficile. Per tali materiali, la temperatura di riscaldamento, la temperatura di forgiatura iniziale e la temperatura di forgiatura finale devono essere strettamente controllati.