Forjamento é uma técnica de fabricação usada para moldar materiais de titânio aplicando força externa a um tarugo de titânio, resultando em deformação plástica e melhorando o desempenho. Este processo é empregado na produção de peças mecânicas, peças de trabalho, ferramentas e peças brutas. Dependendo do movimento do cursor, existem dois tipos de métodos de forjamento: o movimento vertical e horizontal do cursor, que é utilizado para forjar peças delgadas, e o uso de dispositivos de compensação para permitir o movimento em outras direções. A escolha do método de forjamento afeta fatores como força de forjamento, processo, utilização de material, produção, tolerâncias dimensionais, lubrificação e métodos de resfriamento. Alcançar a automação nas operações de forjamento depende desses fatores.
O forjamento pode ser classificado com base no movimento do tarugo em forjamento livre, recalque, extrusão, forjamento em matriz, forjamento em matriz fechada e recalque fechado. O forjamento em matriz fechada e o recalque fechado oferecem alta utilização de material, pois não há perda de material devido a bordas salientes. Esses métodos permitem a produção de peças forjadas complexas em um único ou múltiplos processos. A ausência de arestas voadoras reduz a área de força necessária para o forjamento, resultando em uma carga menor. Contudo, é crucial evitar a restrição completa do tarugo. Portanto, são necessários um controle rigoroso sobre o volume do tarugo, a posição relativa da matriz de forjamento, a medição precisa dos forjados e esforços para minimizar o desgaste da matriz de forjamento.
Com base no movimento da matriz de forjamento, as técnicas de forjamento podem ser categorizadas como laminação de pêndulo, forjamento giratório de pêndulo, forjamento de rolo, laminação cruzada em cunha, laminação de anel e laminação inclinada. Laminação de pêndulo, forjamento giratório de pêndulo e laminação de anel também podem ser usados para forjamento fino. O forjamento por rolo e a laminação cruzada podem ser empregados como métodos de pré-processamento para materiais delgados para melhorar a utilização do material. O forjamento rotativo, semelhante ao forjamento livre, envolve conformação parcial e oferece a vantagem de exigir menos força de forjamento em comparação com o tamanho do forjamento. No forjamento rotativo, incluindo o forjamento livre, o material se expande da superfície da matriz para a superfície livre durante o processamento, tornando difícil manter a precisão. Portanto, o controle computacional do movimento da matriz de forjamento e do processo de forjamento rotativo permite a produção de produtos de formato complexo e altamente precisos com baixas forças de forjamento, como pás de turbina e peças forjadas de grande porte com diversas variedades.
Para obter alta precisão, deve-se tomar cuidado para evitar sobrecarga no ponto morto inferior e controlar a velocidade e a posição da matriz. Esses fatores impactam significativamente as tolerâncias de forjamento, a precisão da forma e a vida útil da matriz. Além disso, medidas como ajuste da folga da guia deslizante, garantia de rigidez, ajuste do ponto morto inferior e utilização de dispositivos de transmissão subsidiados devem ser implementadas para manter a precisão.
Os materiais de forjamento de titânio consistem principalmente em titânio puro e ligas de titânio com diversas composições. Esses materiais existem na forma de barras, lingotes, pó metálico ou metal líquido. A taxa de forjamento, que se refere à relação entre a área da seção transversal antes da deformação e a área após a deformação, desempenha um papel crucial na obtenção da qualidade do produto e na redução de custos. Barras redondas ou quadradas são comumente usadas como tarugos para peças forjadas de pequeno e médio porte. As barras oferecem excelente e uniforme organização de grãos, propriedades mecânicas, formato e tamanho precisos e boa qualidade de superfície, facilitando a produção em massa. Ao controlar a temperatura de aquecimento e as condições de deformação, é possível forjar peças forjadas de alto desempenho sem exigir deformação extensa.
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