El proceso de forja en frío es uno de los procesos de fabricación más comunes que da forma a una pieza de metal aplicando fuerzas de compresión sobre ella. La forja se puede realizar en diferentes condiciones de temperatura, como forja en frío, forja en caliente, forja en caliente. El proceso de forjado requiere martillos y prensas para apretar y deformar el material en piezas de muy alta resistencia.
El proceso de fabricación por forja es totalmente diferente al método de fundición, donde todo el material fundido se inserta en un molde (consulte la diferencia entre fundición y forja). Otro beneficio más significativo sobre los otros procesos de fabricación (como la fundición y el mecanizado) está aquí, mientras que la forja mejora todas las propiedades mecánicas del material dado al verter su estructura de grano y hacerlo más fuerte y resistente. Esto hace que la forja sea útil en diferentes aplicaciones industriales.
Aquí en este artículo, explicaremos en detalle sobre la forja en frío y sus ventajas, así como la forja en caliente y sus ventajas, sus diferencias, costos, etc., en detalle.
Forja en caliente
El proceso de forjado en caliente absorbe la aplicación de un calor extremo, junto con la temperatura requerida que depende del tipo específico de metal. Por ejemplo, la temperatura promedio necesaria para deformar acero es de aproximadamente 2100 grados Fahrenheit; y es específicamente para aleaciones de aluminio, por otro lado, el rango de temperatura es de aproximadamente 680 a 970 grados Fahrenheit; y eso es específicamente para las aleaciones de cobre, el rango es de 1300 a 1470 grados Fahrenheit. La alta temperatura necesaria esencialmente para evitar que la tensión se endurezca durante la deformación.
La forja en caliente se considera la mejor opción para todas las piezas forjadas de acero que se utilizan en aplicaciones técnicas junto con el metal deformable que tiene un índice de conformabilidad muy alto.
Ventajas
l estructura de grano homogeneizada: superficie libre de porosidad que hace que la calidad permita una amplia gama de métodos/operaciones de finalización como pulido o tratamiento de superficie.
l bajo endurecimiento por trabajo,
l mayor ductilidad: las piezas tienen una alta ductilidad que las hace deseables para todo tipo de configuraciones.
l reducción de inconsistencias químicas.
l Método eficiente cuando se trabaja con metales más duros como el acero.
l proceso de recristalización.
Desventaja
En el lado negativo, la forja en caliente proporciona tolerancias menos precisas, el potencial necesario para deformarse durante el enfriamiento junto con la posibilidad de una reacción adversa entre el entorno circundante y el metal.
Forja en frío
La forja en frío deforma el metal mientras está por debajo de su punto de recristalización. La forja en frío suele preferirse cuando el metal ya es muy blando, como por ejemplo el aluminio. Este proceso es generalmente menos costoso que el de forjado en caliente y el producto final requiere poco o ningún trabajo de acabado. A menudo, cuando el aluminio se forja en frío para darle una forma determinada, es el calor el que se trata para fortalecer la pieza. Esto también se llama 'templado'.
A pesar de la palabra 'frío', la forja en frío en realidad ocurre a temperatura ambiente o cerca de ella. Y los metales más genéricos en forjado en frío que se requieren para aplicaciones suelen ser aceros aleados al carbono o aceros aleados estándar. Uno de los tipos más importantes de forjado en frío con respecto a un proceso también llamado forjado por impresión, donde el metal siempre se coloca en un troquel de calidad que se fija a un yunque. El metal lo es cuando es golpeado por un martillo descendente, lo que significa martillarlo en orden descendente y empujarlo hacia el troquel. Dependiendo del tipo de producto, el martillo se puede dejar caer sobre la superficie del metal varias veces en una secuencia muy rápida.
Las ventajas de la forja en frío incluyen:
Los procesos de forja, ya sea en frío o en caliente, generalmente no se consideran una parte que ahorre energía o sea una parte ecológica de todo el proceso de fabricación, pero afortunadamente la forja en frío es sin duda el proceso ecológico más común de este tipo único en funcionamiento en la actualidad. Para aquellas empresas que se preocupan demasiado por reducir la huella de carbono de sus productos desagradables, el proceso de forjado en frío ayudaría a reducir el desperdicio y disminuir el uso de energía en comparación con los sustitutos o alternativas de forjado que utilizan el calor.
Otras razones o ventajas que enfatizan por qué el proceso de conformado en frío es la mejor y auténtica o preferida opción incluyen:
l Alta calidad del material de superficie.
l Consistencia en todas y cada una de las piezas fabricadas.
l Uso eficiente del material.
Además de las razones que enumeramos anteriormente y debido a los factores ecológicos, el conformado en frío también se considera uno de los métodos de forja más rentables o económicos en el mercado actual. Por ejemplo, las estimaciones muestran que este proceso puede reducir su costo entre un 40 y un 60 %.
El factor costo
Sin embargo, existen principalmente 4 factores importantes que siempre determinan el presupuesto final de un componente forjado. Estos son:
l El trozo de material usado;
l Costos de forja como herramientas, electricidad, inversiones, etc.;
l Tratamientos térmicos post-forjado;
l Pruebas de control de calidad de operaciones adicionales y granallado.
Rentabilidad en la forja en frío
La optimización de costes en el proceso de forja en frío suele comenzar con la materia prima. Para obtener la mayor y mayor rentabilidad, debe gestionar el proceso de fabricación con gran conocimiento e involucrar todas las herramientas y técnicas. Por ejemplo, grandes lotes de elementos extruidos en frío se fabrican en prensas mecánicas de muy alta velocidad, pero al mismo tiempo se fabrican piezas complejas y series pequeñas en lugar de prensas hidráulicas.
Rentabilidad en la forja en caliente
La minimización del coste energético durante la forja en caliente es una gran preocupación para todos los fabricantes, junto con las siguientes tecnologías innovadoras:
l Metalurgia: vacío consolidado y pulvimetalurgia.
l Recarga
térmicolTratamiento
l Tratamiento superficial: tratamiento dúplex y nitruración, carburación.
Diferencia entre forja en caliente y forja en frío
Una de las diferencias más importantes de la forja en frío con respecto a un proceso también llamado forja por impresión, donde el metal siempre se coloca en una matriz de calidad que está fijada a un yunque. El metal lo es cuando es golpeado por un martillo descendente, es decir, martillado en orden descendente y empujado hacia el interior del troquel. Dependiendo del tipo de producto, el martillo puede dejarse caer sobre la superficie del metal varias veces en una secuencia muy rápida.
Por otro lado, la forja en caliente se considera la mejor opción para todas las piezas forjadas de acero que se utilizan en aplicaciones técnicas junto con el metal deformable que tiene un índice de conformabilidad muy alto. Ventajas clave de la forja en caliente
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Conclusión
Finalmente, un fabricante puede elegir un proceso de forjado sobre otro por razones económicas y de calidad. La decisión debe basarse en las funciones requeridas y esenciales del componente deseado, de la industria especificada y si se trata de una producción en masa más un bajo volumen de piezas personalizadas.
