Fundamentos de forja de aluminio - Forja en caliente y forja en frío

El aluminio y sus aleaciones figuran entre los metales no férreos más populares, ocupando el segundo lugar en la producción después del acero. El aluminio es el octavo elemento más abundante en la corteza terrestre en peso y es más abundante que todos los demás metales no ferrosos juntos. Su densidad es sólo un tercio de la del acero (2,7 g/cm³ para las aleaciones de aluminio y aproximadamente 7,85 g/cm³ para el acero). Esta baja densidad hace que las aleaciones de aluminio sean ideales para aplicaciones ligeras, con buena resistencia, rigidez y alta vida a la fatiga, lo que las hace ideales para miembros portadores de carga.

Las aleaciones de aluminio son muy dúctiles y, por tanto, adecuadas para diseños intrincados y piezas forjadas con tolerancias estrechas. Las piezas forjadas de aluminio tienen mejores características que las de acero en cuanto a resistencia a la corrosión, conductividad térmica y propiedades no magnéticas. En muchos aspectos, son superiores a las piezas forjadas de acero.

Las piezas forjadas de aluminio tienen muchas aplicaciones debido a sus características; se utilizan en maquinaria, aviación, automóviles, ferrocarriles, barcos, construcción, puentes, productos químicos y centrales eléctricas. El aluminio puede sustituir a las piezas forjadas de acero, lo que permite reducir el peso de los productos mecánicos 60% al tiempo que aumenta su resistencia. Esto ha hecho que se utilice ampliamente en las industrias aeronáutica, aeroespacial y de defensa debido a su peso ligero y alta resistencia. Por ejemplo, las estructuras de los aviones contienen forja de aluminio en el rango de 15% a 50%. Este artículo tratará sobre el proceso de forja del aluminio y las técnicas más comunes de forja del aluminio, como la forja en caliente, en frío y por caída.

Características de forjabilidad del metal de aluminio

En el aspecto de la forjabilidad, las aleaciones de aluminio son casi iguales que el acero al carbono y el acero estructural de baja aleación.

Variación de la resistencia a la deformación a altas temperaturas

Las aleaciones de aluminio presentan una amplia gama de resistencia a la deformación (o tensión de flujo) en función del tipo de aleación. Las aleaciones de aluminio de resistencia baja a media de la serie 6000 son más susceptibles a la deformación a temperaturas elevadas. Por otro lado, las aleaciones de aluminio de alta resistencia, especialmente la serie Aluminio serie 7000 como las aleaciones Al-Zn-Mg-Cu ofrecen una mayor resistencia a la deformación a altas temperaturas.

Por ejemplo, una aleación de aluminio duro tiene un límite de resistencia a la forja de 40 MPa a 500°C, mientras que la aleación de aluminio 6061 tiene un límite de resistencia a la forja de 20 MPa. Esto significa que la carga de deformación de forja de la segunda es aproximadamente la mitad que la de la primera.

Resistencia a la deformación a temperatura alta y ambiente

A temperatura ambiente, la mayoría de las aleaciones de aluminio resistentes a la deformación ofrecen menos resistencia a la deformación que el acero al carbono. Pero a altas temperaturas, su capacidad de resistencia a la deformación puede ser menor, similar o incluso mejor que la del acero al carbono.

Sensibilidad a la temperatura

Las aleaciones de aluminio son muy sensibles a los cambios de temperatura. Esto se debe a que, a medida que disminuye la temperatura, su capacidad para resistir la deformación aumenta a un ritmo muy elevado. Este aumento de la dureza es superior al del acero al carbono. Para el acero al carbono y los aceros estructurales de baja aleación, el límite de resistencia es 1,5 veces superior si la temperatura se reduce 100°C. Por otro lado, un descenso de la temperatura de 50°C puede provocar un aumento de la resistencia de las aleaciones de aluminio de 50% a 300%.

Métodos de forja de piezas de aluminio

El aluminio es una aleación blanda y poco densa que suele utilizarse en combinación con otros metales.  como cobre, magnesio, estaño o zinc para mejorar su conformabilidad, dureza y capacidad de refuerzo. Las aleaciones de aluminio son fácilmente forjables, por lo que 85% de las piezas de aluminio son forjadas.

Los productos forjados son relativamente más resistentes que los de aluminio fundido porque poseen las características de dos metales. Dado que el aluminio tiene una baja temperatura de fusión y es menos costoso que los productos forjados. Las aleaciones de aluminio más utilizadas para aplicaciones de forja son: Al 6061, 6063, 6082 y 7075. Estas aleaciones se utilizan en piezas y sistemas de ingeniería en los que la protección contra la corrosión y la baja densidad son importantes. Las piezas de aluminio forjado se utilizan ampliamente en diversas industrias, como la construcción naval, piezas interiores y exteriores de automóviles, motores, industria aeroespacial y otros productos industriales de fabricación en los que la capacidad de soportar condiciones duras, como en los buques marinos, desempeña un papel indispensable. .

Forja en caliente de aluminio

La forja en caliente del aluminio consiste en serrar y calentar barras de aluminio a altas temperaturas. Este proceso, denominado recristalización, refina la estructura de grano del aluminio y mejora la tenacidad, ductilidad y límite elástico de las piezas forjadas. La forja en caliente también es muy eficaz en el uso del material, ya que genera pocos desechos de material. La forja en caliente de piezas de aluminio puede realizarse en nuestra fábrica para satisfacer los diseños y tamaños requeridos por nuestros clientes.

Aluminio Cforja antigua

La forja en frío del aluminio es especialmente adecuada para componentes de aluminio porque el aluminio es muy dúctil y fácil de manipular. Con esta técnica se obtienen piezas muy precisas que requieren poco o ningún mecanizado posterior y es la más adecuada para fabricar productos simétricos. La forja en frío es más económica que la forja en caliente en la mayoría de los casos. El proceso de forja en frío consiste en doblar la barra hasta darle la forma deseada y luego comprimirla entre una matriz para conseguir la forma final. Sin embargo, debido a la naturaleza relativamente blanda del aluminio, se aconseja el tratamiento térmico para aumentar la dureza de las piezas forjadas. Estas características hacen que las piezas forjadas de aluminio sean esenciales en muchas industrias y aplicaciones.

En este proceso, la parte superior de la matriz se fija al martillo y la inferior al yunque. La pieza de aluminio calentada se coloca en el yunque dentro de la mitad inferior de la matriz. A continuación, la pieza se introduce en la cavidad de la matriz con una fuerza uniforme hasta que ocupa por completo la cavidad de la matriz. En este momento, el aluminio sobrante se expulsa a través de las aberturas entre las dos mitades de la matriz. Este material sobrante, denominado rebaba, se recoge y se vuelve a utilizar en el proceso de producción.

Forja por estampación de aluminio

La forja por estampación es un método de forja que consiste en colocar una pieza de aluminio entre dos mitades de una matriz y utilizar un martillo para dar forma al material, por lo que resulta ideal para la producción a gran escala de piezas de aluminio. Las aleaciones de aluminio son las preferidas para la forja por estampación debido a su ligereza, y las aleaciones de las series 6000 y 7000 son las más adecuadas. Una vez forjada la pieza, se recorta el material sobrante y las piezas pueden seguir procesándose.

Se sabe que el aluminio se refuerza, endurece y mejora sus características de fatiga mediante el proceso de forja por estampación. Este proceso de deformación controlada permite lograr una gran precisión y uniformidad, lo que lo convierte en un proceso barato y sin residuos que puede utilizarse para fabricar formas complejas.

Las características de la aleación de aluminio son las siguientes:

Los metales como el aluminio tienen una característica conocida como plasticidad, que es la capacidad del material para deformarse bajo fuerzas externas elevadas. El aluminio posee esta capacidad y mantiene su estabilidad estructural. La ductilidad de las aleaciones de aluminio define su procesabilidad y las circunstancias en las que se puede llevar a cabo la forja en matriz.

Aunque las aleaciones de aluminio presentan un índice de fluidez 50% superior al del acero, su coeficiente de fricción en las superficies de los moldes es tres veces mayor. Esto conduce a una alta adherencia, baja trabajabilidad y baja ductilidad durante las operaciones de forja.

Cómo forjar aluminio: Una guía completa

La forja de aluminio es un proceso de prensado del aluminio en diversas configuraciones de diseño mediante el uso de una prensa de forja o un martillo. Este proceso ayuda a replicar varios patrones de diseño de prototipos para uso industrial como defensa, automoción y aeroespacial.

Paso 1: Preparación

En primer lugar, el tocho de aluminio debe proceder de fuentes adecuadas, lo que significa que debe ser puro, estar libre de impurezas y tener las dimensiones adecuadas para el uso previsto.

Paso 2: Calentamiento

Calentar el tocho a la temperatura adecuada antes del proceso de forja. Este paso hace que el aluminio sea más maleable que el acero y, por tanto, más fácil de trabajar que éste. La temperatura depende del tipo concreto de aleación y de la forma del producto final que se vaya a fabricar. Normalmente, las aleaciones de aluminio se forjan a temperaturas que oscilan entre 700 y 950 grados F, pero algunas aleaciones pueden requerir hasta 1100 grados F.

Paso 3: Forja de aluminio

Cuando el tocho alcanza la temperatura necesaria, está listo para forjarse. En un taller de forja, se utiliza una gran fuerza para dar forma al aluminio mediante el uso de una prensa de forja o un martillo. El proceso de forja consta de tres pasos principales:El proceso de forja consta de tres pasos principales:

• Desplazamiento: Ejercer presión sobre un extremo del tocho para alargarlo y hacerlo más fino.
• Estirado: El tocho se estira hasta alcanzar la longitud y la forma requeridas de la barra.
• Acabado: ayuda a reproducir la forma final y a recortar el material innecesario de la superficie de las piezas.

Paso 4: Enfriamiento

A continuación, el aluminio forjado se enfría gradualmente a temperatura ambiente. Un enfriamiento rápido puede provocar la formación de grietas o deformaciones, sobre todo en las piezas forjadas de gran tamaño.

Etapa 5: Mecanizado y acabado superficial

En este proceso se utilizan herramientas como taladros o herramientas de corte para dar a las piezas forjadas la forma y el tamaño finales deseados. El último paso del proceso consiste en pulir o recubrir el material para mejorar su acabado superficial y garantizar que no se corroa fácilmente en el futuro.

La forja del aluminio es un proceso habitual que consiste en dar forma a los metales mediante la aplicación de fuerza, y se utiliza para fabricar una amplia gama de productos, desde piezas pequeñas a grandes estructuras.

Consejos útiles para la forja de aluminio

Tenga en cuenta los siguientes consejos para garantizar el éxito de la forja de aluminio:

1. Seleccione la aleación de aluminio correcta: Seleccione la aleación adecuada para su producto, ya que las distintas aleaciones tienen temperaturas de forja y propiedades diferentes.
2. Controlar la temperatura: Asegúrese de que el tocho de aluminio se encuentra dentro de la temperatura adecuada para la aleación concreta observándola con frecuencia.
3. Utilice el equipo adecuado: Utilice una prensa de forja o un martillo con el tonelaje y la carrera adecuados para el trabajo que debe realizar.
4. Colabore con empresas especializadas en forja de aluminio: Para los que se inician en la forja del aluminio, es aconsejable dirigirse a una empresa que lleve tiempo en el negocio, como Sincere Tech. Pueden ayudarle a elegir la aleación, la temperatura y el equipo adecuados, además de orientarle durante todo el proceso de forja.

Ventajas de las piezas de aluminio forjado

Las piezas de aluminio forjado ofrecen numerosas ventajas, entre ellas:Las piezas de aluminio forjado ofrecen numerosas ventajas, entre ellas:

Fuerza

La forja del aluminio crea piezas más robustas que las que se crean mediante fundición y mecanizado. El flujo de grano en el material se ajusta a la forma del componente durante el forjado, lo que aumenta la resistencia del material y, por tanto, la vida útil del componente. El aluminio forjado también es preferible en aplicaciones en las que los componentes están sometidos a cargas de impacto repetidas, cargas cíclicas y otras condiciones de estrés.

Coste

La forja de aluminio suele ser más económica en términos de plazo de entrega, coste del material y otras consideraciones de fabricación. En comparación con la fundición a presión de aluminio, la forja es relativamente más barata en términos de utillaje y tiene una mayor tasa de producción.

Características mecánicas

El conformado de metales modifica positivamente la microestructura de las aleaciones de aluminio, mejorando sus características mecánicas. Este proceso mejora la resistencia a la tracción, el límite elástico, la tenacidad y las propiedades de fatiga.

Durabilidad y fiabilidad

Otras técnicas de conformado del aluminio pueden producir piezas con porosidad y vacíos, lo que puede comprometer el rendimiento. Estos problemas se resuelven en la forja, ya que implica la aplicación de fuerzas de compresión que mejoran el rendimiento, la resistencia y la fiabilidad de los productos forjados.

Precisión dimensional

El aluminio es una aleación que no se contrae en la forja, ya que se calienta hasta su temperatura de recristalización, ya sea ligeramente por debajo o por encima. Los tochos de aluminio se procesan en formas sólidas, por lo que los productos finales poseen un alto grado de precisión en cuanto a dimensiones.

Retención de bienes

El proceso de forja no altera en absoluto las excelentes características del aluminio. El metal se dobla, retuerce y deforma y ninguno de sus atributos positivos se ve afectado.

Reducción de residuos materiales

El sector manufacturero actual se centra principalmente en minimizar los residuos para ahorrar costes, y se están realizando innovaciones para utilizar técnicas que no tengan un impacto negativo en el medio ambiente. Durante la forja del aluminio, la rebaba se produce durante la forja en matriz abierta y cerrada, y puede utilizarse y reciclarse fácilmente una vez finalizado el ciclo. Por lo tanto, la generación de material de desecho es bastante baja, se puede decir que insignificante. El aluminio es uno de los metales más reciclados del mundo y esta propiedad lo hace ideal para aplicaciones que requieren piezas sostenibles o productos que pueden adornar entornos difíciles. .

Producción de gran volumen

La forja de aluminio es un método meticuloso de trabajo del metal que puede crear miles de componentes con detalles intrincados en un tiempo mínimo. El proceso suele llevar menos tiempo desde la transformación del diseño hasta la finalización del producto, que puede ser de tan sólo dos meses. La forja de aluminio es un proceso que produce una gran cantidad de productos de aluminio, pero tiene una producción mínima de chatarra.

Principales conclusiones

Aluminio forja se ha convertido en un método de fabricación adaptable y uno de los más eficaces y utilizados en diferentes industrias. Si se siguen los pasos y consejos que se ofrecen en esta guía, se conseguirá forjar aluminio con éxito y fabricar productos de calidad que satisfagan los requisitos de los clientes. Se recomienda elegir la aleación de aluminio adecuada, controlar la temperatura, utilizar las herramientas apropiadas y trabajar con una empresa de forja experimentada. Por lo tanto, es posible fabricar productos de aluminio que cumplan las normas más estrictas de calidad y rendimiento utilizando los métodos adecuados de precalentamiento, forja, enfriamiento y acabado.

Inicio    Solución   Ayuda    Enlaces    Carreras profesionales    Blog    Mapa del sitio

Copyright © 2011-2014 Molde de precisión GC todos los derechos reservados