Prós e contras do forjamento a frio e do forjamento a quente

O forjamento a frio é um processo importante usado para moldar e fortalecer metais. Para entender melhor como funciona, é importante primeiro entender o que é forjamento e o que cada tipo de forjamento oferece.

O que é forjamento?

Forjamento é um processo de fabricação através do qual uma peça de metal sólido é deformada e depois remodelada por compressão. Ao contrário de outros métodos de moldagem de metal, o forjamento dá ao criador mais controle sobre o resultado final porque o grão do metal se deforma para seguir a nova forma. Isto significa que o falsificador pode decidir quais partes do novo objeto de metal serão mais resistentes. Como resultado, uma peça forjada é mais resistente do que a mesma peça criada por fundição ou usinagem.

Diferentes ferramentas são utilizadas para realizar o forjamento, incluindo o martelo e a bigorna mais tradicionais, bem como o uso industrial de martelos movidos a eletricidade, vapor ou hidráulica. Hoje, o forjamento é feito em grande parte por máquinas a nível industrial e é uma indústria mundial.

O forjamento é feito ‘quente’, ‘quente’ ou ‘frio’. Independentemente da temperatura, o método e as máquinas utilizadas podem ser classificados como um dos seguintes:

• Forjamento por queda: Uso de martelos de forjamento e prensas de parafuso

• Forjamento sob pressão (movimento rotacional): Uso de máquinas hidráulicas e mecânicas

• Forjamento sob pressão (movimento translacional): Uso de laminadores

• Forjamento sob pressão (uma combinação de movimento translacional e rotacional): Flospinning e forjamento orbital

O que é forjamento a frio?

Também chamado de conformação a frio, o forjamento a frio é um processo que ocorre próximo à temperatura ambiente, e não em temperaturas mais altas, como forjamento a quente. Isso é feito colocando a peça entre duas matrizes e martelando as matrizes até que o metal assuma sua forma. Devido ao atrito criado pelo processo, a temperatura do metal a ser forjado pode, na verdade, subir até 250° C ou 482° F. O forjamento a frio tem suas vantagens e desvantagens.

Vantagens do forjamento a frio

Como esse processo ocorre sem aquecimento prévio do metal, ele oferece muitas vantagens e é frequentemente utilizado na indústria automotiva. Por exemplo, muitas vezes é mais econômico do que outros processos, já que o produto final não exige muito acabamento, se é que exige algum. Também sobra pouco ou nenhum excesso de material depois, já que o peso líquido do metal original é aproximadamente igual ao peso do produto acabado. Além de não terem excesso de material, as matrizes utilizadas no forjamento a frio duram mais que nos processos mais quentes, o que significa menos substituições.

Outra vantagem é que embora a ductilidade do metal diminua durante o processo de forjamento a frio, o metal apresenta um grande aumento tanto no rendimento quanto na resistência à tração. Por não ser aquecido, o grão do metal mantém seu tamanho e muda de direção para corresponder à mudança no formato da própria peça, resultando neste aumento de resistência.

Desvantagens do forjamento a frio

A principal desvantagem do forjamento a frio é que ele não pode ser usado para todos os metais porque certos tipos têm muito mais probabilidade de rachar ou quebrar durante o processo. Por exemplo, embora alguns aços possam ser forjados à temperatura ambiente, tipos de aço com teor de carbono de 0,5% ou superior não podem.

Outra desvantagem é que o forjamento a frio só pode criar determinadas formas. Essas formas são geralmente mais básicas e produzidas em massa. Se você estiver procurando uma peça de metal personalizada, um processo diferente provavelmente funcionará melhor para o resultado desejado.

Como é diferente do forjamento a quente?

A diferença mais óbvia entre forjamento a frio e a quente é a temperatura. Ao contrário do forjamento a frio que começa na temperatura ambiente ou próximo a ela, o forjamento a quente ocorre quando o metal é aquecido acima de sua temperatura de recristalização. Esta é geralmente uma temperatura extremamente alta, por exemplo, o aço é aquecido a 1150°C ou 2202°F, e as ligas de cobre a 700-800°C ou 1300-1470°F, o que equivale a cerca de 75% da temperatura de fusão. Essas altas temperaturas são necessárias para evitar que o metal endureça durante o processo de forjamento. A estas temperaturas, o metal está num estado semelhante ao plástico, ainda tecnicamente sólido, mas muito mais maleável.

O forjamento a quente geralmente é feito por meio de um processo chamado estampagem, o que significa que o metal aquecido é colocado em uma prensa e depois espremido entre uma matriz e uma ferramenta.

Vantagens do forjamento a quente

Como o processo de forjamento ocorre em altas temperaturas, o metal plástico é dúctil e facilmente moldado. Formas e designs complexos podem ser criados durante o forjamento a quente, ao contrário do forjamento a frio, onde isso pode ser extremamente difícil. Se você deseja fabricar peças metálicas customizadas, o forjamento a quente é a melhor opção devido ao seu estado maleável antes do endurecimento. Este método é ideal para criar formas 3D e complexas.

Ao contrário do forjamento a frio, que às vezes requer uma etapa extra de aquecimento da parte externa do metal para obter as propriedades corretas, a superfície do metal que foi forjada em altas temperaturas é ideal para a maioria dos tipos de acabamento.

O forjamento a quente também é ideal para metais com alto índice de conformabilidade, porque a integridade do metal não é comprometida pelo alto calor. Esses metais podem ser facilmente moldados sem detectar quaisquer defeitos no metal, tornando-os fortes e dúcteis.

Desvantagens do forjamento a quente

Uma desvantagem do forjamento a quente, quando comparado ao forjamento a frio, é que alguns metais podem ser deformados se não forem observados cuidadosamente quando aquecidos, forjados e depois resfriados. Isso significa tolerâncias menos precisas do que o metal forjado por conformação a frio.

O forjamento a quente também costuma ser mais caro do que o forjamento a frio devido ao tratamento térmico necessário para iniciar o processo de forjamento, bem como ao processo de resfriamento que evita empenamento. Este tratamento térmico é melhor realizado quando automatizado, especialmente em escala industrial, o que pode resultar em custos iniciais adicionais para aquisição de ferramentas.

Em última análise, o processo escolhido depende do produto que você precisa e do tipo de metal que usará. Ambos os métodos de forjamento podem ser maneiras eficazes de fortalecer e transformar suas peças de metal no produto final que você precisa.