Proceso de forja en ingeniería mecánica – Mangas de acero
(resumen compilado a partir de los últimos datos de la industria)
1. Material y forma de partida
Los aceros de baja aleación como ASTM A181 Clase 70, 21CrMoNiV4-7, 42CrMo4 o 17-4PH se suministran normalmente como lingotes o barras laminadas desgasificadas al vacío. Para camisas de paredes gruesas, el maestro de forja corta la barra en palanquillas recortadas, mientras que para camisas largas de paredes delgadas se elige un lingote hueco o una barra preperforada para ahorrar material y tiempo de prensado.
2. Precalentamiento
Las palanquillas se cargan en un horno continuo a 1 150-1 250 °C (acero) o 450-500 °C (mangas de aluminio). El remojo uniforme (mín. 30 min por 100 mm Ø) garantiza ≤15 °C delta-T y evita grietas transversales durante el recalcado.
3. Secuencia de forjado en caliente
Paso 1: Recalcar y perforar: una prensa de manivela de 4.000 t recalca el tocho y luego un mandril de 600 mm de diámetro perfora un agujero central.
Paso 2 – Estirar y reducir: el donut se traslada a una prensa de matriz abierta de 8 000 t donde una barra de mandril alarga la manga mientras reduce el espesor de la pared; Es factible una relación longitud-pared de hasta 30:1.
Paso 3 – Planificación y dimensionamiento: las pasadas finales en una prensa de 1 600 t llevan la tolerancia del diámetro exterior a +2/-1 mm y la pared a ±1 mm, lista para el mecanizado de acabado con existencias mínimas.
4. Opción de enrollado de aros (mangas cortas)
Para diámetros de 200 a 1 200 mm y paredes de 30 a 120 mm, el laminado en anillo sin costuras es más rápido: un fuego, ciclo de 30 s, 20 % de evaporación en lugar de 50 % en troquel abierto. El crecimiento del diámetro se controla por ordenador hasta ±1 mm.
5. Tratamiento térmico
Normalizar a 880 °C/enfriamiento por aire para refinar el grano, enfriar y templar (Q/T) 860 °C/aceite + 650 °C/2 h para alcanzar 550–750 MPa YS, 20 % EL, 45 J –40 °C Charpy. Los manguitos pesados para carcasas de presión obtienen un templado de dos etapas más una criodesfragbrabilidad de –80 °C.
6. Inspección y entrega
100 % UT según ASTM A388 Nivel B, MT en 100 % de la superficie del orificio, informe dimensional con CPK ≥ 1,33, versión EN 10204 3.2. Condición de entrega típica: forjado en caliente + Q/T + diámetro exterior/diámetro desbaste en material de 2 a 3 mm.
7. Mejoras en el rendimiento frente al casting
El flujo circunferencial ininterrumpido del grano duplica la resistencia del aro; sin cavidad de contracción central típica de las camisas fundidas en arena; Ahorro de peso del 30% porque los diseñadores pueden utilizar una mayor tensión de diseño con el mismo factor de seguridad.
8. Límites de tamaño alcanzables hoy
DE 80 a 6 000 mm, longitud de 50 a 6 000 mm, peso único de 10 kg a 15 t, pared tan delgada como 15 mm en anillos laminados o tan gruesa como 400 mm en piezas forjadas de matriz abierta.
En resumen, la ruta moderna de forjado de camisas de acero combina prensas pesadas de matriz abierta con perforación de mandril y laminado de anillos opcional, seguido de tratamiento térmico Q/T y END completo, brindando a los ingenieros mecánicos un componente hueco de alta integridad que resiste cargas multiaxiales mucho mejor que las alternativas fundidas o soldadas.
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