La forja es una técnica de fabricación utilizada para dar forma a materiales de titanio aplicando una fuerza externa a un tocho de titanio, lo que produce deformación plástica y mejora el rendimiento. Este proceso se emplea en la producción de piezas mecánicas, piezas de trabajo, herramientas y espacios en blanco. Dependiendo del movimiento del cursor, existen dos tipos de métodos de forjado: movimiento vertical y horizontal del cursor, que se utiliza para forjar piezas delgadas, y el uso de dispositivos de compensación para permitir el movimiento en otras direcciones. La elección del método de forjado afecta factores como la fuerza de forjado, el proceso, la utilización del material, la producción, las tolerancias dimensionales, la lubricación y los métodos de enfriamiento. Lograr la automatización en las operaciones de forjado depende de estos factores.
La forja se puede clasificar según el movimiento del tocho en forja libre, recalcado, extrusión, forja con matriz, forja con matriz cerrada y recalcado cerrado. La forja con matriz cerrada y el recalcado cerrado ofrecen una alta utilización del material ya que no hay pérdida de material debido a los bordes voladores. Estos métodos permiten la producción de piezas forjadas complejas en uno o varios procesos. La ausencia de bordes voladores reduce el área de fuerza requerida para la forja, lo que resulta en una carga menor. Sin embargo, es fundamental evitar la restricción total del tocho. Por lo tanto, es necesario un control estricto sobre el volumen de palanquilla, la posición relativa de la matriz de forja, una medición precisa de las piezas forjadas y esfuerzos para minimizar el desgaste de la matriz de forja.
Según el movimiento de la matriz de forja, las técnicas de forja se pueden clasificar como laminación pendular, forja giratoria pendular, forja por rodillo, laminación transversal en cuña, laminación anular y laminación inclinada. El laminado pendular, el forjado giratorio pendular y el laminado de anillos también se pueden utilizar para el forjado fino. El forjado con rodillos y el laminado transversal se pueden emplear como métodos de preprocesamiento de materiales delgados para mejorar la utilización del material. La forja rotativa, similar a la forja libre, implica una conformación parcial y ofrece la ventaja de requerir menos fuerza de forja en comparación con el tamaño de la forja. En el forjado rotatorio, incluido el forjado libre, el material se expande desde la superficie del troquel hasta la superficie libre durante el procesamiento, lo que dificulta mantener la precisión. Por lo tanto, el control por computadora del movimiento de la matriz de forja y el proceso de forja rotativa permite la producción de productos de formas complejas y de alta precisión con fuerzas de forjado bajas, como álabes de turbina y piezas forjadas de gran tamaño con diversas variedades.
Para lograr una alta precisión, se debe tener cuidado de evitar la sobrecarga en el punto muerto inferior y controlar la velocidad y la posición de la matriz. Estos factores afectan significativamente las tolerancias de forjado, la precisión de la forma y la vida útil del troquel. Además, se deben implementar medidas como ajustar la holgura de la guía deslizante, garantizar la rigidez, ajustar el punto muerto inferior y utilizar dispositivos de transmisión subsidiados para mantener la precisión.
Los materiales de forja de titanio consisten principalmente en titanio puro y aleaciones de titanio con diversas composiciones. Estos materiales existen en forma de barras, lingotes, polvo metálico o metal líquido. La relación de forjado, que se refiere a la relación entre el área de la sección transversal antes de la deformación y después de la deformación, desempeña un papel crucial para lograr la calidad del producto y la reducción de costos. Las barras redondas o cuadradas se utilizan comúnmente como palanquillas para piezas forjadas de tamaño pequeño y mediano. Las barras ofrecen una organización de grano uniforme y excelente, propiedades mecánicas, forma y tamaño precisos y buena calidad superficial, lo que facilita la producción en masa. Al controlar la temperatura de calentamiento y las condiciones de deformación, es posible forjar piezas forjadas de alto rendimiento sin requerir una deformación extensa.
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