Una prensa de forja de laboratorio sirve como el puente mecánico crítico entre los lingotes de fundición en bruto y el material de grado industrial. Aplica una deformación en caliente significativa, a menudo una reducción de aproximadamente el 40%, a las muestras de aluminio fundido, alterando físicamente su estructura interna para replicar las propiedades de los perfiles procesados comercialmente.
Idea central La fundición de laboratorio por sí sola produce estructuras gruesas y porosas que no reflejan la realidad de los productos manufacturados. La prensa de forja es la herramienta específica que se utiliza para refinar mecánicamente el material, transformando una muestra "fundida" en una muestra "forjada" para que los datos de investigación posteriores sean válidos para aplicaciones industriales.
Transformación de estructuras fundidas en material forjado
Para simular aleaciones de aluminio forjado, no se puede simplemente probar un lingote después de que se enfríe. Debe modificar activamente su microestructura utilizando la prensa.
Descomposición de estructuras dendríticas
Cuando las aleaciones de aluminio se solidifican, forman naturalmente estructuras cristalinas gruesas, parecidas a árboles, conocidas como dendritas. Estas estructuras dan como resultado propiedades de material desiguales.
La prensa de forja de laboratorio aplica una presión inmensa para triturar y descomponer estas dendritas gruesas. Esta disrupción mecánica es el primer paso para homogeneizar la aleación.
Eliminación de la porosidad interna
Los lingotes de fundición con frecuencia contienen huecos microscópicos, bolsas de gas o porosidad por contracción.
Al aplicar una deformación en caliente significativa, la prensa fuerza al material a fluir y comprimirse. Esto colapsa los huecos internos y densifica la muestra, imitando la integridad estructural de los metales industriales laminados o estampados.
La necesidad de recocido
El proceso de forja rara vez es un paso independiente. Normalmente, va seguido de un tratamiento térmico de recocido.
La combinación del trabajo mecánico de la prensa y el tratamiento térmico del recocido es lo que finalmente convierte el material en una microestructura forjada real.
Por qué importa esta simulación
El objetivo principal de utilizar una prensa de forja en este contexto es la validez de los datos.
Evaluación de aleaciones recicladas
Este proceso es particularmente esencial cuando se investigan aleaciones de aluminio reciclado.
Para predecir con precisión cómo se comportará una aleación reciclada durante el estampado o conformado industrial, debe comenzar con una muestra que se parezca a un producto forjado. Probar una muestra fundida produciría datos engañosos sobre la evolución microestructural.
Garantía de composición uniforme
Si bien su función principal en la simulación de forjado es la deformación, la prensa también se puede utilizar en las primeras etapas del desarrollo de aleaciones (como con aleaciones de CuAlZnMg).
En estos casos, la prensa compacta polvos metálicos en gránulos sólidos antes de fundirlos. Esto asegura un contacto cercano entre los componentes y mejora la conducción del calor, lo que lleva a un lingote inicial químicamente más uniforme antes de que comience el proceso de forjado.
Comprensión de las compensaciones
Si bien una prensa de forja de laboratorio es esencial para la simulación, es una aproximación de la realidad industrial.
Diferencias en la velocidad de deformación
Una prensa de laboratorio generalmente opera a velocidades de deformación más lentas que los molinos de laminación industrial o las prensas de extrusión de alta velocidad. Si bien la microestructura final es similar, los mecanismos de deformación dependientes del tiempo pueden diferir ligeramente.
Profundidad de la deformación
Un error común es aplicar una reducción insuficiente.
Si la deformación (por ejemplo, la reducción del 40%) no es lo suficientemente agresiva, la superficie de la muestra puede parecer forjada mientras que el núcleo conserva las características de fundición. Debe asegurarse de que la fuerza sea suficiente para penetrar hasta el centro del lingote.
Tomar la decisión correcta para su objetivo
Para maximizar la utilidad de su prensa de laboratorio, alinee su proceso con sus objetivos de investigación específicos:
- Si su enfoque principal es simular aleaciones forjadas industriales: Priorice la deformación en caliente con al menos un 40% de reducción, seguida de recocido para eliminar por completo las estructuras dendríticas.
- Si su enfoque principal es la fusión y composición de aleaciones: Utilice la prensa para compactar mezclas de polvos en cuerpos verdes para evitar la pérdida de polvo y garantizar una fusión uniforme.
En última instancia, la prensa de forja de laboratorio transforma sus muestras de simples artefactos de laboratorio a materiales predictivos y relevantes industrialmente.
Tabla resumen:
| Fase de transformación | Acción mecánica | Resultado del material |
|---|---|---|
| Descomposición dendrítica | Aplicación de presión inmensa | Cristales gruesos triturados y aleación homogeneizada |
| Eliminación de porosidad | Deformación en caliente significativa | Huecos internos colapsados y mayor densidad |
| Preparación para recocido | Reducción de altura del 40% | Microestructura forjada válida para investigación |
| Desarrollo de aleaciones | Compactación de polvos | Composición química uniforme para fundición |
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Referencias
- Manel da Silva, Sonia Boczkal. Analysis of Inclusions and Impurities Present in Typical HPDC, Stamping and Extrusion Alloys Produced with Different Scrap Levels. DOI: 10.3390/met14060626
Este artículo también se basa en información técnica de Kintek Press Base de Conocimientos .
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