Theoretical and experimental research of hammer forging process of RIM from AZ31 magnesium alloy

Investigación teórica y experimental del proceso de forja con martillo de RIM a partir de la aleación de magnesio AZ31

En este artículo se presentan los resultados del análisis teórico y las pruebas experimentales del proceso de forja con martillo de la pieza de llanta de la aleación de magnesio AZ31. Sobre la base de los resultados de la simulación numérica, se realizó el análisis de los fenómenos limitantes. Estos fenómenos incluyen: posibilidad de presencia de solapamiento, no llenado de la impresión de la matriz, sobrecalentamiento del material y grietas. Los resultados del análisis teórico sirvieron de apoyo para la planificación de pruebas experimentales en condiciones industriales. Las pruebas de forja se llevaron a cabo en una de las plantas de conformado polacas, aplicando un martillo de vapor-aire con una energía de soplado de 63 kJ. Sobre la base de la verificación experimental, se afirmó que es posible obtener forja de llanta de la aleación AZ31 de calidad supuesta en el proceso de forja con martillo.

INTRODUCCIÓN

Las aleaciones de magnesio, debido a su bajo peso, son muy atractivas para las industrias de automoción y aviación. Se aplican en piezas de baja o media carga de servicio, incluidas las llantas. Para la fabricación de llantas se aplican dos tecnologías: la fundición y el conformado metálico. Las piezas semiacabadas obtenidas por estos métodos se mecanizan para obtener las piezas finales.

La fabricación de llantas por fundición se realiza mediante fundición por gravedad, fundición a baja presión o fundición a presión [1]. Las piezas fabricadas mediante estas tecnologías poseen defectos típicos de la fundición como diferentes inclusiones o porosidades, lo que provoca que sus propiedades mecánicas no cumplan los requisitos establecidos.

Se obtienen efectos mucho mejores aplicando métodos de conformado de metales. Para las llantas se utilizan los siguientes métodos de conformado de metales: forja en prensa [1], extrusión de tochos huecos [2], proceso de conformado por flujo [3] y proceso de forja por centrifugado [4]. Las limitaciones en el conformado metálico de las aleaciones de magnesio son el efecto de la pequeña plasticidad a temperaturas demasiado bajas. Las condiciones favorables de conformado se obtienen a bajas velocidades de deformación y en condiciones isotérmicas de preservación. Debido a ello, los procesos de forja de estas aleaciones se realizan en prensas equipadas con sistemas de calentamiento de herramientas especiales. La garantía de estas condiciones de proceso aumenta los costes de conformado en comparación con los métodos típicos de forja.

En el presente trabajo se presentan los resultados del proceso de conformado convencional de una llanta forjada de aleación de magnesio AZ31 en un martillo perforador. En este proceso se observan condiciones desfavorables: grandes velocidades de deformación y temperatura relativamente baja de las herramientas, lo que actúa en la disminución de la temperatura del material formado [5]. Se supuso que los resultados positivos de dicho proceso de conformado permitirían su aplicación en fábricas equipadas con martillos de troquel.