Forja de aleaciones de cobre: Técnicas y consejos

Las aleaciones de cobre más comunes son el latón y el bronce, etc., que tienen una buena conductividad térmica, un rango de temperatura de forja pequeño, son propensas al sobrecalentamiento durante el calentamiento y tienen una baja resistencia a la deformación.

1. Puntos clave del funcionamiento de la calefacción

Cuando se calientan las aleaciones de cobre, su plasticidad cambia con el aumento de la temperatura. Cuando la temperatura sube a 200-600 °C, la plasticidad es mínima, lo que se conoce como zona frágil.

A partir de 650°C, la plasticidad aumenta rápidamente y la resistencia disminuye; pero cuando se superan los 850°C, los granos crecen rápidamente y los límites de grano también se dañan, lo que provoca una disminución de la plasticidad.

La primera temperatura de forja de las aleaciones de cobre es relativamente baja, generalmente entre 800-900°C, mientras que la temperatura final de forja se sitúa entre 650-700°C. El intervalo de temperaturas de forja de diversas aleaciones de cobre se muestra en la Tabla 7-4.

 Gama de temperaturas de forja de las aleaciones de cobre

1) Las aleaciones de cobre tienen una buena conductividad térmica, y la chatarra puede cargarse directamente a la temperatura más alta del horno (50~100°C superior a la temperatura de inicio de la forja).

2) Lo mejor es utilizar un horno de resistencia eléctrica para calentar las aleaciones de cobre, pero también se puede utilizar un horno de calentamiento de carbón. La operación de calentamiento es sencilla; reduciendo la cantidad de carbón y aire, se puede mantener en el horno la denominada "llama suave", al tiempo que se conserva el calor.

3) Al calentar aleaciones de cobre, algunos restos de cobre e impurezas siempre caen al fondo del horno, lo que hace que el fondo del horno se recubra de cobre fundido. Al calentar posteriormente el acero, el cobre penetra en los límites de grano del acero y se difunde, reduciendo la resistencia del acero y formando fragilidad térmica.

Para evitar este fenómeno, debe colocarse una fina chapa de hierro en el fondo del horno cuando se caliente acero. Para evitar que la llama de alta temperatura salpique directamente sobre el material de cobre y provoque una fusión local, las láminas finas de hierro deben cubrir también los otros tres lados.

4) La calidad de la superficie de los lingotes de cobre es deficiente, por lo que es necesario pelar y cortar la malla antes de calentarlos.

2. Características de la forja de aleaciones de cobre

Debido a la menor temperatura inicial de forja de las aleaciones de cobre y a una gama de temperaturas de forja reducida (sólo 150-200°C), deben tenerse en cuenta los siguientes puntos durante la forja:

1) Las herramientas utilizadas para la forja (como punzones, matrices, cubetas de goteo, mandriles y broches superiores e inferiores, etc.) deben precalentarse a 200-250°C.

2) El martilleo debe ser ligero y rápido, y el material sobre el yunque debe voltearse con frecuencia para reducir el calor que se lleva la superficie del yunque.

3) Controlar estrictamente la temperatura final de forja. Existe riesgo de fractura al completar o realizar trabajos auxiliares como el enderezado por debajo de 600°C. Al punzonar o escariar, si la temperatura del punzón es demasiado baja, pueden aparecer grietas alrededor del borde del agujero debido al descenso de la temperatura. Al cortar el material sobrante, también debe hacerse dentro del intervalo de temperatura de forja, de lo contrario, la superficie cortada mostrará un fenómeno de fractura frágil de grano grueso.

4) Las aleaciones de cobre suelen tener buena plasticidad, lo que permite deformaciones mayores. Sin embargo, tienen menos tenacidad que el acero y son propensas a plegarse bajo el martilleo. Para evitar que la eliminación de pliegues provoque una sobremedida de mecanizado insuficiente, la sobremedida y el cálculo del material deben aumentarse adecuadamente.

5) Cuando se forjan matrices de aleación de cobre con forja libre, el radio de las esquinas redondas en la transición de forma debe aumentarse y suavizarse.

6) El fenómeno de fragilidad de las aleaciones de cobre se debe principalmente al enriquecimiento de impurezas como el plomo, el antimonio y el bismuto en la aleación de cobre.