As ligas de cobre comuns incluem o latão e o bronze, etc., que têm uma boa condutividade térmica, uma pequena gama de temperaturas de forjamento, são propensas a sobreaquecimento durante o aquecimento e têm uma baixa resistência à deformação.
1. Pontos-chave do funcionamento do aquecimento
Quando as ligas de cobre são aquecidas, a sua plasticidade altera-se com o aumento da temperatura. Quando a temperatura sobe para 200-600°C, a plasticidade está no seu ponto mais baixo, conhecido como a zona frágil.
A partir de 650°C, a plasticidade aumenta rapidamente e a resistência diminui; mas quando excede 850°C, os grãos crescem rapidamente e os limites dos grãos também são danificados, levando a uma diminuição da plasticidade.
O primeiro temperatura de forjamento das ligas de cobre é relativamente baixa, geralmente entre 800-900°C, enquanto a temperatura final de forjamento é entre 650-700°C. A faixa de temperatura de forjamento de várias ligas de cobre é mostrada na Tabela 7-4.
Gama de temperaturas de forjamento de ligas de cobre
Grau | Gama de temperaturas de forjamento/°C | Grau | Gama de temperaturas de forjamento/°C |
T1,T2,T3 | 650~900 | HFe59-1-1 | 650~800 |
H90 | 700~900 | HNi65-5 | 650~840 |
H70 | 700~850 | HSi80-3 | 700~800 |
H68 | 650~820 | QA19-2 | 700~900 |
H62 | 650~820 | QAl10-3-1.5 | 700~850 |
HPb60-1 | 650~800 | QAl10-4-4 | 750~900 |
HPb59-1 | 650~730 | QSi1-3 | 700~880 |
HSn62-1 | 650~820 | QBe2 | 600~800 |
HMn58-2 | 650~800 | QSn7-0.2 | 700~800 |
1) As ligas de cobre têm boa condutividade térmica e a sucata pode ser carregada diretamente à temperatura mais elevada do forno (50~100°C acima da temperatura inicial de forjamento).
2) É preferível utilizar um forno de resistência eléctrica para aquecer as ligas de cobre, mas também pode ser utilizado um forno de aquecimento a carvão. A operação de aquecimento é simples; ao reduzir a quantidade de carvão e de ar, é possível manter uma "chama suave" no forno, ao mesmo tempo que se retém o calor.
3) Ao aquecer as ligas de cobre, alguns restos de cobre e impurezas caem sempre no fundo do forno, fazendo com que o fundo do forno seja revestido com cobre fundido. Quando se aquece o aço mais tarde, o cobre penetra nos limites do grão do aço e difunde-se, reduzindo a resistência do aço e formando fragilidade térmica.
Para evitar este fenómeno, deve ser colocada uma chapa de ferro fina no fundo do forno quando se aquece aço. Para evitar que a chama de alta temperatura se projecte diretamente sobre o material de cobre e provoque a sua fusão local, as chapas finas de ferro devem também cobrir os outros três lados.
4) A qualidade da superfície dos lingotes de cobre é má, sendo necessário descascar e cortar o riser antes do aquecimento.
2. Características do forjamento de ligas de cobre
Devido à temperatura inicial de forjamento mais baixa das ligas de cobre e a um pequeno intervalo de temperatura de forjamento (apenas 150-200°C), os seguintes pontos devem ser observados durante o forjamento:
1) As ferramentas utilizadas para forjar (tais como punções, matrizes, pingadeiras, mandris, molas superiores e inferiores, etc.) devem ser pré-aquecidas a 200-250°C.
2) O martelamento deve ser leve e rápido, e o material na bigorna deve ser frequentemente virado para reduzir o calor absorvido pela superfície da bigorna.
3) Controlar rigorosamente a temperatura final de forjamento. Existe um risco de fratura ao completar ou realizar trabalhos auxiliares, tais como endireitar abaixo dos 600°C. Ao puncionar ou alargar, se a temperatura do punção for demasiado baixa, podem aparecer fissuras à volta do bordo do furo devido à queda de temperatura. Ao cortar o material em excesso, também deve ser feito dentro da gama de temperaturas de forjamento, caso contrário, a superfície cortada apresentará um fenómeno de fratura frágil de grão grosso.
4) As ligas de cobre têm geralmente uma boa plasticidade, permitindo deformações maiores. No entanto, têm menos tenacidade do que o aço e são propensas a dobrar sob martelagem. Para evitar que a remoção de dobras provoque uma margem de maquinagem insuficiente, a margem e o cálculo do material devem ser aumentados de forma adequada.
5) Ao forjar matrizes de liga de cobre com forjamento livre, o raio dos cantos redondos na transição de forma deve ser aumentado e suavizado.
6) O fenómeno de fragilidade nas ligas de cobre deve-se principalmente ao enriquecimento de impurezas como o chumbo, o antimónio e o bismuto na liga de cobre.