Oficina de máquinas usa prensa de forjamento para reduzir custos de peças de titânio

Para produzir peças complexas de titânio de forma mais econômica, as oficinas mecânicas estão incorporando cada vez mais equipamentos avançados de forjamento para complementar seus recursos CNC existentes para criar peças quase em formato líquido que requerem apenas usinagem mínima. Em alguns casos, o processo de forjamento é tão preciso que nenhuma usinagem adicional é necessária.

Com os recentes avanços nos controles e automação das prensas hidráulicas de forjamento, as peças de titânio de precisão podem ser forjadas com tolerâncias extremamente rígidas e em volumes relativamente altos. O forjamento também reduz significativamente os custos de entrada de titânio em até 50%.

Para forjar titânio com especificações precisas, no entanto, as oficinas mecânicas exigem o equipamento certo com controle extremamente rígido dos parâmetros de produção. Felizmente, os avanços no projeto, nos controles e na automação da prensa hidráulica estão ajudando a otimizar a qualidade, a produção e o preço dos componentes.

A FPD Company, com sede na Pensilvânia, uma oficina mecânica que produz componentes aeroespaciais e médicos, está investindo em uma prensa personalizada capaz de maior controle com maior tonelagem.

"Queríamos aumentar nosso envelope de peças forjadas, e isso exigia uma prensa maior com controles mais sofisticados para as peças de titânio. Já tínhamos uma prensa de 2.500 toneladas, que é relativamente pequena para titânio. Ao mesmo tempo, precisávamos melhorar controle, qualidade e tempos de ciclo", disse Jeff Speicher, gerente geral da FPD.

Parceria com fabricante de forjas

Para atingir suas metas de produção, a FPD fez parceria com a Erie Press Systems, fabricante de prensas mecânicas de forjamento e prensas hidráulicas projetadas individualmente desde 1895 que agora faz parte da Ajax-CECO-Erie Press, o maior fornecedor de equipamentos de forjamento da América do Norte.

Embora a Erie Press tenha projetado, projetado e construído o sistema, o FPD forneceu informações significativas sobre os requisitos do projeto. O resultado foi uma prensa hidráulica customizada de alta velocidade capaz de produzir 3.000 toneladas em uma velocidade totalmente controlada e programável e perfil de carga durante todo o percurso.

"A prensa personalizada, junto com nossa engenharia e ferramental, nos permite manter tolerâncias extremamente rígidas de forma consistente ao criar peças de titânio para as indústrias aeroespacial e de dispositivos médicos. Com o equipamento certo, os forjados são extremamente consistentes e podemos produzir quase formas que requerem mínima ou nenhuma usinagem. Se uma peça precisar de usinagem adicional para furos, furos e outros recursos secundários, também podemos fazer isso", disse Speicher, acrescentando que a FPD fornece serviços extensos de usinagem CNC de 5 eixos no local.

Controle preciso do curso da forja, força

Segundo Speicher, o equipamento de forjamento Erie Press é projetado com um sistema servo-hidráulico que permite maior controle do curso de forjamento e da força aplicada. O controle da prensa modula as válvulas de descarga do servo-acumulador proporcional para manter a velocidade programada independentemente da carga, garantindo um desempenho de forjamento consistente. Esse arranjo fornece flexibilidade para forjar peças em uma ampla faixa de velocidade, o que não é possível com uma configuração de taxa de descarga do acumulador ajustada mecanicamente.

Para algumas geometrias de peças, a taxa de deformação do titânio pode exigir perfis de velocidade variável ao longo do processo de conformação. A alteração da taxa de deformação permite que o FPD alcance uma vida útil da matriz aprimorada enquanto cria mais detalhes ao preencher as teias da cavidade da matriz e os cantos posteriormente no curso. Segundo Speicher, o sistema servo-hidráulico permite altíssima resolução na definição desses parâmetros. Além disso, o controlador de posição da impressora publica no servidor da fábrica do FPD uma plotagem de alta velocidade ou assinatura digital correspondente ao ciclo de forjamento de cada peça para registros históricos e referência.

O FPD também pode controlar a prensa para atingir a peça com uma força específica ou com um limite de tonelagem predefinido. Além disso, a prensa pode atingir uma posição programada com uma precisão posicional inferior a 0,01".