El dispositivo de forja de cuatro matrices es una herramienta de forja especial diseñada para fabricar piezas forjadas con eje largo mediante el método de forja radial de cuatro lados en una prensa de forja hidráulica de matriz abierta convencional. Una máquina independiente similar se conoce como máquina de forja radial.
El dispositivo se utiliza para el tratamiento de deformación de lingotes y piezas en bruto de aceros y aleaciones comunes y de alta aleación , incluidos los difíciles de deformar, en una amplia gama de formas y calidades para obtener diversas forjas macizas y huecas, incluidas barras forjadas redondas, cuadradas y poligonales de sección transversal constante y variable, piezas en bruto de ejes lisos y escalonados, ejes , tubos de paredes gruesas, tubos mecánicos, carcasas, etc.
El dispositivo consta de una carcasa superior y una carcasa inferior con la matriz superior y la matriz inferior instaladas en ellas respectivamente, y de correderas que están interconectadas cinemáticamente con las carcasas mediante guías de diseño especial y que sujetan las matrices laterales unidas a ellas. El dispositivo se instala en una mesa de herramientas de una prensa de forja de matriz abierta con la misma facilidad que las matrices convencionales. En este caso, la carcasa inferior del dispositivo se fija a la mesa de herramientas y permanece siempre estacionaria, mientras que la carcasa superior está unida al pistón de la prensa y siempre se desplaza junto con él. Cuando el pistón de la prensa sube, la matriz superior también sube y las matrices laterales se retraen abriendo el espacio de trabajo del dispositivo al que se alimenta una pieza de trabajo mediante un manipulador. Cuando el pistón de la prensa baja, la pieza de trabajo se reduce simultáneamente mediante cuatro matrices. A continuación, el ciclo se repite.
La segunda mitad del siglo XIX estuvo marcada por la aparición de las prensas de forja hidráulicas que comenzaron a reemplazar a los martillos en las forjas. [1] La forja en las prensas de forja se lleva a cabo mediante dos matrices, de las cuales una realiza movimientos recíprocos y la otra permanece estacionaria. Esta es la razón de la productividad relativamente baja y la alta intensidad de mano de obra de la forja convencional en prensas. La forja de aceros y aleaciones de baja ductilidad y difíciles de deformar mediante dos matrices utilizando métodos de forja convencionales es muy difícil y, a veces, prácticamente imposible debido a las altas tensiones de tracción en la zona de deformación que conducen a varios defectos de forja y un alto porcentaje de productos rechazados. [2] En la década de 1970, las máquinas de forja radial mecánica (RFM) comenzaron a usarse para la producción a gran escala de forjados de eje largo donde una pieza de trabajo se reduce en direcciones radiales simultáneamente por varios pares de matrices. El proceso de forja radial en RFM mecánica se caracteriza por una alta productividad de forja. Sin embargo, las pequeñas reducciones individuales de una pieza de trabajo restringidas por el diseño de estas máquinas conducen a la localización de tensiones principalmente en zonas superficiales de la pieza de trabajo mientras que el metal en la zona central permanece sin trabajar. [3] En los años 80-90 aparecieron máquinas de forja radial hidromecánicas e hidráulicas que no tienen las desventajas inherentes a la RFM mecánica. [4] [5] Sin embargo, las máquinas de forja radial son equipos muy específicos y muy caros en comparación con las prensas de forja multipropósito. La aplicación de tales máquinas en empresas con una amplia gama de piezas forjadas fabricadas es económicamente desventajosa e inoportuna. El problema de fabricar piezas forjadas de eje largo mediante el método de forja radial en prensas de forja hidráulicas de matriz abierta se puede resolver con el uso de dispositivos de forja de múltiples matrices. Los primeros dispositivos de este tipo, diferentes en diseño y principio de funcionamiento, aparecieron en la década de 1980. [6] [7] [8] En la actualidad, el más extendido y famoso es el dispositivo de forja de cuatro matrices del diseño descrito anteriormente diseñado por científicos ucranianos y rusos. Los dispositivos de forja de cuatro matrices ahora no tienen análogos en el mundo. Se utilizan con éxito en fábricas de Rusia, Ucrania, España, China y Alemania.
El uso de dispositivos de forja de cuatro matrices en prensas de forja hidráulicas proporciona las siguientes ventajas en comparación con los métodos convencionales de forja con dos matrices: