El proceso de fabricación de válvulas forjadas

¿Qué es el proceso de fabricación de válvulas forjadas?

Una válvula forjada se fabrica calentando y moldeando metal a alta presión, lo que crea una pieza densa y duradera con excelente resistencia mecánica. El proceso de fabricación de válvulas forjadas se utiliza ampliamente en industrias que exigen un alto rendimiento, como la del petróleo y el gas, la generación de energía y el procesamiento químico.

En este artículo, explicaremos cómo se fabrican las válvulas forjadas, qué las hace fiables y por qué son la solución ideal para entornos exigentes. Desde la forja del cuerpo de la válvula hasta el producto final, esta guía le ayudará a comprender todo el proceso, incluso si es nuevo en el mundo de las válvulas.

Comprensión de la estructura de las válvulas forjadas

En el corazón de cada válvula forjada se encuentra el cuerpo forjado, que alberga los componentes internos y gestiona la presión de los sistemas de flujo. Está fabricado con materiales como acero al carbono, acero inoxidable o acero aleado.

Además del cuerpo de la válvula, las piezas forjadas incluyen el vástago, la tapa, la bola o compuerta y los elementos de sellado. Todas estas piezas se someten a forjado y mecanizado de precisión para garantizar su durabilidad y un rendimiento constante.

A diferencia de las válvulas fundidas, que se forman vertiendo metal fundido en moldes, las válvulas forjadas se fabrican comprimiendo metal sólido, lo que da como resultado componentes más fuertes y confiables.

¿Qué es la forja del cuerpo de la válvula?

El forjado del cuerpo de la válvula es el proceso de moldear el metal bajo presión tras calentarlo hasta alcanzar un estado maleable. Esto mejora la estructura interna del grano y elimina la porosidad, aumentando la resistencia de la pieza a la tensión y al desgaste.

Tipos de forjado de válvulas

Diferentes tipos de forjado de válvulas Se utilizan técnicas basadas en el diseño de la pieza:

• Forja en matriz abiertaSe utiliza para piezas de válvulas grandes o menos complejas. El metal se comprime entre matrices planas o ligeramente contorneadas. Este método ofrece flexibilidad, pero requiere mecanizado adicional debido a su conformación más rugosa.
• Forja en matriz cerradaConsiste en prensar el metal calentado en matrices con formas personalizadas que reflejan la pieza final. Esto produce formas precisas y casi finales con mínimo desperdicio, lo que lo hace ideal para la producción en masa de piezas de válvulas forjadas con geometría compleja.
• Forja de anillos laminados sin costuraFabrica componentes circulares resistentes, como asientos de válvulas y bridas. Un tocho en forma de rosquilla se gira y se comprime para formar un anillo, lo que ofrece alta integridad estructural y excelente resistencia a la presión y la fatiga.

Cada método produce piezas forjadas de alta integridad para componentes de válvulas, dependiendo del tamaño, la forma y la aplicación requeridos.

Proceso paso a paso: ¿Cómo se fabrican los componentes forjados?

Recorramos el proceso de fabricación de válvulas forjadas, desde el acero crudo hasta la válvula terminada.

1. Selección de materiales

El proceso de fabricación de válvulas forjadas comienza con la selección de materias primas de alta calidad. El acero al carbono, el acero inoxidable y los aceros de baja aleación se utilizan comúnmente debido a su excelente rendimiento a altas presiones y temperaturas. En el caso de las piezas de acero forjado para la industria del petróleo y el gas, los materiales deben resistir el agrietamiento por hidrógeno, la corrosión bajo tensión y la erosión.

El material también debe cumplir norma internacionals como API 602, ASME B16.34 e ISO 9001 para garantizar la confiabilidad, la seguridad y el cumplimiento normativo en entornos hostiles.

2. Calentar el metal

La palanquilla seleccionada se calienta uniformemente en un horno de gas o de inducción a temperaturas de entre 1050 °C y 1250 °C (1922 °F y 2282 °F), según el grado del acero. Esto permite que el metal sea maleable para la deformación sin alcanzar su punto de fusión. El control de la temperatura es crucial para evitar el crecimiento del grano o el sobrecalentamiento.

3. Forjado del cuerpo de la válvula

Una vez calentado, el metal se transfiere a una prensa hidráulica o mecánica, donde se moldea un cuerpo de válvula forjado mediante forja en matriz cerrada. Este proceso mejora la precisión dimensional y mantiene un flujo de grano constante, lo que aumenta la resistencia y la resistencia a la fatiga. En ocasiones, se crea una preforma en bruto mediante un proceso de matriz abierta y se refina en la etapa de matriz cerrada.

Este paso de forjado establece las propiedades mecánicas clave de la válvula, haciéndola adecuada para aplicaciones con presión, temperatura o vibración extremas.

4. Mecanizado y conformado

Tras el forjado, la pieza en bruto se enfría y se somete a un mecanizado de desbaste y precisión. Tornos, fresadoras y taladradoras CNC crean roscas, puertos y superficies de asiento con tolerancias precisas. El mecanizado preciso de las piezas forjadas de la válvula garantiza un sellado fiable, un flujo uniforme y un ajuste correcto del actuador.

5. Tratamiento térmico

Las válvulas forjadas suelen someterse a un ciclo de tratamiento térmico controlado, que incluye normalización, temple y revenido. Estos procesos ajustan la dureza, la resistencia a la tracción y la ductilidad para satisfacer las necesidades específicas de la aplicación. Por ejemplo, las aplicaciones con gas agrio pueden requerir un tratamiento térmico posterior a la soldadura para prevenir el agrietamiento.

6. Inspección y control de calidad

Los componentes críticos se inspeccionan mediante ensayos no destructivos (END) avanzados, como ultrasonidos, partículas magnéticas y técnicas radiográficas. Se realizan pruebas hidrostáticas para verificar la capacidad de retención de presión. Las inspecciones dimensionales utilizan MMC (Máquinas de Medición por Coordenadas) para realizar comprobaciones de alta precisión.

Esta fase de control de calidad garantiza que cada pieza de la válvula forjada cumpla o supere los estándares de rendimiento y seguridad antes de pasar al ensamblaje.

7. Montaje final y recubrimiento

Cada pieza se limpia, ensambla y prueba para garantizar su funcionamiento, incluyendo pruebas de torque para el vástago y el asiento. Se pueden aplicar recubrimientos superficiales como epoxi, fosfato de zinc o PTFE para mejorar la resistencia a la corrosión, especialmente en piezas de acero forjado utilizadas en operaciones de petróleo y gas en entornos marinos o offshore.

Luego, la válvula forjada terminada se empaqueta, se etiqueta con números de serie rastreables y se prepara para su entrega a clientes industriales en todo el mundo.

¿Por qué elegir válvulas forjadas?

Las válvulas forjadas ofrecen varias ventajas clave sobre otros tipos:

• Resistencia mecánica superior:El proceso de forjado alinea el flujo del grano del metal para seguir la forma de la válvula, mejorando significativamente la resistencia a la tracción y la resistencia al impacto.
• Resistencia a la corrosión y la erosiónLas válvulas de acero forjado a menudo están hechas de acero inoxidable o acero de aleación, lo que proporciona una alta resistencia contra productos químicos agresivos, agua salada y temperaturas extremas, ideales para piezas de acero forjado para oleoductos y gasoductos.
• Precisión dimensionalEl forjado de válvulas con matriz cerrada garantiza tolerancias estrictas, reduciendo las vías de fuga y mejorando la eficiencia del sellado. Esto se traduce en un rendimiento sin fugas, especialmente en sistemas de alta presión.
• Confiabilidad a largo plazoGracias a sus mínimos defectos internos y a su baja porosidad, las piezas de válvula forjadas presentan una excelente resistencia a la fatiga, lo que reduce el riesgo de fallos con el uso prolongado. Esto contribuye a una menor necesidad de reemplazos y paradas por mantenimiento.

Debido a estos beneficios, los productos de válvulas forjadas se utilizan ampliamente en industrias de alto riesgo donde la falla no es una opción.

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Preguntas más frecuentes

• ¿Qué es una válvula forjada?

  Una válvula forjada se fabrica moldeando metal calentado bajo presión. Ofrece alta resistencia y un rendimiento a prueba de fugas.

• ¿Qué es un cuerpo forjado?

  Un cuerpo forjado es la parte de retención de presión de una válvula fabricada mediante métodos de forjado para lograr la máxima resistencia.

• ¿Cómo se fabrican los componentes forjados?

  Se forman calentando el metal, presionándolo para darle forma y refinando el grano para lograr una mayor durabilidad.

• ¿Cuál es el proceso de fabricación de las válvulas?

  El proceso incluye selección de material, calentamiento, forjado, mecanizado, tratamiento térmico, inspección y montaje.