O Processo de Fabricação de Válvulas Forjadas

Qual é o processo de fabricação de válvulas forjadas?

Uma válvula forjada é feita aquecendo metal e moldando-o sob alta pressão, criando uma peça densa e durável com excelente resistência mecânica. O processo de fabricação de válvulas forjadas é amplamente usado em indústrias que exigem alto desempenho, como petróleo e gás, geração de energia e processamento químico.

Neste artigo, explicaremos como as válvulas forjadas são feitas, o que as torna confiáveis e por que elas são a solução ideal para ambientes exigentes. Da forja do corpo da válvula ao produto final, este guia ajudará você a entender toda a jornada — mesmo se você for novo em válvulas.

Compreendendo a estrutura das válvulas forjadas

No centro de cada válvula forjada está o corpo da válvula forjada, que abriga os componentes internos e lida com a pressão dos sistemas de fluxo. Ele é construído de materiais como aço carbono, aço inoxidável ou aço de liga.

Além do corpo da válvula, as peças forjadas da válvula incluem a haste, o capô, a esfera ou gaveta e os elementos de vedação. Todas essas peças passam por forjamento e usinagem de precisão para garantir durabilidade e desempenho consistente.

Ao contrário das válvulas fundidas, que são formadas pelo vazamento de metal fundido em moldes, as válvulas forjadas são feitas pela compressão de metal sólido, resultando em componentes mais fortes e confiáveis.

O que é forjamento de corpo de válvula?

Forjamento de corpo de válvula é o processo de moldar metal sob pressão após ele ter sido aquecido a um estado maleável. Isso melhora a estrutura interna do grão e elimina a porosidade, tornando a peça mais forte e resistente ao estresse e ao desgaste.

Tipos de forjamento de válvulas

Diferentes tipos de forjamento de válvulas técnicas são utilizadas com base no projeto da peça:

• Forjamento em matriz aberta: É usado para peças de válvulas grandes ou menos intrincadas. O metal é comprimido entre matrizes planas ou levemente contornadas. Este método fornece flexibilidade, mas requer usinagem adicional devido à sua modelagem mais áspera.
• Forjamento em matriz fechada: Envolve pressionar o metal aquecido em matrizes de formato personalizado que espelham a peça final. Isso resulta em formas precisas, quase líquidas, com desperdício mínimo, tornando-o ideal para produção em massa de peças de válvulas forjadas com geometria complexa.
• Forjamento de anéis laminados sem costura: Ela fabrica componentes fortes e circulares, como assentos de válvulas e flanges. Um tarugo em formato de donut é girado e espremido para formar um anel, oferecendo alta integridade estrutural e excelente resistência à pressão e fadiga.

Cada método produz peças forjadas de alta integridade para componentes de válvulas, dependendo do tamanho, formato e aplicação necessários.

Processo passo a passo: como os componentes forjados são feitos?

Vamos analisar o processo de fabricação de válvulas forjadas, do aço bruto até a válvula acabada.

1. Seleção de materiais

O processo de fabricação de válvulas forjadas começa com a seleção de matérias-primas de alta qualidade. Aço carbono, aço inoxidável e aços de baixa liga são comumente usados devido ao seu excelente desempenho sob alta pressão e temperatura. Para peças de aço forjado para petróleo e gás, os materiais devem resistir a rachaduras induzidas por hidrogênio, corrosão sob tensão e erosão.

O material também deve atender padrão internacionalcomo API 602, ASME B16.34 e ISO 9001 para garantir confiabilidade, segurança e conformidade regulatória em ambientes hostis.

2. Aquecendo o Metal

O tarugo selecionado é aquecido uniformemente em um forno a gás ou de indução a temperaturas entre 1.050°C a 1.250°C (1.922°F a 2.282°F), dependendo do grau do aço. Isso torna o metal maleável para deformação sem atingir seu ponto de fusão. O controle de temperatura é crucial para evitar o crescimento de grãos ou superaquecimento.

3. Forjando o corpo da válvula

Uma vez aquecido, o metal é transferido para uma prensa hidráulica ou mecânica, que é moldada em um corpo de válvula forjado usando forjamento em matriz fechada. Este processo melhora a precisão dimensional e mantém o fluxo de grãos consistente, o que aumenta a resistência e a fadiga. Às vezes, uma pré-forma áspera é criada em um processo de matriz aberta e refinada na etapa de matriz fechada.

Esta etapa de forjamento estabelece as principais propriedades mecânicas da válvula, tornando-a adequada para aplicações com pressão, temperatura ou vibração extremas.

4. Usinagem e modelagem

Após o forjamento, o blank é resfriado e passa por usinagem de precisão e desbaste. Tornos CNC, fresas e furadeiras criam roscas, portas e superfícies de assentamento com tolerâncias precisas. A usinagem precisa de peças de válvulas forjadas garante vedação confiável, fluxo suave e encaixe adequado do atuador.

5. Tratamento térmico

Válvulas forjadas normalmente passam por um ciclo de tratamento térmico controlado, incluindo normalização, têmpera e revenimento. Esses processos ajustam a dureza, resistência à tração e ductilidade para atender às necessidades específicas da aplicação. Por exemplo, aplicações de gás ácido podem exigir tratamento térmico pós-soldagem para evitar rachaduras.

6. Inspeção e Controle de Qualidade

Os componentes críticos são inspecionados usando testes não destrutivos (NDT) avançados, como técnicas ultrassônicas, de partículas magnéticas e radiográficas. Testes hidrostáticos são realizados para verificar a capacidade de retenção de pressão. As inspeções dimensionais usam CMMs (Coordinate Measuring Machines) para verificações de alta precisão.

Esta fase de controle de qualidade garante que cada peça de válvula forjada atenda ou exceda os padrões de desempenho e segurança antes de passar para a montagem.

7. Montagem final e revestimento

Cada peça é limpa, montada e testada para função, incluindo testes de torque para os testes de vazamento da haste e do assento. Revestimentos de superfície como epóxi, fosfato de zinco ou PTFE podem ser aplicados para melhorar a resistência à corrosão, especialmente para peças de aço forjado usadas em operações de petróleo e gás em condições marítimas ou offshore.

A válvula de forja concluída é então embalada, etiquetada com números de série rastreáveis e preparada para entrega a clientes industriais globais.

Por que escolher válvulas forjadas?

As válvulas forjadas oferecem vários benefícios importantes em relação a outros tipos:

• Resistência mecânica superior: O processo de forjamento alinha o fluxo de grãos do metal para seguir o formato da válvula, melhorando significativamente a resistência à tração e ao impacto.
• Resistência à corrosão e erosão: As válvulas de aço forjado geralmente são feitas de aço inoxidável ou aço de liga, proporcionando alta resistência contra produtos químicos agressivos, água salgada e temperaturas extremas — ideais para peças de aço forjado para oleodutos e gasodutos.
• Precisão dimensional: A forja de válvulas de matriz fechada garante tolerâncias apertadas, reduzindo caminhos de vazamento e melhorando a eficiência da vedação. Isso resulta em desempenho sem vazamentos, especialmente em sistemas de alta pressão.
• Confiabilidade a longo prazo: Devido a defeitos internos mínimos e baixa porosidade, as peças de válvula forjadas exibem excelente resistência à fadiga, reduzindo o risco de falha em uso a longo prazo. Isso contribui para menos substituições e paradas de manutenção.

Devido a esses benefícios, os produtos de válvulas forjadas são amplamente utilizados em indústrias de alto risco, onde falhas não são uma opção.

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Perguntas frequentes

• O que é uma válvula forjada?

  Uma válvula forjada é feita moldando metal aquecido sob pressão. Ela oferece alta resistência e desempenho à prova de vazamentos.

• O que é um corpo forjado?

  Um corpo forjado é a parte de retenção de pressão de uma válvula feita usando métodos de forjamento para máxima resistência.

• Como são feitos os componentes forjados?

  Elas são formadas pelo aquecimento do metal, pressionando-o para ganhar forma e refinando a granulação para maior durabilidade.

• Qual é o processo de fabricação de válvulas?

  O processo inclui seleção de material, aquecimento, forjamento, usinagem, tratamento térmico, inspeção e montagem.