O forjamento é um processo em que o metal quente da forma rugosa é então esmagado com muita força por moldes exatos, comprimindo severamente as moléculas de metal ou liga. Existem tensões internas criadas dentro da estrutura, que acabam resistindo a tensões e tensões por ter uma reserva de "forças" contrabalançadas devido à miríade de minúsculos nós de tensão criados por forja no interior. As matrizes não são necessárias para o forjamento, pois qualquer ferreiro ou ferreiro está criando tensões semelhantes ao bater em metais quentes com um martelo enquanto esfria. No entanto, se a parte (ou espada) for reaquecida novamente, grande parte do ganho poderá ser perdida à medida que as moléculas relaxam suas posições restritas.
Também há a têmpera, que está pegando uma peça de metal que está muito perto de um ponto eutético (mudança de fase) e subitamente esfriando-a em um banho de óleo ou água, talvez até gás liquefeito. Isso cria propriedades de resistência semelhantes, mas não deve ser considerado forjamento, pois o ganho é superficial e normalmente não se estende pela peça. Isso geralmente é seguido por "recozimento", que é um processo de aquecimento e resfriamento lento muito controlado que alivia ALGUMAS tensões na superfície que podem levar a rachaduras ou quebra. Se a peça tiver um tamanho irregular (como uma biela com extremidade grande e extremidade pequena), é provável que o processo de têmpera cause deformações que devem ser removidas, geralmente mecanicamente por flexão. Eu não estou ciente disso sendo muito usado para peças de motor.
A maior parte da produção em massa de peças de motor é feita com fundição, o que é diferente do forjamento, pois o metal fundido é "simplesmente" derramado em um molde quase em forma e deixado esfriar. É permitido que as moléculas da liga se movam conforme necessário, e a peça tem pouco estresse interno. Este é um processo menos oneroso do que o forjamento, pois os moldes são muito mais baratos do que os forjados - assim como muitas outras razões. As peças forjadas geralmente começam como peças fundidas. Em aplicações de alta potência e outros casos em que a pressão de rotação e / ou o cilindro (BMEP) são muito altos, vale a pena o gasto adicional de peças forjadas.
BMW, Porsche, Corvette, Ferrari, etc. usarão peças forjadas onde o custo é menos preocupante do que desempenho e percepção. Outro bônus crucial, é que as peças podem ser forjadas com menos material para um peso menor, enquanto ainda são mais fortes do que uma carcaça de maçãs para laranjas. Isso é ENORME em algo como uma biela (mais um pistão), onde a maioria das falhas NÃO é devida à compressão do impulso, mas a tensão causa fadiga pela mudança de direção após o Top Dead Center. Cada conjunto alternativo inteiro pode pesar apenas alguns quilos, mas imagine o estresse se você tivesse que jogá-lo para longe de você e empurrá-lo instantaneamente de volta para você - 15.000 vezes por minuto, 250 vezes um SEGUNDO em uma bicicleta de litro ou em um moderno motor de F1. É por isso que os motores de alta compressão, alta RPM e alto impulso usam internos forjados ... não tanto por causa da pressão, mas por causa das forças de tensão mais altas criadas pelas peças fundidas de maior peso - forças que (penso eu me lembro) CUBADAS em relação ao RPM e quadradas em relação ao peso. [essa lembrança pode não ser exata] ... Indo mais longe na redução de peso, sugerimos materiais como titânio ou compósitos de metal e carbono de nanopartículas exóticas yadayada, que estão muito além de responder à sua pergunta ou à minha carteira.
TODOS esses processos requerem pós-processamento exatos da usinagem para obter as dimensões exatas apropriadas para a montagem de rolamentos e roscas para montagem.
Metalurgia é incrivelmente interessante. 6000 anos atrás, artesãos faziam espadas que ainda não foram totalmente recriadas até hoje. Apesar dos ganhos incríveis na tecnologia de liga e metalurgia, ainda sinto a única grande diferença entre a arte da alquimia e a ciência da metalurgia, é que a metalurgia realmente funciona!
Eu adoraria um conjunto de hastes Manly ou Crower forjadas para o meu projeto Saabaru EJ205, mas US $ 1000 a US $ 1400 provavelmente são 4 ou 5 vezes o custo de peças de estoque que podem ser reparadas com perfeição em um veículo de estoque. Nem vou mencionar o custo de uma cambota forjada. E depois tem essas coisas de pistão ... [suspiro]