FORMACIÓN PLÁSTICA DE METALES EN CALIENTE
forja
concepto
• El forjado es un método de manufactura de piezas metálicas, que consisten en la deformación plástica de un metal, ocasionada por esfuerzos impuestos sobre él, ya sea por impacto o por presión.• Este proceso de fabricación se utiliza para dar una forma y propiedades determinadas a los metales y aleaciones.
• Es una de las operaciones mas antiguas (desde 4000 a.C.)se usó para fabricar joyería y monedas martillando el metal con herramientas de piedra.
forjado
procedimientos
Forjado por impacto
Forjado por presión
En este tipo de forjado la carga es aplicada por impacto y la deformación tiene lugar en un corto tiempo.
En el forjado por presión, se involucra la aplicación gradual de presión para lograr la deformación del metal. El tiempo de aplicación es relativamente largo.
Tamaño
Se puede usar para piezas desde unos pocos
gramos hasta media tonelada.
Productos habituales
Dado a la resistencia de los productos forjados
en comparación con los fundidos es frecuente
la utilización en motores y estructuras
aeronáuticas. En la fabricación de martillos,
llaves para tuercas, bielas, engranajes, espadas
y catanas.
características
del proceso
Volumen de producción
Desde sencillas forjas manuales
hasta 10,000 unidades
Velocidad
Es bastante lento, por el hecho de
que la gran mayoría de métodos son
en caliente, con lo que calentar las
piezas de trabajo antes del
conformado.
Tipos y complejidad de la forma
En la forja con dado cerrado
deben considerarse los ángulos
de salida necesarios.
Condición básica del metal para ser forjado
Los metales puros que se usan principalmente en este proceso son el aluminio,
cobre, titanio y zinc y aleaciones como el acero, de aluminio, de cobre, de magnesio
y bronces
El metal tiene una característica la cual permite que sea forjado, esta es la forjabilidad , que es la capacidad del material de deformarse sin llegar a la ruptura, esto depende de las condiciones que existen durante el tratamiento de deformación , como la temperatura, el grado de deformación, esfuerzos y variables de material.
temperatura
• El trabajo de forja se debe hacer a altas temperaturas; debe tomarse en cuenta que la temperatura depende del metal al cual se va a forjar; las temperaturas aproximadas de forjado son: acero 1100 a 1250 °C; cobre y sus aleaciones 750 a 925°C; magnesio 370 a 450°C.
• La temperatura no llegue a ser más alta que la
temperatura superior de forja , pues si esto sucede el material puede estropearse perdiendo sus buenas
cualidades de resistencia y dureza y generando grietas. Se dice que el material ha sido sobrecalentado.
• el tiempo es importante, debe ser de forma suave, ya que la pieza a forjar tiene una determinada masa y, si se calienta muy rápido, la zona externa estará a la temperatura adecuada cuando la zona interna aún esté fría, pudiendo las dilataciones romper la pieza.
Procedimientos de calentamiento
El calentamiento de una pieza puede ser de todaella o solamente de una parte, ya sea el extremo o punta de la pieza, esto depende del trabajo a realizar.
Fraguas
A través un agujero llamado tobera, por el cual se hace pasar aire soplando a ligera presión. Se coloca carbón vegetal o coque y al ser prendido el aire provoca elevadas temperaturas.
Horno para caldeo
A los hornos se les prende con gas LP y están diseñados para llegar a
La forma más sencilla de forjar es dar forma a una pieza o trozo de metal golpeándolo con un martillo después de haberlo calentado a una temperatura bastante alta y cuando aún se encuentra caliente.
En la forja se utilizan herramientas como el yunque, martillo y tenazas.
forja manual
herramientas
El yunque es un bloque de acero que dispone de una base para golpear la pieza y un extremo cónico utilizado para doblar y curvar.
Las superficies de los yunques sobre las que se coloca la pieza están endurecidas para evitar que se deformen y queden marcadas por los golpes.
Los martillos de forja consisten en una maza que cae golpeando sobre un yunque .
Los martillos deben cumplir las condiciones siguientes:
Poder regular la fuerza del golpe, poder regular la cadencia de golpeo y transmitir el mínimo de vibraciones.
herramientas
herramientas
Para sostener y mover la pieza que se forja sobre el yunque se utilizan tenazas de ancha boca .
Las bocas de estas tenazas son de formas distintas para que se adapten a la pieza que con ellas se manejan.
Si la pieza es pequeña la tenaza puede sujetarse con una sola mano. Si se trata de piezas mayores, la tenaza se maneja con las dos manos y , para evitar el esfuerzo continuo de mantener cerrada la tenaza, los mangos de la misma se aprietan uno contra otro por medio de un anillo o aro partido.
Operaciones básicas de la forja
Estirado : operación que consiste en alargar
un metal.
Recalcado: Al recalcar una pieza se aumenta el
diámetro o sección inicial reduciendo la longitud.
Aplanado:Al aplanar una pieza o parte de
ella, se rebaja el diámetro o sección inicial, para aumentar su anchura o crear un escalón en la misma.
Alisado:A través del alisado se consigue que la
superficie quede, hasta cierto grado, llana y uniforme.
Operaciones básicas de la forja
Curvado:En el curvado de una pieza se mueve
una parte de la misma en otra dirección, de tal forma que el eje longitudinal pasa a ser en ángulo, en forma de arco o circular.
Retorcido: Mediante el retorcido se da forma
enroscada a piezas de sección cuadrada o rectangular. La pieza se retuerce sobre su eje longitudinal
.
Punzonado : El perforado se realiza con ayuda
forja semiautomática o con dado abierto
Formación de un surco con ayuda de un tas cónico para lograr la forma de la pieza.
• Deformación de una preforma de metal a gran temperatura mediante la presión de dos
dados planos, ésta acción es repetida varias veces mientras la pieza gira para alargar la
•
Los dados son sencillos pero costosos
•
Es un proceso útil para pequeñas
cantidades de producción
•
Limitado a formas sencillas
•
Es difícil mantener tolerancias
estrechas
•
Se requiere mucha destreza para
lograr un buen resultado
MAQUINAS Y HERRAMIENTAS PARA FORJA
SEMIAUTOMÁTICA
Martillo de resorte
Disco manivela Maza del martillo Paquete de resortesLa forja en matriz o dado cerrado es el proceso de forja que consiste en prensar el metal entre un par de dados y se utiliza mucho para alta producción.
Este método permite la producción de piezas de peso reducido, de gran complejidad y precisión y en lotes de 10,000 a 100,000 piezas.
Algunas veces se puede combinar forja libre y forja cerrada para la producción de piezas de precisión, preformando primero el metal en matriz abierta y después el acabado en dados cerrados.
Se clasifica en 2 grupos:
-Trabajo por Impacto
-Trabajo por Presión
(Martinetes o Martillos)
(Prensas)
t
ipos
Martillo de Caída Libre: Consiste en la caída libre del ariete, por lo que la fuerza del
impacto sobre el metal dependerá completamente del peso de éste.
Tienen un peso de caída de 200 – 5000kg. La altura de caída del ariete varía según la medida del martillo.
Martillos: Conforman el metal caliente mediante golpes producidos por la caída de un ariete.
t
ipos
Martillo de Caída Activada: En estos martillos la energía del golpe es la suma de la
energía de la caída del peso del ariete más energía que se imprime por algún otro miedo. La cantidad de Energía está bajo el control del operador ya que puede variar la altura de caída de cualquier golpe.
(mayor # de golpes/min) (La E se absorbe casi totalmente)
t
ipos
Prensas: Funcionan en posición vertical igual que el martillo pero en lugar de impacto,
imparten presión constante sobre la pieza. La Energía es absorbida por la pieza en lugar de ir a la cimentación.
t
ipos
-Prensas Hidráulicas: Son las máquinas de forjado más lentas, empleadas
generalmente en forja libre y punzonado.
http://www.youtube.com/watch?v=SPAMPAV4
ouU&feature=related
•
No aparecen huecos ni rechupes en el metal
como sucede con la fundición en matriz o la
fundición en arena.
•
Mejor aprovechamiento que con bebederos
y canales de colada
•
Las piezas suelen requerir
mecanizado para eliminar la rebaba
que deja la unión de las dos
mitades del dado
•
La orientación del grano mejora
notablemente la tenacidad y resistencia a la
fatiga, lo que reduce el peso
ventajas y desventajas de
un producto forjado vs. fundido
pieza forjada Pieza fundida
http://www.youtube.com/watch?v=0
vuw7CutuEM
p
rocesos
p
osteriores
Es un método convencionalmente
utilizado y consiste en limpiar la
superficie de óxido, herrumbres por
medio de espátulas, cepillos, lijas, etc.
En el caso de la limpieza mecánica se
puede hacer manual o a través de
herramientas especiales (muelas y lijas
abrasivas, cepillos de acero rotativos,
etc).
Limpieza mecánica
Consiste en limpiar la superficie con
chorros en forma de polvo de un
material abrasivo (arena de cuarzo,
de sílice, escoria molida, granalla de
acero).
Consiste en depositar sobre la pieza
un agente químico (HCl o acido
fosfórico
al
10
y
el
5%
respectivamente) capaz de levantar
las minúsculas capas de oxido que se
forman..
p
rocesos
p
osteriores
Limpieza a llama
Decapado
Consiste en calentar la superficie del
metal a una temperatura en la que
se forma una cascarilla de oxido que
sale espontáneamente de la
superficie.
En muchos de estos casos es valida
la limpieza posterior con un
disolvente y agua caliente antes de
aplicar la capa de pintura
El temple comprende el calentamiento de un acero a una temperatura alta y un enfriamiento suficientemente rápido para garantizar que se produce un incremento significativo de la dureza de la superficie de la pieza o de toda la pieza.
El temple se realiza mediante la inmersión de las piezas en un baño de sales fundidas a 1050º C aproximadamente, modificando la temperatura en función del material a templar, y un posterior apagado en sales isotérmicas, o aceite. Luego se proseguirá introduciendo las piezas en el horno de revenido, donde se mantienen a una temperatura de 200º C varias horas y se procede a reducir la temperatura de forma gradual, y así eliminar las tensiones moleculares como resultado del temple.
Los primeros pasos de la eliminación mecánica de material de una muestra se
conoce con el nombre de esmerilado. Un esmerilado apropiado elimina de la
superficie de la muestra el material dañado o deformado, introduciendo mientras
tanto solo un grado limitado de nuevas deformaciones. El objetivo consiste en
conseguir una superficie plana, con unos daños mínimos, que puedan ser
eliminados fácilmente durante el pulido posterior de la muestra, en el tiempo mas
corto posible.
Consiste en el desbaste de piezas metálicas mediante abrasivos para producir una superficie razonablemente lisa y plana.
Las funciones del proceso de Pulido son:
Alisado: Eliminación de las irregularidades superficiales del metal.
Abrillantado: Remoción de pequeñas irregularidades y afinamiento de la superficie. El pulido se utiliza como tratamiento previo a los baños de Cobre-Níquel, etc.
Como protección final la pieza es sellada con una capa de LACA INCOLORA, que puede ser a la Piroxilina o Laca al Horno.
