Forja

FORJA 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.

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Este proceso de fabricación se utiliza para dar una forma y propiedades determinadas a los metales y aleaciones.

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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.

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.

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.

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.

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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.

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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 toda ella o solamente de una parte, ya sea el extremo o punta de la pieza, esto depende del trabajo a realizar.

Fraguas

Horno para caldeo 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.

A los hornos se les prende con gas LP y están diseñados para llegar a elevadas temperaturas.

forja manual

forja manual 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.

http://www.youtube.com/watch?v=T89_EeUWKnM

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.

yunque

herramientas 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.

martillos

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.

tenazas

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 de punzones consiguiendo orificios.

Desbarbado:Consiste en separar, sin arranque de viruta, un trozo de una pieza.

forja semiautomática o con dado abierto •

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 preforma y crear lados planos, tantos como sea necesario para lograr una sección circular

Formación de un surco con ayuda de un tas cónico para lograr la forma de la pieza.

características • 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 Paquete de resortes

Maza del martillo Disco manivela

Martillo de resorte

herramientas

dado cerrado La 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 (Martinetes o Martillos)

maquinaria -Trabajo por Presión (Prensas)

Martillos: Conforman el metal caliente mediante golpes producidos por la caída de un ariete.

tipos

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.

tipos

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)

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(La E se absorbe casi totalmente)

tipos

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. (Gran precisión en configs. difíciles)

(Se pueden repetir golpes)

tipos -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

válvula de escape

ventajas y desventajas de un producto forjado vs. fundido

• La orientación del grano mejora notablemente la tenacidad y resistencia a la fatiga, lo que reduce el peso

pieza forjada

• Las piezas suelen requerir mecanizado para eliminar la rebaba que deja la unión de las dos mitades del dado http://www.youtube.com/watch?v=0 vuw7CutuEM

Pieza fundida

• 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

procesos posteriores Limpieza a presión

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).

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).

procesos posteriores Decapado 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..

Limpieza a llama 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

temple

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.

esmerilado 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.

pulido 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.

pulido Como el esmerilado, el pulido debe eliminar los daños provocados por las operaciones previas. Ello se consigue utilizando partículas de abrasivo cada vez más finas, en pasos sucesivos.

decapitado El decapado es la remoción química de los óxidos superficiales y las escamas de los metales por soluciones ácidas. Comúnmente se hacen en perfiles rolados, alambre, laminas, partes de acero tratadas térmicamente, partes de aluminio dulce y fundido, etc. Las soluciones comunes para el decapado contienen ácidos sulfúrico o clorhídrico con agua y algunas veces con inhibidores. Después del decapado, las partes deben neutralizarse por completo por un compuesto alcalino y después por un enjuague claro.

barrilado Consiste en cargar piezas de trabajo en un barril lleno aproximadamente al 60% de granos abrasivos, aserrín, virutas de madera, piedras naturales o artificiales, arena, pequeños trozos de metal u otros agentes de frotación, dependiendo del trabajo y de la acción deseada. El barril se cierra o se inclina y gira a velocidad lenta durante 1 o mas de 10 horas, de acuerdo con el tratamiento requerido.

acabado vibratorio El acabado vibratorio hace el mismo trabajo que el acabado en barril, pero se hace en una tina abierta revestida de hule o plástico y casi llena con piezas de trabajo y medios de fricción. Por lo tanto el acabado vibratorio es mucho mas rápido que el barrilado donde la acción esta combinada con las piezas en la zona de deslizamiento

http://www.slideshare.net/nec13/forja-8144354 http://www.buenastareas.com/ensayos/Forjado-De-Metales/2635928.html http://www.sepi.upiicsa.ipn.mx/sab/ProcManuf/UMD/Unidad3/Contenido/3.1.b.htm http://www.youtube.com/watch?v=p5ouEQJKftg&feature=related http://www.lafraguademink.es/procesos.html http://www.slideshare.net/guestb68604/forja http://books.google.com.mx/books?id=YeLfJ0K4bAC&pg=PA287&lpg=PA287&dq=forjabilidad&source=bl&ots=UiO4X9NUpX&sig=i77nr eAsVNX43moA0aHscOt_wQY&hl=en&sa=X&ei=ukuUKOKG4igyAGC54HwBg&redir_esc=y#v=onepage&q=forjabilidad&f=false http://www.youtube.com/watch?v=SPAMPAV4ouU&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=0vuw7CutuEM