FORJADO

FORJADO

INTRODUCCION

Es una de las operaciones más antiguas de trabajo de metales; se practicaba cuando menos desde 4000 a.C., y quizá desde 8000 a.C. se usó primero para fabricar, joyería, monedas y diversos implementos martillando el metal con herramientas de piedra. Se pueden hacer operaciones sencillas de forja con un marro de mano o maceta y un yunque como lo hacen los herreros de forma tradicional. Sin embargo la mayor parte de las forjas requieren un conjunto de matrices y equipo como prensas y martinetes.

El forjado es un proceso en el que la pieza se conforma mediante fuerzas sucesivas de compresión aplicadas a través de diversos dados o matrices y herramientas. Hay que destacar que es un proceso de conformado de metales en el que no se produce arranque de viruta, con lo que se produce un importante ahorro de material respecto a otros procesos

Es el proceso consistente en cambiar la forma de un metal caliente por medio de golpes de un martillo pilón o por presión en una prensa. En el curso del forjado, el metal se hace más denso y se elevan sus propiedades mecánicas. Como material básico para la obtención de las piezas forjadas se utiliza el acero y algunas aleaciones a base de cobre, aluminio y magnesio.

La forja es la forma más antigua de trabajar los metales, sus antecedentes se encuentran en la labor de los herreros y en las fraguas de los tiempos bíblicos y mitológicos. En sus orígenes representó la deformación del material (hierro) por efecto de martilleo al colocarlo sobre el yunque. La Revolución Industrial significó la sustitución de la fuerza del herrero por la de las máquinas. En la actualidad existe una gran variedad de equipos para forja, los cuales permiten la obtención de piezas de tamaños que van desde un remache hasta el rotor de una turbina.

INDICE

1. FORJADO

2. FORJADO TROQUEL O DADO ABIERTO

3. FORJADO TROQUEL O DADO IMPRESOR

4. FORJADO SIN REBABA

5. FORJADO CON RODILLOS

6. FORJA CON MARTINETES

7. FORJADO CON PRENSAS

8. RECORTADO

9. RECALCADO Y ENCABEZAMIENTOPUNZONADO

11. ESTAMPADO (SUJEADO) CON FORJA Y FORJADO RADIAL

1. FORJADO

Es una operación de conformado mecánico por la cual se obtienen piezas de sección transversal irregular al comprimir un bloque metálico, denominado tocho, entre dos útiles de trabajo llamados estampas, aprovechando la plasticidad del material. Este proceso se realiza normalmente con material caliente. Este proceso permite fabricar piezas de materiales ferrosos y no ferrosos en dimensiones, geometrías y pesos muy variados que sería imposible obtener mediante otras operaciones. Su ventaja es que la pieza de trabajo sale de este proceso con dimensiones y geometría cercanas a las finales, implicando mayor facilidad y rapidez para su maquinado.

 

Clasificación de la forja:

Por las condiciones del proceso:	Por las características de las herramientas:
Frío.	Matriz abierta.
Caliente.	Matriz cerrada.
	Forja con rodillos.

FORJA EN FRÍO

Fundamentalmente se efectúan operaciones de acabado o aquellas que se caracterizan por pequeños porcentajes de deformación.

FORJA EN CALIENTE

El 90% de piezas forjadas son hechas con este método. Con el calentamiento correcto de la pieza se mejora la capacidad de ésta para cambiar de forma y dimensiones, sin que se presenten fallas o agrietamiento.

2. FORJADO TROQUEL O DADO ABIERTO

Este es el proceso más sencillo se puede describir el proceso como una pieza solida colocadas entre dos dados o matrices planos cuya altura se reduce por compresión. Debido a que se mantiene el volumen constante toda reducción de altura aumenta el diámetro de la pieza forjada.

3. FORJADO TROQUEL O DADO IMPRESOR

Llamado algunas veces "forjado en dado cerrado", se realiza con dado que tiene la forma inversa requerida para la pieza. Este proceso se ilustra en una secuencia de tres pasos en la siguiente imagen. El material sobrante que queda fuera del dado se denomina la rebaba. Aunque este material se recorta al final es muy importante para el proceso, ya que restringe el flujo de más material hacia fuera del dado. Debido a la rebaba y las formas más complejas que tiene se pueden realizar en este proceso, se producen fuerzas mayores que en el proceso de dado abierto.

4. FORJADO SIN REBABA

El dado restringe completamente el material dentro de la cavidad y no se produce rebaba excedente.

5. FORJADO CON RODILLOS

Es un proceso de deformación que se usa para reducir la sección transversal de una pieza de trabajo cilíndrica (o rectangular), ésta pasa a través de una serie de rodillos opuestos con canales que igualan la forma requerida por la parte final. El forjado con rodillos se clasifica generalmente como un proceso de forja, aun cuando utiliza rodillos. Los rodillos no giran continuamente, sino solamente a través de una porción de revolución que corresponde a la deformación que requiere la parte. La partes forjadas con rodillos son generalmente más fuertes y poseen una estructura granular favorable con respecto a otros procesos competidores como el maquinado que puede usarse para producir estas mismas partes. 

6. FORJA CON MARTINETES

Estos martinetes funcionan aplicando una descarga por impacto contra el material de trabajo. Se usa frecuentemente el término martinete de caída libre para designar, estas máquinas, por la forma de liberar la energía de impacto.    

Los martinetes se usan más frecuentemente para forjado con dado impresor. La parte superior del dado de forjado se fija al pisón y la parte inferior se fija al yunque. En la operación, el material de trabajo se coloca en el dado inferior, el pisón se eleva y luego se deja caer sobre la pieza de trabajo. Cuando la parte superior del dado golpea el material de trabajo, la energía del impacto ocasiona que la parte tome la forma de la cavidad del dado. Se necesitan varios golpes de martillo para lograr el cambio deseado de forma. Los martinetes se pueden clasificar cómo martinetes de caída libre y martinetes de potencia.

Los martinetes de caída libre generan su energía por el peso de un pisón que cae libremente. La fuerza del golpe se determina por la altura de la caída y el peso del pisón. Los martinetes de potencia aceleran el pisón con presión de aire o vapor figura .Una desventaja del martinete de caída libre es que una gran parte de la energía del impacto se trasmite a través del yunque al piso del edificio. 

(a) Martinete de vapor con doble marco           

(b) Martinete de caída libre          

(c) prensa de forja hidráulica de treinta y cinco mil toneladas. 

7. FORJADO CON PRENSAS

Las prensas aplican una presión gradual, en lugar de impactos repentinos para realizar las operaciones de forja figura. Las prensas de forjado incluyen prensas mecánicas, prensas hidráulicas y prensas de tornillo. Las prensas mecánicas funcionan por medio de excéntricos, manivelas y juntas o articulaciones de bisagra que convierten el movimiento giratorio de un motor en movimientos de traslación del pisón. Las prensas mecánicas típicas alcanzan fuerzas muy altas en el fondo del recorrido de forjado. Las prensas hidráulicas usan un cilindro hidráulico para accionar el pisón.

Las prensas de tornillo aplican la fuerza por medio de un tornillo que mueve al pisón vertical. Tanto las prensas de tornillo como las hidráulicas operan a velocidades bajas del pisón o ariete y pueden suministrar una fuerza constante a través de la carrera. Por tanto, estas máquinas son apropiadas para las operaciones de forjado (y otras operaciones de formado) que requieren grandes carreras.

8. RECORTADO

El recortado es una operación que se usa para remover la rebaba de la parte de trabajo en el forjado con dado impresor. El recortado en la mayoría de los casos se realiza por cizallamiento. En la cual un punzón fuerza el material de trabajo a través de un dado de corte, cuyo contorno tiene el perfil de la parte deseada. El recorte se hace usualmente mientras el material de trabajo está aún caliente, esto significa que se debe incluir una prensa de recortado separada por cada martinete o prensa. En los casos donde el trabajo podría dañarse por el proceso de corte, el recorte puede hacerse por medios alternativos, como esmerilado o aserrado. 

9. RECALCADO Y ENCABEZAMIENTO

El recalcado (también llamado forjado de recalcado) es una operación de deformación en la cual una parte o pieza de trabajo cilíndrica aumenta su diámetro y reduce su longitud.  Sin embargo, es una operación industrial que puede también ejecutarse como un forjado en dado cerrado. El recalcado se usa ampliamente en la industria de los sujetadores para formar cabezas de clavos, pernos y productos similares de ferretería. En estas aplicaciones se emplea frecuentemente el término encabezamiento para denotar la operación. Debido a este tipo de aplicaciones, se producen más partes por recalcado que por cualquier otra operación de forjado.

El recalcado se realiza como una operación de producción en masa en frío, en tibio o en caliente, con máquinas especiales de recalcado por forja, llamadas formadoras de cabezas. En general, estas máquinas se equipan con deslizaderas horizontales, en lugar de las verticales usadas en los martinetes y prensas convencionales. El material con que se alimentan estas máquinas son barras o alambres, se forman las cabezas en los extremos de las barras y luego se corta la pieza a la longitud adecuada para hacer el artículo de ferretería deseado. Se usa el laminado de cuerdas para formar las piezas completas de pernos y tornillos.

(a) cabeza de clavo usando dados abiertos

(b) cabeza redonda formada por el punzón

(c) y (d) cabezas formadas por el dado

(e) perno (le carro formado por el dado y el punzón. 

Hay límites para la cantidad de deformación que se puede alcanzar en el recalcado, definidos usualmente como la longitud máxima del material a forjar. La longitud máxima que se puede recalcar en un golpe es tres veces el diámetro de la barra inicial. De otra manera, el metal se dobla o arruga en lugar de comprimirse para llenar adecuadamente la cavidad.

10. PUNZONADO

El punzonado en forja es un proceso de deformación en el cual se prensa una forma endurecida de acero sobre un bloque de acero suave (u otro metal suave). El proceso se usa frecuentemente para hacer cavidades de moldes para moldeo de plásticos y fundición en dados. La forma de acero endurecido se llama punzón o fresa y está maquinada con la geometría de la parte que se va a moldear.

Para forzar la fresa dentro del bloque de metal suave se requiere una presión sustancial, esto se logra generalmente con una prensa hidráulica. La formación completa de la cavidad del dado en el bloque requiere frecuentemente varios pasos, como el fresado seguido del recocido para remover el endurecimiento por deformación. Cuando el bloque del material se ha deformado en cantidades significativas, como se muestra en la figura, se elimina el exceso por maquinado. La ventaja del punzonado en esta aplicación es que es más fácil maquinar la forma positiva que erosionar la cavidad negativa. Esta ventaja se multiplica en los casos donde se tienen que hacer cavidades múltiples en el bloque del dado.  

(1) antes de la deformación

(2) al completarse el proceso. Nótese que el material en exceso formado por la penetración de la fresa debe removerse por maquinado.

11. ESTAMPADO (SUJEADO) CON FORJA Y FORJADO RADIAL

Son procesos de forjado que se usan para reducir el diámetro de un tubo o barra sólida. El estampado se ejecuta frecuentemente sobre el extremo de una pieza d trabajo para crear una sección abusada. El proceso de estampado, que se muestra en la figura, se realiza por medio de dados rotatorios que golpean en una pieza de trabajo radialmente hacia dentro para ahusarla conforme la pieza avanza dentro de los dados.

Algunas de las formas y productos que se hacen por estampado. Se requiere algunas veces un mandril para controlar la forma y tamaño del diámetro interno de las partes tubulares que se estampan. El forjado radial es similar al estampado en su acción contra la parte y se usa para crear formas similares. La diferencia es que en el forjado radial los dados no giran alrededor de la pieza de trabajo; en su lugar, el material de trabajo es el que gira al avanzar dentro de los dados martillo.

 

Proceso de estampado (suajeado) para reducir material en barra sólida; los dados giran al martillar el material de trabajo. En el forjado radial el material gira mientras los dados permanecen en posición fija martillando el material de trabajo.

 

 Ejemplos de partes hechas por estampado

(a) reducción de material sólido

(b) ahusado (le un tubo

(c) estampado para formar un canal en un tubo

(d) afilado de un tubo

(e) estampado del cuello en un cilindro de gas. 

BIBLIOGRAFÍA

http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-322.pdf