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CONFORMACIÓN PLASTICA DE

METALES: FORJA

ING. CARLOS RODELO APROCESOS II

CONTENIDO

• Definición y Clasificación de los Procesos de Forja

• Equipos y sus Características Técnicas

• Variables Principales del Proceso

• Métodos Operativos (Equipos requeridos)

• Ventajas y Desventajas frente a Otros Procesos

• Ejemplos Industriales de Aplicación

• Defectos en Productos Forjados


CONFORMACIÓN PLASTICA DE METALES: FORJA

PROCESO DE FORJA (FORGING)

El forjado es un proceso de conformado plástico en el cual elmaterial se comprime entre los dados o matrices (herramientas),usando impacto o presión gradual para formar la parte.



Características de los Productos Forjados



CARACTERÍSTICAS DE LOS PRODUCTOS FORJADOS



PROCESO DE FORJA



CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE FORJA (I)

1. TEMPERATURA DE TRABAJO:

Forja en Caliente Deformaciones, Ductilidad, Resistencia

Forja en Frio Resistencia (Endurecimiento por Deformación)

2. TIPO DE EQUIPO (Forma de Aplicación de la Presión)

Martinete de Forja Cargas de Impacto

Prensa de Forja Presión Gradual



CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE FORJA (II)

3. GRADO EN QUE LOS DADOS RESTRINGEN EL FLUJO DEL METAL DE TRABAJO.

Forjado en Dado Abierto

Forjado en Dado Impresor

Forjado sin Rebaba


CONFORMACIÓN PLASTICA DE METALES: FORJAFORJADO CON DADO ABIERTO I (RECALCADO)

Consiste en comprimir una parte de sección cilíndrica entre dos dadosplanos, muy semejante a un ensayo de la compresión. Se reduce la altura dematerial de trabajo e incrementa su diámetro.



FORJADO CON DADO ABIERTO II (RECALCADO)Se clasifican de acuerdo a la forma de los dados:

Forjado con Dados Convexos: Es una operación de forja que seutiliza para reducir la sección transversal y redistribuir el metal enuna parte de trabajo, como preparación para operaciones posterioresde formado con forja.

Forjado con Dados Cóncavos: Es similar al anterior, excepto que losdados tienen superficies cóncavas.

Forjado por Secciones (Forjado Incremental): Consiste en unasecuencia de compresiones a lo largo de una pieza de trabajo parareducir su sección transversal e incrementar su longitud. Se usa enla industria siderúrgica para producir lupias y planchas a partir delingotes fundidos, en la operación se utilizan dados abiertos consuperficies planas o con un ligero contorno.


CONFORMACIÓN PLASTICA DE METALES: FORJAFORJADO CON DADO ABIERTO III (RECALCADO)



FORJADO CON DADO IMPRESOR (FORJA CON ESTAMPAS)

Se realiza con dados que tienen la forma inversa a la requerida para laparte. Llamado algunas veces forjado en dado cerrado.




Características

No tiene tolerancias estrechas de trabajo y frecuentemente se requiere elmaquinado para lograr la precisión necesaria. (Se genera la geometría básicade la parte). Las ventajas del forjado sobre el maquinado completo de laparte son: velocidad de producción más alta, conservación del metal, mayorresistencia y orientación más favorable de los granos

Los mejoramientos de la tecnología del forjado con dado impresor han tenidocomo resultado la capacidad de producir forjados con secciones más delgadas,formas más complejas, reducción drástica de los requerimientos deahusamiento en los dados, tolerancias más estrechas y la virtual eliminaciónde concesiones al maquinado (FORJADO DE PRECISIÓN: Al, Ti)



FORJADO SIN REBABA (FORJA CON DADO CERRADO)

En este proceso la pieza de trabajo original queda contenida completamentedentro de la cavidad del dado durante la compresión y no se formarebaba.



FORJADO SIN REBABA (FORJA CON DADO CERRADO)

Características

Impone requerimientos sobre el control del proceso, más exigentes que elforjado con dado impresor.

El parámetro más importante es que el volumen del material de trabajodebe igualar al volumen de la cavidad del dado dentro de muy estrechastolerancias. Si la pieza de trabajo inicial es demasiado grande, la presiónexcesiva puede causar daño al dado o a la prensa. Si la pieza de trabajoes demasiado pequeña, no se llenará la cavidad.

El proceso es más adecuado en la manufactura de partes geométricassimples y simétricas, y para trabajar metales como el aluminio, el magnesioo sus aleaciones. (Forjado de Precisión).


CONFORMACIÓN PLASTICA DE METALES: FORJAFORJADO SIN REBABA (FORJA CON DADO CERRADO)

El ACUÑADO es una aplicación especial del forjado sin rebaba mediante el cual seimprimen los finos detalles del dado en la superficie superior y en elfondo de la pieza de trabajo. En el acuñado hay poco flujo de metal; noobstante, las presiones requeridas para reproducir los detalles superficiales dela cavidad del dado son altas. Ej.: Acuñado de Monedas.


CONFORMACIÓN PLASTICA DE METALES: FORJAEQUIPOS PARA EL PROCESO DE FORJA

El equipo que se usa en forjado consiste:

Máquinas de Forja, que se clasifican en martinetes y prensas

Dados de Forjado

Herramientas Especiales

Equipos Auxiliares: Hornos para calentar el material trabajo, dispositivosmecánicos para cargar y descargar el material de trabajo y estaciones derecorte para recortar las rebabas del forjado con dado impresor.

Martinetes de Forja: Estos martinetes funcionan aplicando una descargapor impacto contra el material de trabajo. Se usa frecuentemente el términomartinete de caída libre para designar, estas máquinas, por la forma de liberarla energía de impacto.


CONFORMACIÓN PLASTICA DE METALES: FORJAEQUIPOS PARA EL PROCESO DE FORJA



EQUIPOS PARA EL PROCESO DE FORJA



EQUIPOS PARA EL PROCESO DE FORJA (DADOS)

Línea de Separación. La línea de separación opartición es el plano que divide la parte superior deldado de la parte inferior. La llamada línea derebaba en el forjado con dado impresor es el planodonde se encuentran las dos mitades del dado. Sumala selección afecta el flujo de los granos en lapieza, la carga requerida y la formación de rebaba.

Ahusamiento (Ángulo de Salida). Es el grado deinclinación que se requiere en los lados de la pieza parapoder retirarla del dado. El término se aplicatambién al ahusamiento en los lados de la cavidaddel molde. Los ángulos típicos de salida son de 3ºpara el aluminio y el magnesio, y de 5º a 7º parapartes de acero. Los ángulos de tiro para forjados deprecisión son cercanos a cero.


CONFORMACIÓN PLASTICA DE METALES: FORJAEQUIPOS PARA EL PROCESO DE FORJA (DADOS)

Membranas y Costillas. Una membrana es una porcióndelgada del forjado que es paralela a la línea deseparación, mientras que una costilla es una porcióndelgada perpendicular a la línea de separación. Estascaracterísticas de la parte producen dificultad en el flujo demetal al adelgazarse.

Filetes y Radios de las Esquinas. Los filetes y lasesquinas. Los radios pequeños tienden a limitar el flujode metal e incrementar la resistencia en las superficiesdel dado durante el forjado.

Rebaba. La formación de rebaba juega un papel críticoen el forjado con dados de impresión porque causa unaacumulación de la presión dentro del dado quepromueve el llenado de la cavidad. Esta acumulación depresión se controla diseñando un campo para la rebabay un canal dentro del dado



Características de los Productos Forjados



OPERACIONES RELACIONADAS CON LA FORJA

Recalcado y Encabezamiento El recalcado (también llamado forjado derecalcado) es una operación de deformación en la cual una parte o pieza detrabajo cilíndrica aumenta su diámetro y reduce su longitud. Puede ejecutarsecon dado abierto o cerrado. Se usa ampliamente en la industria de lossujetadores para formar cabezas de clavos, pernos y productos similares deferretería.




Estampado (Suajeado) Con Forja Y Forjado Radial Son procesos deforjado que se usan para reducir el diámetro de un tubo o barra sólida.El estampado se ejecuta frecuentemente sobre el extremo de una pieza detrabajo para crear una sección deformada.




Forjado con Rodillos: Es un proceso de deformación que se usa parareducir la sección transversal de una pieza de trabajo cilíndrica (orectangular), ésta pasa a través de una serie de rodillos opuestos concanales que igualan la forma requerida por la parte finales.



OPERACIONES RELACIONADAS CON LA FORJAForjado Orbital: En este proceso, la deformación ocurre por medio de un dado superior

en forma de cono que presiona y gira simultáneamente sobre el material de trabajo. Elmaterial de trabajo se comprime sobre un dado inferior que tiene una cavidad. Debido aque el eje del cono está inclinado, solamente una pequeña área de la superficie delmaterial de trabajo se comprime en cualquier momento.



OPERACIONES RELACIONADAS CON LA FORJAPunzonado: 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). Elproceso se usa frecuentemente para hacer cavidades de moldes para moldeo de plásticos yfundición en dados. La forma de acero endurecido se llama punzón o fresa y está maquinadacon la geometría de la parte que se va a moldear.




Recortado: El recortado es una operación que se usa para remover la rebabade la parte de trabajo en el forjado con dado impresor. El recortado en lamayoría de los casos se realiza por cizallamiento como en la figura 3.34,en la cual un punzón fuerza el material de trabajo a través de un dadode corte, cuyo contorno tiene el perfil de la parte deseada.




Forjado Isotérmico en Dado Caliente El forjado isotérmico es un términoque se aplica a operaciones de forjado caliente, donde la parte detrabajo se mantiene a temperaturas elevadas durante todo el proceso.Si se evita que la pieza de trabajo se enfríe al contacto con la superficiefría de los dados, como se hace en el forjado convencional, el metal fluyemás fácilmente y la fuerza requerida para desempeñar el proceso sereduce. Se aplica en el Ti y sus aleaciones.



DEFECTOS EN FORJA



GRACIAS


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