6. PROCESOS DE FORMADO

8/2/2019 6. PROCESOS DE FORMADO

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PROCESOS DE

FORMADOUNIDAD VI


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FUDAMENTOS DELFORMADO DE

METALES


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O El formado de metales incluye variosprocesos de manufactura en los cualesse usa la deformacin plstica paracambiar la forma de las piezas metlicas.

O La deformacin resulta del uso de unaherramienta que usualmente es un dadopara formar metales, el cual aplicaesfuerzos que exceden la resistencia a lafluencia del metal. Por tanto, el metal sedeforma para tornar la forma quedetermina la geometra del dado.


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OEn general, se aplica elesfuerzo de compresin paradeformar plsticamente elmetal. Sin embargo, algunosprocesos de formado estiran elmetal, mientras que otros lo

doblan y otros ms lo cortan.


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PRENSAS


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CORTADORAS


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DOBLADORAS
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Para formar exitosamente un metal ste

debe poseer ciertas propiedades. Laspropiedades convenientes para el formadoson:

O Baja resistencia a la fluenciaO Alta ductilidad.

Estas propiedades son afectadas por la

temperatura. La ductilidad se incrementa yla resistencia a la fluencia se reducecuando se aumenta la temperatura detrabajo.


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El efecto de la temperatura da

lugar a la siguiente clasificacin:

O Trabajo en fro,

O Trabajo en tibio trabajo encaliente por debajo de latemperatura de recristalizacin

O Trabajo en caliente arriba de la

temperatura de recristalizacin.


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O La velocidad de formacin y la friccin sonfactores adicionales que afectan el desempeo delformado de metales.

O Cuando el metal se deforma en fro aumenta suresistencia debido al endurecimiento pordeformacin, pero si el metal se deforma a unatemperatura lo suficientemente elevada (por arribadel punto de recristalizacion) no ocurre elendurecimiento por deformacin, en su lugar seforman nuevos granos libres de deformacin, estatemperatura es aproximadamente al 50% de la

temperatura de fusin del metal, llamndosetemperatura de recristalizacion y se requiereaproximadamente una hora para la formacin denuevos granos.


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Trabajo del metal en calienteO Los procesos de deformacin de metalesaprovechan las propiedades de flujo plstico delmaterial a medida que es deformado paraproducir la forma deseada: el material se

comprime o estira hasta adquirir la formadeseada.
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Trabajo del metal en caliente

Las tecnologas de fabricacin para elproceso de conformado en calienteson:

O Laminacin

O Forja

O ExtrusinO Estirado

O Doblado

O Embutido


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Trabajo del metal en calienteO Teniendo en cuenta los usos de los

productos metlicos obtenidos (automvil,

minera, ferrocarril, construccin naval,etc) y el volumen fabricado, seconsideran como procesos msrelevantes dentro del conformado encalientela laminacin en caliente y la

forja.


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Trabajo del metal en calienteO Laminacin en caliente:

O Conformado en el cual se hace pasar el

metal por trenes de rodillos que le dan unaforma progresivamente ms parecida a ladeseada.


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Trabajo del metal en calienteO Un efecto del trabajo en caliente con la

operacin de laminado, es el refinamiento

del grano causado por recristalizacin.


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Trabajo del metal en caliente


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Trabajo del metal en calienteO El trabajo en caliente tiene las ventajas siguientes:

O La porosidad en el metal es considerablementeeliminada. La mayora de los lingotes fundidoscontienen muchas pequeas sopladuras. Estas sonprensadas y a la vez eliminadas por la alta presin detrabajo.

O Las impurezas en forma de inclusiones sondestrozadas y distribuidas a travs del metal.O Los granos gruesos o prismticos son refinados. Dado

que este trabajo est en el rango recristalino, seriamantenido hasta que el lmite inferior es alcanzadopara que proporcione una estructura de grano fino.

O Las propiedades fsicas generalmente se mejoran,principalmente debido al refinamiento del grano. Laductilidad y la resistencia al impacto se perfeccionan,

su resistencia se incrementa y se desarrolla una granhomogeneidad en el metal. La mayor resistencia delacero laminado existe en la direccin del flujo del metal.

O La cantidad de energa necesaria para cambiar laforma del acero en estado plstico es mucho menorque la requerida cuando el acero est fro.


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Trabajo del metal en

caliente


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calienteO Desventajas:

O Debido a la alta temperatura del metal

existe una rpida oxidacin o escamadode la superficie con acompaamiento deun pobre acabado superficial. Comoresultado del escamado no puedenmantenerse tolerancias cerradas. El

equipo para trabajo en caliente y loscostos de mantenimiento son altos, pero elproceso es econmico comparado con eltrabajo de metales a bajas temperaturas.


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caliente


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calienteO Con el paso de los aos ha habido una clara

tendencia a optimizar el proceso. Un tren delaminacinpuede definirse como mquina defabricacin para trabajar materiales por presin

entre cilindros rotativos. Pero esta definicin noest completa, ya que en la mayora de los casosla laminacin de un metal necesita varias etapastecnolgicas, siendo adems necesarias ciertasoperaciones auxiliares, como pueden ser:O El transporte de los materiales

O Su almacenajeO ManipulacinO Corte en las longitudes requeridasO RecalentadoresO EnfriadoresO Identificacin, etc...


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calienteO La demanda de fabricacin en serie

del material laminado lleva consigo

un alto grado de mecanizado y portanto un alto grado deautomatizacin. Las mquinas quetrabajan el metal laminado secolocan en una cadena defabricacin y se conectan con losmedios necesarios que permitantransportar las piezas de unamquina a la siguiente. Estossistemas de mquinas son tpicos


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calienteO Un tren de laminacin moderno de gran

produccin es, generalmente, un conjunto

complejo de mquinas y mecanismos querealizan una serie de operacionesconsecutivas e interrelacionadas.


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caliente

El desarrollo de la tecnologa, en general, y de la automatizacin en particular,subraya el principio de enlazar todas las etapas de la fabricacin, desde la materia

prima hasta el embalaje de los productos terminados, en una cadena automatizada.


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FORJADOO A pesar de que la forja es el mtodo ms

antiguo de trabajar el metal (ao 8000a.C.), an se sigue utilizando en la

actualidad ya que asegura las mejoresaractersticas mecnicas de losmateriales y la ms alta calidad encualquier tipo de producto.

O

Aunque puede no ser el mtodo mseconmico para hacer productos enciertas geometras, la historia hademostrado que la forja tiene el ms altonivel de precisin y combinacin de

propiedades mecnicas.O Las instalaciones los e ui os actuales


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FORJADOO Forja: Conformado en caliente mediante

la aplicacin de grandes presiones:

O

intermitentemente (golpes) oO e forma continua (prensado).


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FORJADOO 1.Forja de herrero o con martillo

O 2.Forja con martinete

O 3.Forja horizontalO 4.Forja con prensa

O 5.Forja de laminado

O 6.Estampado


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O No se obtienen tolerancias cerradas

O No formas complicadasO


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O No se obtienen tolerancias cerradas

O No formas complicadasO


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FORJADOO 2.Forja con martinete

O Este es el equivalente moderno delforjado de herrero en donde la fuerzalimitada del herrero ha sido reemplazadapor un martillo mecnico o de vapor. Elproceso puede llevarse a cabo en forjadoabierto donde el martillo es reemplazado

por un mazo y el metal es manipuladomanualmente sobre un yunque.


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Figura 9. Martillo para forja por cada libre.


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FORJADOO 3.Forja horizontal

O No hay choque o vibracin en la mquina

O

Igualmente en ambos ladosO Menos tiempo de contacto entre el material

y el dado

O se requiere menos energa que con otrosprocesos de forja


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El penetrado progresivo

Los dados no se limitan alrecalcado, pueden usarse tambinpara penetrado, punzonado,recorte o extrusin.

Puede alimentar barra de acerocalentada por induccin a lacavidad del dado


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FORJADOO 4.Forja con prensa

O Emplean una accin lenta de compresindeformando el metal plstico,contrariamente al rpido impacto del golpedel martillo.

O Pueden ser operadas ya sea mecnica ohidrulicamente

O pueden ejercer una fuerza de 4 a 90 MN


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FORJADOO 4.Forja con prensa

O Forjas de ms de 100 ton de peso puedenser movidas fcilmente en estas prensasforjadoras y los productos de ms altacalidad son manufacturados por estatcnica.


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FORJADOO 5.Forja de laminado

O La forja por laminado se usa en una ampliavariedad de piezas, incluyendo ejes,

barras para propulsores de avin,palancas, hojas de cuchillos, cinceles,estrechado de tubos y extremos demuelles. Las piezas hechas de este modotienen muy buen terminado de superficie y

las tolerancias son iguales a otrosprocesos de forja. El metal es trabajadocompletamente en caliente y tiene buenaspropiedades fsicas.


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O Laminado de anillos


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O Laminado de anillos


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O Laminado de cuerdas


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FORJADOO 6.Estampado

O El estampado difiere de la forja conmartillo en que se usa ms bien una

impresin cerrada que dados de caraabierta

O Para asegurar el flujo propio del metaldurante los golpes intermitentes, lasoperaciones se dividen en un nmero

de pasos. Cada paso cambia la formagradualmente, controlando el flujo delmetal hasta que la forma final seobtiene.

O El nmero de pasos requeridos varia

de acuerdo al tamao y forma de lapieza, las cualidades de forja del metal


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O


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O

Necesidad de un proceso posterior dedesbarbado


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O


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O Las temperaturas aproximadas de forjadoson:

O acero 1100 a 1250 C;

O cobre y sus aleaciones 750 a 925C;

O magnesio 370 a 450C.


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O Con dados cerrados


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O El forjado sin rebabase clasificafrecuentemente como un proceso deforjado de precisin


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FORJADOO Dados de forjado Es importante el

diseo de los dados para el xito de laoperacin de forjado. Las partes que seforjan deben disearse con elconocimiento de los principios ylimitaciones de este proceso.


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FORJADOO Factores Crticos

O El principal factor que se debe controlar en elproceso de conformado en caliente es la

temperatura a la cual se est calentando elmaterial. Si el calentamiento es insuficiente elmetal ser ms difcil de trabajar debido a queposee una menor ductilidad y maleabilidadpropiedades que se le confieren al calentarlosa una temperatura adecuada.

O El proceso de laminado en caliente debe seguiruna secuencia: primero calentamiento, pasar lachapa por el tren de desbaste, luego por el trende laminacin y por ultimo el tren de acabado.Si no se respeta esta secuencia se presentandiversos problemas tales como: desgaste


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FORJADOO Factores Crticos

O Como variables crticas de proceso tenemos:velocidad de alimentacin, tiempo detratamiento, nmero de pasadas en laminador

y temperatura de salida.

O La calidad de la colada es un factor limitantepara los posteriores procesos de conformado

O

El mantenimiento de los equipos tambin esdeterminante, ya que del buen funcionamientodepende una buena productividad. Aquincluimos el recambio y mantenimiento de losutillajes.

O

La situacin geogrfica de la planta industrial.Hay que favorecer la cercana a las aceras y/o


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calienteO Laminado

O Materiales:

O metales puros: Al, Cu, Fe, Ti, Zn

O aleaciones: Acero, de Al, (Al-Cu, Al-Mg, Al-Zn,Al-Mn) de Mg ( Mg-Al, Mg-Zn, Mg-Mn), de Cu(Cu-Zn, Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Pb) o bronces (Cu-Al, Cu-Ni, Cu-Si)

O ForjadoO Materiales:

O metales puros: Al, Cu, Fe, Ti, Zn

O aleaciones: Acero, de Al, (Al-Cu, Al-Mg, Al-Zn,Al-Mn) de Mg ( Mg-Al, Mg-Zn, Mg-Mn), de Cu

(Cu-Zn, Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Pb) o bronces (Cu-- -


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calienteO Ejemplos:


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calienteO Ejemplos:

O Molinos laminadores


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calienteO Ejemplos:
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FORJADO
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FORJADO
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EXTRUSION

O Los metales que pueden trabajarse encaliente pueden extruirse con formas deseccin transversal uniforme con ayudade presin
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EXTRUSION

O El principio de extrusin, similar a laaccin del chorro de la pasta de dientesde un tubo, ha sido muy usado para

procesos en serie desde la produccin deladrillos, tubo de desage, tubo dedrenaje, hasta la manufactura demacarrones.
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EXTRUSION

O Algunos metales como el plomo,estao y aluminio pueden extruirseen fro

O Consiste en forzar al metal(confinado en una cmara de

presin) a salir a travs de dadosespecialmente formados.

O Varillas, tubos, guarnicionesmoldeadas, formas estructurales,

cartuchos de bronce, y cables
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EXTRUSION

O Las velocidades de operacin dependensobre todo de la temperatura y material,varan de unos cuantos metros sobre

minuto hasta 275 m/min.
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EXTRUSION

Temperaturas de varios metales en laextrusin en caliente
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EXTRUSION

Aluminium hot extrusion die
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EXTRUSION

O Ventajas de la extrusin:

O facilidad de producir una variedad deformas de alta resistencia, buena exactitud

y terminado de superficie a altasvelocidades de produccin, y relativamentecon un bajo costo de los dados.

O Longitudes casi ilimitadas


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EXTRUSION

O Existen muchas variantes de esteproceso.

O Extrusin Directa

O Extrusin Indirecta

O Extrusin por Impacto


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EXTRUSION

Extrusin Directa

O El metal es extruido a travs del dadoabrindolo hasta que slo queda una

pequea cantidad


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EXTRUSION

Extrusin Indirecta

O parte extruida es forzada a travs delvstago apisonador


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EXTRUSION

O Extrusin por Impacto:

O Un punzn es dirigido al pedazo demetal con una fuerza tal que ste es

levantado a su alrededor.

O La mayora de las operaciones deextrusin por impacto, tales como lamanufactura de tubos plegables, son

trabajadas en fro.


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EXTRUSION


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MANUFACTURA DE

TUBERIAO Pueden hacerse por soldadura elctrica o

a tope, plancha para formado de tubos,perforado y extrusion. (para tuberia sin

costura)

O Tuberia sin costuraalta presin y

temperatura como tambin paratransportar gas y lquidos qumicos.


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MANUFACTURA DE

TUBERIAO Pueden hacerse por soldadura elctrica o

a tope, plancha para formado de tubos,perforado y extrusion. (para tuberia sin

costura)


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MANUFACTURA DE

TUBERIAO Tuberia sin costuraalta presin y

temperatura como tambin para

transportar gas y lquidos qumicos.Hasta de 400 mm de dimetro.

O Tubo soldado a tope es el mscomn y se usa con propsitos

estructurales, postes y paratransporte de gas, agua ydesperdicios.

O

Tubo con soldadura elctrica se usa


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MANUFACTURA DE

TUBERIA

tamaos hastade 75 mm dedimetro.

Soldadura a Tope


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MANUFACTURA DE

TUBERIA

tamaos hastade hasta 400 mmmm de dimetro

3 a 15 mm

espesor.

SoldaduraElctrica a Tope

formado en fro

dos rodilloselectrodo queabastecen corrienteal generar el calor


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MANUFACTURA DE

TUBERIAtamaos hastade hasta 150 mmmm de dimetro

Perforado

Para producir tubo sin costuraCalor de forja en un horno antes deser perforado


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MANUFACTURA DE

TUBERIAPerforadotubos grandes hasta de 350 mm dedimetro se les da una segundaoperacin


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MANUFACTURA DE

TUBERIAPerforadotubos grandes hasta de 350 mm dedimetro se les da una segundaoperacin


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MANUFACTURA DE

TUBERIA


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MANUFACTURA DE

TUBERIAExtrusin de Tubo

operacin completa debe ser rpida yvelocidades hasta de 180 m/min


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MANUFACTURA DE

TUBERIA


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EMBUTIDO

O Para productos sin costura que nopueden hacerse con equipo convencionalde rolado.


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EMBUTIDOO Se calienta una lupia a

temperatura de forja y con unpunzn de penetracinoperado con una prensa

vertical, la lupia se forma porforja dentro de un extremohueco cerrado.


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EMBUTIDOO Para cilindros largos o tubos

de pared delgada, puedenrequerirse calentamientos yembutidos repetidos


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EMBUTIDOO Para cilindros largos o tubos

de pared delgada, puedenrequerirse calentamientos yembutidos repetidos


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EMBUTIDO


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EMBUTIDO


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RECHAZADO EN

CALIENTESe usa comercialmente para conformaro formar placas circulares gruesas dealguna forma sobre un cuerpo giratorio y

estrangular o cerrar los extremos detubos


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RECHAZADO EN

CALIENTEEn ambos casos una especie de torno se usapara hacer girar la pieza rpidamente. Elformado se hace con una herramienta depresin roma o rodillo que entra en contacto

con la superficie de la pieza en rotacin yprovoca el flujo del metal y que ste seconforme a un mandril de la forma deseada.Una vez que la operacin se desarrolla, se

genera un considerable calor por rozamientoel cual ayuda a mantener al metal en estadoplstico.


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FORJADO TIBIO

O Conocido como Termoforjado utiliza unatemperatura intermedia que normalmentese usa para trabajo en fro y en caliente.

No hay cambios metalrgicos en el metalni imperfecciones de superficiefrecuentemente asociadas con el metaltrabajado a temperaturas elevadas.


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FORJADO TIBIOLas lneas de flujosiguen el contorno de lapieza, se reducen lasconcentraciones deesfuerzos. La

temperatura del metal ylas presiones yvelocidades de forjadodeben controlarse

cuidadosamente,puesto que el metalest abajo de latemperatura de

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