Forja de Metales

El proceso de forjado fue el primero de los procesos del tipo decompresión indirecta y es probablemente el método más antiguo deformado de metales. Involucra la aplicación de esfuerzos decompresión que exceden la resistencia de fluencia del metal. En esteproceso de formado se comprime el material entre dos dados, para quetome la forma deseada.

Los productos más típicos que se pueden obtener a través del forjadoson: tornillos, remaches, ejes de turbinas, engranajes, bielas, piezasestructurales para maquinaria, aviones, ferrocarriles.

¿Por que usa el forjado?

Incrementa las propiedades del material.

Para altas producciones y bajos costos

Se reduce el maquinado de acabado.

Pueden formarse materiales con alta dureza/ tenacidad.

Producciones muy rápidas.

Metales que se pueden forjar

Cualquier metal puede ser forjado, los mas comunes son aceros al carbono, aleados, inoxidables, de alta dureza,

aluminio, titanio, cobre y latón, y aleaciones refractarias que contienen cobalto, níquel o molibdeno.

Existen tres tipos de operación de forjado

Forjado a dado abierto: El material se comprime entre dos planos, permitiendo que el material fluya sin restricción en sus caras laterales.

Ventajas y desventajas del forjado con dado abierto

-Ventajas: Sencillez de sus dados que hacen el proceso bastante

económico. Útil para un número pequeño de piezas a realizar. Amplia gama de tamaños disponibles. Altos valores de resistencia.

-Desventajas: Limitación en la forma del dado a la hora de crear piezas

complejas. Necesidad de obtener la forma final mediante maquinaria. Poca capacidad de producción. Mala utilización del material a procesar. Destreza para llevar a cabo el proceso correctamente.

Forjado en dado impresor: El dado de compresión ejerce fuerza sobre la superficie de la pieza, haciendo que esta tome la forma del dado. A pesar de que aumenta la restricción en el metal, es posible que este fluya más alta del dado impresor lo que causa un exceso de material (rebaba).

Ventajas y desventajas del forjado con dado cerrado

-Ventajas:

Buena utilización del material a procesar.

Obtención de piezas con mejores propiedades mecánicas que las obtenidas en forja con dado abierto.

Buena precisión dimensional.

Gran capacidad de producción y reproductibilidad.

-Desventajas

Gran coste de los dados para bajo número de piezas a producir.

Necesidad del maquinado para la obtención del producto final.

Forjado sin rebaba o de precisión: El dado restringe completamente el material dentro de la cavidad y no se produce rebaba excedente. Los productos principales producidos con forjados de precisión son: engranajes, cajas, bielas y álabes de turbinas. Sin embargo, se desperdicia menos material y no se precisa tanto maquinado final porque la pieza está más cercana a lograr su forma final. Por lo anterior, para elegir entre el forjado normal y el de precisión se requiere de un análisis económico especialmente en lo que concierne al volumen de producción.

Alabe de turbina por forjado de precisión

Las ventajas de realizar una forja de precisión son: Las tolerancias cerradas. Con frecuencia no se requieren operaciones de maquinado. Muy buena utilización del material. Factible con almas y bridas muy delgadas.

Como inconveniente podemos decir que: Se requieren grandes fuerzas. Que los dados son intrincados. Se requieren medios para separar la forjadura de los dados.

Entre los procesos de forjado con dado cerrados podemos destacar:

La acuñación que se usa esencialmente para producir monedas, medallones y joyería.

Diversas operaciones de forjado

Acuñado: se trata de un proceso de forjado en matriz cerrada que por lo general se utiliza en el troquelado de monedas, medallas y joyería. La pieza en bruto o trozo de metal se acuña en la cavidad de una matriz completamente cerrada. Para producir detalles finos (por ejemplo, el detalle de las monedas recién troqueladas).

Cabeceado: también conocido como forjado por recalcado, es básicamente una operación de recalcado que por lo general se efectúa en el extremo de una barra redonda o alambre para aumentar la sección transversal, como ejemplo tenemos los clavos, la cabeza de los tornillos, los pernos, remaches y muchos otros sujetadores.

Penetrado: Este es el proceso de penetración de la superficie de una pieza de trabajo (aunque sin pasar a través de ella) con un punzón para producir una cavidad o una impresión.

Forjado artesanal: En este caso, la forja es el arte y el lugar de trabajo del forjador o herrero, cuyo trabajo consiste en dar forma al metal por medio del fuego y del martillo.

Defectos del forjado Además de agrietamiento de la superficie durante el forjado, también se

pueden desarrollar otros defectos debido al patrón de flujo del material en la matriz. Por ejemplo, si no existe suficiente volumen de material para llenar la cavidad de la matriz, el alma se puede torcer durante el forjado y desarrollar pliegues. Por otro lado, si el alma es demasiado gruesa, el exceso de material fluye nuevamente sobre las partes ya formadas de la forja y desarrolla grietas internas.

Equipos Especiales utilizados para la

forja de los metales Prensas mecánicas: Estas prensas son básicamente de tipo manivela o

excéntrica. La prensa mecánica utiliza la energía de un volante activado por un motor eléctrico, para activar el patín que ejercerá una fuerza sobre el material que se tiene que deformar. Se usan para trabajos de corte, estampación, forja y pequeñas embuticiones. Generalmente son de bajo costo, rápidas y fáciles de mantener.

Prensa hidráulica: Estas prensas funcionan a velocidades constantes y son de carga limitada o restringida. En otras palabras, una prensa se detiene si la carga requerida excede su capacidad. Se pueden transmitir grandes cantidades de energía a una pieza de trabajo por medio de una carga constante a través de un recorrido, cuya velocidad se puede controlar. Se usan en operaciones de embutición profunda y en procesos de altas solicitaciones como acuñado. Son menos rápidas que las mecánicas. .

Prensas de tornillo: Estas prensas obtienen su energía de un volantín, por lo que son de energía limitada. La carga de forjado se transmite a través de un tornillo vertical grande y el ariete se para cuando se dispara la energía del volantín. Si las matrices no cierran al final del ciclo, la operación se repite hasta que se complete el forjado. Las prensas de tornillo se utilizan para varias operaciones de matriz abierta y matriz cerrada.

Martillos: Los martillos obtienen su energía de la energía potencial de ariete, que se convierte en energía cinética, por lo que son de energía limitada. A diferencia de las prensas hidráulicas, los martillos operan a altas velocidades y el tiempo reducido de formado minimiza el enfriamiento de una forja en caliente.

Martillo atmosférico

Martinetes: En los martinetes mecánicos, el recorrido del ariete hacia abajo se acelera con presión de vapor, aire o hidráulica hasta casi 100 psi.

Contramartillos: Este martillo tiene dos arietes que se acercan al mismo uno al otro, horizontal o verticalmente, a fin de forjar la parte. Como en las operaciones de forjado de matriz abierta, la parte se puede girar entre impactos para formar la pieza de trabajo de manera adecuada durante el forjado.

Gracias por su atención