CONFORMADO DE MATERIALES METLICOS

DPMCONFORMADO DE MATERIALES METLICOS FORJA

INTRODUCCIN..2PROCESOS DE CONFORMADO..3TRABAJO EN FRIO..5TRABAJO EN CALIENTE5CLASIFICACION DE LOS PROCESOS DE CONFORMADO6PROCESO DE FORJADO....7CARACTERISTICAS DE LOS PRODUCTOS FORJADOS8QUE METALES SE PUEDEN FORJAR? ....8VENTAJAS E INCOVENIENTES.8CLASIFICACION DE LAS OPERACIONES DE FORJADO...9FORJADO EN DADO ABIERTO.9FORJADO EN DADO IMPRESOR O CERRADO..10FORJADO SIN REBABA11APLICACIONES11MAQUINAS EMPLEADAS EN EL FORJADO..12MARTINETES DE FORJA.12PRESAS DE FORJADO..13PRENSAS HORIZONTALES14OTRAS OPERACIONES DE FORJADO15RECALCADO..15ESTAMPADO.15FORJADO CON RODILLOS.16FORJADO ORBITAL17PUNZONADO18FORJADO ISOTERMICO.19RECORTADO.19CONCLUSIONWEBGRAFIAINTRODUCCIN

Todas las piezas metlicas, excepto las fundidas, en algn momento de su fabricacin han estado sometidas a una operacin al menos de conformado de metales, y con frecuencia se necesitan varias operaciones diferentes.Una caracterstica importante de los metales es que se pueden conformar fcilmente para obtener piezas de distinta geometra. Si se somete a esfuerzos vara su red cristalina y se originan dos tipos de deformaciones:-Elstica: los tomos recuperan su posicin original al cesar el esfuerzo. -Plstica: los tomos no recuperan su posicin inicial al crear el esfuerzo. El conformado ms habitual se realiza por medio de la deformacin plstica.

Objetivo del conformado

La teora del conformado de metales puede ayudar a determinar la forma de utilizar las mquinas de la manera ms eficiente posible, as como a mejorar la productividad.

PROCESOS DE CONFORMADO

Los procesos de conformado de metales comprenden un amplio grupo de procesos de manufactura, en los cuales se usa la deformacin plstica para cambiar las formas de las piezas metlicas.Figura2. Anillos laminados forjados

En los procesos de conformado, las herramientas, usualmentedados de conformacin, ejercen esfuerzos sobre la pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometra del dado.

Curva de Esfuerzo vs Deformacin

Debido a que los metales deben ser conformados en la zona de comportamiento plstico, es necesario superar el lmite defluenciapara que la deformacin sea permanente. Por lo cual, el material es sometido a esfuerzos superiores a sus lmites elsticos, estos lmites se elevan consumiendo as laductilidad.

Figura 2. Curva esfuerzo-deformacin verdaderosTres formas bsicas de relacin esfuerzo-deformacin

Figura 3. Comportamientos comunes de esfuerzo-deformacin

Perfectamente elstica Este comportamiento lo presentan materiales como cermicos y algunos hierros y termoestables, el cual est definido por su alta rigidez, no presentan zona plstica, por lo tanto, se fracturan fcilmente.

Elstica y perfectamente plsticaEste material tiene una rigidez definida por E. Unavez que alcanza el punto de fluencia el material se deforma plsticamente al mismo nivel de esfuerzo.Ejemplo: los metales cuando son calentados para recristalizarlos

Elstica y endurecible por deformacin:Este es el comportamiento comn en lo metales, caracterizado por una zona elstica definida por la ley de Hookee=Ee, seguido de una zona plstica definida por K y n.

Trabajo en frio

Hace referencia a todos aquellos procesos de conformado realizado a baja temperatura generalmente ambiente, como son:Embutido, doblado, rolado, estiradoAdems, posee un acabado brillante y bastante exacto. Tiene la particularidad de mejorar la resistencia, la maquinabilidad (propiedad de los materiales que permite comparar la facilidad con la que pueden ser mecanizados por arranque de viruta)El endurecimiento por deformacin plstica en fro es el fenmeno por medio del cual un metal dctil se vuelve ms duro y resistente a medida es deformado plstica mente.

Trabajo en caliente

Una de las propiedades ms importantes de los metales es su maleabilidad, este trmino, indica la propiedad de un metal para ser deformado mecnicamente por encima de su lmite elstico, sin deformarse y sin incremento considerable en la resistencia a la deformacin. Dado que el metal se encuentra a alta temperatura, los cristales reformados comienzan a crecer nuevamente, pero estos no son tan grandes e irregulares como antes. AI avanzar el trabajo en caliente y enfriarse el metal, cada deformacin genera cristales ms pequeos, uniformes y hasta cierto grado aplanados, lo cual da al metal una condicin a la que se llama anisotropa u orientacin de grano o fibra, es decir, el metal es ms dctil y deformable en la direccin de un eje que en la del otro.

Clasificacin de los procesos de conformado

PROCESOS DE FORJADO

El forjado es un proceso de deformacin en el cual el material se comprime entre los dados, usando una fuerza de impacto o una presin gradual para formar la pieza. El proceso puede realizarse en fro o en caliente, la seleccin de temperatura es decidida por factores como la facilidad y costo que involucre la deformacin, la produccin de piezas con ciertas caractersticas mecnicas o de acabado superficial. Este proceso es la operacin ms antigua para formado de metales y se remonta quiz al ao 5000 a.C. En la actualidad el forjado es un proceso industrial importante, mediante el cual se hacen una variedad de componentes de alta resistencia para automviles, vehculos aeroespaciales y otras aplicaciones. La industria del acero y de otros metales bsicos usa el forjado para fijar la forma bsica de grandes componentes que luego se maquinan para lograr su forma final y dimensiones definitivas.

CARACTERISTICAS DE LOS PRODUCTOS DE FORJADO

Dado abierto Simples, baratos, tiles para pequeas cantidades, amplia variedad de tamaos, buena resistencia. Dado cerrado Mejor Aprovechamiento del material, mejores propiedades que los dados abiertos, buena precisin dimensional, alta velocidad de produccin, y buen acabado. Dado de impresin, bajo costo, alta velocidad de produccin.

Qu metales se pueden forjar? Cualquier metal puede ser forjado. Los ms comunes son: Aceros al carbono, aleados, inoxidables, de alta dureza, aluminio, titanio, cobre y latn, y aleaciones refractarias que contienen cobalto, nquel o molibdeno. Cada aleacin tiene diferentes propiedades, niveles de resistencia y peso, caractersticas especficas, determinadas por el usuario para un mejor uso.

Ventajas e inconvenientes del forjadoForja en trabajo en caliente: Ventajas: Las fuerzas requeridas para deformarlo son menores. El material tiene buena soldabilidad y maquinabilidad. Se elimina la porosidad del metal. Desventajas: Ventajas y desventajas del forjado. Forja en trabajo en caliente: Ventajas: Las fuerzas requeridas para deformarlo son menores. El material tiene buena soldabilidad y maquinabilidad. Se elimina la porosidad del metal. Desventajas: Existe una rpida oxidacin o escamado de la superficie por lo que no es posible manejar tolerancia estrecha. Se produce un alto consumo de energticos te una rpida oxidacin o escamado de la superficie por lo que no es posible manejar tolerancia estrecha. Se produce un alto consumo de energtico.CLASIFICACION DE LAS OPERACIONES DE FORJADO

Forja en dados abiertosSe llama dados abiertos por que el material no est confinado lateralmente, se hace generalmente entre dados planos permitiendo un amplio rango de formas y tamaos. Si se desea una pieza con excelente integridad estructural y es de gran tamao, lo ms apropiado es forja en dados abiertos. El tamao de la pieza slo est limitado por el tamao del lingote o tocho inicial.

Prctica del forjado en dado abiertoLas formas generadas por operaciones en dado abierto son simples, como flechas, discos y anillos. En algunas aplicaciones los dados tienen ligeros contornos en su superficie los que ayudan a formar el material de trabajo. Un ejemplo de material forjado en dado abierto en la industria del acero es el formado de grandes lingotes cuadrados para convertirlos en secciones redondas. Estas operaciones en dados abiertos producen formas rudimentarias las cuales requieren ciertas operaciones posteriores para refinar las partes a sus dimensiones y forma final.

Forjado con dado impresor o cerradoSe realiza con dados cuya forma es la inversa a la pieza que se requiere forjar en el material de trabajo. La pieza de trabajo inicial se muestra como una parte cilndrica similar a la de las operaciones previas en dados abiertos. Al cerrarse el dado y llegar a su posicin final, el metal fluye ms all de la cavidad del dado y forma una rebaba en la pequea apertura de las placas del dado, la rebaba tiene una importante funcin ya que cuando empieza a formarse impide que el metal siga fluyendo hacia la abertura, y de esta manera obliga al material a permanecer en la cavidad. Lo que incrementa la resistencia a la deformacin. La restriccin del flujo de material produce una mayor compresin al interior del dado lo que fuerza al material a llenar los espacios no ocupados anteriormente, produciendo as un producto de gran calidad.

Forjado sin rebaba En la terminologa industrial, el forjado con dado impresor se llama algunas veces forjado en dado cerrado. Sin embargo, hay diferencia entre forjado con dado impresor y forjado con dado cerrado real. La diferencia es que, en el forjado sin rebaba, la pieza de trabajo original queda contenida totalmente dentro de la cavidad del dado durante la comprensin. El forjado sin rebaba tiene ciertos requerimientos sobre el control del proceso, los cuales son ms exigentes que el forjado con dado impresor. Ms importante es que el volumen del material de trabajo debe ser igual al volumen de la cavidad, si la pieza inicial es demasiado grande la presin excesiva puede causar daos en el dado o en la prensa, y tambin si el material inicial es demasiado pequeo quedara espacio libre dentro de la cavidad, este proceso se encuentra sujeto a medidas muy estrechas en lo que a tolerancia se refiere.

AplicacionesLa forja tiene multitud de aplicaciones en distintos campos, algunas de ellas son las siguientes:Bielas, cigeales, ejes, rejas, barandillas, cabezas de tornillos, de pernos, remaches, clavos, etc

MAQUINAS EMPLEADAS EN EL FORJADO

El equipo que se usa en forjado consiste en mquinas de forja, que se clasifican en martinetes, prensas, dados de forjado y herramientas especiales que se usan en estas mquinas; equipos auxiliares como hornos para calentar el material trabajo, dispositivos mecnicos para cargar y descargar el material de trabajo y estaciones de recorte para recortar las rebabas del forjado con dado impresor.

FORJA CON MARTINETEEste es el equivalente moderno del forjado del herrero en donde la fuerza limitada del herrero ha sido reemplazada por martillo mecnico o de vapor.Los martinetes se usan ms frecuentemente para forjado con dado impresor. La parte superior del dado de forjado se fija al pisn y la parte inferior se fija al yunque.Cuando la parte superior del dado golpea el material de trabajo, la energa 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.

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PRENSA DE FORJADOLa forja con prensa emplea una accin lenta de compresin para deformar el metal. En la forja con martinete, gran parte de la energa de impacto se disipa cerca de la superficie del metal y por lo tanto no es posible forjar grandes secciones con martinetes; la lenta accin de la prensa de forjar, por el contrario, penetra completamente a todo el metal.Las prensas de forjar se fabrican en tamaos muy grandes. Durante algn tiempo han sido comunes capacidades de hasta 18.000 toneladas, y estos ltimos aos han sido puestas en operacin prensas de 35.000 y 50.000 toneladas.Muchas piezas forjadas con prensas se completan en solo cierre de las matrices. Las forjas con prensas requieren menos salida que las piezas forjadas con martinete, y tienen por lo tanto mayor exactitud dimensional.

https://www.youtube.com/watch?v=kcKnJGEj_uM

Prensa horizontalEl forjado horizontal implica una barra de seccin uniforme en medio de los dados y se aplica una presin sobre el extremo caliente, provocando que sea recalcada o formada segn el dado.La longitud de la barra a ser recalcada no puede ser muy grande,pues si no el material se doblara en vez de expandirse para llenar la cavidad del dado. Los dados no se limitan solo al recalcado pueden usarse tambin para penetrado punzonado, recorte o extrusin. No hay choque o vibracin en la maquina Igual en ambos lados Se requiere menos energa que en otros procesos

https://www.youtube.com/watch?v=CW4o_-8TZL8

OTRAS OPERACIONES DE FORJADO

Aparte de las operaciones convencionales de forja descritas en las secciones anteriores, hay otras operaciones de formado para metal que estn relacionadas, se asocian muy cerca con el forjado.

RECALCADOEs un proceso en el cual se aumenta la seccin de una pieza inicial reduccin su longitud aplicando una fuerza de compresin, Este proceso fue desarrollado originalmente para formar las cabezas de tornillos. Actualmente el propsito de esta mquina ha sido ampliado para incluir una vasta variedad de forjas. Es esencialmente una prensa de doble accin con movimientos horizontales en lugar de verticales.

Se puede incrementar el dimetro hasta 3 veces. No crea rebabas. Puede hacerse en frio. Puede usarse una secuencia de dados para dar forma .

EstampadoEl estampado es un forjado mecnico en el que se emplea un molde o estampa para conformar la pieza.La estampa se compone de dos partes (estampa y contra estampa) que se acoplan entre s. Al disear las estampas hay que aumentar sus dimensiones en previsin de la posterior contraccin del material que se produce. Tambin es preciso prever unas salidas de material para asegurar que el llenado de la estampa es correcto.La rebaba producida se eliminar en una operacin posterior.La estampacin se puede realizar tanto en fro como en caliente. Hasta hace poco la estampacin en fro se reservaba nicamente para metales muy dctiles (plomo, estao, etc.) y para aceros con bajo contenido de carbono en piezas pequeas. Actualmente es posible estampar en fro aceros aleados bajo ciertas condiciones.

FORJADO CON RODILLOSEste es un proceso de deformacin que se usa para reducir una seccin transversal de una pieza de trabajo cilndrica o rectangular, esta pasa a travs de una serie de rodillos opuestos con canales que igualan la forma requerida para la parte final. El forjado con rodillos se clasifica como proceso de forja an cuando use rodillos, ya que los rodillos no giran continuamente, sino que solo lo hacen sobre la seccin que se debe deformar.

FORJADO ORBITALEn este proceso, la deformacin ocurre por medio de un dado superior en forma de cono que presiona y gira simultneamente sobre la parte de trabajo. El material de trabajo se comprime sobre un dado inferior que tiene una cavidad. Debido a que el eje del cono esta inclinado, solamente una pequea rea de la superficie de trabajo se comprime en cualquier momento. Al revolver el dado superior, el rea bajo compresin tambin gira. Estas caractersticas del forjado orbital producen una reduccin sustancial en la carga requerida de la prensa para alcanzar la deformacin de trabajo.

PUNZONADOEl punzonado en forja es un proceso de deformacin en el cual se prensa una forma endurecida de acero sobre un bloque de acero suave (u otro material suave). El proceso se usa frecuentemente para hacer cavidades de moldes para moldeo de plstico y fundiciones de dados. La forma del acero endurecido se llama punzn o fresa, y esta maquinada con la geometra de la parte que se va a moldear. Para forzar la fresa dentro del bloque de acero suave se requiere una fuerza sustancial, esto se otorga generalmente con una prensa hidrulica.La formacin completa de la cavidad del dado en el bloque requiere frecuentemente varios pasos, como el fresado seguido del recocido para remover el endurecimiento por deformacin.La ventaja del punzonado en esta aplicacin es que es ms fcil maquinar la forma positiva que erosionar la cavidad negativa.

https://www.youtube.com/watch?v=W4Prs_cXZ4A

FORJADO ISOTERMICOEl forjado isotrmico es un trmino que se aplica a operaciones de forjado caliente, donde la parte de trabajo se mantiene a temperaturas elevadas durante todo el proceso. Si se evita que la pieza de trabajo se enfre al contacto con la superficie fra de los dados, como se hace en el forjado convencional, el metal fluye ms fcilmente y la fuerza requerida para desempear el proceso se reduce. El forjado isotrmico es ms costoso que el forjado convencional y se reserva para metales difciles de forjar, como el titanio y las sper aleaciones, y para partes complejas. El proceso se lleva a cabo algunas veces al vaco para evitar la oxidacin rpida del material del dado.

RecortadoEl recortado es una operacin que se usa para remover la rebaba de la parte de trabajo en el forjado con dado impresor. El recortado en la mayora de los casos se realiza por cizallamiento en la cual un punzn fuerza el material de trabajo a travs de un dado de corte, cuyo contorno tiene el perfil de la parte deseada. El recorte se hace usualmente mientras el material de trabajo est an caliente, esto significa que se debe incluir una prensa de recortado separado por cada martinete o prensa. En los casos donde el trabajo podra daarse por el proceso de corte, el recorte puede hacerse por medios alternativos, como esmerilado o aserrado.

CONCLUSION

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http://todo-sobre-la-forja.blogspot.com.es/2011/05/y-las-desventajas-ventajas-de-forjar.html

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Alejandro Soto

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