3.2_Cuestionario

Proceso de Forja

• Es un proceso de conformado por deformación plástica en el que se comprime el material situado entre dos matrices, de forma gradual o mediante impactos, hasta llegar a la forma deseada, con el material calentado a una temperatura superior a la de recristalización.
• Es uno de los procesos de conformado de metales más antiguos, utilizado desde el 8000 a.C. para producir piezas discretas, como joyería, armas y monedas.
• Producen piezas con buena resistencia y tenacidad, usadas en aplicaciones críticas (seguridad y fiabilidad).

Características del Forjado

• Normalmente se realiza en caliente (Tªrecristalizacion < Tªforja < Tªfusión).
• Suele requerir operaciones adicionales de acabado (geometría y propiedades mecánicas).
• Produce piezas con buena resistencia y tenacidad, características de remaches, tornillos, herramientas y engranajes.

Control del Flujo de Material y Estructura de Grano

• Es importante controlar el flujo de material y la estructura de grano para producir piezas con buena resistencia y tenacidad.
• La forja permite producir piezas con flujo y estructura de grano favorables.

Forjabilidad

• Es la capacidad de un material para soportar una deformación sin romperse.

Forja Libre

• Se reduce la altura (espesor) y se incrementa el diámetro (anchura) de la pieza.
• La deformación no está limitada, y se obtienen piezas de geometría sencilla, series pequeñas, y diversidad de tamaños.
• Defecto típico: abarrilamiento, debida a las fuerzas de fricción entre matriz y pieza. Se puede evitar utilizando lubricantes.

Forja con Martillazo

• Descarga por impacto contra el material de trabajo, requiere varios golpes.
• Golpes rápidos, presión máxima al inicio del impacto, y energía de impacto consumida en la deformación.

Prensas de Forjado

• Aplican una presión gradual en lugar de impactos, compresión a poca velocidad, y aumento de la presión con la deformación del material.
• Presión máxima antes de la descarga, zona deformada más profunda.

Estampación

• Forja con estampa o semicerrada, el material adquiere la forma de la matriz con la que se trabaja.
• Debido a las grandes deformaciones, se requieren varias etapas (empleo de varias matrices).
• Rebaba: exceso de material que fluye entre las aberturas de las matrices, que asegura el llenado completo.

Recalcado

• Forja cerrada (por recalcado), el material queda contenido completamente dentro de la matriz durante la compresión, y no se forma rebaba.
• Control cuidadoso del diseño de la matriz y las variables del proceso.
• Adecuado para geometrías simples y simétricas (Al, Mg y sus aleaciones).

Acuñado

• Caso particular del recalcado, impresión de finos detalles de las matrices en la parte superior e inferior de la pieza.
• Poco flujo de material pero presiones muy altas.
• Aumento de la precisión dimensional y el detalle de piezas procedentes de otros procesos.

Defectos en la Forja

• Grietas y plegado: zonas excesivamente trabajadas, materiales frágiles, temperatura demasiado baja, zonas de difícil llenado.
• Exceso de tensiones residuales: se eliminan con tratamiento térmico.
• Falta de penetración: deformación solo en capas superficiales.
• Pandeo: las piezas esbeltas han de tener una relación longitud/diámetro inferior a 3.
• Abarrilamiento: debido al rozamiento en la interfaz de contacto herramienta-pieza.
• Estructura de fibra: se evita con reducciones inferiores al 50-70% de la sección transversal.

Forja

• El forjado es un proceso de conformado por deformación plástica, donde se comprime el material situado entre dos matrices, hasta llegar a la forma deseada, con el material calentado a una temperatura superior a la de recristalización.
• Es uno de los procesos de conformado de metales más antiguos, utilizado para producir piezas discretas, como joyería, armas y monedas.
• El proceso de forja se lleva a cabo normalmente en caliente, con la temperatura de recristalización inferior a la temperatura de forja y esta última inferior a la temperatura de fusión.
• Suele requerir operaciones adicionales de acabado, como mecanizado y tratamientos térmicos, para dar forma y propiedades mecánicas a la pieza.
• La forja produce piezas con buena resistencia y tenacidad, y se utiliza en aplicaciones críticas, como seguridad y fiabilidad.
• El control del flujo de material y la estructura del grano son fundamentales para producir piezas con buena resistencia y tenacidad.

Clasificación de la Forja

• La forja se clasifica en función de la temperatura de trabajo:
  • Frío: con esfuerzos mayores, buen acabado superficial y precisión dimensional.
  • Caliente: con esfuerzos menores, peor acabado superficial y precisión dimensional.
  • Impacto: con presión máxima al inicio del impacto, energía del impacto se consume en la deformación.
  • Gradual: con compresión a poca velocidad, aumento de la presión con la deformación del material.

Procesos de Forja

• Recalcado: proceso de forja cerrada, donde el material queda contenido completamente dentro de la matriz durante la compresión, no se forma rebaba y es más económico.
• Estampado: proceso de forja donde se produce una forma aproximada, que se acaba por mecanizado.
• Acuñado: caso particular del recalcado, con impresión de finos detalles de las matrices en la parte superior e inferior de la pieza, con poco flujo de material pero presiones muy altas.

Laminación

• En caliente: se obtienen formas intermedias libres de tensiones residuales y propiedades isotrópicas, pero con tolerancias no estrechas y óxido en la superficie.
• En frío: se requieren mayores cargas, se obtienen mejores acabados y tolerancias más estrechas, y mejores propiedades mecánicas.

Productos de Laminación

• Planchas, planchones, tubos, perfiles, barras, alambres, llantas y llantones.

Estirado

• Necesario conocer la reducción máxima en cada pasada, para evitar superar el límite de rotura.
• La reducción máxima posible (teórica) en un solo paso es de 0,632.
• El rozamiento y el endurecimiento por deformación reducen la reducción máxima posible.
• Equipos de estirado: banco de estirado.

Forja

• El forjado es un proceso de conformado por deformación plástica, donde se comprime el material entre dos matrices, calentado a una temperatura superior a la de recristalización, hasta alcanzar la forma deseada.
• Es uno de los procesos de conformado de metales más antiguos, con una historia de 8000 a 4000 a.C.
• Produce piezas discretas, a diferencia del laminado, que produce placas, láminas o perfiles.
• Normalmente se realiza en caliente, con una temperatura de forja inferior a la de fusión.
• Requiere operaciones adicionales de acabado, como mecanizado y tratamientos térmicos, para obtener las propiedades mecánicas deseadas.
• Se utiliza en aplicaciones críticas, como seguridad y fiabilidad, debido a la buena resistencia y tenacidad de las piezas forjadas.

Forja y estructura de grano

• La forja controla el flujo de material y la estructura de grano, lo que permite obtener piezas con buena resistencia y tenacidad.
• La estructura de grano se ve influenciada por el proceso de fabricación, como la fundición, mecanizado y forja.

Forjabilidad

• La forjabilidad es la capacidad de un material para soportar una deformación sin romperse.

Estampación

• La estampación es un tipo de forja que se utiliza para producir piezas con formas complejas y buena precisión.
• El material se comprime entre dos matrices, con variadas etapas y empleo de varias matrices, para asegurar el llenado completo.
• La rebaba, exceso de material que fluye entre las aberturas de las matrices, asegura el llenado completo.
• Se utiliza para producir piezas en grandes series, con un alto coste de las estampas.

Diseño de matrices

• El diseño de matrices es fundamental para determinar el número de pasos necesarios para obtener la forma final deseada.
• Se debe definir los planos principales de fluencia, que inicien el desplazamiento del material.

Recalcado

• El recalcado es un tipo de forja que se utiliza para producir piezas con geometrías simples y simétricas.
• El material se comprime completamente dentro de la matriz, sin formar rebaba.
• Se requiere un control cuidadoso del diseño de la matriz y las variables del proceso.

Acuñado

• El acuñado es un caso particular del recalcado, que se utiliza para imprimir finos detalles en la parte superior e inferior de la pieza.
• Se utiliza para producir piezas con alta precisión dimensional y detalle.

Tubos sin costura (Laminado en caliente)

• El laminado en caliente se utiliza para producir tubos sin costura, con formas estructurales y perfiles.

Fundamentos de laminación

• La laminación es un proceso de conformado que se utiliza para reducir el espesor de una plancha de material.
• La velocidad de alimentación es menor que la final, y hay un deslizamiento relativo entre el rodillo y la chapa.

Laminación para perfiles y tubos

• La laminación se utiliza para producir perfiles y tubos con espesores específicos.
• Existen diferentes tipos de laminación, como trefilado y estirado, que se utilizan para producir diámetros pequeños y objetos con formas específicas.

Extrusión

• La extrusión es un proceso de conformado que se utiliza para producir piezas con formas complejas y huecas.
• Existen dos tipos de extrusión: directa e indirecta.

Extrusión directa

• La extrusión directa se utiliza para producir piezas con formas huecas o semihuecas, perforando el material y usando un mandril.
• El material se mueve en igual dirección y sentido que el pistón, lo que causa una gran fricción superficial.

Extrusión indirecta

• La extrusión indirecta se utiliza para producir piezas con secciones huecas, con el material fluyendo entre el émbolo y la matriz.
• No hay rozamiento entre el material y las paredes, lo que reduce la presión necesaria.

Presión en la extrusión

• La presión en la extrusión aumenta inicialmente hasta llenar el cuerpo de extrusión, y luego disminuye hasta que el material empieza a fluir.
• La presión se mantiene constante durante todo el recorrido en la extrusión indirecta.
• En ambos casos, la presión final aumenta al aproximarse el cuerpo de extrusión a cero.