FORJA y ESTAMPACIÓN
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¡Vamos!
Introducción
En esta introducción al forjado veremos distintas clasificaciones del forjado, que puede ser libre o en estampas, y también se puede efectuar en frío o en caliente. También veremos los beneficios del proceso de forja en las piezas obtenidas. Y por último veremos el tipo de maquinaria utilizada para la forja.
En este vídeo puedes ver distintos ejemplos de procesos de forja:
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1. Forja libre y por estampado
3. Efectos de la forja
La forja es un proceso de deformación en el que un tocho de material se comprime entre dos partes al ser sometido a cargas de impacto
Las piezas forjadas presentan unas excelentes propiedades mecánicas como consecuencia de una serie de efectos que el propio proceso ejerce en el material.
4. Maquinaria empleada en forja por estampado
2. Forjado en caliente o en frío
El forjado por estampado se realiza normalmente en caliente, aunque en ocasiones también puede realizarse en frío
En los trabajos de forja se emplean dos tipos de máquinas: Martinetes y prensas
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1. Forja libre y por estampado
La forja es un proceso de deformación en el que un tocho de material se comprime entre dos partes al ser sometido a cargas de impacto, es decir, fuerzas de choque repetitivas, o a una presión gradual. Dependiendo del grado en que el utillaje restringe el flujo del material de la pieza se diferencian los siguientes tipos de forjado:
* Forja libre: en la que el material se comprime entre dos superficies planas permitiendo que éste se expanda sin restricciones.
* Forja por estampado: el flujo de material está restringido completamente a la cavidad grabada en las superficies interiores de las dos partes del utillaje, cuya forma adopta durante la compresión.
procesos de forjado
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2. Forjado en caliente o en frío
El forjado por estampado se realiza normalmente en caliente, aunque en ocasiones también puede realizarse en frío (un 90% frente al 10% que se realiza en frío).
* En caliente: El proceso se lleva a cabo en tres fases:
- Calentamiento del metal a la temperatura de forja.
- Deformación del metal (para el acero la temperatura de forja es entre 1100ºC y 1250ºC). - Enfriamiento de la pieza a la temperatura ambiente. * En frío: la conformación de la pieza se realiza a temperatura ambiente.
* En semicaliente: Es otra opción menos habitual, la deformación se efectúa a una temperatura por debajo de la temperatura de recristalización del metal. Las características de este tipo de forja son muy similares a las de la forja en frío, pero al estar el material más caliente, permite realizar forjas que no son posibles con el material frío (La temperatura de forjado en semicaliente para el acero es entre 650ºC y 900ºC).
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3. Efectos de la forja
Las piezas forjadas presentan unas excelentes propiedades mecánicas como consecuencia de una serie de efectos que el propio proceso ejerce en el material.
* Afino del grano: los metales están formados por gran cantidad de pequeños cristales individuales, denominados granos, cuyo tamaño y proceso de formación determinan en gran medida las propiedades mecánicas del material. A menor tamaño granular, mejores son en general las propiedades mecánicas del material.
* Orientación de la fibra: cuando los materiales se laminan o estiran por forja, todas las impurezas que contienen se aplastan y se alargan en la misma dirección, formando una especie de fibra cuya orientación determina las propiedades mecánicas del metal.
* Disminución de defectos internos: estos defectos internos, que aumentan la fragilidad del material, aparecen como consecuencia del propio proceso de conformación inicial por el que pasa la mayoría de los metales (obtención en estado líquidos en horno y solidificación en molde), formando lingotes.
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4. Maquinaria empleada en forja por estampado
En los trabajos de forja se emplean dos tipos de máquinas:
* Martinetes: trabajan por choque.
Un martinete consta fundamentalmente de los órganos de accionamiento, el yunque, que se encarga de soportar la pieza, y la maza, que es la que golpea a la pieza. A la maza y al yunque se sujetan los portatroqueles, y a estos la estampa superior y la inferior respectivamente, generalmente mediante un sistema de cola de milano. * Prensas: A diferencia de los martinetes que trabajan por impactos repentinos, las prensas aplican una presión gradual para realizar las operaciones de forjado.
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tipos de máquinas
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Para la creación de este recurso digital se han utilizado los apuntes de la escuela CIFP BIDASOA LHII y recursos de BIRTLH.
Este recurso digital ha sido creado por CIFP Bidasoa y se distribuye con licenci a CC-BY-SA
Irun, septiembre de 2.023
Las resistencia mecánica de la pieza es peor en sentido transversal a la fibra, y mejor en sentido longitudinal. Por ello es importante que la fibra esté orientada en la dirección en que la pieza haya de soportar mayores esfuerzos, o lo que es lo mismo, que el trabajo de forja se realice de manera que la fibra se oriente según la funcionalidad de la pieza. El hecho de que esas fibras tengan una continuidad y no estén cortadas como ocurre en las piezas obtenidas por mecanizado (observa la imagen de la derecha) les da a las piezas obtenidas por forja una gran ventaja en cuanto a resistencia mecánica.
La maza, construida de fundición o acero y que puede tener formas diferentes, se desplaza en su descenso a lo largo de unas guías y choca contra el yunque. Una vez colocado el material sobre la estampa inferior, la maza se eleva y se deja caer, de manera que la estampa superior golpea la pieza de trabajo. La energía de impacto hace que la masa de material adopte la forma de la cavidad de las estampas. Las columnas, junto con el cabecero, que es donde normalmente se emplaza el mecanismo de elevación de la maza, y el yunque, que descansa sobre una cimentación suficientemente sólida como para eliminar al máximo la propagación de las vibraciones, constituyen el armazón de la máquina.
Los materiales suelen contener una gran cantidad de impurezas, bastante frágiles, que se concentran formando capas que envuelven los granos y los separan unos de otros. Cuanto más pequeños son éstos, mayor resulta la superficie intergranular total en la que puede repartirse dichas impurezas, resultando así capas más finas, o incluso discontinuas. Lo cual es beneficioso para las propiedades mecánicas del material. Durante el forjado, al golpear el material a una temperatura superior a la de recristalización, se produce primero una deformación (en general estiramiento) de esos granos, y por estar por encima de la temperatura de recristalización, éste se regenera formándose nuevos granos más pequeños. Cuanto mayor sea el grado de deformación más pequeños serán los granos de la pieza que se obtenga.
Según su sistema de accionamiento, las prensas empleadas en trabajos de forja se clasifican en: - Mecánicas: funcionan por medio de excéntricas, mecanismos biela-manivela, de husillo tuerca u otros que convierten el movimiento giratorio de un motor en movimiento rectilíneo de la maza, denominada también ariete o pisón. - Hidráulicas: como la mostrada en la imagen de la derecha, de Fagor Arrasate, que usan presión de aceite para mover un émbolo cuyo vástago mueve la maza en su movimiento vertical.
Durante el forjado, al producirse un aplastamiento de la masa de metal, las sopladuras (cavidades producidas por los gases desprendidos en el enfriamiento del lingote, que no han podido llegar a la superficie) también se aplastan, llegando incluso a veces a desaparecer. Otros defectos, como las segregaciones (desviaciones de la composición química) disminuyen por efecto combinado de la alta temperatura y la propia forja, mejorando la homogeneidad del metal.
FORJA y ESTAMPACIÓN
Haritz Gutierrez Zub
Created on September 16, 2023
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En esta introducción al forjado veremos distintas clasificaciones del forjado, que puede ser libre o en estampas, y también se puede efectuar en frío o en caliente. También veremos los beneficios del proceso de forja en las piezas obtenidas. Y por último veremos el tipo de maquinaria utilizada para la forja.
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1. Forja libre y por estampado
3. Efectos de la forja
La forja es un proceso de deformación en el que un tocho de material se comprime entre dos partes al ser sometido a cargas de impacto
Las piezas forjadas presentan unas excelentes propiedades mecánicas como consecuencia de una serie de efectos que el propio proceso ejerce en el material.
4. Maquinaria empleada en forja por estampado
2. Forjado en caliente o en frío
El forjado por estampado se realiza normalmente en caliente, aunque en ocasiones también puede realizarse en frío
En los trabajos de forja se emplean dos tipos de máquinas: Martinetes y prensas
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1. Forja libre y por estampado
La forja es un proceso de deformación en el que un tocho de material se comprime entre dos partes al ser sometido a cargas de impacto, es decir, fuerzas de choque repetitivas, o a una presión gradual. Dependiendo del grado en que el utillaje restringe el flujo del material de la pieza se diferencian los siguientes tipos de forjado: * Forja libre: en la que el material se comprime entre dos superficies planas permitiendo que éste se expanda sin restricciones. * Forja por estampado: el flujo de material está restringido completamente a la cavidad grabada en las superficies interiores de las dos partes del utillaje, cuya forma adopta durante la compresión.
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El forjado por estampado se realiza normalmente en caliente, aunque en ocasiones también puede realizarse en frío (un 90% frente al 10% que se realiza en frío). * En caliente: El proceso se lleva a cabo en tres fases: - Calentamiento del metal a la temperatura de forja. - Deformación del metal (para el acero la temperatura de forja es entre 1100ºC y 1250ºC). - Enfriamiento de la pieza a la temperatura ambiente. * En frío: la conformación de la pieza se realiza a temperatura ambiente. * En semicaliente: Es otra opción menos habitual, la deformación se efectúa a una temperatura por debajo de la temperatura de recristalización del metal. Las características de este tipo de forja son muy similares a las de la forja en frío, pero al estar el material más caliente, permite realizar forjas que no son posibles con el material frío (La temperatura de forjado en semicaliente para el acero es entre 650ºC y 900ºC).
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3. Efectos de la forja
Las piezas forjadas presentan unas excelentes propiedades mecánicas como consecuencia de una serie de efectos que el propio proceso ejerce en el material. * Afino del grano: los metales están formados por gran cantidad de pequeños cristales individuales, denominados granos, cuyo tamaño y proceso de formación determinan en gran medida las propiedades mecánicas del material. A menor tamaño granular, mejores son en general las propiedades mecánicas del material. * Orientación de la fibra: cuando los materiales se laminan o estiran por forja, todas las impurezas que contienen se aplastan y se alargan en la misma dirección, formando una especie de fibra cuya orientación determina las propiedades mecánicas del metal. * Disminución de defectos internos: estos defectos internos, que aumentan la fragilidad del material, aparecen como consecuencia del propio proceso de conformación inicial por el que pasa la mayoría de los metales (obtención en estado líquidos en horno y solidificación en molde), formando lingotes.
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En los trabajos de forja se emplean dos tipos de máquinas: * Martinetes: trabajan por choque. Un martinete consta fundamentalmente de los órganos de accionamiento, el yunque, que se encarga de soportar la pieza, y la maza, que es la que golpea a la pieza. A la maza y al yunque se sujetan los portatroqueles, y a estos la estampa superior y la inferior respectivamente, generalmente mediante un sistema de cola de milano. * Prensas: A diferencia de los martinetes que trabajan por impactos repentinos, las prensas aplican una presión gradual para realizar las operaciones de forjado.
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Para la creación de este recurso digital se han utilizado los apuntes de la escuela CIFP BIDASOA LHII y recursos de BIRTLH.
Este recurso digital ha sido creado por CIFP Bidasoa y se distribuye con licenci a CC-BY-SA
Irun, septiembre de 2.023
Las resistencia mecánica de la pieza es peor en sentido transversal a la fibra, y mejor en sentido longitudinal. Por ello es importante que la fibra esté orientada en la dirección en que la pieza haya de soportar mayores esfuerzos, o lo que es lo mismo, que el trabajo de forja se realice de manera que la fibra se oriente según la funcionalidad de la pieza. El hecho de que esas fibras tengan una continuidad y no estén cortadas como ocurre en las piezas obtenidas por mecanizado (observa la imagen de la derecha) les da a las piezas obtenidas por forja una gran ventaja en cuanto a resistencia mecánica.
La maza, construida de fundición o acero y que puede tener formas diferentes, se desplaza en su descenso a lo largo de unas guías y choca contra el yunque. Una vez colocado el material sobre la estampa inferior, la maza se eleva y se deja caer, de manera que la estampa superior golpea la pieza de trabajo. La energía de impacto hace que la masa de material adopte la forma de la cavidad de las estampas. Las columnas, junto con el cabecero, que es donde normalmente se emplaza el mecanismo de elevación de la maza, y el yunque, que descansa sobre una cimentación suficientemente sólida como para eliminar al máximo la propagación de las vibraciones, constituyen el armazón de la máquina.
Los materiales suelen contener una gran cantidad de impurezas, bastante frágiles, que se concentran formando capas que envuelven los granos y los separan unos de otros. Cuanto más pequeños son éstos, mayor resulta la superficie intergranular total en la que puede repartirse dichas impurezas, resultando así capas más finas, o incluso discontinuas. Lo cual es beneficioso para las propiedades mecánicas del material. Durante el forjado, al golpear el material a una temperatura superior a la de recristalización, se produce primero una deformación (en general estiramiento) de esos granos, y por estar por encima de la temperatura de recristalización, éste se regenera formándose nuevos granos más pequeños. Cuanto mayor sea el grado de deformación más pequeños serán los granos de la pieza que se obtenga.
Según su sistema de accionamiento, las prensas empleadas en trabajos de forja se clasifican en: - Mecánicas: funcionan por medio de excéntricas, mecanismos biela-manivela, de husillo tuerca u otros que convierten el movimiento giratorio de un motor en movimiento rectilíneo de la maza, denominada también ariete o pisón. - Hidráulicas: como la mostrada en la imagen de la derecha, de Fagor Arrasate, que usan presión de aceite para mover un émbolo cuyo vástago mueve la maza en su movimiento vertical.
Durante el forjado, al producirse un aplastamiento de la masa de metal, las sopladuras (cavidades producidas por los gases desprendidos en el enfriamiento del lingote, que no han podido llegar a la superficie) también se aplastan, llegando incluso a veces a desaparecer. Otros defectos, como las segregaciones (desviaciones de la composición química) disminuyen por efecto combinado de la alta temperatura y la propia forja, mejorando la homogeneidad del metal.