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La forja, al igual que la laminacin y la extraccin, es un proceso de conformado por

deformacin plstica que puede realizarse en caliente o en frio y en el que la deformacin delmaterial se produce por la aplicacin de fuerzas de comprensin, Este proceso se utiliza paradar una forma y unas propiedades determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplicamediante grandes presiones.Este proceso es la operacin mas antigua para el formado de metales y se remonta quiz alao 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, la dureza y que nos dan fiabilidad.

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El forjado es la deformacin controlada de un metal hasta una forma finalmediante la aplicacin de presin o de impactos sucesivos.

La forja al igual que a laminacin y la extraccin es un proceso de conformadopor deformacin plstica que puede realizarse en caliente o en frio

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FORJA EN FRIO: Fundamentalmente se efectan operaciones deacabado o aquellas que se caracterizan por pequeos porcentajesde deformacin.

FORJA EN CALIENTE: El 90% de piezas forjadas son hechas coneste mtodo. Con el calentamiento correcto de la pieza se mejora lacapacidad de sta para cambiar de forma y dimensiones.

Este proceso de fabricacin se utiliza para dar una forma y unaspropiedades determinadas a los metales y aleaciones a los que seaplica mediante grandes presiones. La deformacin se puede realizarde dos formas diferentes:Por presin, de forma continua utilizando prensas.

Por impacto, de modo intermitente utilizando martillos pilones.

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Por presin, de formacontinua utilizandoprensas.

Por impacto, de modointermitente utilizandomartillos pilones.

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Hay que destacar que es un proceso de conformado de metales en el que no seproduce arranque de viruta, con lo que se produce un importante ahorro de materialrespecto a otros procesos, como por ejemplo el mecanizado.

La forja tiene una variedad de aplicaciones en distintos campos, algunas de ellas sonlas siguientes:

Bielas Cigeales Ejes Barandillas Cabezas de tornillos de pernos Remaches

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En general podrn ser forjados todos aquellos materiales y aleaciones que presenta unabuena plasticidad a la temperatura de trabajo, por lo que los cbicos de cara centrada yalgunos cbicos de cuerpo centrado y hexagonales compactos podrn forjarse; los mascomunes son los aceros al carbono y de baja aleacin. Materiales con alguna aplicacinindustrial son; por ejemplo

ACEROS INOXIDABLES. ACEROS REFRACTARIOS. ALUMINIO Y ALEACIONES DE ALUMINIO. COBRE Y SUS ALEACIONES. MAGNESIO Y SUS ALEACIONES . TITANIO Y SUS ALEACIONES.

NIQUEL Y SUS ALEACIONES. BERILIOAlgunas aleaciones de materiales refractarios, tales como el tungsteno, niobio y molibdeno.

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1. FORJA LIBRE O FORJADO EN DADO ABIERTO..

Consiste en comprimir una parte de seccin cilndrica entre dos dadosplanos, muy semejante a un ensayo de la comprensin. Esta operacin deforjado se conoce como recalcado, reduce la altura de material de trabajoe incrementa su dimetro.

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Si el forjado en dado abierto se lleva a cabo bajo condiciones ideales, sin friccinentre el material de trabajo y la superficie del dado, ocurre una deformacinhomognea y el flujo radial de material es uniforme a lo largo de su altura. Bajocondiciones ideales, el esfuerzo real que experimenta el material durante el proceso,

se puede determinar por:

Donde:

Se puede estimar la fuerza para ejecutar el recalcado. Se puede obtenerla fuerza requerida para continuar la comprensin a una altura dada hdurante el proceso, multiplicando el rea correspondiente de la seccintransversal por el esfuerzo

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Este proceso de forjado cuenta con una serie de ventajas y desventajas.

VENTAJAS

Sencillez de sus dados que hacen el

proceso bastante econmico. til para un numero pequeo de piezasa realizar.

Amplia gama de tamaos disponibles. Altos valores de resistencia.

DESVENTAJAS

Limitacin de la forma del dado a la hora

de crear piezas complejas. Necesidad de obtener la forma finalmediante maquinaria.

Poca capacitacin de produccin. Mala utilizacin del material a procesar. Destreza para llevar a cabo el proceso

correctamente.

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2. FORJA CON ESTAMPA O CON DADO CERRADOS

Este tipo de forja consiste en colocar la pieza entre dos matrices que al cerrarse

conforman una cavidad con la forma y dimensiones que se desean obtener para lapieza. A medida que avanza el proceso, ya sea empleando martillos o prensas, elmaterial se va deformando y adaptando a las matrices hasta que adquiere la geometradeseada. Se utiliza para fabricar grandes series de piezas cuyas dimensiones ygeometras pueden variar ampliamente

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VENTAJAS

Buena utilizacin del material aprocesar.

Obtencin de piezas con mejorespropiedades mecnicas que lasobtenidas en forja con dado abierto.

Buena precisin dimensional. Gran capacidad de produccin y

reproductibilidad.

DESVENTAJAS

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

Necesidad del maquinado para la obtencindel producto fina.

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2.1. FORJADO CON DADOS CERRADO CON ALTA PRECISION:

En este tipo de forjado se necesitan dados especiales y ms complicados, un controlms exhaustivo del volumen y forma del tejo, ubicacin precisa del tejo en la cavidad

del dado y en consecuencia una mayor inversin econmica.Sin embargo, se desperdicia menos material y no se precisa tanto maquinado finalporque la pieza est ms cercana a lograr su forma final.

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

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Francis_Turbine_High_flow.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:EngranajeDeCajaDeVelocidades.JPG

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

3. FORJADO ISOTERMICO

El forjado isotrmicoes un tipo especial de forja en la cual la temperatura de lostroqueles es significativamente superior a la utilizada en procesos de forjaconvencional.

3.1 TROQUELES:

Se le llama troquel a la herramienta que, montada en una prensa permiterealizar operaciones diversas

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4.FORJA CON RODILLOS

Este proceso se emplea para reducir la seccin transversal de barras, razn por la cualse aplica en operaciones de preforma para la posterior forja en estampa. Por la forma

en que se realiza y debido a su limitada aplicacin, en muchas ocasiones no se lemenciona al definir los procesos de forja; normalmente involucra grandesdeformaciones, por lo que se efecta en caliente.

NOTA: LA PIEZA YA FORJADA NECESITA POSTERIORMENTE OTROS PROCESOSCOMO TRATAMIENTO TERMICO PARA MODIFICAR SUS PROPIEDADES Y ALGUNTIPO DE MAQUINADO PARA OBTENER LAS DIMENSIONES EXACTAS, PARAREDUCIR ESTOS PROCESOS HOY EN DIA EXISTEN FORJADOS EXACTOS COMO

YA EXPLICADO ANTERIORMENTE.

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Se han automatizado muchas maquinas e instalaciones de forjado y hoy las

operaciones estn controladas por computadoras, las piezas brutas y las forjas semanejan con ROBOTS y dems equipos de manejo automtico este manejo puedeincluir la carga y descarga de los hornos. Se usan manipuladores mecnicos para movery ubicar el material en los dados. Se han automatizado la lubricacin y otrasoperaciones como el troquelado, el tratamiento trmico y el transporte del material

Las capacidades de produccin han aumentado debido al mejor control de todos losaspectos de las operaciones de forja. La automatizacin a dado muy buenosresultados en la produccin de piezas de alta calidad como engranes, ejes , tuercas,tornillos, etc.

BRAZOSROBOTICOSAUTOMATIZADOSEN EL PROCESODE FORJA

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CONSIDERACIONES PARA EL DISEO DE LA PIEZAESTAMPADA:

Disear correctamente el proceso de fabricacin . definir las fases . Definir las mquinas que deben emplearse.

A.- Definir la geometra de la pieza que se va a realizar y el tipo dedados adecuados y el diseo del alojamiento de la rebaba

a. Geometra de la estampa acabadora b)Diseo del cordn y alojamiento de larebaba .

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B.- ELECCION DEL TIPO DE FORJA A REALIZAR:

Martillospara forja: (a)Para forja libre, (b)Para forja en estampa

Martillospara forja:

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C-.ELECCION DE TIPO DE PRENSA A UTILIZAR:

: (a)Mecnica (b)Hidrulica

Prensas para forja:

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El costo de la mano de obra, el tamao del lote, adems de, por supuesto, las facilidades de quese disponga, determinarn la forma en cmo se efecta el proceso; esto es, si se utilizan variasmquinas que trabajen secuencialmente o una sola que cuente de una matriz mltiple.

El primer caso se emplear cuando se trate de series muy grandes, mientras que el segundo seutilizar cuando la produccin no justifique la inversin en varias prensas. Cuando las series sonmuy limitadas (menores a 500 piezas), no es conveniente fabricar matrices mltiples, con lo que sesacrifica entonces precisin al emplear una sola etapa para la fabricacin

Si tuvieran que fabricarse unas pocas piezas de un determinado tipo, sera suficiente una matriz deun acero de poca calidad e incluso no se requerira mucha precisin en el maquinado del dado, yaque el mecanizado posterior de las piezas forjadas compensar las deficiencias de stas y sehabr ahorrado mucho dinero en la fabricacin de la matriz. Incluso el proceso de fabricacindepende del nmero de piezas; para grandes series es importante disear el nmero suficiente defases que permita una buena utilizacin del material y gran duracin de las matrices.

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FORMULAS:

La fuerza de forjado necesaria para realizar el estampado se realiza medianteesta formula :

donde s se trata de forja con estampa A es el rea proyectada de la piezaincluyendo la rebaba y Kf(factor de forma) se obtiene de la siguiente tabla y Yfes el esfuerzo de flujo del material a la temperatura del forjado.

EN FORJA LIBRE A es el rea de contacto entre la matriz y la pieza y Kf seobtiene de:

Donde es el coeficiente de rozamiento entre el material y la prensa, y D y h son eldimetro (o longitud de contacto) y la altura de la pieza en el instante calculado.

Clculo del esfuerzo de fluencia:

donde K es el coeficiente de resistencia a la fluencia del material y n es el

coeficiente de endurecimiento por acritud.

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Clculo de la deformacin:

donde hies la altura inicial del bruto de partida y hfes la altura final.

MATERIALES DE LOS DADOS

La mayora de las operaciones de forjado especialmente para grandes piezas serealizan a elevadas temperaturas. Los requerimientos comunes para los materiales

del dado son:

a) gran tenacidad y resistencia a altas temperaturas.b) capacidad de endurecimiento de forma uniforme.c) resistencia al choque mecnico y trmico.d) resistencia al desgaste, especialmente al desgaste abrasivo, por la existencia de

cascarilla en la forja en caliente.

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LUBRICACION DE LOS DADOS

Otro aspecto importante del lubricante es que puede actuar como barrera trmicaentre la pieza caliente y los dados que se encuentran relativamente fros,

disminuyendo la velocidad de enfriamiento de la pieza y mejorando el flujo del metal.Tambin sirve como agente de desprendimiento ya que impide que la pieza forjadase pegue en los dados.En el forjado se puede emplear gran variedad de lubricante. Para una forja caliente sesuelen emplear grafito, disulfuro de molibdeno, y, a veces, vidrio.Para la forja en fro los lubricantes que se usan generalmente son aceites minerales y

jabones, aplicados despus del recubrimiento de conversin de las piezas brutas.En la forja en caliente el lubricante se suele aplicar directamente sobre los dados,mientras que en la forja en fro se aplica sobre la pieza. El mtodo de aplicacin y launiformidad del espesor del lubricante son muy importantes para la calidad delproducto forjado.

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FALLOS EN LOS DADOS

Estos fallos se deben generalmente en las operaciones de manufactura, a una o

ms causas que se citan a continuacin:a) diseo inadecuado.b) defecto del material.c) sobrecalentamiento y agrietamiento trmico.d) tratamiento trmico y operaciones de acabado inadecuados.e) sobrepeso.f) desgaste excesivo.g) mal uso y manejo inadecuado.El diseo adecuado es muy importante. Para resistir las fuerzas en los procesos demanufactura, un dado debe tener secciones transversales, holguras adecuadas y lasesquinas agudas. Los biseles y radios, as como los cambios abruptos en seccin

transversal actan como concentradores de tensiones. Los dados se puedensegmentar, y esforzarse durante el ensamblado para mejorar su resistencia.

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ECONOMIA DEL FORJADO:

En el costo de las forjas intervienen varios factores. Los costos de herramientas y dadosvan desde moderados a altos, dependiendo de la complejidad de la pieza. Sin embargo ,

como en otras operaciones de manufactura, este costo se reparte entre las partes que seforjaron con determinado juego de dados .As, aun cuando el costo de material por piezasea constante , los costos de preparacin y de herramientas por pieza producida,disminuyen a medida que aumenta la cantidad de piezas forjadas

La relacin del costo del material al costo total de forja la pieza aumenta con el peso delmaterial forjado; mientras ms costoso sea el material , la relacin de su costo entre su costototal ser mayor. Como se deben fabricar dados y se deben efectuar las operaciones deforjado independientemente del tamao de la pieza , el costo de los dados y de la operacin deforjado en relacin con el costo del material es grande, para piezas pequeas y, a la inversa ,los costos de material son relativamente bajos.

En general , los costos de mano de obra del forjado son moderados; se han reducido en formaapreciable mediante operaciones automatizadas y controladas por computadora. El diseo yfabricacin de los dados se hacen hoy con tcnicas de diseo y manufactura asistidas porcomputadora, que producen ahorros importantes en tiempo y esfuerzo

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COMPONENTES DEL COSTE FINAL DE UN PRODUCTO FORJADO:

Costes de material. Costes de utillajes.

Costes de produccin. Costes de mecanizado.

El COSTE UNITARIO del producto est relacionado con el TAMAO DE LA SERIE aproducir:

Cuanto mayor sea la serie, resulta ms econmico ajustar la forma forjada a laforma final de la pieza, reduciendo el mecanizado.

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