UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAPROCESOS DE MANUFACTURA1. IntroduccinAunque es el oro el primer metal que el hombre descubre y llega a trabajar, la historia nos confirma que el hierro tiene desde hace miles de aos una gran importancia para el ser humano.En la Edad Media era cada vez mayor la demanda de aplicaciones de hierro (sobre todo armas y armaduras debido al continuo guerrear) tanto fue as, que empezaron a surgir especialistas que conseguan mayor precisin y calidad. Algunos en la construccin de armas, otros en rejas, soportes y elementos de apoyo a la construccin, herraje de animales, carruajes,etc.

El oficio de forjador, fue evolucionando hasta el inicio de la Revolucin Industrial, donde se empez a requerir mayor produccin con menor coste. Esto produjo que algunos talleres cambiaran su sistema de trabajo para adaptarse a unas necesidades menos artesanales, otros sin embargo, siguieron fieles a las tcnicas tradicionales.La forja es tal vez el mtodo ms antiguo de trabajo de los metales y se hace sometiendo a grandes presiones aplicadas de forma continua o intermitente. Se aplica generalmente en caliente, las superficies con las que se comprime el material se denominan dados, este proceso de fabricacin se utiliza para dar una forma y unas propiedades determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones. La deformacin se puede realizar de dos formas diferentes: por presin, de forma continua utilizando prensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando martillos pilones.Cabe mencionar que es un proceso de conformado de metales en el que no se produce arranque de viruta, con lo que se produce un importante ahorro de material respecto a otros procesos, como por ejemplo el mecanizado.

2. Definicin de la Forja

Laforja, es un proceso pordeformacin plsticaque puede realizarse en caliente o en fro y en el que la deformacin del materialse produce por la aplicacin de fuerzas decompresin.Esteproceso de fabricacinse utiliza para dar una forma y unas propiedades determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones. La deformacin se puede realizar de dos formas diferentes: porpresin, de forma continua utilizandoprensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando martillos pilones.

3. Objetivo de La Forja

Con la forja se pueden obtener piezas acabadas (con su forma definitiva) o de desbaste (piezas alas que se da forma definitiva mediante el mecanizado)El forjado consiste en mejorar las propiedades de los metales y aleaciones, como consecuencia de: Afino de grano: se produce cuando se forja a golpes; los granos del metal se rompen en trozos ms pequeos. Si el forjado se interrumpe antes que la temperatura de cristalizacin baje, el tamao del grano crece, lo cual no conviene, ya que el afino del grano (disminucin del tamao del grano) conlleva unas mejoras de las propiedades mecnicas del metal. Orientacin de las fibras: las fibras hacen variar las propiedades mecnicas del material, mejorndolas en su direccin que las de los mximos esfuerzos. Sobre todo en metales con impurezas; los aceros muy puros evitan este debilitamiento. Disminucin de las sopladuras: el metal tiene unas pequeas cavidades o vacos llamados sopladuras, los cuales desaparecen al forjarlo, ya que se produce un aplastamiento que suelda las paredes de dichas cavidades.

4. La forja Por qu la forja es tan utilizada?

Desde la antigedad el trabajo en metales ha asegurado la resistencia, la dureza, la fiabilidad, y la calidad ms alta en una variedad de productos. Hoy, estas ventajas de componentes forjados asumen la importancia mayor como temperaturas de funcionamiento, cargas, y el aumento de esfuerzos. Los componentes forjados hacen posibles diseos que acomodan las cargas ms altas y esfuerzos. Avances recientes en la tecnologa de la forja han aumentado enormemente la gama de propiedades disponibles en forjas.

Econmicamente, los productos forjados son atractivos debido a su inherente fiabilidad superior, capacidades de tolerancias mejoradas, y la eficacia ms alta con la cual las forjas pueden ser trabajadas a mquina y procesadas por mtodos automatizados.

El grado de fiabilidad estructural alcanzada en una forja es poco comparable con cualquier otro proceso de trabajo en metales. No hay bolsillos internos de gases o vacos que podran causar el fracaso inesperado bajo tensin o impacto. A menudo, el proceso de forja ayuda en el mejoramiento de la segregacin qumica gracias a la accin de la forja de mover el material a varias posiciones.

5. Clases de forjaExisten dos clases de forja, en matriz abierta y en matriz cerrada.5.1. En la forja en matriz abierta

El metal no est completamente contenido en el dado, el forjado con martinete es un ejemplo caracterstico de este mtodo. La pieza es formada debido a rpidos y sucesivos golpes del martillo. Utilizada en la produccin de piezas pesadas con tolerancias grandes y en lotes pequeos y medianos.Si se desea una pieza con excelente integridad estructural y es de gran tamao, lo ms apropiado es forja en dados abiertos

5.2. La forja en matriz cerrada Se utiliza mucho para alta produccin. En el proceso, el metal es formado prensndose entre un par de dados. El dado superior se fija generalmente al ariete de una prensa de forja o a un martillo, mientras que el inferior queda sujeto al yunque. Juntos constituyen la matriz cerrada. El mtodo permite obtener piezas de gran complejidad y exactitud, as como un buen acabado. Utilizada en la produccin de piezas de peso reducido, de precisin y en lotes de 1000 a 10000 unidades.En ciertas ocasiones la forja libre y la forja cerrada se pueden combinar favorablemente, por ejemplo, en la produccin de piezas de precisin, es muy comn preformar primero el metal en matriz abierta, y luego realizar el acabado final en matrices cerradas.

6. Tipos de forja

6.1. Forja libre Es el tipo de forja industrial ms antiguo y se caracteriza porque la deformacin del metal no est limitada (es libre) por su forma o masa. Se utiliza para fabricar piezas nicas o pequeos lotes de piezas, donde normalmente estas son de gran tamao. Tambin puede encontrarse como forja en dados abiertos. Adems este tipo de forja sirve como preparacin de las preformas a utilizar en forjas por estampa.

6.2. Forja abierta o de herrero. 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 delfuegoy delmartillo.

6.3. Forja por estampacin

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 la pieza. A medida que avanza el proceso, ya sea empleando martillos o prensas, el material se va deformando y adaptando a las matrices hasta que adquiere la geometra deseada. Este proceso puede realizarse con rebaba o sin rebaba, dependiendo de si las matrices llevan incorporada una zona de desahogo para alojar el material sobrante (rebaba) o no. Se utiliza para fabricar grandes series de piezas cuyas dimensiones y geometras pueden variar ampliamente. Las dimensiones de estas piezas van desde unos pocosmilmetrosde longitud ygramos depesohasta variosmetrosytoneladas, y sus geometras pueden ser simples o complejas. Tambin puede encontrarse como forja en dados cerrados.6.4. Forja en prensa

Generalmente, los componentes forjados son formados por un martillo o la prensa. La forja con martillo es realizado en una sucesin de impresiones producto de golpes repetidos. La calidad de la forja, economa y la productividad del proceso de martillo depende del labrado y la habilidad del operador. El advenimiento de martillos programables ha influido sobre menos dependencia de operador y ha mejorado la consistencia de proceso. En una prensa, el metal, por lo general es golpeado slo una vez y el diseo de cada impresin se hace ms importante mientras la habilidad de operador es menos importante.Forjas de ms de 100 ton de peso pueden ser movidas fcilmente en estas prensas forjadoras y los productos de ms alta calidad son manufacturados por esta tcnica.

6.5. Forja horizontal El forjado horizontal implica de una barra de seccin uniforme en dados y se aplica una presin sobre el extremo caliente, provocando el que sea recalcado o formado segn el dado.El ser ampliamente utilizado en las industrias del vehculo, tractor y cojinete, la forja horizontal y mquina desconcertante es un equipo de produccin especializado de la eficacia alta, que puede forjar la cabeza de la barra en forma necesaria.La longitud de la barra a ser recalcada no puede ser mayor de dos o tres el dimetro, pues si no el material se doblara en vez de expandirse para llenar la cavidad del dado.

6.6. Forja por laminadoLas mquinas para forja por laminado son principalmente adaptadas para operaciones de reduccin y conificacin sobre barras de acero de pequea longitud. Los rodillos de estas mquinas, no son completamente circulares sino que son cortados de un 25 a un 75% para permitir la entrada de la materia prima entre los rodillos.

6.7. Forja en martinete Este es el equivalente moderno del forjado de herrero en donde la fuerza limitada del herrero ha sido reemplazada por un martillo mecnico o de vapor. El proceso puede llevarse a cabo en forjado abierto donde el martillo es reemplazado por un mazo y el metal es manipulado manualmente sobre un yunque.

6.8. Forja en calienteEs el proceso mediante el cual consiste en elevar la temperatura interna del material hasta la temperatura de austenizacin para hacerlo ms maleable y fcil de modificar, en este proceso se emplea menos cantidad de energa y trabajo que la forja en frio.6.9. Forja en frio Es un proceso mediante el cual el material se trabaja en temperaturas de inferiores a la de austenizacin y en temperatura ambiente, este tipo de trabajo es empleado para trabajos con acabados ms precisos y de mejor esttica que el trabajo en caliente, pero para trabajar el material en estas condiciones se debe emplear ms cantidad de trabajo y energa que la forja en caliente.

7. Ventajas y desventajas del forjado.7.1. Forja en trabajo en caliente:7.1.1. Ventajas: Las fuerzas requeridas para deformarlo son menores. El material tiene buena soldabilidad y maquinabilidad. Se elimina la porosidad del metal.7.1.2. Desventajas: Existe una rpida oxidacin o escamado de la superficie por lo que no es posible manejar tolerancia estrechas. Se produce un alto consumo de energtico.7.2. Forja en trabajo en fri7.2.1. Ventajas Mejora el trabajo superficial por lo que puede laminarse hojas muy delgadas. Distorsiona la forma del grano Mejora su exactitud dimensional, lo que implica tolerancias ms estrechas Se logran mayores velocidades de produccin.7.2.2. Desventajas Se requiere aplicar precisiones mayores que en el trabajo en caliente. Se requiere mayor potencia y por consiguiente equipos grandes. Mientras menos dctil sea el metal menos puede trabajarse en fri8. Materiales a los que se les aplica el forjado y aplicaciones8.1. Materiales a los que se aplicaCualquier metal puede ser forjado, los ms comunes son:

Aceros al carbono, aleados, inoxidables, de alta dureza, aluminio, titanio, cobre y latn Aleaciones:acero, de aluminio, de cobre, demagnesioy bronces; tambin 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.

8.2. Aplicaciones La forja tiene multitud de aplicaciones en distintos campos, algunas de ellas son las siguientes: Bielas,cigeales, ejes, rejas,barandillas, cabezas detornillos, depernos,remaches, clavos, etc.9. Maquinas empleadas en el forjado

Las mquinas para forjado consisten principalmente en prensas y martillos lo que se usan para forjado con dado o deformacin plstica por martillo segn sea el proceso.

En general se tienen tres tipos de mquinas.- Prensas y martillos mecnicos.- Prensas y martillos neumticos.- Prensas y martillos hidrulicos.La decisin de utilizar uno u otro radica en factores como fuerza necesaria a aplicar, frecuencia de golpe o presin y velocidad en la carrera de trabajo.

En general se sabe que las prensas hidrulicas tienen una carrera ms lenta pero son capaces de entregar grandes presin a la pieza a forjar, por el contrario una mquina neumtica puede tener gran velocidad por lo que se le prefiere para funciones de martinete donde hay que golpear repetidamente la pieza para irla forjando antes de que sta se enfre.Por su parte las prensas mecnicas son capaces, al igual que las hidrulicas de entregar gran fuerza pero la frecuencia se ve limitada por el desgaste mecnico que sufren naturalmente las piezas.Las mximas frecuencias pueden llegar hasta las 120 s-1 y las cargas mximas a las2000 o 3000 toneladas.

ConclusinLa forja es un proceso de fabricacin mecnica que implica energa fuerza precisa y fuerza bruta aplicada mediante la mano del hombre o por maquinarias de alto desempeo.La forja y sus diversos tipos son empleados en reas, materiales y condiciones especficas para la creacin de elementos alternativos y necesarios para las industrias y seres humanos. Se crean elementos ms precisos y de alta calidad de dureza o flexibilidad, el esfuerzo puede ser aplicado rpida o lentamente. 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 es un factor de menor importancia.Es importante recalcar que no todos los tipos de forjado son actos para ciertos materiales de all radica la importancia de catalogarlos y conocerlos a ciencia cierta.

BIBLIOGRAFIA ARES, J. A. (2007). Forja. Barcelona: Parramon E diciones.S.A, G. (1979). Moldeo y Conformacion. Reverte 3 Edicin.

6DEFORMACIN DE MATERIALES LA FORJA