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Tecnología I
Forja1.
Introducción
2.
Forja en frío
3.
Forja en caliente
4.
Operaciones de forja
5.
Condiciones de trabajo
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Introducción
Forja → conformado mecánicoPara metales maleables, dúctiles, forjables
En frío → Temperatura ambienteMayores esfuerzos, limitación en deformación, mejora delas PM y alta terminación superficial
En caliente → Temperatura de forjaMenores esfuerzos, recristalizado continuo, posibilidad de
formas variadas y mala terminación superficial
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Ra respecto de la tecnologRa respecto de la tecnologíía de la fundicia de la fundicióónnIntroducción
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Introducción
Piezas obtenidas por forja
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Introducción
Deformaciones sucesivas para obtener una pieza forjada
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Introducción
Sucesivas etapas, partiendo de forja, para obtener una pieza
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Introducción
Líneas de flujo → Incremento de propiedades mecánicas
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Introducción
Diferencias entre forja yotras técnicas
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Acuñado
Material a
acuñar
Superficie
[cm2]
Presión
[Tn/cm2]
Fuerza
[Tn]
Oro-Au9,07 (34mm Ø) 17,05 154,73,14 (20mm Ø) 14,57 45,76
Plata-Ar 9,07 (34mm Ø) 17,64 1601,13 (12mm Ø) 30,97 35Ni 2,00 (16mm Ø) 90,00 180Cu 2,00 (16mm Ø) 46,50 93
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Forja en frío
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Forja en frío + Recristalizado
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Forja en caliente
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Forja en caliente
Dificultad de forja Material T forja [°C]
Baja
Aleaciones base Al 400 – 550
Aleaciones base Mg 250 – 350 Aleaciones base Cu 600 – 900 Aceros al C y baja aleación 850 – 1150
Media
Aceros Inox martensíticos 1100 – 1250
Aceros Inox austeníticos 1100 – 1250 Aleaciones base Ti 700 – 950
Alta
Superaleaciones base Fe 1050 – 1180 Aleaciones base Mo 1150 – 1350Superaleaciones base Ni 1050 – 1200 Aleaciones base W 1200 – 1300
Temperatura de recristalización ≈ 1/3 Temperatura de fusiónTemperatura de forja ≈ 2/3 Temperatura de fusión
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Forja en caliente
Tijera SS martensítico → Tforja: 1.100ºC
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Forja en caliente
Fraguas : Carbón + aire
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Forja en caliente
Horno de calentamiento continuo: gas + aire
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Operaciones de forja
Estirado
Recalcado
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Operaciones de forja
Punzonado
Agujereado
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Operaciones de forja
Tronzado
Degollado
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Operaciones de forja
Doblado
Aplanado
Canteado
Retorcido
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Forja manual
Forja Catalana
Yunque, Bigornia
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Forja manual
Tenazas
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Forja mecánica
- Acción dinámica (impacto) → martillos o martinetes
- Acción estática (compresión lenta) → prensas
-
Otras → recalcadoras, cilindros de forjar, rotativas
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Forja mecánica: martillos de tabla
DesdeMazas de 200 kg y h 80 cm
hastaMazas 3.500 kg y h 200 cm↓
piezas 50 kg
Maza + estampa → tabla se eleva por dos cilindros
Ep = m . g . h
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Forja mecánica: martillos de vapor
Para piezas entre 500 kg y 25 TVapor x debajo: ascenso mazaVapor x encima: descenso maza
Velocidades de choque hasta 10 m/sEnergía W = m.v²/2g
Martillos de aire comprimido↓→
Tabla + aire
Martillos de contragolpe↓→
Vapor + doble efecto
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Forja mecánica: prensas mecánicas
De cigüeñal y de poleas
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Forja mecánica: prensas hidráulicas
Concepto
Sistemas hidráulicos
S émbolo grande 100 vecesque embolo pequeño
⇓Fuerza será
100 veces mayor⇓
10 kg ⇒
1.000 kg
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Forja mecánica: prensas hidráulicas
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Forja mecánica: prensas hidráulicas
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Forja mecánica: forjadoras rotativas
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Forja mecánica: matrices
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Forja mecánica: matrices
Material a forjar Angulo [°] Aleaciones base Al 0 –
2
Aleaciones base Mg 0 – 2Bronces –
Latones 0 –
3
Aceros 5 –
7
Aceros inoxidables 5 – 8 Aleaciones base Ti 5 –
6
Ángulos de salida
Matriz sobre base cilíndrica
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Forja mecánica: matrices
Colas de milano y pernos guiadores
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Forja mecánica: matrices
Forjas de acción vertical y horizontal
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Forja mecánica: número de piezas
Piezas únicas y/o series muy cortasNo hay herramental ⇒ forja manual, artesanal
Hasta 15 kg⇒
un hombre con martillos de aireHasta 40 kg ⇒ dos hombresGrandes piezas ⇒ cuatro hombres y prensas
ii.-
Producción en masaHerramental y forjado mecánico
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Forja mecánica: sobre espesores y tolerancias
Sobre espesores para piezas sencillasforja manual o mecánica
•
Pequeñas, ~ 3 mm de sobre espesor en superficies
•
Medianas, ~ 5 a 10 mm
• Grandes, ~ 25 a 30
Tolerancias dimensionalesforja manual o mecánica
•
Pequeñas = -
5 % a + 20 %
•
Medianas = -
3 % a + 5 %
• Grandes = ± 2,5 %
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Forja: deformación en compresión
Carga uniaxial para obtener flujo plástico ⇒ P = σ0
. A
σ0
: límite elástico metal; A: área sección transversal
Presión aplicada p ⇒ p = P / A
Por constancia de volumen ⇒ A0
. h0
= A . h
A0
: área inicial = π . d0
² / 4 ; h0
: altura inicial
A : área final; h : altura final.
A = (A0
. h0
) / h y P = σ0
. A en (2)
p = (σ0
. A ) . h / (A0
. h0
) = (4 . σ0
. A . h ) / (π
. d0
² . h0
)
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Forja: deformación en compresión
Fuerza necesaria para forjar
Fforja = σfluencia . K forma . A
K f (factor de forma) se obtiene de tablas
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Forja: deformación en compresión
Fricción entre metal y herramental⇓
No hay deformación homogénea
⇓ Abarrilamiento
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Forja: piezas
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Forja: piezas
Piquetas
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Forja: piezas
Piquetas
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Forja: piezas
Barandas
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Forja Catalana
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Forja Catalana