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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

DE AZCAPOTZALCO

Ingeniera de Manufactura Aplicada. Laboratorio de Forja y Tratamientos Trmicos.

Reporte de Practica 2. Forjado de un Cincel.

Prof. J. Emmanuel Bonilla R.

Alumno Johnatan Leal Vzquez

2014360427

Cuarto Semestre

Ingeniera Robtica Industrial

4RM3

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ndice Objetivo. ......................................................................................................... 3

Introduccin. ................................................................................................... 3

Partes de un cincel. ......................................................................................... 3

Clasificacin. ................................................................................................... 4

Tipos de cincel de acuerdo a la forma de su filo: .......................................... 4

Consideraciones a tomar: .......................................................................... 5

CARACTERSTICAS DEL MATERIAL AISI 1045 .................................... 5

Desarrollo de la prctica. ................................................................................. 6

Paso 1. .......................................................................................................... 6

Paso 2. .......................................................................................................... 6

Paso 3. .......................................................................................................... 6

Paso 4. .......................................................................................................... 6

Paso 5. .......................................................................................................... 7

Paso 6. .......................................................................................................... 7

Conclusiones. .................................................................................................. 8

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Objetivo. Someter una pieza de acero AISI 1045 al proceso de forjado, identificar su

estructura y darle un tratamiento a la pieza final, para asi identificar como se lleva a

cabo este proceso y asi emplearlo en otros materiales y piezas.

Introduccin. La historia registra aplicaciones del cincel en el labrado de la piedra, el hueso, el

cuero y otro material animal rgido, la madera y el metal. Sin embargo, los materiales

usados hasta entonces en los cinceles eran maleables y por lo tanto no posean la

dureza requerida para realizar el trabajo sin deformarse. Recin cuando comenz a

usarse el hierro forjado, en el advenimiento de la Era Cristiana, el cincel adquiri la

robustez necesaria hasta evolucionar en las herramientas de hoy, construidas

principalmente en acero templado, un material mucho ms duro e indeformable.

Los cinceles son herramientas de mano diseadas para cortar, realizar ranuras o

desbastar material en fro, mediante la transmisin de un impacto. Son de acero

en forma de barras, de seccin rectangular, hexagonal, cuadrada o redonda, con

filo en un extremo y biselado en el extremo opuesto.

El cincel se usa nicamente en fro con la ayuda de una herramienta de soporte

como un martillo o una maza y sus funciones generales son dos:

a. Dividir un material

b. Extraer virutas de un material

En base a estas dos funciones, se desprende una diversidad de aplicaciones, que

van, entre otras, de la apertura de orificios y canaletas en paredes y la rotura de

cemento y hormign al corte de ranuras, perfilado, desbastado, cepillado,

acanalado, tallado y acabado de piezas. Por lo tanto, el uso del cincel se extiende

a una multiplicidad de reas, desde la construccin hasta la orfebrera, y la forma

de la herramienta vara de acuerdo con esas aplicaciones.

Partes de un cincel.

o Arista de corte.

o Cua

o Cuerpo

o Cabeza

o Extremo de golpeo.

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Clasificacin. Los distintos tipos de cinceles se clasifican en funcin del ngulo de filo y ste

cambia segn el material que se desea trabajar, tomando como norma general los

siguientes:

o Materiales muy blandos 30

o Cobre y bronce 40

o Latn 50

o Acero 60

o Hierro fundido 70

Tipos de cincel de acuerdo a la forma de su filo:

o Recto

o Redondo

o Estrella

El ngulo de cua debe ser de 8 a 10 para cinceles de corte o desbaste y para el

cincel ranurador el ngulo ser de 35, pues es el adecuado para hacer ranuras,

cortes profundos o chaveteados.

La herramienta puede presentar deficiencias que comprometen su funcionalidad,

siendo las ms comunes:

Cabeza achatada, poco afilada o cncava.

Arista poco afilada.

Las esquinas de los filos de corte deben ser redondeadas si se usan para

cortar.

Debe estar limpios de rebabas.

Debe ser lo suficientemente grueso para que no se curve ni alabee al ser

golpeado.

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Consideraciones a tomar:

a) Cuando se pique metal debe colocarse una pantalla o blindaje que evite que las partculas desprendidas puedan alcanzar a los operarios que realizan el trabajo o estn en sus proximidades.

b) Para cinceles grandes, stos deben ser sujetados con tenazas o un sujetador por un operario y ser golpeadas por otro.

c) Los ngulos de corte correctos son: un ngulo de 60 para el afilado y rectificado, siendo el ngulo de corte ms adecuado en las utilizaciones ms habituales el de 70.

d) Para metales ms blandos utilizar ngulos de corte ms agudos. e) El martillo utilizado para golpearlo debe ser suficientemente pesado.

CARACTERSTICAS DEL MATERIAL AISI 1045

Acero al carbn para maquinaria.

Anlisis

Qumico (%)

Estado

De

Suministro

Resistencia

Traccin

Kg/Mm2

Lmite

Elstico

Kg/Mm2

Alargamiento Reduccin

De

rea

%

Dureza

Brinell

C:

Mn:

Pmx: Smx:

Si:

0.43-

0.50

0.60-

0.90

0.040

0.050

0.20-

0.35

Laminado

en caliente

60 38 16 40 220/240

calibrado 65 54 10 35 250/280

Es un acero de resistencia media en estado laminado en caliente o en la condicin

de forjado. Puede ser tratado trmicamente por temple convencional o en aceite.

Es tpico para ser templado a la llama o por induccin obtenindose una dureza

superficial de 55-58 Rockwell C. Es ampliamente utilizado en la industria automotriz.

Se usa en partes de mquinas que requieran dureza y tenacidad como manivelas,

chavetas, pernos, bulones, engranajes, acoplamientos, arboles, bielas, cigeales,

piezas de armas, etc. tambin se utiliza para la fabricacin de herramientas

agrcolas, mecnicas y de mano forjadas.

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Desarrollo de la prctica. El procedimiento utilizado para el forjado de un Cincel de material AISI 1045 se

describe en los siguientes pasos:

Paso 1.

Elevacin de la temperatura de la probeta a usar con la

ayuda de la fragua. Esto con el propsito de aumentar la

maleabilidad del metal y facilitar el trabajo de

deformacin. La forja se debe realizar en temperaturas

superiores a la temperatura de recristalizacin del

material, siendo recomendable en este caso elevarlo por

encima de los 1200C (1230C).

Paso 2.

Ya que el material se encuentra a la temperatura ideal (cabe

aclarar que esto se visualiza con la apariencia del metal, ste

se colorea de naranja o se pone al rojo), se procede al forjado

de la pieza con la ayuda de un martinete hidrulico (media

tonelada). Esta mquina facilita la labor que el ser humano

tendra que hacer manualmente, ya que aplica una gran

cantidad de fuerza sobre la pieza, logrando su deformacin en

muy poco tiempo y con una sola etapa de calentamiento

de sta. Es necesario aprender a controlar la mquina antes de

utilizarla con la pieza, pues la deformacin ser abrupta y

podra ser excesiva.

Paso 3.

En este paso se rectifican los posibles errores cometidos en el paso

2, como pueden ser un alargamiento lateral de magnitud no

deseada o curvatura en los lmites de la cua. El material debe

ser recalentado al rojo las veces que sea necesario. Y la pieza

debe ser golpeada ya sea con el martinete (si la deformacin es

mucha) o con un mazo (si la deformacin es poca).

Paso 4.

Una vez regenerada la pieza a un estado deseable, se aplica un golpeteo de

forma manual a la pieza con la ayuda del mazo. Dado que solo se pretende

modificar hasta un ngulo especificado los extremos del cincel, no es necesario

aplicar tanta fuerza y, esta metodologa es ms efectiva. La probeta se coloca sobre

el yunque, con la ayuda de unas pinzas es sujetada fuertemente y golpeada

cuidadosamente por el mazo. Un golpe hecho en una zona diferente, provocara la

deformacin del material, originando una forma no deseada.

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Paso 5.

Empleando un esmeril, se realiz el acabado de la

pieza, ya que fue necesario el desbaste de la parte

que se forj (el cincel tena la forma pero no el

acabado). El cincel fue tomando la forma pedida,

afilndolo y eliminando las imperfecciones como

desniveles, logrando as la uniformidad de la pieza.

ESMERIL: Una roca muy dura llamada por los antiguos roca pequea usada para

hacer polvo abrasivo. Est compuesta mayormente del mineral corindn (xido de

aluminio), mezclado con otras variedades como espinelas, hercinita y

magnetita y tambin rutilo (titania). El esmeril industrial puede contener una

variedad de otros minerales y compuestos sintticos como la magnesia, mullita y

slice. Se utiliza para afilar las herramientas de taller y tambin para desbarbar

piezas pequeas.

Paso 6.

Finalmente, se dio paso al tratamiento trmico, que en este caso fue el Templado.

Nuevamente se calent la pieza (idealmente entre 820C y 850C), ya que se tuvo

el diseo final, contando con la elevada temperatura se le dio un choque trmico,

sumergindola en agua. El propsito del tratamiento trmico es aportarle mejores

caractersticas al material.

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Conclusiones.

El proceso de Forjado cambia el tamao y la forma de un pedazo de metal, sin

afectar su masa. Este cambio es realizado aplicando una presin mayor al punto de

fluencia del metal, lo cual le obliga a deformarse acorde con la esta y los lmites

fsicos de la pieza. Si bien la fuerza aplicada tiene que ser suficiente para deformar

el metal, esta ltima debe tener cuidado de no destruir el material, es decir, no se

debe de forzar al material hasta el punto ruptura.

El forjado en esta ocasin se realiz en caliente, por lo cual la deformacin

presentada es plstica sin llegar al lmite de ruptura.

La ventaja de forjar un metal en caliente reside en la facilidad que se tiene para

lograr la deformacin de ste. Si se cuenta con una temperatura elevada, dicho

proceso causa en el metal que sus granos se agranden y asuman estructuras

fibrosas, lo cual ocasiona que bajen su fuerza en direccin del flujo, posibilitando su

cambio de forma fcilmente, o lo que es lo mismo, disminuyendo su resistencia a

fluir. El resultado del proceso mejora las propiedades mecnicas del material.

Cabe resaltar que las propiedades finales de la pieza forjada tambin dependen de

los tratamientos trmicos que se realicen despus del forjado. Uno de los

tratamientos de mayor utilizacin es el temple o templado. Dicho tratamiento se lleva

a cabo calentando el acero a una temperatura entre 700 C y 1000C (siendo

aproximado a 850C la correspondiente al material AISI 1045) en el cual la perlita

se convierte en austenita (temperatura de austenitacin). Como ya mencionamos,

despus la masa metlica es enfriada rpidamente sumergindola o rocindola en

agua, en aceite o en otros fluidos o sales. Es uno de los principales tratamientos

trmicos que se realizan y lo que hace es disminuir y afinar el tamao del grano de

la alineacin de acero correspondiente. Se pretende la obtencin de una

estructura totalmente martenstica, aumentando as la dureza, tenacidad,

resistencia a esfuerzos, etc. de la pieza.