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SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

METALMECÁNICA

MANUAL DE APRENDIZAJE

HERRERÍA Y FORJA

CÓDIGO: 89000253 Profesional Técnico

AUTORIZACIÓN Y DIFUSIÓN

MATERIAL DIDÁCTICO ESCRITO FAMILIA OCUPACIONAL

METALMECÁNICA

ESPECIALIDAD

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

NIVEL

TÉCNICO OPERATIVO

Con la finalidad de facilitar el aprendizaje en el desarrollo de la formación y capacitación en la ocupación de MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS a nivel nacional y dejando la posibilidad de un mejoramiento y actualización permanente, se autoriza la APLICACIÓN Y DIFUSIÓN de material didáctico escrito referido a HERRERÍA Y FORJA

Los Directores Zonales y Jefes de Unidades Operativas son los responsables de su difusión y aplicación oportuna.

DOCUMENTO APROBADO POR EL GERENTE TÉCNICO DEL SENATI N° de Página……102……

Firma …………………………………….. Nombre: Jorge Saavedra Gamón Fecha: …………04.06.09…………….

Registro de derecho de autor:

TAREA Nº 01 CUÑA • ENCENDER FRAGUA • CALENTAR EXTREMOS DE PIEZAS • ESTIRAR EN CALIENTE • APLANAR CON MARTILLO Y ESTAMPA

N7

1

20

54

100

Nº

01 02 03 04 05 06

01 PZA.

ORDEN DE EJECUCIÓN

Encender fragua Caliente los extremos de piezas Estire en caliente Aplane con martillo y estampa Estire la cuña Temple

01 CANT.

CUÑA

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

• Fragua. • Tenazas. • Comba de 4 Lbs. • Guantes. • Yunque. • Esmeril. • Careta o protector facial.

20 x 20 x 100

DENOMINACIÓN

NORMA / DIMENSIONES

CUÑA

CK - 35 MATERIAL HT

OBSERVACIONES

01/MM

TIEMPO: 0 3 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

ESCALA: 1 : 1

REF. HO-01-06 HOJA: 1 / 2 2003

N7

16

4

2

150

Nº

01 02 03 04 05 06 07 02 PZA.

ORDEN DE EJECUCIÓN

Encender fragua Caliente los extremos de piezas Estire en caliente Aplane con martillo y estampa Estire la cuña Temple Pavone

01 CANT.

CUÑA

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

• Fragua. • Tenazas. • Comba de 4 Lbs. • Guantes. • Yunque. • Esmeril. • Careta o protector facial.

F 16 x 150

DENOMINACIÓN

NORMA / DIMENSIONES

PUNZÓN

CK - 35 MATERIAL HT

OBSERVACIONES

02/MM

TIEMPO: 0 3 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

ESCALA: 1 : 2

REF. HO-01-06 HOJA: 2 / 2 2003

HERRERÍA Y FORJA OPERACIÓN : ENCENDER FRAGUA Es una operación manual que consiste en iniciar fuego dentro de la bandeja u hogar de la fragua; utilizando carbón vegetal, carbón de piedra, retazos ó hilaza (waipe), retazos de madera y petróleo. Estas fraguas se utilizan para calentar y forjar los aceros, comúnmente barras de d i f e r e n t e s s e c c i o n e s . E n c i e r ta s excepciones se usan para dar tratamiento térmico a los aceros. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO: Seleccione los materiales Utilice los siguientes materiales: (Fig. 1). - Hilaza (waipe). - Petróleo. - Retazos de madera. - Carbón vegetal y/o mineral.

Carbón

Hilaza

2º PASO: Forme el hogar. a. Coloque la hilaza empapada con petróleo, luego los retazos de madera. b. Cubra ligeramente con carbón vegetal pequeños y medianos. (Fig. 2). Observación: Antes, cerciórese, que la tobera esté limpia. PRECAUCIÓN: PROTÉJASE DE LAS ASTILLAS DE LA MADERA

Leña

Fig. 1

Petróleo

Leña Carbón

Hilaza Tobera

Fig. 2 Aire

3º PASO: Encender hogar. a. Prenda el fósforo cerca al hogar y encienda la hilaza húmeda. (Fig. 3). PRECAUCIÓN NO ACERQUE DEMASIADO LAS MANOS A LA HILAZA. Fig. 3

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

6

REF. H.O.01/CM 1/2

HERRERÍA Y FORJA b. Vea que la entrada de aire esté cerrada o bloqueada. (Fig. 4). c. Ponga en funcionamiento el ventilador.

Fig. 4

4º PASO: Regule la palanca de aire. a. Tire suavemente la palanca de regulación hacia arriba. 5º PASO: Forme bóveda. a. Utilizando el rastrillo acerque el carbón hacia el hogar, para formar una especie de bóveda teniendo cuidado de no ahogar el fuego. (Fig. 5)

Fig. 5

6º PASO: Conducir el fuego. a. Introduzca el atizador en la bóveda para evacuar el humo. (Fig. 6) b. Gradúe la entrada de aire manteniendo vivo el fuego. c. R o c e e c o n a g u a l o s contornos de la bóveda para eliminar la irradiación del calor.

Fig. 6

7º PASO: Apagar fuego. a. Cierre la entrada de aire. b. D e s c o n e c t e e l funcionamiento del ventilador. (Fig. 7).

Fig. 7

8º PASO: Retire el carbón del hogar a. Utilizando el rastrillo retire el carbón. b. Evacuar las cenizas y pequeños trozos de carbón abriendo la compuerta. c. Limpie el hogar y deje conforme se encontró. (Fig. 8).

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

7

Fig. 8

REF. H.O.01/CM 2/2

HERRERÍA Y FORJA OPERACIÓN : CALENTAR EXTREMOS DE PIEZAS Es una operación que consiste en calentar el extremo de las piezas de acero cambiando de estado sólido a pastoso mediante el fuego. Después de llegar al estado pastoso del material y por medio de unos golpes de martillo se le transforma en secciones diferentes a los aceros. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO: Encienda la fragua y mantenga el fuego. (Fig. 1). PRECAUCIÓN: UTILICE EL EQUIPO DE PROTECCIÓN.

Fig. 1 Aire

Aire

2º PASO: Caliente el extremo de la barra. a. Sitúe el extremo de la barra en la zona de calentamiento. b. Forme la bóveda alrededor de la barra. (Fig. 2).

Aire Fig. 2

c. Controle el calentamiento. Observación: - Periódicamente controle el calentamiento de la barra. - Fíjese que la barra presente un color amarillo claro (1,100°C) (color de forja).

Zona de reducción Fuego Zona de mayor calentamiento

PRECAUCIÓN

Carbón

EN CASO QUE EL MATERIAL SE QUEME DESPIDIENDO CHISPAS, I N T R O D Ú Z C A L O RÁPIDAMENTE EN EL CARBÓN. (Fig. 3).

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

Coque

8

Zona oxidante

Fig. 3

REF. H.O.02/CM 1 / 1

HERRERÍA Y FORJA OPERACIÓN : ESTIRAR EN CALIENTE Esta operación permite al operario conocer las primeras operaciones básicas de forja empleadas comúnmente en la industria para la transformación de la sección del acero en caliente utilizando el martillo, las estampas, etc mediante el golpeo. Se utiliza cada vez que se desea estirara el acero en caliente hasta lograr la forma deseada PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO: Encienda la fragua. 2º PASO: Caliente extremo de pieza. a. Retire la pieza del fuego utilizando la tenaza. (Fig. 1)

Fig. 1

Observación: Controle el calentamiento . 3º PASO: Estire en caliente a. Coloque el extremo de la pieza sobre el yunque. b. Aguce con el martillo la punta de la pieza hasta obtener la medida requerida. c. Gire la pieza a 90° durante la ejecución del aguzado. (Fig. 2) d. Aguce el otro extremo repitiendo los pasos anteriores hasta obtener la forma deseada. (Fig. 3). PRECAUCIÓN: NO GOLPEE EN FALSO. CUIDE LOS CANTOS DEL YUNQUE.

Fig. 2

Fig. 3

Observación: -

Conserve las herramientas en su lugar.

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

9

REF. H.O.03/CM 1/1

HERRERÍA Y FORJA OPERACIÓN : APLANAR CON MARTILLO Y ESTAMPA Es una operación que consiste en aplanar a un acero en caliente y dar forma a la pieza utilizando una herramienta llamada estampa. En este proceso la pieza va a ser sometida a fuertes tensiones logrando la forma deseada. Por ejemplo en el estampado de cabeza de remache y para redondear y reducir piezas cilíndricas. PROCESO DE EJECUCIÓN

1º PASO: Encienda la fragua. PRECAUCIÓN Fig. 1A

UTILICE EL EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL 2º PASO: Caliente el extremo de la pieza.

3º PASO: Estire en caliente.

4º PASO: Aplane con martillo. a. A p l a n e (Fig. 1A ).

Fig. 1B

totalmente

b. A p l a n e p a r c i a l m e n t e . (Fig. 1B). Fig. 2

5º PASO: Estampe. a. U t i l i c e l a e s t a m p a o contraestampa para dar forma a la pieza. (Fig. 2). b. Estampe hasta lograr su forma. (Fig. 3).

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

10

Estampa

Fig. 3

REF. H.O.04/CM 1/1

HERRERÍA Y FORJA OPERACIÓN : ESTIRAR EN CUÑA Es una operación manual que consiste en estirar y dar forma de cuña a las piezas forjadas, de acuerdo a las especificaciones y medidas dadas según plano. Esta forma de cuña se le da al material o barra más aguda para la fabricación de cinceles.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO: Encienda la fragua. 2º PASO: Caliente el extremo de la barra. a. Introduzca unos de los extremos en el hogar. (Fig. 1).

Fig. 1

b. Caliente hasta ver un color amarillo claro. Observación Controle el calentamiento constantemente. 3º PASO: Estire en cuña. a. Coloque la punta sobre el yunque. (Fig. 2).

Fig. 2

b. Forme la punta en forma de cuña. (Fig. 3). Observación Golpee directamente sobre el material, nunca sobre el yunque porque pueden saltar partículas de acero del martillo. Fig. 3

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

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REF. H.O.05/CM 1/1

HERRERÍA Y FORJA OPERACIÓN : ESTIRAR EN TRONCO DE CONO Esta operación consiste en dar forma cónica a uno de los extremos de la barra o material utilizando el yunque y el martillo para forjar. Se aplica cada vez que se desea dar forma cónica a los extremos de las piezas por ejemplo: punzones, granetes, botadores, etc.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO: Encienda la fragua.

2º PASO: Calentar extremo de la barra. (Fig. 1).

Fig. 1

3º PASO: Estire en caliente. 4º PASO: Estire en tronco de cono. a. Conforme golpeando y girando la varilla. b. Forme una punta troncocónica. (Fig. 2). Observación:

Fig. 2

No golpee fuertemente para evitar formar puntas agudas. PRECAUCIÓN UTILICE EL EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL CADA VEZ QUE UTILICE LA FRAGUA. (Fig. 3).

Fig. 3

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

12

REF. H.O.06/CM 1/1

HERRERÍA Y FORJA FRAGUA En el forjado, esta deformación se obtiene respetando ciertas condiciones de calentamiento; el trabajo debe tener lugar en una temperatura tal que el bloque de metal presente facilidades de transformación y de alargamiento, con un esfuerzo menor que el frío y sin demasiado de peligros de ruptura. En estas lecciones de tecnología del forjado se estudiará el trabajo por el cual el forjador, con ayuda de útiles manuales o de máquinas, los útiles y los medios puestos en práctica por el forjador. El taller El taller en donde trabaja el forjador debe responder a ciertas condiciones para que los oficiales puedan trabajar con facilidad y sin molestias. Debe estar bien airado, sin corrientes de aire, pero con aberturas suficientes para permitir la evacuación de humos y aires caliente. Debe estar bien iluminado, para que sea posible distinguir la coloración de las piezas calientes. Además, el suelo será liso, preferentemente cementado, salvo alrededor de los yunques en donde habrá un área de tierra batida mezclada con escoria de hierro, para evitar el deterioro del cemento por la caída de piezas y desperdicios calientes.

Las diferentes forjas Para forjar el acero hay que calentarlo; en nuestros talleres artesanos esta operación se hacen corrientemente en un aparato llamado FORJA.

La forja puede estar constituida por una bancada de albañilería o un armazón metálico. Las bancadas de albañilería presentan el inconveniente de deteriorarse por el calor y por los choques provocados por el calentamiento de grandes piezas, que pueden dislocarlas. (Fig. 1).

Campana

Forja de herrero

Hogar Tobera

Aire

Almacén de Carbón

Fig. 1

13

Depósito de agua

También se pueden utilizar hornos, calentados por coque, gas, gasóleo o eléctricamente: estudiaremos más adelante estos aparatos, que todavía son poco utilizados en nuestros talleres.

HERRERÍA Y FORJA Las forjas metálicas Más ligeras y sólidas, tienden a reemplazar a las de albañilería. Forja de 2 fuegos

No obstante, en los trabajos de carretería, las forjas de albañilería se emplean aún. La forja puede ser sencilla o doble, según tenga uno o dos hogares. Se instalan generalmente a lo largo de un muro o en los rincones, muy raramente en medio del taller. La forja puede ser portátil; entonces se utiliza en las obras o en las proximidades de un área de montaña. Según la importancia de los trabajos a ejecutar, se elige una forja portátil de dimensiones apropiadas. (Fig. 2)

Cajón

Fig. 2

Descripción de la forja metálica Una forja metálica se compone de cuatro pies de ángulos de hierro y de un recinto de chapa llamado Cajón, asiento del hogar. En el centro de este cajón desemboca la tobera, de donde sale el aire a presión destinado a activar el fuego, y que viniendo de una fuente cualquiera, llega por la tobera. El cajón está lleno de carbonilla que es una ceniza de carbón. La carbonilla evita la transmisión del calor a la armadura y permite el asiento correcto de la pieza en posición de calentado. Además, el fondo del cajón (en las proximidades del hogar) el contorno de la tubería están recubiertos de tierra o cemento refractario para evitar igualmente la transmisión del calor a la armadura.

Forja portatil

La carbonilla debe estar siempre al nivel del borde superior del cajón. La parte superior de la forja debe estar libre de escoria de hierro que será echada en una carbonera de residuos. (Fig. 3). En la cara delantera del cajón está, en general, unido un depósito de agua que sirve para el enfriamiento de los útiles y como baño de templado.

Fig. 3

Debe estar provisto de un tapón de vaciado en la parte más baja. Por debajo del cajón, y en el mismo suelo entre los largueros, se encuentra instalada la carbonera que permite un aprovisionamiento rápido del fuego.

14

HERRERÍA Y FORJA La inyección de aire El suministro de aire a presión puede hacerse por un fuelle de cuero o de cilindros metálicos. Estos aparatos tienden a desaparecer, puesto que son muy grandes y de poco rendimiento, y van siendo reemplazados por el ventilador centrifugo de aletas, que ocupan poco sitio y dan un viento uniforme. (Fig. 4).

Llegada de aire Aletas

Cubiertas

Hacia la tobera Fig. 4

El ventilador está constituido por una turbina, que se tiene un cierto número de aletas y giran en una cazoleta en forma de caracol. El aire se aspira por la parte central y se proyecta a la periferia. El ventilador puede ser accionado a mano por medio de una manivela y un juego de engranajes que se multiplican la velocidad de rotación, o por un motor eléctrico colocado directamente en el árbol o unido al árbol por una transmisión de correa. El regulador Para efectuar un caldeo es preciso poder ajustar la admisión del viento en la tubería por medio de un aparato llamado regulador, situado en el recorrido de la distribución de aire, al alcance de la mano del forjador. Este ajusta la llegada del viento a la tubería, bien por un sistema de registro de corredera manejado por un cordón, o por una válvula de grifo. El aire se conduce por tubos de acero, cuyos codos tienen un gran radio para evitar el retardo del viento, que es lo que se llama pérdida de carga. La tobera En la parte inferior del cajón se encuentra la tobera, pieza de fundición, constituida por dos partes desmontables para permitir el recambio de la parte superior si se oxida muy rápidamente al contacto con el fuego. En principio, la forma de la tobera debe estar adaptada a las necesidades particulares de las piezas a calentar. El orificio de salida del aire está constituido por uno o arios agujeros rectangulares circulares. Las toberas de un solo orificio dan un chorro de aire central que localiza el fuego y no permite que se extienda en superficie. La tobera más utilizada es la tobera vertical de mariposa. (Fig. 5)..

Casquete

Prisma o mariposa

Grifo o registro

Manguito de maniobra

Entrada de aire Bancada Obturador Fig. 5

15

HERRERÍA Y FORJA Una varilla, terminada por un mango en la parte exterior del cajón, manda la difusión del aire por rotación de una mariposa (Fig. 6), que permite tener a voluntad una llama ancha o estrecha, girando a la derecha o a la izquierda, la dirección del “viento”, estando influenciada por la posición de la mariposa.

Fuego largo

Fuego estrecho

Fuego desviado

Fig. 6

Algunos casquetes de toberas tienen varios orificios agrupados: éstos no pueden ser utilizados más que para el calentamiento de piezas muy largas. Para los trabajos que necesitan un calentamiento en una gran longitud se utilizan toberas cuyos orificios están colocados en línea. Se puede acortar más o menos la longitud de la llama colocando unos remaches gruesos de cabeza redonda en un número variable de orificios de salida del aire, con el fin de obtruirlos. El obsturador sirve para vaciar la tobera. Preparación de la Fragua Una fragua fija corriente se compone de las siguientes partes. 1. Suministro de aire. 2. Regulador de aire. 3. Tobera. 4. Bandeja u hogar. 5. Chimenea. 6. Aspirador. 7. Pila de enfriamiento. 8. Fuego abierto. 9. Fuego cerrado.

16

HERRERÍA Y FORJA 1. Suministro de aire: El aire es suministrado por un ventilador.

5

2. Regulador de aire: 4

El chorro de aire se controla por medo del regulador. 3. Tobera:

1

6 3

El aire pasa al fuego a través de una tobera. 4. Bandeja u hogar: 5. Chimenea: El humo y los gases salen por la chimenea. 6. Aspirador: Los gases son aspirados por un aspirador. 7. Pila de enfriamiento: La pila de enfriamiento es un recipiente lleno de agua, donde se enfrían las herramientas y la pieza. 8. Fuego abierto: Para trabajos de poca importancia se utiliza el fuego abierto. Observar la correcta posición horizontal de la pieza en el centro del fuego. En esta posición es donde menos se enfría por el aire del ventilador o del exterior. 9. Fuego cerrado: Para mayores trabajos, en los que la pieza debe ser calentada durante largo tiempo, se calienta solamente la parte que hay que golpear con el martillo.

17

3

HERRERÍA Y FORJA Herramientas a utilizar 1. Badil (recogedor): 1

Para echar carbón y para limpiar el hogar. 2. Rascacenizas: El rascacenizas se usa para remover el fuego, quitar las escorias y acercar combustible nuevo a la tobera.

2

3. Cazo de enfriar: El cazo de enfriar se emplea para localizar el calor. El cerco exterior del fuego se mantiene húmedo para que el calor se concentre en el centro.

3

El cazo de enfriar se llena de agua en la pila de enfriamiento. 4. Cerco de combustible: 5. Carbón de piedra: En general, se utiliza un carbón especial con bajo contenido de azufre.

3

6. Carbón vegetal: Para calentar aceros de herramientas se emplea frecuentemente carbón vegetal (en algunos casos quemadores). En algunas fraguas de forja o de temple, a veces, se emplean fuegos de fuel, gas o electricidad. De estos sistemas no se trata en esta lección de introducción.

18

4

HERRERÍA Y FORJA Preparación de la Fragua 1

1. Un pequeño hoyo: No quitar nunca todo el combustible.

2. Abrir el regulador del aire: 2

Limpiar la boquilla de la tobera.

3. Astillas y virutas de madera: Utilizar unas virutas y astillas de madera para encender el fuego. 3

4. Carbón nuevo: Una vez que las virutas y astillas de madera están bien encendidas añadir carbón nuevo.

4

5. Acercamiento: El fuego no debe ser demasiado extendido. Empujar el carbón hacia adentro con el rascacenizas.

19

5

HERRERÍA Y FORJA HERRAMIENTAS Y ACCESORIOS DEL HERRERO Los martillos La herramienta principal del forjador es el martillo. Según sea el género de trabajo a ejecutar, su forma y su peso son variables. Descripción El martillo es de acero y está compuesto de un cuerpo y un mango. El cuerpo presenta en uno de sus extremos una superficie ligeramente bombeada, llamada tabla, boca o área, cuyas aristas deben estar ligeramente redondeadas para evitar las desconchaduras. En la parte opuesta se encuentra la pala, que puede estar de través o a lo largo (Fig. 1). Las partes que trabajan (tabla y pala) están templadas. El OJO es un agujero de forma ovalada que recibe el mango. Va ensanchándose desde la entrada del mango hacia la parte exterior. Para dar más seguridad al enmangado del martillo, se hacen, con ayuda de un buril, unas muescas espinosas en una cuña de acero que, introducida en las fibras de la madera, la ensancha y fija sólidamente el martillo al mango. Tabla

Ojo

Boca del martillo Boca del martillo Tabla Fig. 1

El mango debe ser de madera dura y fibrosa (cornizo, freno, acacia) para ser flexible y resistente. Para darle más elasticidad e impedir que los coches del forjado repercutan en el puño del forjador, se adelgaza su sección cerca del ojo. Este adelgazamiento se llama el látigo y se suaviza impregnándolo de aceite. Los martillos del forjador El forjador utiliza dos categorías de martillos: los martillos de mano de un peso de 1 a 3 kg, y los martillos pilón, de un peso de 4 a 10kg, manejados con las dos manos por el ayudante del forjador (o golpeador). Para ciertos trabajos, el forjador utiliza martillos especiales, tales como el martillo de media caña para el forjado o el formado de interiores redondeados, el martillo de bolas, para la hechura de huecos. (Figs. 2 y 3)

Látigo Fig. 2

Fig. 3

20

HERRERÍA Y FORJA Las tenazas de forja Para manejar las piezas cortas durante el forjado y el calentado, el forjador utiliza tenazas, cuyas formas y dimensiones varían según las circunstancias del trabajo, el volumen y la posibilidad de agarre de las piezas. Las tenazas son de acero dulce; el forjador las confecciona él mismo, las trabaja para que se adhieran bien a la pieza, lo que se coge, y de la boca, que sujeta la pieza; las dos partes están ensambladas y articuladas por un remache que sirve de eje. Los diferentes tipos de tenazas de forja Existen numerosas clases de tenazas, que tienen nombres diversos según la forma de sus bocas; citaremos las siguientes: *

Las tenazas planas con garganta, para sujetar los perfiles pequeños redondos o cuadrados y las piezas delgadas y anchas.(Fig. 4)

*

Las tenazas de gollete o de cazoleta, para sujetar por un extremo los perfiles redondos o cuadrados más fuertes.(Fig. 5)

*

Las tenazas dragón o universales, para sujetar por un extremo o de través los perfiles redondos o cuadrados.(Fig. 6).

*

Las tenazas redondas para estampar, para sujetar verticalmente una pieza y aplastarla con una herramienta corta (estampa, punzón) (Fig. 7).

*

Las tenazas planas acodadas, para sujetar ciertas herramientas por su ojo cuando se las golpea (martillos, hachas, etc.) (Fig. 8).

*

Las tenazas planas acodadas de gancho, para sujetar perfiles planos(Fig. 9).

*

Las tenazas anilladas, para sujetar grandes perfiles redondos o cuadrados. (Fig. 10).

*

Las tenazas de buril, para el forjado de pequeñas herramientas de mano (Fig. 11).

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

21

Fig. 9

Fig. 10

Fig. 11

HERRERÍA Y FORJA *

Las tenazas para remaches, para manipular los remaches calientes (Fig. 12).

*

Las tenazas cangrejo, empleadas principalmente para el forjado, en las máquinas, de piezas muy voluminosas (Fig. 13).

Fig. 12

Fig. 13

Fig. 14

Fig. 15

*

Las tenazas para lingotes o lingoteras, cuyas mordazas con anchas y gruesas, puesto que sirven para soldar los lingotes en el fuego de la forja (Fig. 14).

*

Las tenazas cortadas o tenazas de herrador, que se emplean para las herraduras de cabellos y bueyes (Fig. 15).

Cortamos aquí esta enumeración, limitándonos a los tipos principales. Las formas de tenazas varían infinitamente y sus nombres cambian según los talleres y las regiones. Empleo de las tenazas Antes de forjar hay que elegir una tenaza que mantenga bien la pieza que se vaya a trabajar. Cuando no se tiene una tenaza bien adaptada se modifica calentándola y conformándola sobre la pieza; es preciso que las ramas queden separadas de 3 a 5 centímetros y estén bien paralelas cuando la herramienta está cerrada. Evite hacer en frío esta adaptación, porque podría romper la tenaza. Es preciso dejar calentar la tenaza con la pieza y, sobre todo, no trabajar nunca con una tenaza cuyas mordazas estén calentadas al rojo; éstas se deformarían bajo la acción del apretado y con los choques, y la pieza no estaría bien sujeta, podría salir despedida y herirle a Vd o al compañero de la forja. Para disminuir la fatiga del cerrado de las ramas de la tenaza durante el forjado, se traban éstas con la ayuda de un anillo. Para que éste no se deslice, el extremo de las ramas deberá ser ligeramente curvo. Los tornillos para forja El tornillo para forja (Fig. 16) tiene la misma forma que el tornillo de pie del ajustador, pero es mucho más robusto. Su altura corresponde a la del yunque y su peso es de 75 a 125 kg. No puede girarse; sus pies están empotrados en el suelo: un collar lo fija a un cepo de madera. Deberá estar colocado en un recinto en donde se le pueda abordar por todos los lados. 22

Fig. 16

HERRERÍA Y FORJA El tornillo para forja sirve para el acodado, el atacado, el formado y para la sujeción de piezas o de útiles accesorios. Aparatos de soporte Cuando el forjador tiene una pieza o una barra muy larga para calentar y para forjar, emplea, para facilitar su trabajo, un caballete de tres o cuatro pies, cuya altura es ajustable y se llama sirviente o caballete. Para las piezas muy pesadas de transportar desde la forja al yunque, el forjador puede utilizar un pescante giratorio (Fig. 17) y una garrucha

Fig.17

Uso de las herramientas y accesorios Son varias las herramientas que se emplean como auxiliares del yunque, y que se colocan insertadas en el ojo cuadrado. Lo mismo que el yunque, son de acero endurecido. 1. Bogornia. 2. Bigorneta de pico 3. Taco de cortar. 4. Arista de corte. 5. Golpe de corte. 6. Ultimo golpe. 7. Placa de cortar.

23

HERRERÍA Y FORJA 1. Bogornia. La bogornia es un yunque pequeño que se adapta al ojo del yunque y se emplea para distintos trabajos, como por ejemplo, hacer pequeños ojales. Tiene un cuerno cuadrado y otro redondo.

1

2. Bigorneta de pico. Se emplea para hacer curvas, anillos, etc. Este es diferente a los picos del yunque o de la bigornia, porque es para posición vertical.

2

4

3. Taco de cortar. Se emplea para operaciones de cortar.

3

4. Arista de corte. Hay que tener cuidado de, al final, no golpear con el martillo la arista de corte (4). 5. Golpe de corte. Ver la Figura 5 cómo hay que dar los últimos martillazos. 6. Ultimo golpe. Si se emplea una tajadera, el último golpe para el corte del metal se lleva a cabo sobre la arista del yunque (6).

5

7. Placa de cortar. Si es necesario, se utiliza una placa de cortar, hecha de acero blando.

7

6

24

HERRERÍA Y FORJA Herramientas para conformar: El metal generalmente en caliente, se emplean varias herramientas tales como. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

7. 8. 9.

10.

11.

12.

13.

Martillo Tajadera Punzón Contra-estampa Destajador Mango de madera El martillo tiene el Mango de Madera ajustado en el agujero de la cabeza. Este agujero es más ancho por el lado del mango. Peña Cara Martillo El agujero A es mayor que el agujero B. La cabeza se fija al mango por medio de una cuña. En la parte superior de la cabeza se halla la peña, que puede tener diferentes formas. A la parte inferior se le llama cara. (Figs. 9 y 10). La cara es plana pero ligeramente bombeada. La mayoría de martillos son de peña recta. Martillo de peña transversal Para determinadas operaciones, es más adecuado el martillo de peña transversal. Operación de aplanado En la Figura 11 se muestra una de las aplicaciones de la peña para un trabajo de aplanado. Mango del martillo El martillo corriente se maneja con una sola mano. Para trabajos pesados se emplea un martillo de mayor tamaño y con un mango más largo, que se maneja con las dos manos. Este martillo se llama mallo o macho. Mango del mallo Longitud del Mango Peso 10” - 16” @ 25 a 40 mm 1-2 kg 32” - 36” @ 80 a 90 mm 2-5 kg Martillo del mallo: Mallo. Las cabezas de los martillos y mallos son de acero de herramientas. La cara y la peña son endurecidas y rectificadas. 25

1

2

3

4

5

7 6

8

10

9

11

13 12

HERRERÍA Y FORJA Uso de las herramientas y accesorios 1. Martillo Corriente. En el dibujo se muestra un operario que golpea con el martillo. Con una mano sostiene la pieza (o las tenazas que sujetan la pieza). Con la otra mano sostiene el martillo. 2. Mallo. 1

En el segundo dibujo trabajan dos operarios. Están situados en lados opuestos, osea uno a cada lado del yunque. El primero sostiene la pieza (si es necesario con tenazas) y una herramienta similar a un aplanador o destajador. El otro operario sostiene el mallo con ambas manos. Herramientas Auxiliares - Aplanador - Estampas - Destajador

2

- Contra-estampas - Tajadera - Cortador en caliente - Cortador en frío Para utilizar las herramientas auxiliares que se muestran en las paginas siguientes, se necesitan también dos operarios: a.Uno que sostiene el mallo. b.Otro que sostiene la herramienta auxiliar y la pieza.

26

HERRERÍA Y FORJA Técnicas en el uso de las herramientas y accesorios 1. Aplanador. Se emplea para aplanar y allanar la superficie de la pieza. En el ojo se ajusta un mango de madera. I. Muestra la pieza. II.Aplanada del todo.

1

2. Destajador. Se emplea para escuadrar los cantos y para golpear en determinados lugares. 2

Con un martillo corriente no se podrían dejar los bordes bien definidos. 3. Degüello. Los degüellos se usan para formar cuellos, espaldones, rebajes. El degüello inferior se coloca en el ojo cuadrado del yunque, de manera que sobre él operario pueda golpear ña pieza si ayuda. El degüello superior es golpeado con el mallo. Cuando se usa degüellos superior e inferior, el rebaje logrado es igual en ambos lados de la pieza. 4. Mango. El aplanador, el destajador y el degüello superior tienen ojos en los que se ajustan los mangos de madera (para piezas pequeñas solamente). Para piezas grandes, los mangos son de acero suave. 5. Degüello inferior 6. Degüellos superior e inferior Los degüellos tienen varias formas, según la forma redondeada que se quiera lograr.

27

4

HERRERÍA Y FORJA Técnicas del conformado: 1

1. Estampa o contra-estampa. Para redondear (y reducir) mechas en metal caliente se emplean estampas y contraestampas. Las hay de varios tamaños. 2. Contra-estampa. Para hacer agujeros (de cualquier sección, redonda, cuadrada, rectangular) se emplean los punzones.

2

a. Primero se punzona el agujero hasta la mitad del espesor del material aproximadamente. La operación resulta más fácil si se echa un poco de polvo de carbón en el agujero. Esto se hace sobre la cara del yunque. b. A continuación, se da la vuelta a la pieza y se punzona el agujero por el otro lado. La posición correcta se nota por un color oscuro producido por el enfriamiento. 3. Punzón y rompedera. Los rompederas se emplean para romper el material entre agujeros punzonados. Esta se realiza sobre el ojo del yunque. 4. Polvo de carbón. 5. Tajadera para cortar caliente. La tajadera de cortar en caliente se emplea para cortar el metal caliente. 6. Arista de corte La arista de corte o filo está endurecida y afilada.

28

3

HERRERÍA Y FORJA ÚTILES EN EL FORJADOR Los útiles de corte Para despachar el material y para efectuar los cortes en el transcurso del forjado, se utilizarán diferentes herramientas de corte, según las circunstancias del trabajo o las dimensiones de las piezas. Las herramientas de corte son de acero duro o de acero fundido. Si el metal que se va a cortar está frío, y es por ello resistente a la penetración del útil, éste tendrá su parte cortante bastante gruesa. Si, por el contrario, el metal está caliente, la resistencia será menor y, para que el útil penetre rápidamente, su parte cortante estará muy afilada. El ángulo de afilado que se encuentra en el extremo (FIg. 1) será tanto más agudo cuanto más bando sea el material a cortar.

60°

Para los útiles que se corten en frío, el afilado se hará de 60° y a menudo de 70°, 80°, 90° si el acero a despachare e muy duro.

Fig. 1

Para los útiles que corten en caliente, el ángulo de afilado tendrá de 15° a 45°. Los útiles de corte están clasificados en varias categorías: útiles manuales, útiles adaptables al yunque y útiles con mango. Los útiles manuales son el buril para golpes en frío y la tajadera para el trabajo en caliente. La tajadera en forma de buril es muy larga para evitar quemaduras en la mano del obrero. Estos útiles están forjados en acero plano de arista redondeadas. Este perfil se utiliza para un gran número de herramientas manuales, porque presenta la ventaja de no herir la mano como la haría un acero plano con arista vivas; se denomina comúnmente acero de buriles. Los útiles adaptables al yunque sirven para cortar secciones pequeñas. Se utiliza bien sea el cincel para yunque para cortar en frío (Fig. 2), bien sea el cincel para yunque para cortar en caliente (Fig. 3), que son útiles en forma de cuña de las que una parte, la cola, se adapta en el ojo del yunque. El cincel para corte en caliente tiene frecuentemente la cara posterior vertical, lo que permite obtener un corte muy neto y a escuadra en el extremo de las piezas cortadas. Los útiles con mango sirven para cortar piezas de secciones medias, se utilizan cortafrios (Fig. 4) o cortaderas (Fig. 5). El mango es de cornejo, madera elástica y difícil de rajar; el mango es nudoso y está sin descortezar para poderse sujetar mejor; está metido a presión en el ojo de la tajadera, pero sin ponerse por un martillazo que no caiga exactamente al plomo. La longitud de los mangos es, por lo menos, de 0,50 metros. 29

Fig. 2

Fig. 4

Fig. 3

Fig. 5

HERRERÍA Y FORJA CÁLCULO DE FORJADO IR = longitud en bruto, i.e. Longitud a modificar AR = sección transversal en bruto VR = volumen en bruto

l = longitud resultante A = sección transversal resultante V = volumen resultante (VF supuesto) Z = compensación de mermas por combustión

Atención El índice R vale para las magnitudes en bruto Axioma

Volumen en bruto = volumen resultante VR

VR

=

=V

V

1. Cálculo de IR

Aquí se tiene en consideración solamente el material conformado.

AR

VR

VR

=

V

AR . IR

=

A.I

IR

=

A.I AR

IR

=

Volumen resultante = Superficie en bruto

VR

=

V

AR . IR

=

A.I , ya que AR = A 2

IR

=

V

IR

2. IR en chavetas

V

I 2

IR I

3. IR en puntas

Vértice piramidal, vértice cónico

V IR

VR

=

V

AR . IR

=

A.I , ya que AR = A 23

IR

=

I

30

I 3

V AR

HERRERÍA Y FORJA 4. Resumen

Para el cálculo de longitudes en bruto de cuerpos láminados o recanteados vale: Volumen en bruto

= volumen resultante

Longitud en bruto de cuñas = ½ de la long. Resultante Longitud en bruto de puñas= 1/3 de la long resultante

De una barra de 90 mm de diámetro se quiere forjar una espiga de 40 mm de diámetro y 125 mm de longitud. Calcule la longitud en bruto en mm. buscando

IR

dado

DR

= 90 mm

d

= 40 mm

i

= 125 mm

VR

=V

l

lR

5. Ejemplo

AR

solución

DR A

AR . IR = A . I IR = A . I AR =

40 . 40 . 0,785 . 125 . mm2 . mm mm2 90 . 90 . 0,785

IR = 24,69 mm

Atención Dependiendo de la clase de trabajo se puede necesitar más material. 6. Ejemplo

Se quiere forjar un acero de cuadrado 40 x 40 x 200 de longitud a un cuadrado de 100 x 100. ¿Calcular la longitud en bruto?

200 100 40

buscando

IR

Dado

= 100 x 100 = 40 x 40

IR

I solución

lR lR lR

31

= 200 = A.I AR = 40 x 40 x 200 100 x 100 = 32 mm

HERRERÍA Y FORJA TEMPERATURA DE FORJA La temperatura de forja depende del material. Conveniente que la forma final se dé de las piezas con el mínimo caldeo posible ya que, si el calentamiento es demasiado prolongado o demasiado fuerte, la estructura del acero se hace de grano grueso, quebradizo y poco resistente. Al rojo blanco, el acero comienza a chispotear y se oxida. El acero quemado no puede ya utilizarse. En la zona del calor de temple azul (290°C a 350°C), la ductilidad del acero es muy baja. En la conformación en frío se produce tensiones en las cristalitas que, comenzando con una consolidación, acaban formando fisuras. Las fisuras de tensión aparecen también cuando el calentamiento es demasiado rápido porque la diferencia de temperaturas entre las capas interior y exterior de la pieza se hace muy grande. El calentamiento del acero hasta unos 700°C se hace muy lentamente; por encima de está temperatura hay que hacerlo con rapidez para evitar la descarburación de la capa marginal y la formación de grano grueso. El enfriamiento de las piezas forjadas hay que hacerlo lenta y uniformemente. Las tensiones pueden reducirse por medio del recocido. El cobre puro se forja en frío; el aluminio entre 400°C y 500°C. (Fig. 1)

Fig. 1

Temperatura Debe ponerse mucho cuidado a la temperatura adecuada a la que hay que forjar la pieza. La temperatura viene indicada por el color del hierro. 1.300 ºC = Blanco 1.200 ºC = Amarillo claro 1.100 ºC = Amarillo 1.000 ºC = Rojo amarillento 800 ºC = Rojo cereza 600 ºC = Rojo castaño 500 ºC = Castaño oscuro Si el acero se calienta por encima de los 1.300 ºC, se “quema”. A una temperatura demasiado baja es difícil martillearlo. El conformado es fácil con temperatura alta y difícil a temperatura baja. (Fig. 2). 32

Fig. 2

HERRERÍA Y FORJA Es preciso que se comprenda bien lo que pasa en el fuego, para que se sepa conducirlo bien. Habrá que recordar lo que se aprendió en la escuela, respecto a la composición de los materiales que se utilizan: el carbón, el aire, el agua y el acero. El carbón: comprende sobre todo carbono mezclado con productos diversos, de los que algunos no se queman y forman los residuos de la combustión (cenizas y escorias). También aprendimos que, por destilación, en las fabricas de gas, el carbón da el coque, que arde sin humo, el alquitrán y diverso productos que la industria química moderna transforma y utiliza en numerosas fabricaciones (bencina, amoníaco, etc). El aire: que viene de los ventiladores, está compuesto de oxígeno (gas comburente, es decir, que hace arder), de nitrógeno y otros gases. El agua: con la que se moja el carbón, está compuesta de hidrógeno (gas que arde dando una temperatura elevada) y de oxígeno. El acero: esta compuesto de hierro y una cierta proporción de carbono. Según las condiciones de calentamiento y del grado de temperatura, el fuego puede separarse del carbono o combinarse con el oxígeno del hogar y quemar el carbono que contiene; de ahí, la importancia de saber conducir perfectamente un fuego de forja. Zonas de combustión Cuando se enciende el fuego, hay normalmente por encima de la tobera coque incandescente, que arde sin humo. Si se le echa por cada lado carbón fresco y mojado el calor lo destilla poco a poco: el alquitrán se introduce en el fuego y arde dando una llama amarilla; los otros productos arden sin humo o se escapan por la chimenea. El agua, al contacto con el coque incandescente, se descompone en sus elementos: - El hidrógeno arde dando llamas azules poco luminosas; - El oxígeno se añade al que proviene del aire de los ventiladores. Esta combustión no se hace instantáneamente, de manera que pueden distinguirse tres zonas en el fuego de forja: una zona oxidante, otra neutra y otra reductora. La zona oxidante: queda cerca de la tobera (zona A). Esta zona hay mucho oxígeno y poco carbono. Una pieza que se ponga allí calentarla, corre el peligro de quemarse o descarburarse, si es de acero de alto contenido de carbono. La zona neutra: se sitúa más alta(zona B): lo que queda de oxígeno procedente de la tobera se agrega al que viene del agua para quemar el coque y otros productos de la destilación. Una pieza calentada en este nivel (14 centímetro por encima de la tobera) corre mucho menos peligro de ser quemada. En la zona reductora (zona C) no hay bastante oxígeno. Se produce una combustión imperfecta, como en una estufa que tire mal. Hay exceso de carbono y de hidrógeno y formación de oxido de carbono, ese gas terrible que causa a menudo intoxicaciones mortales cuando un aparato de calefacción por gas o por carbón está mal ajustado en un local insuficientemente aireado. En la forja, este peligro no existe, porque el óxido de carbono es arrastrado por el viento y quemado cuando encuentra aire por encima del hogar.

33

HERRERÍA Y FORJA Es en la zona más alta en donde es preciso calentar las piezas: ahí no corren el riesgo de quemarse o quedar descarburadas. Por el contrario, si están ligeramente oxidadas pierden su oxígeno, que es absorbido por el carbono en exceso, que lo necesita para su combustión. La oxidación pues reducida, de ahí el nombre dado a esta zona. En la práctica, las tres zonas de fuego son bastante difíciles de delimitar de una forma precisa: la pieza debe estar situada aproximadamente entre la zona neutra y la reductora; pero en ningún caso cerca de la tobera, es decir en la zona oxidante, rica en oxígeno. En el caso de no poder ocupar la zona ideal, es preferible colocar la pieza a calentar muy alta, en el hogar, que muy cerca, en donde se corre el riesgo de descarburarla y quemarla. Se recubre entonces de coque y se moja de vez en cuando el carbón alrededor del hogar. Conviene acordarse bien de estas reacciones químicas del fuego de la forja; las volveremos a encontrar en la soldadura oxiacetilénica. Hay que procurar no dejar ahondar el fuego por debajo del nivel de la zona B. (Figura 3)

Agua

Agua

14 c m

Coque

Zona reductora o carburannte

Carbonilla

Zona de combustión perfecta o zona neutra Zona oxidante Aire Fig. 3

34

HERRERÍA Y FORJA CORTE ESCALONADO Es otro tipo de representación, en el que el plano de corte atraviesa totalmente el sólido, cambiando de dirección una más veces para mostrar los detalles que no están en línea recta. (Fig. 1).

Corte A - A

A

A

Un corte escalonado se designa poniendo la misma letra mayúscula al principio y al final del recorrido del plano de corte. El cambio de dirección del recorrido del plano de corte se marca con línea llena gruesa.

35

HERRERÍA Y FORJA Ejemplo de Corte Escalonado

Avellanado, prof. 6 95

A

14

14

A

29

20

56

28

65

90

122

f14

f9 f15

21 f31

36

f7

HERRERÍA Y FORJA Ejemplo de Corte Escalonado

90

32

f10

CORTE A -A

f8

A

40

f8

f10

78

110

40

R5

5

65

A

37

HERRERÍA Y FORJA REGLAS BÁSICAS DE SEGURIDAD EN EL USO DE LOS MARTILLOS, MAZOS Y/O HERRAMIENTAS Las herramientas deben guardar donde puedan ser rápida y fácilmente encontradas. Si existe peligro de oxidación deben ser engrasadas. Las herramientas cortantes deben ser frecuentemente REAFILADAS. Tener cuidado de no recalentar las herramientas: - No mantener las tenazas en el fuego demasiado tiempo. - No colocar mangos de madera en metal caliente. 1. Amolado Precauciones de seguridad No golpear nunca superficies templadas con una herramienta templada. Esta puede saltar (por ejemplo, un martillar). Si es necesario, usar una base que no esté endurecida. 2. Salto del martillo 3. Base blanda 4. Descantillado Pueden saltar briznas o astillas de los objetos templados cuando chocan entre si. Tener cuidado con los ojos. Usar siempre GAFAS, si existe peligro de que salten partículas o chispas. 5. Cuña Vigilar que la cuña esté firmemente sujeta. Puede salir despedida la cabeza del martillo. 6. Mango Asegurarse de que el mango del martillo no esté deteriorado. Esto puede ser muy peligroso. 7. Tenazas Usar siempre las tenazas adecuadas, de lo contrario la pieza o la herramienta puede resbalar. Cuidar de que los suelos estén limpios. Los trozos de material sobrantes o restos pueden ser peligrosos. Usted o alguien puede resbalar o tropezar con ellos. 38

HERRERÍA Y FORJA 1. Orden de los materiales en un taller Los materiales son las materias con las cuales se hacen o ensamblan los objetos. Aquí vamos a citar una serie de materiales de los que un mecánico usa en su taller. Las herramientas de mecánico están construidas de varios materiales, por ejemplo, en un martillo se emplean dos materiales: * acero para la cabeza * madera para el mango 2. Madera (mango) Los objetos mostrados en los ejercicios de esta lección, están construidos de varios materiales: * hierro para la brida. * cobre, hierro y madera para el hierro de soldar. 3. Acero cabeza 4. Hierro (brida) Los materiales podemos clasificarlos como sigue: a) M a t e r i a l e s n a t u r a l e s , proporcionados por la naturaleza (vegetales y animales). b) Minerales c) Materiales sintéticos. Los materiales NATURALES se forman encima de la corteza terrestre, por ejemplo, la madera de los árboles, el caucho de la sabia de ciertos árboles. Los MINERALES se forman en el interior de la corteza terrestre, frecuentemente en forma de menas. Las menas son mezclas de mineral y piedra. Los materiales siguientes se obtienen de menas: Hierro Cobre Cinc Plomo Aluminio Estaño = férreo = no férreo (sin hierro) Los materiales SINTÉTICOS se fabrican químicamente de varias materias primas. Entre ellos se hallan los llamados plásticos. 5. Cobre (hierro de soldar) 6. Hierro (vástago) 7. Madera (mango). 8. Madera de tronco de árbol. 9. Caucho sangrado. 10. Corteza terrestre 11. Mineral en la corteza terrestre. 39

HERRERÍA Y FORJA Ejercicios

Cálculo de longitudes en bruto

2 d

1. Una acero cuadrado de 30 mm de arista y 1200 mm de longitud ha de ser laminado en 10 x 20 mm. ¿Qué longitud tendrá el hierro plano en m? 2. Se desea fabricar por extrusión en frío un árbol de 60 mm y 200 mm de longitud. Calcule la longitud en bruto cuando la pieza de partida es un lingote de 80 mm de diámetro. 3. El extremo de un árbol de 95 mm de espesor recibe un pivote de 90 mm de longitud y f65. Calcule la longitud en bruto cuando la merma por combustión es de 5%. 4. Se quiere forjar en un hierro plano de 60 x 30 mm de sección transversal una chaveta de 120 mm de longitud. ¿Con qué longitud en bruto hay contar?. 5. El extremo de un árbol de 45 mm de diámetro recibe un vértice cónico de 135 mm de longitud. Calcule la longitud conformada. 6. El extremo de una barra cuadrada 25 de rejilla decorativa ha de ser forjado en forma piramidal de 65 mm de longitud. ¿Cuál es la longitud en bruto? 7. El extremo de una barra cuadrada de 45x45 mm ha de ser conformado en 12x45x60 mm. ¿Cuál es la longitud en bruto cuando la merma por combustión es de 8%? 8. 26 mm de longitud de un hierro plano de 30x15 mm se conforman con un martillo de aplanar. ¿Qué espesor tendrá el achatamiento cuando se mide una longitud resultante de 37 mm? 9. De un acero redondo de 25 mm se quiere fabricar por recanteado una espiga según dibujo. Calcule la longitud en bruto cuando la merma por combustión es de 7%. 10 Se desea fabricar por extrusión en frío un manguito de 138 mm de longitud y diámetros de 20 y 44 mm. ¿Qué longitud ha de tener el árbol bruto? (DR=D)

I

dR IR

s

d

4

IR I

8

s

IR

I

IR

d

f45

9

60 72

IR

I

10, 11

DR

D

13

s

d

VR

I

11 Se desea fabricar de un lingote como pieza de partida de 30 mm de diámetro y 30,7 mm de longitud por extrusión en frío un manguito con diámetros de 30/35 mm. ¿Qué longitud tendrá la pieza fabricada? 12 En una estampería se quiere fabricar un pivote cuadrado de 25x25x140 mm de longitud de un acero redondo. ¿Cuál es el diámetro del acero redondo cuando la longitud es de 91 mm? 13 Con una extrusora de 350 mm de diámetro de émbolo y 600 mm de carrera se producen 400 m de alambre por carrera. Calcule el diámetro del alambre en mm. 40

HERRERÍA Y FORJA HOJA DE TRABAJO Representar la siguiente pieza en Corte Escalonado, en vistas necesarias y acotar según normas.

A 78

65

8

10

22

40

R1 0

A 40

110

90

22

5

12

8

41

TAREA Nº 02 GRANETE Y CINCEL • NORMALIZAR • TEMPLAR • REVENIR • PAVONAR

N7

3

90

60° Æ6

Æ9

Æ 11

4

18

Nº

01 02 03 04 05 06 07 03 PZA.

39

ORDEN DE EJECUCIÓN

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

• Fragua / Horno eléctrico. • Tenazas. • Comba de 4 Lbs. • Guantes, mandil. • Protector facial ocareta • Yunque. • Esmeril. • Careta o protector facial.

Encienda la fragua Caliente el extremo de la pieza Estire en caliente Estire en tronco con cono Temple la punta del granete Revenir Pavone la pieza

01 CANT.

GRANETE DENOMINACIÓN

Æ 12 x 90 NORMA / DIMENSIONES

GRANETE

Ck - 40 MATERIAL HT

OBSERVACIONES

03/CM

TIEMPO: 0 3 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

ESCALA: 1 : 1

REF. HO-07-10 HOJA: 1 / 2 2003

N7

20

110

30

8

4

60°

2

13

14

R 18

20

4

160

Nº

01 02 03 04 05 06 07 08 04 PZA.

ORDEN DE EJECUCIÓN

Enciende la fragua Caliente el extremo de la pieza Estire en caliente Aplane con martillo Estire la cuña Temple la punta del cincel Revenir Pavone 01 CANT.

CINCEL

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

• Fragua / Horno eléctrico. • Tenazas. • Comba de 4 Lbs. • Guantes, mandil. • Protector facial o careta • Yunque. • Esmeril. • Careta o protector facial.

8 x 20 x 160

DENOMINACIÓN

NORMA / DIMENSIONES

CINCEL

Ck - 40 MATERIAL HT

OBSERVACIONES

04/CM

TIEMPO: 0 7 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

ESCALA: 1 : 2

REF. HO-07-10 HOJA: 2 / 2 2003

HERRERÍA Y FORJA OPERACIÓN : NORMALIZAR Es la operación que consiste en calentar al acero a una temperatura de 100° a 200°F (56° a 112°C) sobre la zona crítica y enfriar en aire tranquilo. El propósito es refinar la estructura del grano que ha sido agrandada en el forjado y la mayor parte de los aceros forjados de mediano carbono, aleados o sin alear y se recomienda mucho después del forjado y antes del maquinado para producir estructuras más homogéneas.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1° PASO: Prepare el horno.

Cámara de alta temperatura Pirómetro de alta temperatura

%C

Temperatura ºC

0,1

935

a. Regulando de 56º a 112º C por encima de la temperatura crítica superior. (Ver tabla).

0,2

910

0,3

880

b. Coloque la pieza en el horno.

0,4

860

0,5

840

0,6

820

0,7

810

0,8

800

0,9

785

2°PASO : Caliente la pieza. a. Precalentar la pieza a 500º C aproximadamente. b. Proteger las piezas contra la descarburación con virutas de metales no ferrosos o carbón . (Fig. 1). 3°PASO : D e t e r m i n e e l t i e m p o d e permanencia. Observación

Fig. 1

Los aceros de alta aleación y temple al aire nunca se normalizan, puesto que el hacerlo ocasionaría su temple y anularía el propósito principal. 4°PASO : Enfríe la pieza. a. Retire la pieza y enfríe al aire tranquilo o dejar enfriar dentro del horno de forma lenta para obtener una estructura fina y uniforme. (Fig. 2).

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

44

Fig. 2

REF. H.O.07/CM 1/1

HERRERÍA Y FORJA OPERACIÓN TEMPLAR Esta operación consiste en calentar a una temperatura por encima de la zona crítica, y enfriar con la rapidez suficiente a través de la zona crítica para endurecer al acero en forma apreciable. Se aplica cada vez que se desea aumentar la dureza. Dependiendo del contenido de carbono . PROCESO DE EJECUCIÓN 1° PASO: Prepare el horno eléctrico. a. Limpiando la cámara a a utilizar. b. Regulando el pirómetro. (Fig. 1). 2°PASO : Caliente la pieza.

Aguja indicadora tº

Fig. 1 °C

0°

500°C

a. I n t r o d u z c a l a p i e z a precalentada dentro de la cámara. (Fig. 2).

Aguja selectora tº

1000°C

15

b. Caliente por encima de la temperatura critica superior (750º C a 900º C). OBSERVACIÓN Fig. 2

Consultar con las especificaciones técnicas del fabricante sobre la temperatura de temple. c. Controlando la temperatura de calentamiento en el pirómetro.

12 9

3 6

Horno

3°PASO : Permanezca la pieza a la temperatura de temple. a. Controle el tiempo de permanencia de la pieza dentro del horno . (Fig. 3). MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

45

Fig. 3

REF. H.O.08/CM 1/ 2

HERRERÍA Y FORJA OBSERVACIÓN 1. Permaneciendo 1 min/mm de espesor ó diámetro en los aceros al Carbono.

Pieza

2. Generalmente los aceros al Carbono se mantiene 5 minutos por cada 10 mm de espesor y los aceros aleados 10 min por cada 10 mm de espesor.

Agua

Fig. 4

4° PASO: Enfríe la pieza. a. Utilizando el medio de enfriamiento de agua con sal. (Fig. 4). OBSERVACIÓN 1. Consulte con el manual del fabricante para determinar el medio de enfriamiento (agua, aceite, baños de sal, etc). (Fig. 5). 2. Utilice suficiente volumen de líquido en los baños de enfriamiento para evitar que sobrecalienten las piezas.

Piezas

Aceite Fig. 5

PRECAUCIÓN SUMERGIR Y REMOVER LAS PIEZAS EN POSICIÓN A D E C U A D A D E ENFRIAMIENTO PARA EVITAR DEFORMACIONES. (Fig. 6). Fig. 6

5°PASO: Verifique la dureza. a. Utilizando el durómetro mida la dureza de la punta de la herramienta. (Fig. 7).

136º

Punta de diamante

Pieza

Fig. 7

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

46

REF. H.O.08/CM 2/ 2

HERRERÍA Y FORJA OPERACIÓN REVENIR Esta consiste en calentar los aceros y aleaciones a una por debajo de la temperatura crítica inferior para reducir las tensiones internas formadas en el temple. Así, la martensita dura que resulta de la operación de templar se cambia por el revenido en la dirección de las propiedades de equilibrio, dependiendo del grado de la temperatura de revenido y de la velocidad de enfriamiento. PROCESO DE EJECUCIÓN 1° PASO: Prepare la pieza. a. Limpie la pieza después de haber sido templada. (Fig. 1). 2°PASO : Prepare el horno.

Fig. 1

a. Regulando la aguja selectora a la temperatura de revenido. (Fig. 2). b. Introduzca la pieza en el horno. 3°PASO : Caliente la pieza. a. Caliente la pieza a la temperatura según la tabla de temple y revenido.

Aguja indicadora tº

OBSERVACIÓN La temperatura para el revenido en fragua se debe consultar en la tabal de colores de revenido. (Fig. 3).

°C

0° 15 500°C 1000°C

Fig. 2

Aguja selectora tº

PRECAUCIÓN UTILICE LE EQUIPO DE SEGURIDAD PERSONAL PARA UTILIZAR EL HORNO O LA FRAGUA (GUANTES, MANDIL Y PROTECTOR FACIAL). (Fig. 4).

Fig. 3

Fig. 4

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

47

REF. H.O.09/CM 1/ 2

HERRERÍA Y FORJA 4°PASO : D e t e r m i n e e l t i e m p o d e permanencia. a. Mantener el material en el horno con el tiempo requerido según las especificaciones del fabricante. (Fig. 5).

12 9

3 6

Horno

5° PASO: Enfríe la pieza. (Fig. 6). a. Con la ayuda de una tenaza retira la pieza e introduzca en un recipiente con aceite hasta que se enfríe.

Fig. 5

OBSERVACIÓN Consulte el manual de especificaciones para determinar el medio de enfriamiento. 6°PASO: Limpie la pieza. a. Con la ayuda de un trapo industrial o franela limpie la pieza hasta retirar el aceite. (Fig. 7).

Fig. 6

PRECAUCIÓN PROTÉJASE DEL FUEGO UTILIZANDO EL EQUIPO P E R S O N A L ADECUADAMENTE. (Fig. 8).

Fig. 7

Fig. 8

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

48

REF. H.O.09/CM 2/ 2

HERRERÍA Y FORJA OPERACIÓN PAVONAR Consiste en una fina capa de óxido, que se le da por medio del calor, a ciertas piezas de máquinas o herramientas con el objeto de protegerlas del ataque del oxigeno del aire y también al mismo tiempo de darles una apariencia especial con un brillo característico. Generalmente, el pavonado se realiza en hornos eléctricos y en la fragua, a temperaturas comprendidas entre 100°C y 300°C. Se aplica para pavonar piezas como portaterrajas, portamachos, rifles, escuadras, etc. 1

2

3

4 5

Piezas que se pavonan

PROCESO DE EJECUCIÓN 1° PASO: Prepare el horno. a. Limpie la pieza de grasa o aceite antes de introducir al horno o fragua. (Fig. 1).

Franela

b. Introduzca dicha herramienta dentro del horno o fragua. (Fig. 2).

Fig. 1

2°PASO : Caliente la pieza.

Fig. 2

a. Determine la temperatura y el color del pavonado según tabla. b. Caliente la pieza a una temperatura de 300º C aproximadamente. (Fig. 3)

Fig. 3

Pieza a pavonar

3°PASO : D e t e r m i n e e l t i e m p o d e permanencia. Observación Examine que el acero tome el color negruzco azulado en todas sus partes.

Fig. 4 Aceite de linaza

4°PASO : Enfríe la pieza. a. Retire del fuego y sacar la pieza. b. Enfriar rápidamente en aceite de linaza. (Fig. 4).

Franela Fig. 5

5°PASO : Limpie la pieza. (Fig. 5). MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

49

REF. H.O.10/CM 1/ 1

HERRERÍA Y FORJA ÚTILES DE CONTROL DIMENSIONAL DEL FORJADOR En su trabajo, el forjador labra las piezas siguiendo las formas o las dimensiones leídas en el dibujo o tomadas de una pieza ya existente. Para verificar estas formas y estas dimensiones se utilizan instrumentos de medida o instrumentos de control que permiten una comparación de las dimensiones exactas de la pieza forjada con las dadas por un instrumento de medida. Algunos de estos instrumentos de comparación son igualmente instrumentos de trazado. Instrumentos de medida Los principales instrumentos de medida utilizados por el forjador son las regleta y el calibre. * Regleta La Regleta, de acero flexible, dividida en centímetros y milímetros, sirve para medir longitudes y para hallar el desarrollo de ciertas piezas. Su utilización se prefiere a la del metro metálico plegable, que tiene juego en las articulaciones y falsea las medidas. * Calibre Este instrumento ha sido estudiado ya con detalle. Revise la lección correspondiente. Instrumentos de comparación y de trazado El calibre de forja (Fig. 1) sirve para verificar las medidas durante el forjado; sólo se utiliza para las dimensiones que correspondan a las separaciones entre topes y no permite más que una comparación aproximada. El compás recto de puntas se utiliza para el trazado de dibujos en la chapa y, durante el forjado, para verificar las longitudes que no se puedan medir con la regleta graduada, estando el forjador deslumbrado por el brillo de la pieza caliente; además, el contacto de la regleta con la pieza, la desplantaría. El compás debe ser de dimensiones bastante grandes y llevar un sector circular con un tornillo de bloqueo, para evitar que se desajuste durante su empleo.

Fig. 1

El compás de espesores posee puntas curvas y se utiliza para verificar o medir diámetros o espesores, sobre todo para medir en caliente grandes dimensiones. El compás de puntas móviles (Fig. 2) puede reemplazar a los dos procedentes; sus puntas pueden volverse, y es a voluntad compás recto o de espesores. 50

Fig. 2

HERRERÍA Y FORJA La escuadra de forja(Fig. 3) se utiliza para verificar ángulos rectos. La falsa escuadra o escuadra plegable es una escuadra articulada empleada para verificar o transportar ángulos de un valor diferente del recto.

Fig. 3

Las plantillas y calibres (Fig. 4), generalmente de chapa se utilizan para verificar la forma y dimensiones de piezas de forma diversas.

Fig. 4

El granete se utiliza para marcar centros, marcas para longitudes o partes para cortar, horadar, recalcar o perforar en caliente. Es de acero duro y templado en la punta. La punta de trazar sirve para trazar líneas en las piezas o diagramas. El mármol es una mesa de fundición dura cuya superficie está aplanada con precisión. Sirve para verificar piezas de formas complicadas. Estas piezas se colocan directamente o calzadas con cuñas de ajuste o con uves. El gramil permite controlar la altura o el paralelismo de ciertas partes(Fig.5); lleva una punta de trazar de altura regulable.

Fig. 5

Observaciones: 1. Todos estos instrumentos de medida, comparación y trazado son frágiles los choques pueden deformarlos, lo que falsea las indicaciones que den. Por eso deben tener siempre cuidado de no dejarlos en cualquier sitio y evitar que se golpeen con las herramientas de la forja. 2. Para ejecutar el formato de algunas piezas en caliente, se traza el dibujo en una chapa de diseño, con ayuda de los instrumentos de trazado (punta de trazar, granete, regleta con divisiones, compás recto). La chapa está previamente blanqueada, bien con pintura blanca de cola diluida en agua, bien con la cal residual procedente de un generador de acetileno.

51

HERRERÍA Y FORJA EL YUNQUE Es el banco de trabajo del forjador, se emplea para golpear el hierro caliente sobre él. Su superficie es de acero endurecido. Las diversas partes de esta superficie tiene distintos nombres. Para forjar se utilizan, según las profesiones o el trabajo, yunques de formas bastante variables. Son de acero vaciado o de acero forjado. Los pesos de los yunques, varían de 30 a 400 kilogramos. En la antigüedad se forjaba en un bloque (un tas): después, un día, un forjador debió apercibirse que, añadiéndole un cuerno, podía trabajar más fácilmente piezas pequeñas, curvarlas, etc. más tarde, en el siglo XVII, empezaron a utilizarse los

Fig. 1

yunques con dos cuernos cortos (bicornio), después, poco a poco, se transformaba, hasta convertirse en bigornia. La Figura 1 reproduce un yunque que está representado en un cuadro del museo del louvre, en París: “el forjador”, que fue pintado por Luis Lenain (1593- 1648) El yunque ordinario El yunque ordinario lleva una mesa, una bigornia redonda, una bigornia cuadrada y descansa sobre un cepo o bancada. La mesa es la superficie superior del cuerpo del yunque: es lana en el yunque del forjador o del cerrajero (Fig. 2) y ligeramente bombeada hacia la bigornia redonda en el del herrador. Tiene un agujero cuadrado, llamado ojo, que está situado, en un lado del cuerpo y sirve para sujetar los útiles necesarios para el forjado (cortes, troqueles, etc.) La mesa del yunque debe estar templada para resistir la penetración y los choques. La bigornia redonda, cónica, sirve para el estirado, el curvado, el enrollado. La bigornia cuadrada, piramidal, se utiliza para acodar. En la mesa de esta bigornia se aprecia frecuentemente un agujero cilíndrico, el taladro, que la atraviesa de parte a parte y que se utiliza para la perforación en caliente, porque permite el paso de las salidas de los punzones. Mesa

Taladro

Ojo Bigornia cuadrada Bigornia redonda Fig. 2

Asiento

Recalcador o tas para recalcar

Garfio

Cepo de yunque Zuncho

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HERRERÍA Y FORJA En los yunques de herrador, la bigornia cuadrada (Fig. 3) es tan larga como la esa y está terminada a escuadrada: esta parte se lama talón. Algunos yunques están provistos de una atacadera, masa cúbica en la parte inferior del yunque, que sirve para el atacado del extremo de las piezas largas (Fig. 2). E cepo del yunque es de madera dura (generalmente de olmo) colocado de forma que sus fibras estén en posición vertical. El cepo está zunchado por una banda plana de acero que se arrodilla en su parte superior para evitar que la madera se raje. Unas grapas de acero aprietan fuertemente los pies o patines para evitar el desplazamiento del yunque durante el forjado. El cepo debe estar empotrado o enterrado en el suelo a una cierta profundidad. La altura media del yunque colocado en su cepo debe ser aproximadamente de 65 cm. esta altura varía con la tabla del obrero y con el género de trabajo a ejecutar; para pequeños trabajos (trabajo de forja de arte, por ejemplo), de piezas pequeñas, en donde no es necesario golpear muy fuerte, pero que es preciso ver bien el detalle de las piezas pequeñas: el yunque puede estar, pues, un poco más alto. Se pueden utilizar igualmente cepos de fundición, huecos, nervados y agujerados de manera que se puedan colocar ciertos útiles en su interior. El yunque no reposa directamente en la bancada metálica: se coloca debajo de los patines una plancha de madera dura (Fig. 3) o una placa de corcho o de caucho destinada a amortiguar los choques durante el trabajo. El emplazamiento del yunque depende del tamaño o del volumen de las piezas a forjar. El forjador no debe ser ni molestado, ni retrasado en su trabajo. Talón

La bigornia de cola El forjador utiliza también pequeños yunques de peso ligero, de 5 a 50 kilogramos, llamados bigornias de cola (Fig. 4), cuya parte inferior está introducida en un cepo de madera. Estos yunques pueden desplazarse fácilmente y acercarse a la forja. Las bigornias de estos yunques, muy afiladas, sirven para las curvaduras o arrollamientos cerrados.

Plancha Cepo de fundición

Fig. 3

Tas para recalcar En las proximidades del yunque y para facilitar el trabajo de recalcado de piezas pesadas o de gran longitud, se coloca un tas para recalcar, bloque cúbico de acero o Fig. 4 de fundición, empotrado en el cemento y cuya parte superior está al nivel del suelo del taller. La mesa de servicio El forjador puede disponer, al alcance de su mano, una mesa de servicio de chapa, de la misma altura que el yunque, en la que se colocan los útiles que puede necesitar para su trabajo (Fig. 5). De esta forma no tiene Fig. 5 que agacharse para coger los útiles del suelo, lo que le evita pérdidas de tiempo, fatiga y también accidentes que pueden producirse con los útiles colocados o caídos alrededor del cepo del yunque. 53

HERRERÍA Y FORJA Técnicas en el uso del Yunque 1. Cola Para doblar en ángulo recto. 2. Cara Para aplastar, cortar, etc. 3. Cuerno cónico o bigornia Para curvar 4. Banco Para recalcar la pieza. 5. Ojo cuadrado Para colocar bigornias de mano, contraestampas, etc. 6. Ojo redondo El ojo redondo es para operaciones de punzonado. De esta manera el punzón tiene salida por la parte inferior, introduciéndose en el agujero. 7. Cepo o base El cepo o base del yunque es un tronco de madera o un bloque de hormigón. El yunque está sujeto sobre él por medio de grapas. 8. Pie izquierdo 9. Pie derecho Posición del operario frente ela yunque La forma correcta de colocarse frente al yunque es poniendo un pie paralelo a aquél y el otro formando ángulo recto. Normalmente, el pie derecho es el que se pone debajo de la cola cuadrada.

54

HERRERÍA Y FORJA TÉCNICAS BÁSICAS El acero de más de 6 mm. De espesor no es bastante dúctil para permitir una deformación importante en frío. Por esto, el acero se calienta hasta una temperatura que lo haga bien forjable. Esta temperatura es más o menos alta según el contenido en carbono y la aleación. Los colores de recocido observado en un local bastante claro, indican esta temperatura en el acero; el cobre queda inutilizable si las temperaturas son demasiadas altas, a causa de alteraciones de su estructura (granulación). (Fig. 1).

Fig. 1

En el fuego de fragua, las piezas de acero se calientan a las temperaturas convenientes (Fig. 2), por medio de la combustión del carbón en ele fogón. Para economizar combustible se limita el fuego a la zona de calentamiento de la pieza rociando con agua la hulla exterior por medio de un moyador. De vez en cuando es necesario remover las escorias.

55

HERRERÍA Y FORJA Técnicas Básicas en el uso de herramientas 1

Mallo. El corte en frío se hace golpeando la herramienta con el mallo. En lugar de tajadera se emplea u cortafríos y tenazas. Abrir un canal en el material y luego romper.

2. Tenazas. 3. Tajadera para cortar en frío. 4. Polvo de carbón. 5. Estaca de curvar. 6. Herramienta de curvar. Para doblar flejes o hierros planos, se emplea una estaca de curvar, introducida en el ojo del yunque. La estaca sujeta la pieza, que primero se curva, aproximadamente golpeando con el martillo sobre el yunque. El curvado se acaba con una herramienta de curvar. 7. Endurecimiento (temple). 8. Rectificado. Material de las Herramientas Auxiliares Todas las herramientas auxiliares mencionadas son de acero, templado y rectificado. El rectificado se hace en la amoladora. 9. Sin rectificar. 10 Rectificado. Tajadera para cortar en caliente, sin rectificar. Tajadera para cortar en caliente, rectificada. 11 + 12 Enfriar después de algunos golpes. Después de varios golpes, las herramientas se calientan, se dilatan y pierden su dureza. ¡Por esta razón, hay que enfriarlas en agua o e aceite ! 56

HERRERÍA Y FORJA Técnicas de Trabajo 1. Clavera. Algunas herramientas auxiliares, que no pueden insertarse en el yunque, se colocan sobre un taburete resistente. 2. Clavera puesta de canto. En los cantos, la clavera tiene varias ranuras de distintas formas en las que se conforma el metal caliente. El taburete permite colocar la clavera con cualquiera de los cantos hacia arriba. 3. Media caña . Ranura de media caña . 4. Triangular. Ranura triangular. 5. Galga. El espesor de pernos, etc, puede medirse con galgas.

3 8

1 2

5 8

3 4

7 8

6. Corte sobre una placa. 5

Cuando haya que abrir un hierro plano, como se muestra en el dibujo; se recomienda primero taladrar un agujero para evitar que la grieta se prolongue. 7. Tajadera. 8. Placa de material blando. 9. Agujero taladrado. Taladrar un agujero antes de abrir el material. De esta forma la abertura queda limitada.

57

1

HERRERÍA Y FORJA TRATAMIENTOS TÉRMICOS Son los procesos mediante los cuales logramos modificar las propiedades mecánicas de los aceros, fundiciones y algunos otros materiales. Estos procesos se fundan en elevar la temperatura del elemento o pieza destinada a un determinado tratamiento, esta elevación de temperatura se ha de mantener el tiempo necesario para asegurase que todo el material tratado ha adquirido dicha temperatura por igual. Después viene el enfriamiento, dependerá el tratamiento dado. La temperatura a la cual hay que elevar el acero viene dada por línea de separación de los constituyentes en el diagrama Fe C para la composición del acero que estamos tratando. Generalidades.- El objetivo de los tratamientos térmicos es mejorar las propiedades de los metales por medio de calor. Se emplea sobre todo en los aceros. En general, un tratamiento térmico consiste en calentar los aceros hasta una determinada temperatura durante un tiempo dado, más o menos largo, y luego enfriarlo del modo más conveniente. Teoría de los enfriamientos térmicos.- Los metales y aleaciones, en particular los aceros, no forman una masa homogénea, sino que están constituidos por granos o cristales de distintos tamaños, composición y propiedades. La forma, el tamaño y la composición de dichos cristales, o sea, la estructura del metal, varía al calentar o enfriar las masas metálicas, sobre todo en ciertas temperaturas llamadas críticas (figura 23). Los resultados obtenidos en los tratamientos térmicos dependen de las temperaturas alcanzadas y, sobre todo, de la velocidad de calentamiento y enfriamiento. Clasificación de los tratamientos térmicos.- Los tratamientos térmicos pueden consistir únicamente en un cambio de estructura, es decir, de los constituyentes, sin variar su constitución, o bien en una transformación, que no solamente altera los constituyentes, sino que también modifica la composición del material, especialmente en la superficie del metal. Según esto, los tratamientos térmicos se clasifican de la siguiente manera: Tratamientos térmicos sin cambio de composición química La temperatura a que debe elevarse la pieza ha de ser unos 50°C por encima de la temperatura crítica, tc, y según sea la velocidad de enfriamiento que se tiene (ver el diagrama de tratamiento de la Fig. 1).

°C tc+200

tc+50 tc

Material quemado

Revenido A B C

a

Tiempos

b Fig. 1

58

Tiempos

HERRERÍA Y FORJA Pueden clasificarse de acuerdo a los siguientes grupos: En caliente forja

Tratamientos mecánicos

En frío Recocido Temple

Tratamientos térmicos

Revenido Normalizado Pavonado Cementación Nitruración

Tratamientos termoquímicos

Cianuración Carbonitruración Sulfinización

Tratamientos mecánicos Martillo

Son aquellos que se somete al metal a operaciones de deformación (en frío o en caliente) (Fig. 2) para mejorar sus propiedades mecánicas y, además, darle forma determinadas. Al deformar mecánicamente un metal mediante martillado, prensado, estirado, laminado, etc; sus granos son deformados y aplastados, alargándose en el sentido de la deformación y ocurriendo lo mismo con las impurezas y defectos, por lo cual se origina una modificación en las estructuras y, en consecuencia, en las propiedades del metal. Las deformaciones en caliente (o tratamientos termomecánicos) (Fig. 3), denominadas también forja, son las que realizan a temperaturas superiores a las recristalización y pueden ser profundas o superficiales según se efectúe la modificación.

Pieza Yunque

Fig. 2

Fuego Pieza a calentar

Pieza a calentar

Fig. 3

59

HERRERÍA Y FORJA Tratamientos mecánicos en frío por deformación superficial Así como en la deformación profunda se logra un endurecimiento por deformación de toda la masa, se puede obtener un efecto menor martilleando las superficies del metal, con lo cual se endurece por acritud, se eleva su límite de fatiga y se reduce la posibilidad de roturas originadas por las fisuras artificiales. Tratamientos mecánicos en caliente. Forja Se llama forja el tratamiento mecánico en caliente; es decir, cuando la deformación se efectúa a temperaturas por encima de la recristalización. (Fig. 4). Mediante este tratamiento pueden obtenerse grandes deformaciones sin que se produzca acritud. Si la aleación esta formada por diversos constituyentes, debe tomarse como temperatura de forja la correspondiente al constituyente que tenga la temperatura de recristalización más elevada. Pero es muy importante no subirla demasiado, pues el tamaño de los granos podría aumentar en exceso. Si tanto se ha elevado que se acerca a la de difusión, el metal pasa a tener una estructura de granos muy grandes y se debilita. A este fenómeno se le llama quemado, y es imposible compensarlo con ningún otro tratamiento.

Pieza Pieza

Fragua

Fig. 4 Agua

En todo este ciclo de tratamiento térmico hay que considerar tres fases, a saber: calentamiento hasta una temperatura determinada, tiempo de permanencia en ella y enfriamiento hasta la temperatura ambiente, siendo los siguientes factores los que intervienen en el resultado final: * Velocidad de calentamiento. * Temperatura alcanzada y tiempo de permanencia. * Velocidad de enfriamiento y medio de enfriamiento. Como usar fuentes de calor A. Fragua a) Calentamiento directo - Usar de preferencia carbón coque en cantidad suficiente como para cubrir la pieza a templar. (Fig. 5). - Producir un fuego lento y uniforme. Fig. 5

- Colocar las piezas de manera que no esté en contacto directo con el aire. 60

HERRERÍA Y FORJA b) Calentamiento indirecto.

Pieza

- Colocar la pieza dentro de un mufle o tubo tapado por un extremo. (Fig. 6). - Llevar a la fragua y seguir el procedimiento anterior. Fig. 6

Mufle o tubo

B. Hornos (Fig. 7). a) De Petróleo- Calentamiento Directo Horno eléctrico

- Encender el horno y calentar hasta una temperatura determinada. - Introducir la pieza y controlar su calentamiento. Pieza

b) Calentamiento Indirecto - Colocar la pieza dentro de un tubo o mufle y llevarlo al horno. - Observar su temperatura. Fig. 7

C) Sopletes a) Colocar las piezas a calentar sobre un ladrillo refractario - Encender el soplete y graduar una llama más oxidante que carburante.

Soplete

- Calentar las piezas lenta y uniformemente. (Fig. 8)

Herramienta

- Determinar su temperatura de calentamiento a “ojo”. (Fig. 9).

Ladrillo

Fig. 8

Fig. 9

61

HERRERÍA Y FORJA b) Calentamiento indirecto. - Colocar las piezas dentro de un tubo o mufle. - Seguir el procedimiento anterior c) Soplete a gasolina. (Fig. 10) - Colocar las piezas sobre un ladrillo refractario, como el caso anterior. - Encender el soplete a soplete a gasolina. - Dirigir la llama del soplete a las piezas. - Controlar si calentamiento.

Fig. 10

Métodos para controlar la temperatura El control de temperatura se puede hacer: A ojo por medio de los lápices con pirómetro con termocuplas. A juicio cuando el operario se vale de su experiencia, de acuerdo a la gama de colores que presenta el acero a determinada temperatura. (Fig. 11). (para información damos una tabla)

Fig. 11

62

HERRERÍA Y FORJA

Cambio de color

Grados Centígrados

Grados Fahrenheit

Rojo Parduzco

600

1110

Rojo oscuro

650

1200

Cereza oscuro

700

1290

Rojo Cereza

750

1380

Rojo vivo

850

1560

Salmón

900

1650

Amarillo

1000

1830

Amarillo claro

1100

2000

Blanco amarillento

1200

2200

Lapiz Especial

Por medio de los lápices.- existen en el comercio lápices especiales que cambian de color a cierta temperatura, cuando se frota en el material. (Fig. 12). Fig. 12

Temple El temple tiene por objeto endurecer y aumentar la resistencia del acero. Es un tratamiento en el cual pasamos el punto crítico, manteniendo la temperatura hasta su uniformidad y enfriando rápidamente hasta la temperatura ambiente. Se enfría en agua, aceite y sales fundidas. Teoría del temple.- Para conseguir que el acero quede templado no basta hacerlo calentando a la temperatura conveniente, sino que es necesario que la velocidad de enfriamiento sea lo suficientemente rápida. Hay una velocidad de enfriamiento llamada velocidad crítica, alcanzada la cual el acero no se templa. Parece, pues, que cuanto mayor sea la velocidad de enfriamiento quedará mejor templado el acero; pero esto no es cierto, ya que si se exagera la velocidad de enfriamiento no queda por eso mucho más duro y en cambio corre el peligro de agrietarse o sufrir tensiones internas. La velocidad de temple debe ser, pues, lo más próxima posible a la crítica.

63

HERRERÍA Y FORJA Los fenómenos que se presentan en la masa del acero son los siguientes: Al calentar el acero por encima de la temperatura crítica superior forma estructura austenítica. Al bajar la temperatura lentamente se descompone el acero en ferrita y perlita, que son relativamente blandos; pero el enfriamiento es lo suficientemente rápido para que no le dé tiempo a descomponerse, el acero quedará en forma de martensita, que es el constituyente de los aceros duros. Factores que influyen en la velocidad crítica de enfriamiento. En la velocidad crítica de temple influyen la composición del acero, el tamaño del grano y el tamaño de las piezas que se han de templar. Los aceros al carbono, la velocidad de enfriamiento ha de ser mayor que en los aceros aleados. Hay aceros que sólo con el enfriamiento al aire libre quedan templados. Estos aceros son los que se llaman de autotemple. Los aceros de grano grueso quedan templados con una velocidad de enfriamiento menor que los de grano fino. No interesa, sin embargo, templar los aceros de grano grueso, porque luego quedan poco tenaces. El temple puede ser: a)Total

: Cuando se tiempla toda la pieza. (Fig. 13).

b) Parcial : Cuando se tiempla solo la parte. (Fog. 14).

Fig. 13

Fig. 14

Temple Parcial

Temple Total

Revenido Se eleva la temperatura a unos 30 ó 400°C y el enfriamiento es el aire en calma. Este tratamiento sólo se da a las piezas que han sufrido un tratamiento de temple.

64

HERRERÍA Y FORJA Se puede hacer calentado nuevamente o por calor retenido, como se indica en el gráfico de la Figura 15. Teoría del revenido: Comoquiera que los aceros suelen quedar excesivamente duros °C

y sobre todo muy frágiles después del temple, se someten a continuación, para quitar dichos defectos, a otro tratamiento llamado revenido.tcr+50 Este es, pues, un tratamiento que tiene por objeto ablandar algo el acero templado, darle mayor 400 tenacidad y eliminar las tensiones internas. El revenido consiste en un nuevo calentamiento a una temperatura variable. Según el resultado que 300 se desee obtener, seguido de un enfriamiento. La temperatura del revenido es siempre menor que la crítica superior.

Fig. 15

Tiempo

El revenido a bajas temperaturas pude no tener como objeto únicamente el de eliminar tensiones internas, sino un cambio notable en los constituyentes. Pero otro de los efectos importantes del revenido es conseguir que cierta parte de la austenita, que no ha tenido tiempo de transformarse en martensita, termine su transformación. A esto se debe que, el revenido en temperaturas no muy altas aumente algo la dureza sin disminuir la tenacidad. En más altas temperaturas, la martensita se transforma también total o parcialmente en otros constituyentes (troostita, sorbita) de mayor tenacidad. Naturalmente, el tiempo de las transformaciones y las temperaturas dependen del acero de que se trate. En los aceros en los que es necesario efectuar el doble revenido, el primero sirve para terminar la transformación de la austenita en martensita, y el segundo para revenir propiamente la nueva martensita formada. Fragilidad del revenido: Cuando se realiza el revenido de algunos tipos de aceros se nota una pequeña disminución de la tenacidad, en lugar de un aumento. En las temperaturas comprendidas entre 225 y 850°C. No deberán revenirse, pues, estos aceros en esas temperaturas. Será en cambio conveniente en estos casos un revenido entre los 150° y 200°C, que elimina las tensiones internas sin disminución apreciable de la dureza y con aumento de la tenacidad. En los aceros inoxidables al cromoniquel se presenta el mismo fenómeno, pero mucho más acentuado, en las temperaturas comprendidas entre450° y 550°C; no se deberá revenir este acero en esas temperaturas, sino en otras superiores o inferiores. Si el revenido se hace en temperaturas superiores a los 550°C, el enfriamiento ha de ser rápido en agua o en aceite, porque si no se presentarían también la fragilidad del revenido. Temperaturas convenientes para el revenido: Cada acero tiene unas temperaturas convenientes del revenido; pero hay que tener en cuenta que en general, sobre todo en los aceros de construcción, el revenido se puede efectuar a distintas temperaturas, aún con un mismo acero, según las propiedades que se deseen obtener; hablando en general, hay que decir también que a mayor temperatura de revenido le corresponde una mayor tenacidad y una menor dureza. Por último, se darán dos ejemplos de recocido, que son recocido subcrítico y recocido contra acritud.

65

HERRERÍA Y FORJA Objeto del Revenido El objeto es reducir las tensiones producidas por el temple y disminuir la dureza al punto más apropiado para el trabajo a que destinan las herramientas. Es una operación complementaria del endurecido. El revenido se comprueba generalmente por los colores que se producen en la superficie del acero por la oxidación. Para revenir hay que tener una tabla que corresponde a la temperatura de Revenido y es la siguiente: Colores de Revenido Amarillo blancuzco

Colores para Temperaturas

Grados

Grados

de Revenido de los aceros

Centígrados

Fahrenheit

Amarillo Pálido

200

390

Amarillo de Paja

220

430

Moreno

240

465

Púrpura

260

500

Color Violeta

280

535

Azul oscuro

290

555

Azul celeste

300

570

Azul claro

320

610

Azul gris

350

660

200º

Amarillo paja

220º

Amarillo dorado

230º

Pardo amarillo

240º

Pardorrojizo

250º

Rojo 260º

Rojo púrpura

270º

Violeta

280º

Azul oscuro

290º

Azul aciano

300º

Azul claro

320º

Grisazulado

340º

Gris 360º

221

66

HERRERÍA Y FORJA Como templar acero al Carbono Ejemplo: Un cincel cortafrío en Fragua.

Herramienta

Nota: El cincel que se va a templar está hecho de acero ortogonal de 7/8 con 0.75 % de carbono. Fig. 16

1. Como Recocer a) Calentar lentamente toda la herramienta en fuego limpio (sin presencia de Azufre). (Fig. 16) b) Esperar que la herramienta adquiera un color rojo cereza claro (800º) aproximadamente. (Fig. 17) Fig. 17

c) Sacar la herramienta (Cincel) e introducir en la cal. (Fig. 18) d) Dejar a que se enfríe lenta y totalmente. (Fig. 19)

Cal Fig. 19

Fig. 18

Herramienta

2) Como Endurecer a) C a l e n t a r u n i f o r m e m e n t e l a herramienta como en el caso anterior hasta un color rojo cereza oscuro 700º C. (Fig. 20)

Fig. 20

b) Sacar la herramienta con una tenaza, rápidamente. c) Introducir en el agua el filo cortante en una longitud de ½ pulgada y luego dar un movimiento ondulatorio en toda la longitud de la herramienta hasta que desaparezca el chirrido. (Fig. 21). 67

Agua

Fig. 21

HERRERÍA Y FORJA 3. Como Revenir a) Acercar la punta del cincel al fuego o sobre una plancha gruesa (la cual está previamente calentada al rojo). Herramienta

(Fig. 22) Fig. 22

b) Limpiar rápidamente el filo del cincel con ayuda de una lima. (Fig. 23)

Fig. 23

c) Observar hasta que aparezca el color Púrpura (pecho de paloma) y enfriar totalmente en el agua. (Fig. 24)

Fig. 24

4. Como Probar a) Probar el cincel sometiéndolo a su uso normal: (Figs. 25 y 26) Enfriando la herramienta

- Si se mella, el temple está “bajo”. - Si se rompe, el temple está “alto”.

Fig. 25

- Si resiste al trabajo sin romperse, el temple es el apropiado.

Sometiendo la herramienta a prueba

Fig. 26

68

HERRERÍA Y FORJA 5. Como Reconocer el acero Herramienta

Esmeril

a) Con Esmeril - Esmerilar levemente un extremo de la pieza a templar hasta que despida chispas. (Fig. 27)

Fig. 27

- Observar éstas para determinar la clase de acero según las especificaciones de acuerdo a la hoja de información. (Fig. 28).

Fig. 28

b) Por la ruptura (Granulación) - Hacer una incisión con una herramienta de corte (sierra, lima o cincel), suficiente como para romperla.

- Dar un golpe con el martillo hasta romper totalmente. (Fig. 29).

Fig. 29

- Observar la granulación que produce la rotura para determinar la clase de material según la hoja de información # 3 de 9. (Fig. 30).

Fig. 30

69

HERRERÍA Y FORJA Normalizado Las piezas de acero que han sufrido trabajos en caliente o en frío, y enfriamientos o calentamientos irregulares en un tratamiento anterior, quedan con tensiones internas, que se eliminan mediante el normalizado. Este tratamiento sirve también para uniformar y refinar la estructura del material. Consta de 3 etapas importantes: - Calentamiento, - Permanencia, y - Enfriamiento. Calentamiento.- Las piezas que van a ser normalizadas, se deben calentar a una temperatura de 20°C a 30°C por encima de la temperatura crítica superior. Para los aceros al carbono, las temperatura usuales en el normalizado son las siguientes: Contenido de carbono

Temperatura de recocido

En el acero (%)

de regeneración (°C)

0,1

935

0,2

910

0,3

880

0,4

860

0,5

840

0,6

820

0,7

810

0,8

800

0,9

785

El calentamiento debe hacerse en forma lenta, especialmente cuando se van a normalizar piezas grandes o de formas complicadas. En caso de que el horno haya alcanzado la temperatura final del tratamiento, este tipo de piezas se debe precalentar antes de introducirlas en el horno. Permanencia.- Es el tiempo durante el cual se mantiene las piezas a la temperatura de tratamiento. En el normalizado, este tiempo es generalmente corto, dependiendo de la rapidez con que se haya ejecutado el tratamiento del material. Así, si se realizó lentamente, la permanencia debe ser corta; pero si se calentaron las piezas con rapidez, el tiempo de permanencia en el horno debe ser mayor, con el fin de que todo el material alcance la temperatura del normalizado. 70

HERRERÍA Y FORJA Los fabricantes de aceros suelen recomendar las temperaturas de calentamiento y el tiempo de permanencia. Sin embargo, generalmente, cuando se usan hornos de cámara, se emplea un tiempo de calentamiento de alrededor de 20 minutos por cada 20 mm de espesor o diámetro del material. Usando hornos de baños, el tiempo de calentamiento es menor. En la Figura 1 se presentaran los tiempos de permanencia en hornos de cámara y de baño, de acuerdo al diámetro de las piezas. Si se está tratando en redondo de 40 mm, el tiempo en un horno de cámara es de 10 minutos, y en el baño de sales, de 6 minutos.

Tiempo de Fluencia (minutos)

15

10

ma

ra

á eC sd o n

6

r ho En

5

En

0

10

20

año

eB

d nos

hor

30

40

50

60

Diámetros (milímetros)

Enfriamiento El enfriamiento de las piezas en el normalizado se realiza en el aire tranquilo, con el fin de obtener una estructura fina y uniforme en el material tratado. Aplicaciones El normalizado se aplica generalmente a los aceros con un contenido de carbono de 0,5% que han sufrido trabajos en frío o en caliente, tales como laminación o forja. Asimismo, se normalizan los aceros que han sido sobrecalentados en un tratamiento anterior y en los que su estructura ha sufrido un crecimiento de los granos, al mantenerlos durante mucho tiempo a altas temperaturas. También se normalizan las piezas d fundición, para obtener mejores cualidades mecánicas del material. El normalizado se aplica solamente en aceros que no adquieren dureza al enfriarse al aire tranquilo.

71

HERRERÍA Y FORJA Términos Técnicos En el proceso de tratamientos térmicos de hierros y aceros, se emplea una gama de términos técnicos cuyo significado es necesario conocer: - Tratamiento térmico Tratamiento o sucesión de tratamientos, en los que se somete una pieza en estado sólido o altas temperaturas, para obtener determinadas cualidades del material. - Descarburación Disminución del contenido de carbono, que se limita mayormente a las capas superficiales. - Duración del enfriamiento Intervalo de tiempo, la inmersión hasta sacar la pieza del medio de enfriamiento. - Duración del calentamiento Intervalo de tiempo comprendido desde el principio del calentamiento hasta que la superficie de la pieza alcanza la temperatura establecida. - Duración de la detención Tiempo que se mantiene un material a una misma temperatura alta. - Endurecimiento Dureza máxima alcanzable de un acero, después del temple. El término abarca también la dureza máxima involuntaria que puede adquirir el material después de la soldadura o el corte autógeno. - Enfriamiento Enfriamiento rápido de una pieza. - Enfriamiento a muy bajas temperaturas Tratamiento adicional de aceros templados a temperaturas muy bajas, de alrededor de 180°C, para reducir el contenido de austenita residual. - Ensayo de temple en hacer de cementación Ensayo para la determinación aproximada de la resistencia a la tracción del núcleo de aceros de cementación. Por lo general, se realiza con discos de distintos espesores. - Envejecimiento Mantenimiento del acero, una o varias veces, a temperaturas moderadas (encima o debajo de la temperatura ambiente), para obtener de modo acelerado cambios de cualidades (envejecimiento artificial) que, de otra forma, a la temperatura ambiente, se producirían recién en un tiempo prolongado (envejecimiento natural). - Fragilidad de revenido Reducción de la tenacidad por el revenido en una región determinada de temperaturas, o por el enfriamiento lento, a través de esta región de temperaturas. 72

HERRERÍA Y FORJA - Nitruración Calentamiento en medios que despiden nitrógeno, para obtener superficies enriquecidas con nitrógeno. - Nitrurar en gas. Nitrurar en gases que separan nitrógeno. Nitrurar en baños de sal. Nitrurar en baños de sal que despiden nitrógeno. - Oxidación por recocido Recocido en condiciones que producen o mantienen una capa de oxidación bien adherida. - Precalentamiento Calentamiento lento, a una temperatura por debajo de la temperatura del tratamiento previsto. Por ejemplo, para evitar fisuras por tensiones. - Profundidad de temple Profundidad hasta la cual existe una determinada temperatura alta, manteniendola a la misma y enfriando luego, mayormente en forma lenta, para eliminar tensiones o ablandar el material. - Revenido Calentamiento después del temple a temperaturas inferiores al punto crítico. - Revenidos a bajas temperaturas Revenido a bajas temperaturas, en baño de aceite o agua. - Temple al aceite Enfriamiento al aceite. - Temple de inmersión Temple de la superficie de piezas, después del calentamiento d las capas exteriores, por inmersión en baños de sal o de metales a elevadas temperaturas. - Temple en aire Temple realizado con enfriamiento en aire. - Temple por cementación Temple, después de una previa carburación; o, en determinados casos, una simultánea nitruración de la superficie. - Cementar Proceso para obtener un enriquecimiento de carbono, limitado generalmente a las capas exteriores de una pieza. - Carbonitruración Enriquecimiento simultáneo de carbono y nitrógeno en la capa exterior, por mantener el material original a temperaturas por encima o por debajo del punto de conversión, en medios que despiden carbono y nitrógeno. 73

HERRERÍA Y FORJA Proceso de Pavonado Sabemos que cuando se empieza a calentar el hierro o el acero aparece una serie sucesiva de colores según va aumentando la temperatura de dicho material. El cambio de colores se sucede rápidamente hasta los 600º C que es la temperatura máxima del pavonado. En realidad estos colores son óxidos. (Fig. 31).

Fig. 31

Aplicación del Pavonado El Pavonado es aplicado para aquellas piezas que no están expuestas al rozamiento o deslizamiento. No se aplica en correderas, ejes, engranajes, levas ni piñones. Requisitos para pavonar Que las piezas deben estar perfectamente pulidas y limpias de grasas o aceite.

Pieza pulida

Franela

Fig. 32

74

HERRERÍA Y FORJA Formas de Pavonar Hay dos formas de Pavonar: A) En la Fragua u Horno B) Por procedimientos químicos En nuestro medio industrial el primer método es el más usado, obteniendo solamente el color negruzco - azulado, y es del que vamos a tratar. (Fig. 33)

Sustancias químicas Horno Fragua Fig. 33

Sustancias que se usan para Pavonar Para el primer método se usan los aceites vegetales como el aceite de linaza. (Fig. 34) Caja de hierro

Aceite de linaza

Fig. 34

Procedimiento a) Preparar una caja de hierro como en el caso del cementado. b) Colocar las piezas a pavonar dentro de la caja, la cual está llena con arena fina. Puede ser también ceniza o carbón molido. (Fig. 35). Carbón molido Arena fina

Fig. 35

75

HERRERÍA Y FORJA c) Llevar dicha caja al horno o a la fragua, la cual ya debe estar encendida. (Fig. 36) d) Remover con todo cuidado las piezas para que se calienten uniformemente en todas sus partes.

Piezas

Fig. 36

Fig. 37

e) Inspeccionar para ver si las piezas han tomado un color negro-azulado. (Fig. 37) f) Retirarlas cuidadosamente con las tenazas e introducirlas en el aceite de linaza. (Fig. 38) g) Frotarlas con una franela hasta obtener brillantez. (Fig. 39). Piezas

Aceite

Fig. 38

Fig. 39

Temperaturas.- Son los cambios de calor que almacenan los diferentes cuerpos en su composición. Control de temperaturas.- Las temperaturas se miden en grados, los dos sistemas más usados son: (Fig. 40) Grados Centígrados (°C) (Fig. 10) Grados Fahrenheit (°F). (Fig. 11) °F

°C

50 40 30 20 10 0 10

50 40 30 20 10 0 10 20

20 30

30

76

Fig. 40

HERRERÍA Y FORJA Formas de controlar la temperatura

Herramienta

Permiten apreciar temperaturas desde 120°C hasta 600° con una precisión casi exacta. En la práctica se traza una raya con el lápiz, marcado con determinada temperatura, sobre la pieza a calentar, luego se coloca ésta en el fuego, a la desaparición o al cambio de color de la raya, determina la temperatura correspondiente. (Fig. 41).

Fig. 41

Con pirómetros.- los pirómetros son instrumentos que sirven para medir altas temperaturas. En nuestro medio ambiente, se usan dos tipos: a) Pirómetros de esfera b) Pirómetros ópticos. a) Los pirómetros de esfera son parecidos a un reloj cuya cupla bimetálicas está directamente en contacto con el calor y se refleja en la esfera al convertirse este calor en corriente de bajo voltaje (Fig. 42). Esfera

300

Cupla bimetalica

400

200

500

100 °C 0

600

Fig. 42

b) Los pirómetros ópticos permiten apreciar la temperatura por comparación de color del filamento de su bombilla. Se puede colocar de uno a 10 metros de distancia por simple enfoque óptico sin ningún contacto con el material. La temperatura se lee directamente. (Fig. 43) Pirómetro óptico

Pieza al rojo

Fig. 43 Bateria

77

HERRERÍA Y FORJA Medios de enfriamiento A) Al aceite (de linaza). - Depositar el aceite en un depósito grande. (Fig. 44) Aceite de linaza

- Tratar de no producir llama. (Fig. 45) - Cambiar el aceite cuando se calienta demasiado. (Fig. 46).

Fig. 44

Cambio de aceite

Fig. 46

Fig. 45

C) Al aire - Usar a una presión de 0.200 hasta 0.300 KG/CM2. (Fig. 47). - Tratar que sea muy seco y bien dirigido para no provocar deformaciones. - Utilizar para aceros de baja velocidad de temple, aceros rápidos y aceros autotemplantes.

Fig. 47

78

HERRERÍA Y FORJA ACEROS AL CARBONO Los aceros al carbono son aquellos en los que el carbono es el único elemento de aleación. El contenido en este elemento es el que determina la dureza, la resistencia la ductilidad. Cuanto mayor es el contenido en carbono, mayor es la resistencia y la dureza. Por el contrario, a medida que disminuye el carbono, aumenta la ductilidad del acero. De acuerdo con su contenido en carbono, los aceros al carbono se clasifican en aceros de bajo, medio alto y muy alto contenido en carbono. Aceros de bajo contenido en carbono. Consiste entre el 0,05 y el 0,30% de carbono. Son tenaces, dúctiles y fáciles de mecanizar, conformar y soldar. La mayoría de ellos no corresponden a los tratamientos térmicos, salvo a los de endurecimiento superficial. Al esmerilarlos desprenden un haz de chispas blancas, con escasas ramificaciones (ver fig 3.15). Aceros de medio contenido de carbono. Contienen entre el 0,30 y el 0,45% de carbono. Son resistentes y duros, pero no se pueden trabajar o soldar con tanta facilidad como los de bajo contenido en carbono. Admiten los tratamientos térmicos. Para soldarlos con buenos resultados, deben utilizarse electrodos especiales y hay que tomar medidas para evitar la formación de fisuras en la zona de soldadura y sus inmediaciones. Dependen chispas más numerosas y brillantes, pero de menor longitud. Aceros con alto o muy alto contenido en carbono.- los primeros contiene entre el 0,45 y el 0,75% de carbono, y los segundos, desde el 0,75 al 1,7% de carbono. Tanto unos como otros, responden muy bien a los tratamientos térmicos. Requieren el empleo de electrodos especiales, precalentamientos y tratamientos para eliminación de tensiones. Normalmente no se práctica la soldadura en los aceros de muy alto contenido en carbono. Se reconocen fácilmente por sus chispas blancas, cortas, brillantes y con numerosas ramificaciones (Fig 1). Hierro Dulce

Aceros de bajo contenido en carbono

Aceros de alto contenido en carbono

Color amarillo pajizo

Color blanco

Color blanco

Haz de unos 160 cm de longitud

Haz de unos 178 cm de longitud

Haz de unos 140 cm de longitud

Volumen grande

Volumen moderadamente grande

Volumen grande

Trayectorias más cortas y ramificaciones más abundantes

Numerosas ramificaciones y chispas

Larga trayectoria terminada en pequeñas ramificaciones

Color blanco

Las ramificaciones y chispas aumentan al aumentar el contenido en carbono

Aspecto de las chispas de distintos aceros al carbono

79

Fig 1

HERRERÍA Y FORJA El acero al Carbono como su nombre lo indica es aquel que lleva en su composición Carbono. Es el más comúnmente usado para la gran variedad de herramientas y máquinas. (Fig. 2).

Mínimo contenido de Carbono (Hierro Dulce)

Mayor contenido de Carbono (Acero Dulce)

Fig 2

Molibdeno Manganeso cromo Hierro + Carbono + (Elementos Especiales) Níquel Tungsteno Vanadio Silicio, etc.

Aceros Especiales Sus principales elementos son: Hierro y Carbono. Adicionado con algún o algunos elementos en forma de aleación tales como: Silicio, Manganeso, Cobalto, Tungsteno, Aluminio, que le proporcionan propiedades que no poseen los aceros al carbono. Aceros Rápidos Los principales componentes de un acero rápido son Hierro, carbono, Cromo, Tungsteno; en algunos casos se adicionan Vanadio; Molibdeno, Cobalto, en pequeñas proporciones, que aportan cualidades importantes. Reconocimiento de los Aceros Hay 3 medios para reconocer los aceros. a) Por la Chispa b) Por el sonido c) Por la Granulación (Rotura)

80

HERRERÍA Y FORJA A) Por la Chispa (Usando una rueda de esmeril) - Del acero dulce, las chispas que despiden, son de color amarillo oro, en forma de líneas y gotas alargadas, poca chispa. (Fig. 3).

Fig 3

- Del acero duro, son de color amarillo claro muy luminosos, las chispas son abundantes y en forma de estrellitas. Fig 4

(Fig. 4).

- Del acero rápido, las chispas son de color rojo obscuro, pequeñas, en gavillas interrumpidas casi sin estallido. (Fig. 5).

Fig 5

B) Por el Sonido

Fig 6

Cuando es hierro dulce el sonido es apagado. El acero al Carbono, se asemeja en sonido al hierro, pero algo más prolongado. (Fig. 6) El acero especial, como es más duro el sonido es acompañado de bonita resonancia, semejando al de una campanilla. (Fig. 7)

Fig 7

En el acero rápido el sonido es agudo y fino. C) Por la Granulación La mejor forma de observar la granulación de un acero es rompiendo un pedazo del acero. - Del acero dulce los granos son gruesos muy desigualmente repartidos. Rotura gris. (Fig. 8) - Del acero especial, los granos son finos brillantes en sus aristas superiores muy uniformemente dispuestos. Rotura blanca. (Fig. 9)

Fig 8

Acero dulce

Fig 9 Acero especial

Fig 10

- Del acero rápido, los granos son sumamente finos, homogéneos. Rotura gris deslucida. (Fig. 10). 81

Acero rápido

HERRERÍA Y FORJA CÁLCULO DE VOLUMEN DE CUERPOS CON VÉRTICES Y TRUNCADOS. A = Superficie B = Volumen h = altura perpendicular del cuerpo En los cuerpos con vértices concurren las aristas en una cúspide. Con base y altura igual corresponden a un prisma 3 cuerpos con vértices. Conclusión del prisma V = Volumen 3

1. Cono/pirámide

V 3V

h

l

Volumen = base

altura

= A 3. h

V

l

x 3

Nota La base puede tomar toda forma posible. 2. Cono/pirámide truncada d A2 A2 m

h

h

A1

La cuerpos truncados resultan de cortar con un plano paralelo a la base un cuerpo con vértice. Da la base y el plano de corte se deduce el valor medio D+d ó a a1 + a2 dm m = = 2 2 por tanto Volumen = base x media x altura V = Am . h

A1 D

3. Resumen

V vert.

=

V

=

x 3

altura

A . h 3 base x media x altura = = Am . h

V truc. V 4. Ejemplo

base

Un cono de 210 mm de diámetro tiene un volumen de 3056 cm3 . Calcule la altura en cm. buscando dado solución

h

d

A

h en cm V = 3056 cm3. d = 210 mm d2 . 0,785 212 cm2 . 0,785 346,36 cm2 3 . 3056 cm2 346,36 cm2 2 = 26,47 cm

A = = A = h = h

Atención Se puede usar las tablas de superficies. Practique, por tanto, el cálculo con tablas. 82

HERRERÍA Y FORJA PROPIEDADES MECÁNICAS Y ENSAYOS MECÁNICOS Las propiedades mecánicas de un material describen su comportamiento bajo la acción de fuerzas externas. Resistencia de un materia es su oposición al cambio de forma y a la separación. Las fuerzas externas que pueden presentarse como carga son: tracción, comprensión, flexión, cizalladura y torsión. Toda fuerza externa genera en el material tensiones de acuerdo con el tipo de solicitación, p. ej. tracción y comprensión. (Fig. 1).

Fuerzas de tracción en la embutición con estirado

Fuerzas de comprensión en el recalcado.

Fuerzas de tracción y comprensión en el estirado.

Fuerzas de cortadura en una unión remachada.

Fig. 1. En la solicitación mecánica actúan fuerzas sore el material.

Elasticidad y plasticidad son propiedades de cambio de forma, denominado plástico si el cambio es permanente y elástico si no es permanente. (Fig. 2).

Elasticidad

Fig. 2. Cambio de forma elástica y plástica en el doblado.

83

HERRERÍA Y FORJA Ensayo

: Una chapa fijada por un extremo se dobla con una fuerza pequeña hasta que se observa una fuerte resistencia. Suprimiendo la fuerza, el material vuelve a su posición de partida.

Observación : Un material se deforma elásticamente cuando es sometido a la acción de fuerzas externas; y vuelve a su forma primitiva al dejar de actuar aquéllas. Ensayo

: Si una chapa fijada por el extremo se dobla más allá de su límite elástico, ya no recupera su posición inicial.

Observación : Un material se deforma plásticamente cuando experimenta un cambio permanente de forma debido a la acción de fuerzas externas. La fragilidad y la tenacidad indican el comportamiento de un material bajo determinadas solicitaciones. Un material es tenaz si posee cierta capacidad de dilatación, y frágil si se rompe sin deformación permanente notable, p.ej. el vidrio y la fundición gris. La dureza de un cuerpo se designa como la resistencia que opone a la penetración de otro cuerpo duro. En los materiales duros no se pueden marcar fácilmente huellas ni rayas (conformar o cortar). Los filos de las herramientas de corte, p. ej. Cincel, sierra y broca, deben ser más duros que el material a trabajar. La dureza evita que las superficies que se tocan entre sí se desgasten rápidamente. Materiales duros son el acero templado, el metal duro, la fundición dura y el diamante. (Fig. 3).

Cuerpo de ensayo Metal duro.

Acero templado Material duro. Acero dulce

Cobre

Aluminio

Material blando

Comparación de durezas Fig. 3. Dureza de los materiales.

84

HERRERÍA Y FORJA Procedimientos mecánicos tecnológicos Objetivos del ensayo de materiales Con el ensayo de los materiales deben determinarse los valores de resistencia. Verificarse las propiedades y determinarse el comportamiento de aquellos bajo la acción de las influencias externas. (Fig. 4).

Torsión

Comprensión Tracción

Pandeo

Cortadura

Flexión

Fig. 4 Diferentes solicitaciones de la resistencia

En los ensayos tecnológicos se investiga el comportamiento del material durante su mecanizado (corte, conformado). En los ensayos tecnológicos se investiga especialmente la resistencia del material a la deformación y la rotura. De acuerdo con la acción de la fuerza que actúa se distingue la solicitación aumente en forma continua o bruscamente. Ensayo: Se comete una varilla de plástico a tracción con una fuerza creciente en forma continua. La varilla se alarga y alcanzarse una fuerza demasiado grande, se parte. Si la tracción es de golpe, la varilla se parte como si se cortara con un cuchillo. Ensayos en el taller Estos ensayos no dan resultados numéricos, sino que indican solamente el comportamiento del material durante su mecanización. Forjabilidad. Un acero plano se forja repetidamente, calentándolo, hasta que aparezcan grietas en los bordes. El ensanchamiento debe ser de 1 a 1 ½ veces la anchura primitiva sin que aparezcan grietas. (Fig. 5). St 50 - 2

St 33

Prueba de ensanchamiento

Grietas

Grietas

Prueba de plegado Fig 5

85

HERRERÍA Y FORJA Conformación en frío A) Un acero plano (de 3 mm de espesor) se dobla en un tornillo de sujeción hasta que aparezcan grietas. Un acero que pueda conformarse bien se puede plegar 180°. B) Ensayo de flexión en uno y otro sentido. Se sujeta un alambre en un tornillo y se dobla varias veces 180° en un sentido y en el opuesto. Los aceros de alta resistencia se doblan con dificultad y resisten sólo unas pocas flexiones. Del número de flexiones hasta que aparece la rotura puede deducirse la resistencia, tenacidad y deformabilidad del material. (Fig. 6).

1a Flexión 2a Flexión

Fig. 6 Prueba de plegado en uno y otro sentido

Prueba de la lima: El arranque de viruta es menor en aceros duros, a igualdad de esfuerzo. Prueba de embutición profunda. Una chapa fijada sólidamente se abola con ayuda de una maza y aumentando progresivamente la fuerza empleada. Se observa la abolladura hasta que aparezcan las primeras grietas. (Fig. 7). Prueba de la chispa. Si se quiere comprobar la clase de acero de que se trata, hay que observar la chispa que resulta al esmerilar.

Sujeción

Maza

La chapa se abolla Fig. 7 Prueba de embutición profunda para chapa

Prueba de sonido. Esta prueba (principalmente piezas de fundición)se hace dejando que la pieza cuelgue libremente y golpeándola con suavidad. De esta forma puede distinguirse entre el acero moldeado (sonido limpio) y la fundición gris (sonido sordo). Así como entre las piezas con grietas y poros. Juicio según el aspecto. Se trata de comprobar la calidad superficial y los fallos externos, tales como poros, grietas y entallas. Ensayos de abocinado y rebordeado en tubos. Estos ensayos permiten juzgar si los tubos se agrietan en sus extremos al ensancharlos. En la prueba de rebordeado, hay que ir abriendo el tubo hasta que aparezcan grietas. (Fig. 8).

Prueba de rebordeado Fig 8

86

Ensayo de abocinado

HERRERÍA Y FORJA Medición de la dureza comparando las huellas Este procedimiento de ensayos se refiere a la propiedad plástica del material. Entre las dos mordazas de un tornillo de sujeción se aprieta dos placas de distinta dureza, por ejemplo acero y aluminio, colocando además en medio una bola. De la diferencia de diámetros de la huella se obtiene un valor comparativo entre las durezas. (Fig. 9).

Fig. 9. Medición de la dureza por comparación de las huellas

Ensayos de resistencia a la tracción(DIN 50145) La resistencia y propiedades de deformación de los materiales definidos en las normas DIN son, por ejemplo, la resistencia a la tracción Rm el límite de fluencia ReL o el límite de alargamiento Rp y alargamiento de rotura A. He aquí un ejemplo para el acero C 35 de DIN 17200: Rm = 600 N/mm2, ReL

y

Rp0,2 = 360N/ mm2 , A = 20%

Estos valores característicos de material se determina mediante un ensayo de tracción. Fuerza y alargamiento: Bajo la acción de la fuerza F la probeta de tracción se alarga de la longitud inicial Lo a la longitud L. El alargamiento Lv es la diferencia entre la longitud L y la longitud Lo. DL = L - Lo

ejemplo: L = 204mm 200mm = 4mm

Tensión y coeficiente de alargamiento. En el material de la probeta sometida a tracción se produce tensiones. Si se divide la fuerza de tracción F por la sección So, se obtiene la tensión: s= F So

s en

en N mm2

Ejemplo s = 5000 N = 100 50mm2

N mm2

Si se relaciona el alargamiento L con la longitud inicial Lo, resulta el coeficiente de alargamiento de la probeta. e = DL . 100 Lo

e en%

Ejemplo:

e = 4 mm . 100 = 2% 200 mm

Al aumentar la fuerza, el alargamiento, la tensión y el coeficiente de los alargamientos aumentan también. En el diagrama de tensión esta dependencia se representa mediante una línea recta.

87

HERRERÍA Y FORJA Alargamiento elástico no proporcional y permanente En el primer intervalo el alargamiento elástico (0) el material vuelve siempre su longitud inicial Lo una vez suprimida la fuerza. Si se sigue alargando la probeta el alargamiento aumenta en mayor medida que las tensiones o sea el material pasa del estado elástico al plástico. En este intervalo de alargamiento no proporcional (p). se produce un alargamiento permanente (r). Al cesar la acción de la carga, la probeta no vuelve a su longitud primitiva, sino que queda con el alargamiento DL. Límite de fluencia y límite elástico. Según el tipo de material, el paso del intervalo elástico al plástico es discontinuo (como en el acero de construcción) o continuo (como en el hierro fundido, acero aleado y metales no férreos). En el caso del acero de construcción la retícula atómica se pone en movimiento (intervalo de influencia), la varilla se alarga sin que aumente la fuerza. Como límite de fluencia superior ReH se designa la tensión a partir de la cual aumenta el alargamiento y disminuye la tracción. El límite de fluencia inferior ReL es la tensión más pequeña que el intervalo de fluencia. Ejemplos: ReH = 300 N/mm2. En el caso de transición continua no se determina exactamente el límite entre el intervalo elástico y el plástico. El límite elástico Rp de un material, según se indican en las normas DIN, es por tanto la tensión para un alargamiento no proporcional r (para el acero es generalmente 0,2%), de fácil cálculo. (Fig. 10) Ejemplo: Rp0.2 = 360 N/mm2 significa que para esta tensión el cuerpo sometido a tracción sufre un alargamiento permanente del 0,2% (er). Este valor resulta de r (alargamiento total) menos,ee (límite elástico).

Fig 10

88

HERRERÍA Y FORJA Alargamiento de rotura y resistencia a la tracción. El alargamiento de rotura A es la variación permanente de longitud DLr, referida a la longitud inicial, después de la rotura de la probeta. (Fig. 11). La resistencia a la tracción es la tensión que resulta de la fuerza máxima Fm = referida a la sección inicial So. Ejemplos: So = 50 mm2. Fm = 12000 N, DLr = 40 mm A = Dlr . 100% Lo Rm= Fm So

=

40 mm . 100% = 20% 200 mm

=

1200 N = 50 mm2

600

N mm2

Fig 11

Ensayo de resiliencia por reflexión (DIN 50115) Se ensaya el comportamiento a la rotura que muestra un material al se sometido a flexión por golpe en un punto entallado. No se trata por tanto de un ensayo estático, sino dinámico. El ensayo se realiza en un dispositivo de péndulo que consiste en golpear con un martillo a modo de péndulo en el centro de una probeta apoyada en dos puntos. Después de la percusión, el trabajo realizado se marca en un indicador. El trabajo de resiliencia es:

Av = FG(h1 h2)

89

en J

HERRERÍA Y FORJA Teniendo en cuenta la sección de ensayo S, se puede calcular la resiliencia, ak Ejemplo: Valores determinados: FG = 250 N; h1 h2 = 0,2m; S =1 cm2 ak = Av S

=

250 N . 0.2 m = 1 cm2

J cm2

Los ensayos de resiliencia por flexión se realizan desde el acero hasta el acero moldeado para determinar la tenacidad y deformabilidad. Calcular el envejecimiento y controlar los procesos de tratamiento térmico. Los materiales tenaces exigen un elevado trabajo de resiliencia y los frágiles uno pequeño. (Fig. 12).

Fig 12

Ensayo de dureza La dureza de un material es la resistencia que opone a la penetración de un cuerpo más duro. La resistencia se determina introduciendo un cuerpo de forma esférica, cónica o piramidal, por el efecto que produce una fuerza determinada durante cierto tiempo en el cuerpo a ensayar. Como indicador de dureza se emplea la deformación permanente (plástica). Ensayos con plastilina: El cuerpo de penetración cónico se hace actuar sobre una probeta de plastilina con una fuerza de unos 10 N. A La posición de la aguja está en 100. B La posición de la aguja está en 0. La distancia desde 0 a 100 está subdividida en 100 partes iguales. C El material semiduro es el 60% más duro que el blando, o el 40% más blando que la probeta de plastilina dura. El número de comparación de dureza es 60.

90

HERRERÍA Y FORJA Ensayo de dureza Brinell, símbolo HB Se comprime una bola de acero templada, de diámetro D = 2,5, 5 o 10 mm contra el material a ensayar con una fuerza F. Después de liberar la carga se mide el diámetro d de la huella con un dispositivo amplificador óptico. La dureza Brinell es un valor adimensional resultante de: HB =

0,102 F

F = Valor numérico de la fuerza N A = Valor numérico de la superficie de la huella en mm2

A

La fuerza de ensayo debe tomarse de magnitud tal que se forme una huella con un diámetro d = 0,2 D a d = 0,7 D. Para materiales blandos y bolas de ensayo pequeñas, la fuerza de ensayo debe ser menor. Se calcula partiendo del grado del grado de carga de diámetro de la bola. a = grado de carga D = diámetro de la bola en mm

F=

a . D2 0,102

El grado de carga para el acero no templado y el hierro fundido es a = 30; para los metales no férreos y sus aleaciones, a = 10; para el aluminio y el cinc, a = 5; para los metales de cojinetes, a = 2,5; para el plomo y el estaño, a = 1,25. Ejemplo: Ensayo de dureza de una aleación de cobre y cinc. Bola de ensayo D = 5 mm, grado de carga a = 10, tiempo de actuación 30 s. Como fuerza de ensayo se calcula F = 2451 N. Si el diámetro de la huella es de d = 1,6 mm, esto corresponde a un número de dureza Brinell de 121, según la tabla o por el cálculo. Forma de expresarlo: 121 HB 5/250/30. (Fig. 13)

Fig 13

Ensayo de dureza Vickers, símbolo HV En este caso se emplea como un cuerpo de penetración una pirámide cuadrangular de diamante. La huella, vista desde arriba, es un cuadrado. El procedimiento es apropiado para aceros nitrurados y cementados en su capa externa, así como para piezas de paredes delgadas de acero o metales no férreos.

91

HERRERÍA Y FORJA La dureza Vickers HV se calcula partiendo de la fuerza F (en N) y de la superficie A (en mm2)de la huella de la pirámide, según la fórmula: HV =

0,102 Fuerza F

; HV = 0,189 F d2

Superficie huella A

La diagonal d es el valor medio de las diagonales de la huella d1 y d2. Ejemplo: Una huella de ensayo con el valor medio de la diagonal d= 0,44 mm; con una fuerza de ensayo F = 490 N da una fuerza Vickers de 478. Tiempo de compresión 30 s. Según DIN 50133 la simbolización es: 478 HV 50/30. Significando: 478 = dureza Vickers; 50 = valor númerico de la fuerza en N dividida por 0,102, o sea 50: 0,102 N= 490 N; duración de la compresión 30s. Ensayo de dureza Rockell, símbolo HR Para verificar aceros templados, el cuerpo de penetración es un cono de diamante de 120 grados. El símbolo del procedimiento es HRC (véase en la figura 2 -162). El cono de diamante se comprime en primer lugar con una fuerza inicial F0 = 98N sobre una superficie plana y lisa. A continuación se pone el reloj comparador en la marca 100. Después se carga el cono con una fuerza adicional F1 =1371 N, sin choque. Al cesar la fuerza queda una profundidad de huellas permanente tb. En el comparador se puede leerse el valor de la dureza. Se toma HRC = 0 cuando la profundidad de impresión es 0,2 mm. El valor de la dureza es HRC = 100 cuando la profundidad es 0 mm. Luego, cada 0,002 mm son una unidad Rockwell. Sí el cono ha penetrado por ejemplo tb = 0,08 mm, entonces resulta 0,2 0,08 = 0,12; 0,12: 0,002 mm = 60 HRC. (Fig. 14) 100 75

100 25

50

75

100 25

75

50

25 50

Fuerza de ensayo

F1 F = F1 + F0

Fig 14

Fuerza inicial

F0

1º Posición cero sólo fuerza inicial

2º Ensayo fuerza inicial y fuerza de ensayo

3º Medición sólo fuerza inicial

Superficie de la pieza

Escala de dureza

100 80 60 40 20 0

Valor de la dureza HRC

92

tb t 0,2 mm

120º

HERRERÍA Y FORJA CORTE PARCIAL O DE ROTURA Es otra forma de representación que se emplea para indicar un detalle interno de un sólido (pieza) en alguna parte limitada sin necesidad de hacer el corte total o medio corte. En la Fig. 1. Se indica un corte parcial, en la vista frontal de un codo de 90º.

Línea de rotura

Fig. 1

El corte está limitado por una línea de rotura o interrupción, trazada a mano alzada. En la vista lateral, n o es necesario indicar la línea de corte, ya que es clara la posición del mismo. Nota: La línea de rotura no debe coincidir con línea alguna. Generalmente, los cortes parciales se emplean para representar agujeros, ranuras o canales dispuestas en piezas enterizas. (Figs. 2, y 3).

Fig. 2

Fig. 3

93

HERRERÍA Y FORJA

PORTATERRAJA

50

f12

2 x 45º

Ejemplo de corte parcial o de rotura

R8

60

13

22 0

f30

f20

25

25 25

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HERRERÍA Y FORJA LAS QUEMADURAS Es un tipo de lesión especial, ocasionada por el calor seco(fuego), calor húmedo (agua hervida, aceite caliente o vapor de agua) o energía radiante (soda caústica, agua oxigenada, ácido sulfúrico). La gravedad de una quemadura depende de su extensión y profundidad. Una quemadura leve, que apenas enrojezca la piel, puede producir la muerte si cubre las dos terceras partes del cuerpo. Una profunda, pero poca extensión, es menos peligrosa. Por su gravedad, las quemaduras en la cara y en las manos son más importantes que otras. En las quemaduras de calor seco, se destruyen los bello, en cambio, en las de calor húmedo, no. Tipos de quemaduras: Según el grado de lesión que producen en los tejidos del organismo, las quemaduras pueden ser: De primer grado

1er. Grado

:

Cuando la epidermis o parte exterior de la piel enrojece; hay ligera inflamación, hinchazón y escozor.

De segundo grado : Si la dermis o capa inferior de la piel se afecta y se forman ampolla.

De tercer grado

2do. Grado

:

Cuando la piel queda destruida y se lesionan algunos tejidos. En casos graves, algunos músculos, nervios y vasos sanguíneos quedan totalmente destruidos.

95

3er. Grado

HERRERÍA Y FORJA Tratamiento: Quite la ropa de la zona afectada. Tenga al paciente cubierto, excepto la parte afectada. Inmediatamente después, cubra la zona afectada con un vendaje protector o una floja. No emplee grasa o aceite sobre la(s) quemadura(s), porque demora el tratamiento médico y causa dolor al paciente. Por lo tanto los vendajes deben hallarse libres de grasas o Las superficies quemadas y escaldadas están propensas a la infección, y requieren el mismo cuidado que las heridas. Nunca rompa intencionalmente las ampollas.

No permita que las superficies quemadas estén en contacto. Cuide que los vendajes de las quemaduras separen esas superficies. No ajuste los vendajes. Vigile los síntomas del shock. Permita al paciente que beba el agua que desee, pero en cantidades pequeñas y a intervalos frecuentes.

Quemaduras producidas por los cáusticos: Se da el nombre de cáusticos a las sustancias químicas que, al ponerse en contacto con los tejidos, son capaces de corroerlos y mortificarlos. Los trastornos que producen se parecen a los originados por el calor; por eso se llaman, también quemaduras químicas. Según su modo de acción, los causticos se clasifican en cuatro grupos: Causticos coagulantes: son los que carbonizan los tejidos y forman escaras secas de color ósculo. Cáusticos licuantes: son los que al contacto con los tejidos del organismo, eliminan el agua que contienen para inhibirlos y licuarlos. Cáusticos necrosantes: Son los que producen la muerte de los tejidos por anemia o desorganización. Cáusticos piojenos: Son los que dan lugar, en el sitio donde se proyecta, a la formación de focos de supuración.

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HERRERÍA Y FORJA Lesiones producidas por quemaduras por electricidad: La mayoría de las quemaduras por electricidad son producidas por descarga de corriente con fines industriales. En muchos casos, producen la muerte. Existen actores individuales que hacen que las corrientes eléctricas accionen con mayor o menor intensidad, los tejidos del organismo son buenos conductores de electricidad si están húmedos; son más refractarios, si están secos, la epidermis húmeda o mojada conduce mejor la electricidad. La ley de Joule dice, que “la energía eléctrica, se transforma íntegramente en energía calorífica en el sentido de los conductores resistentes”. Por eso, la corriente eléctrica que penetra en el organismo humano produce quemaduras. Si la corriente es muy intensa, puede producir la muerte por parálisis bulbar (inhibición de todos los centros vitales), o por parálisis cardíaca. Las quemaduras son muy variadas, desde las ampollas simples a las carbonizadores intensas, con sus formas intermedias. Cuando son profundas, la corriente tiende a penetrar; pero cuando la velocidad de penetración es grande, no da tiempo para nada. ¿Qué hacer en caso de quemaduras? a) Si la quemadura es debido a Acido Muriático, se debe aplicar inmediatamente una solución de bicarbonato de sodio o leche de magnesia ya que neutralizan el ácido. b) Si la quemadura se produce por manipulación de lejía, se debe aplicar jugo de limón o vinagre porque estos ejercen un efecto neutralizante. c) Si la quemadura es en la región ocular (ojos), se debe mantener los párpados abiertos y lavar los ojos con un “chorro suave de agua”. d) No utilizar soluciones químicas para curar la lesión porque podrían complicarla. e) Cuando las quemaduras son causadas por energía eléctrica, generalmente no presentan lesiones visibles en la piel, pero puede existir daño en órganos internos como el riñón, pulmón o corazón.

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HERRERÍA Y FORJA PREVENCIÓN DE ACCIDENTES Generalidades La prevención de accidentes constituye un capitulo esencial en los objetivos de la seguridad e higiene industrial, en el proceso de la formación y adiestramiento. Cuando las condiciones de seguridad se preveén, el trabajador cumple mejor las tareas y el rendimiento es mayor. La clave de la prevención de accidentes se funda en detectar oportunamente y eliminar aquello que puedan representar un riesgo en los lugares de trabajo, mediante medidas de orden y limpieza, manejo de materiales, herramientas, protección de máquinas, uso de equipo de protección de máquinas, uso de equipo de protección personal, inspecciones, investigaciones, supervisiones, control, etc.

La meta de un buen sistema de prevención, Es que no ocurran accidentes.

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HERRERÍA Y FORJA Importancia de la Limpieza en la Seguridad Industrial La limpieza de la planta es un aspecto muy importante del plan de seguridad que toda empresa debe tener. No se trata de ofrecer a los trabajadores un lugar agradable donde trabajar; en realidad, el propósito fundamental es proteger la vida y la salud de los que allí laboran con más seguridad.

Los causantes principales de las caídas, son los desperdicios que, a veces, se encuentran en todo taller, chatarra, desperdicios y materiales en desuso, con frecuencia llena los pasillos y locales de trabajo y dificultan el paso de un lugar a otro. También es necesario tener en cuenta que papeles, trapos impregnados de grasa, aserrín o cualquier otra basura pueden producir incendios fácilmente.

Recoja los objetos ..... ...... cortantes .......

No debe ignorarse la importancia de la limpieza. El personal de seguridad, por lo general, insiste en este tema con mucha regularidad. Sin embargo, en algunos lugares todavía se tiene el concepto de que la limpieza se hace cuando los obreros no tienen mucho trabajo. Hoy en día, con la planificación laboral, los trabajadores tienen algo que hacer y, por lo tanto, la limpieza debe estar incluida en el plan.

Es necesario tener en cuenta que hay una forma correcta y otra incorrecta de realizar la limpieza y el aseo del local de trabajo. Por eso, hay que poner énfasis en el hecho de la gasolina NO es un agente de limpieza que se deba utilizar, para quitar la grasa de las herramientas, los equipos, etc. Una buena limpieza y un buen aseo son fundamentales para la seguridad y buena salud del trabajador. ... No los levantes ... Con las manos

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HERRERÍA Y FORJA HOJA DE TRABAJO Ejercicios

Volumen de cuerpos con vértices y truncados 1.

La punta de un granete tiene 40 mm de diámetro y 35 mm de longitud!. ¿Cuál es su volumen en cm3?.

2.

La capacidad de un recipiente en forma de embudo es de 444 cm3. ¿Qué altura corresponde en mm al embudo siendo su diámetro de 120 mm?.

3.

Las estipulaciones de fábrica para un filtro de aceite cónico son de 0,3 litros y 100 mm de altura. Calcule el diámetro en mm.

4.

El volumen de salida de una campana de ventilación está dado con 76 dm3. ¿Cuál es el diámetro de la campana en m cuando la altura de la instalación es de 450mm?

5.

Un colector de humo tiene 45x 45 cm y 600 mm de altura. Calcule su capacidad en dm3.

5-7

6.

El volumen de una pirámide cuadrada de 30x 30 mm es de 135 cm3. ¿Cuál es su altura en cm?

h

7.

120mm de una barra de rejilla cuadrada han de ser forjados en forma piramidal. siendo el volumen de 15.2 cm3. ¿Cuál es la longitud de la arista en mm?

8.

El diámetro superior de un balde de agua es de 290 mm, el diámetro inferior de 180 mm, la altura 320 mm. ¿Cuántos litros cabe en el balde?

9.

El empaque cónico de un grifo de cierre tiene 3808 mm3de volumen. Calcule la altura cuando el diámetro mayor tiene 22mm y el diámetro menor 18 mm.

1

Æ

V

l

2-4 d

h

l

A l

8 - 10 D

10. El volumen de una rueda motriz en forma de cono truncado es de 12,43 dm3. Siendo el diámetro menor de 135 mm y la longitud 450 mm, calcule el diámetro mayor.

d

11 l2

l2

h L1

12. Un fundamento en forma de pirámide truncada de 143 dm3. La base tiene 650 mm de longitud, el achatamiento 450 mm. ¿Cuál es la altura del fundamento en mm?

L1 al

12

11. Un cajón colector de virutas en forma de pirámide truncada de 285 mm de altura tiene 425 mm de longitud de arista de base y una boca de 625 x 625 mm. Calcule su capacidad en dm3.

13. Se quiere alojar la capacidad de una pirámide de 45 mm de arista en un recipiente cónico de igual altura. Calcule el diámetro necesario para el cono en mm. l

h

l

100

HERRERÍA Y FORJA HOJA DE TRABAJO Representar la siguiente perspectiva en vistas necesarias con sus cortes parciales

80

f40

5

10

30

f3 0

30

10 40

60

10

15

f20

101

HERRERÍA Y FORJA BIBLIOGRAFÍA

• TECNOLOGÍA DE LOS METALES

:

G.T.Z

• TECNOLOGÍA DEL TALLER MECÁNICO

:

CEAC

• MECÁNICA DE TALLER

:

METROLOGÍA I CULTURAL S.A.

• MATEMÁTICA APLICADA PARA TÉCNICA MECÁNICA

:

G.T.Z.

• TABLA DE LA INDUSTRIA METALÚRGICA :

G.T.Z.

• DIBUJO TÉCNICO METAL I, II

:

G.T.Z.

• MANUAL DE ACEROS ESPECIALES

:

BÓHLER