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• Jr Colmenares

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Ing. Rigel Gutiérrez

Conformado mediante

Fuerzas de compresión

Intermitente (golpes) Continua (prensado)

Dados y herramientas

Se realiza gran variedad de componentes de alta resistencia para automóviles, vehículos aeroespaciales, anillos, bridas adaptadoras, etc. Ing. Rigel Gutiérrez

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 Se puede controlar el flujo del metal y la estructura del grano para que la pieza tenga buena resistencia.  Requiere de operaciones adicionales de acabado en el material seleccionado.  Se puede realizar en frío o en caliente.

 La temperatura de forjado depende del material

1100 °C – 1250 °C aceros 750 °C – 925 °C Cu y sus aleaciones 370 °C – 450 °C Mg

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1. Según la temperatura de trabajo: En caliente

En frío

Granos equiaxiales

Granos alargados y aplastados

Superficie opaca

Superficie brillante

Aumentan los límites de grano

No hay variación del tamaño de grano

Mayor ductilidad y disminución de la resistencia

Poca ductilidad y aumento de la resistencia

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2. Según el grado en que los dados restringen el flujo del metal de trabajo: a.

Forjado en dado abierto: Se puede clasificar de acuerdo a la forma de los dados:

i.

Forjado con dados convexos:

Se utiliza para reducir la sección transversal y redistribuir el metal en una parte de trabajo, como preparación para operaciones posteriores forjados.

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ii. Forjado con dados cóncavos: Es similar al anterior, excepto que los dados tienen superficies cóncavas.

iii. Forjado por secciones: Dados de superficie plana utilizados para reducir el espesor de una barra o lingote; como el área de contacto es pequeña, se requieren menores fuerzas.

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• Deformación por compresión: Si no hay fricción, la fuerza de compresión necesaria para producir el flujo plástico sería:

𝑃𝑥 = σ 𝐴 La presión p producida por una fuerza uniaxial P esta dada por:

donde: h = Altura del cilindro en cualquier instante de la compresión. h0 = Altura inicial del cilindro. D0= Diámetro inicial del cilindro. Ing. Rigel Gutiérrez

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La deformación ingenieril en compresión es:

𝑒=

Δℎ ℎ𝑜

=

ℎ −ℎ𝑜 ℎ𝑜

= - (1 -

Δℎ ℎ𝑜

)

Y la deformación real esta dada por:

ɛ = ln (𝑒 + 1)

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Deformación Real de una parte de trabajo cilíndrica en forjado en dado abierto: Mostrando un abarrilamiento pronunciado. (1) inicio del proceso con la parte de trabajo a su altura y diámetros originales, (2) compresión parcial y (3) tamaño final.

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Esto se debe a:  Un coeficiente de fricción más alto, típico en trabajo en caliente.  La transferencia de calor en la superficie y sus cercanías, lo cual enfría el metal en la superficie y aumenta su resistencia a la deformación. Como consecuencia del abarrilamiento se originan fuerzas de forjado más grandes que la pronosticada sin fricción, esto se corrige mediante un factor de forma (Kf), que también toma en cuenta la relación diámetro y altura.

donde: µ= coeficiente de fricción D=diámetro de la parte o cualquier dimensión que represente la longitud de contacto con la superficie h= altura Ing. Rigel Gutiérrez

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Sustituyendo en la ecuación de la fuerza todas las relaciones conocidas nos queda que:

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b. Forjado con dado impresor: Llamado algunas veces forjado en dado cerrado, se realiza con dados que tienen la forma inversa a la requerida para la parte.

Secuencia de pasos en la fabricación de una biela así como el dado

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Aunque la rebaba se recorta posteriormente, tiene realmente una función importante en el forjado por impresión, ya que cuando ésta empieza a formarse, la fricción se opone a que el metal siga fluyendo hacia la abertura, y de esta manera fuerza al material de trabajo a permanecer en la cavidad. En el formado en caliente, la restricción del flujo de metal es mayor debido a que la rebaba delgada se enfría rápidamente contra las placas del dado, incrementando la resistencia a la deformación. La restricción del flujo de metal en la abertura hace que las presiones de compresión se incrementen significativamente, forzando al material a llenar los detalles algunas veces intrincados de la cavidad del dado, con esto se obtiene un producto de alta calidad.

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c. Forjado con dado cerrado: Permite alcanzar de manera rápida elementos de mayor complejidad que la forja abierta.

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El parámetro más importante en este tipo de forjado es que el volumen del material de trabajo debe igualar al volumen de la cavidad del dado dentro de estrechas tolerancias. El acuñado es un aplicación especial del forjado sin rebaba. Hay poco flujo de metal; no obstante, las presiones requeridas para producir los detalles superficiales de la cavidad del dado son altas.

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Con frecuencia se usan fórmulas y factores de diseño relativamente simples para estimar las fuerzas en el forjado con dado cerrado. F=

k f Yf A

donde: F = fuerza máxima en la operación, (N). A = área proyectada de la parte, incluyendo la rebaba, (mm2). Yf = esfuerzo de fluencia del materia (MPa). Kf = factor de forma del forjado. La ecuación se aplica para el cálculo de la fuerza máxima durante la operación, ya que ésta determinará la capacidad requerida en la prensa o martinete que se usara en la operación. La fuerza máxima se alcanza al final de la carrera o golpe de forjado donde el área proyectada es más grande y la fricción es máxima. Ing. Rigel Gutiérrez

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Valores típicos de Kf para varias formas de la parte en forjado con dado

Kf

Forja con dado impresor • Formas simples con rebaba

6,0

• Formas complejas con rebaba

8,0

• Formas muy complejas con rebaba

10,0

Forjado sin rebaba • Acuñado (superficies superior e inferior)

6,0

• Formas complejas

8,0

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• Diferencias entre las forjas: Tipo

Dado Abierto

Dado cerrado

Ventajas

Desventajas

• Moldes sencillos, poco costosos.

• Limitado a formas sencillas.

• Buena resistencia.

• Difícil mantener tolerancias estrechas.

• Útil para pequeñas cantidades.

• Se requiere mucha destreza.

• Amplia gama de tamaños disponibles.

• Necesario maquinar para obtener la forma final.

• Buena precisión.

• Moldes costosos.

• Gran capacidad producción.

de • Frecuentemente se necesita maquinado.

• Buena reproducibilidad. Ing. Rigel Gutiérrez

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1.

Forjado en prensa: Emplean acción lenta de compresión deformando el metal, contrariamente al rápido impacto del golpe del martillo.

2.

Forjado horizontal:

Implica la sujeción de una barra de sección uniforme en dados y se aplica una presión sobre el extremo caliente provocando la deformación. Ej: cacos de artillería. Ing. Rigel Gutiérrez

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3. Forjado por martinete: Se usan matrices cerradas. Se une una mitad de la matriz al martillo y la otra al yunque del martinete. Se coloca el metal caliente en la cavidad interior de la matriz y se golpea varias veces con la parte superior.

4. Forjado con martillo: Es el mismo tipo de forja que hace el herrero, pero en la práctica moderna se realiza por medio de un martillo mecánico. Se coloca el metal caliente sobre un yunque y se le golpea repetidamente. Ing. Rigel Gutiérrez

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