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INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO “PEDRO P. DIAZ”

INTEGRANTES: -José Jair Zavalaga Hilacama -Cornejo Alvarez Ruberly Emilio CURSO: PROFESOR: TEMA: SOLDADURA POR FORJA

“LA AFLICCIÓN, COMO EL HERRERO, NOS FORJA A GOLPES” – (CHRISTIAN N. BOVEE)

SOLDADURA POR FORJA La soldadura de fragua o de forja es un proceso para la unión de dos metales por medio de calor o presión y se define como la liga metalúrgica entre los átomos del metal a unir y el de aporte. Existen diversos procesos de soldadura los que difieren en el modo en que se aplica el calor o la energía para la unión.

¿EN QUÉ CONSISTE? La soldadura por forja o fragua, consiste en el calentamiento de las piezas a unir en una fragua después por medio de presión o golpeteo se logra la unión de las piezas. Su limitación es que sólo se puede aplicar en piezas pequeñas y en forma de lámina. La unión se hace del centro de las piezas hacia afuera y debe evitarse la oxidación, para esto se utilizan aceites gruesos con un fundente, por lo regular se utiliza bórax combinado con sal de amonio.

HISTORIA DE LA SOLDADURA POR FORJA La soldadura por forja es el primer tipo de soldadura que aparece en la historia. Los primeros ejemplos de soldadura por forja se dan desde la edad de bronce y la edad del hierro en Europa y el Oriente Medio. La soldadura fue usada en la construcción del Pilar de hierro de Delhi, en la India, construido cerca del año 310. La Edad Media trajo avances en la soldadura de fragua, con la que los herreros repetidamente golpeaban y calentaban el metal hasta que ocurría la unión. En 1540, Vannoccio Biringuccio publicó a De la pirotechnia,2 que incluye descripciones de la operación de forjado. Los artesanos del Renacimiento eran habilidosos en el proceso, y la industria continuó creciendo durante los siglos siguientes. La soldadura fue transformada durante el siglo XIX y hasta finales de ese siglo el único proceso de soldadura fue la soldadura de fragua, que fue sustituida por los otros tipos de soldaduras.

HERRAMIENTAS NECESARIAS EL YUNQUE: Es un gran bloque de hierro o acero, a lo largo del tiempo, ha sido refinado hasta su actual forma.

LAS TENAZAS: Son usadas para asir el metal incandescente. Varían en un rango de formas y tamaños.

LOS MOLDES: Son instrumentos para dar forma al metal. Éstos se calientan de modo tal que el metal se derrite y sale a través de aberturas previamente marcadas en el molde. Por esos orificios se introduce el metal fundido de forma que cuando se enfría y se rompe el molde se reproduce la forma deseada en el metal.

MARTILLO: El herrero utiliza una variedad de martillos para golpear el metal. Además de dar forma, los martillos se utilizan para cortar y extraer metales. En este proceso el martillo golpea al acero al rojo vivo para alargarlo. Los martillos de herrero varían en forma, pero por lo general cuentan con un extremo cuadrado y otro en forma de cuña para cortar acero caliente. Deben ser de peso moderado porque el herrero tiene que servirse de ellos todo el día, por lo general pesan alrededor de 2 1/2 libras (1,13 kg). Un martillo de herrero tiene propiedades similares al martillo moderno en cuanto al peso y la forma, con la excepción del borde de corte.

CINCEL: Los cinceles se utilizan para cortar el acero caliente con el golpe del martillo. El acero se calienta hasta alcanzar un color rojo cereza, luego se toma el acero y se lo coloca sobre el yunque en posición horizontal. Un ayudante sostiene el acero y el herrero tiene un cincel en una mano y el martillo en la otra. El herrero coloca el cincel sobre el metal caliente y da un golpe, cortando el metal.

TEORIA DEL PROCESO DE SOLDADURA Para que las soldaduras se realicen con éxito debemos tener bien limpias las partes a unir en el momento del soldeo. Evitando que entre las dos superficies existan cuerpos extraños. Por consiguiente, las caras de las dos partes que se han de soldar deben limpiarse con cuidado, antes de ejercer la presión que las a de unir. Para conseguir tal aproximación entre los átomos de ambas partes, utilizando la presión ejercida con un martillo de mano de peso aproximado a 1 kg. Tendremos que elevar la temperatura hasta los 1.300º c. A esta temperatura le llamaremos “Temperatura de calda” y la conoceremos por un color blanco chispeante. A dicha temperatura se nos va a dificultar en gran medida la práctica de soldadura, debido a que el hierro reacciona con el oxígeno atmosférico

formando óxido de hierro y por tanto perdiendo sus propiedades iniciales de dureza y maleabilidad. Por tanto, tendremos que cuidarnos mucho de mantener el hierro fuera del alcance del oxígeno. Cuando el hierro alcanza esta temperatura de calda en presencia de oxígeno, los herreros decimos, comúnmente que “el hierro se quema.” Esto ocurre cuando nos despistamos por un momento en la fragua, con el hierro en el fuego y vemos que empiezan a salir chispas. Pues bien, esa es la “temperatura de calda” 1.300º c.

UTILIZACIÓN DE LA ARENA La arena de sílice es la más común. La podemos encontrar en las orillas de los ríos, las playas, desiertos o zonas de sedimentación, etc. Es la arena más utilizada en la construcción para fabricar el hormigón o, en concreto, mezclándola con cemento. La conoceremos por su color anaranjado. Como hemos dicho anteriormente, el hierro tiene una gran afinidad con el oxígeno. A temperatura de 1.300º c. Los átomos de hierro se combinan con los de oxigeno dando como resultado óxidos de hierro, formando una capa alrededor de las parte a unir, la cual debemos eliminar antes de juntarlas para realizar la soldadura. Pues bien, existen sustancias capaces de realizar el proceso inverso, o sea que se combinan con el oxígeno del óxido de hierro, haciendo que este se convierta otra vez en hierro metal. Por ser sustancias más reductoras que el hierro. Entre dichas sustancias se encuentra el ácido silícico, que como hemos dicho anteriormente, no es más que la arena de sílice, tan utilizada durante siglos por los herreros para realizar las caldas.

UTILIZACIÓN DE BÓRAX PARA CALDAR El bórax es un cristal natural que se encuentra en las regiones desérticas. Formula química (Na2B4O7·10H2O), borato de sodio. Se encuentra en forma natural en, Chile, Bolivia. Florida EEUU o el Tíbet. Aunque en la actualidad se puede sintetizar Químicamente a partir del Boro. En la soldadura de hierro y acero se suele utilizar un compuesto a base de cloruro de bórax y amonio, con el fin de bajar el punto de fusión del óxido de hierro. La forma de utilizar el Bórax en la soldadura a calda es similar a cuando utilizamos arena de sílice. Dándonos unos resultados semejantes en ambos casos. Lo cual no nos da pié a decantarnos por la utilización de uno u otro compuesto.

FORJA MANUAL Un herrero forja a mano una pieza de hierro. Emplea un martillo y un cincel para cortar el hierro caliente sobre el yunque. En general existen seis tipos básicos de forjado: el engrosado, que consiste en reducir la longitud del metal y aumentar su diámetro; la compresión para reducir el diámetro del metal; el doblado; la soldadura, o unión de dos piezas de metal por semifusión; el perforado, o formación de pequeñas aberturas en el metal, y el recortado o realización de grandes agujeros. Para engrosar una pieza de metal se golpea a lo largo de la dimensión más larga (por ejemplo, el extremo de una barra o varilla), lo que acorta y comprime la pieza. La compresión se logra golpeando el trozo de metal mientras se sujeta sobre el yunque con alguna de las diversas herramientas cóncavas llamadas estampas de forja. El doblado se consigue golpeando la pieza alrededor de un molde o haciendo palanca con la pieza en un punto de apoyo. Para soldar hierro en la fragua, se aplica en primer lugar un fundente —como el bórax— al metal calentado, para eliminar cualquier posible óxido en las superficies de las piezas, y después se juntan éstas golpeando una contra otra a altas temperaturas; si está bien hecha, una junta soldada de este tipo es homogénea y tan resistente

como el metal original. Para taladrar agujeros pequeños se apoya el trozo de metal en una pieza anular situada encima del yunque y se atraviesa con un punzón a golpes de martillo. Para recortar agujeros mayores o trozos de metal se emplean cinceles pesados y afilados, similares a los cortafríos utilizados para cortar metal en frío. La combinación de varias operaciones puede producir piezas forjadas de una gran variedad de formas.

FORJA MECÁNICA La principal diferencia entre la forja manual y mecánica es que en la segunda se emplean diversos martillos y prensas mecánicas en lugar de machos de fragua. Estas máquinas permiten al operador golpear el metal con fuerza y rapidez y producir piezas forjadas de gran tamaño y alta calidad con la velocidad que exigen las modernas cadenas de montaje. Otra ventaja del forjado mecánico es que cuanto más fuerte sean los golpes durante el forjado, más se mejora la calidad de la estructura metálica. Trabajando toda la pieza a la vez se obtiene un tamaño de grano muy fino, que proporciona una máxima resistencia al impacto. Cuando se forja a mano una pieza grande, sólo se deforma la superficie, mientras que un martillo o prensa mecánicos deforman el metal de toda la pieza. Un tipo especial de forja mecánica es la forja con troquel, también llamada estampación en caliente. En este método se coloca el metal caliente y blando entre dos troqueles y se presiona el troquel superior contra el inferior, lo que fuerza al metal caliente a entrar en las cavidades de los troqueles, como ocurre en la acuñación de monedas. Para reducir un trozo de metal caliente a un tamaño determinado se emplean a veces piezas de forja. Se trata de dos rodillos cuya sección transversal no es circular, sino que tiene forma de leva. Los rodillos sólo se tocan y trabajan el metal durante una parte de cada giro, por lo que sólo reducen parte del metal que les llega. Las operaciones de forja mecánica se efectúan muchas veces mediante una serie de troqueles montados en la misma prensa o martillo, que se colocan de modo secuencial para formar la pieza final tras una serie de pasos. La forja es el formado de metal principalmente en caliente, por aplicaciones individuales e intermitentes de presión en lugar de aplicarle presión continua como en el rolado. Los productos generalmente son discontinuos también tratados y entregados como piezas unitarias más bien que como un flujo de masa. El proceso de forja puede trabajar metal comprimiendo su sección transversal y haciéndolo más largo, o apretándolo en sentido longitudinal y aumentando su sección transversal, o apretándolo en la parte interna y haciendo que se conforme a la forma de una cavidad.

La forja puede hacerse en dados abiertos o cerrados. En forma nominal las forjas en dado abierto se comprimen entre dos superficies planas o en la práctica los dados algunas veces tienen forma de V, semirredondos o semiovales. Las forjas en dado cerrado se forman en cavidades de dado. Todas las forjas requieren habilidad, pero se requiere más con los dados abiertos que con los cerrados. Con un dado cerrado se obtiene producción más rápida y tolerancias más estrechas. Los dados abiertos obviamente son mucho menos costosos que los cerrados y son más económicos para unas pocas partes. En la mayoría de los martillos y prensas pueden hacerse forjas en dados ya sea abiertos o cerrados.