1.- INTRODUCCIÓN

Forja es uno de los más antiguos conocidos de metalistería procesos.

Tradicionalmente, la forja fue realizada por un herrero que usa el martillo y el

yunque, aunque la introducción de la energía del agua para la producción y el

trabajo del hierro en el siglo XII llevó el martillo y el yunque en la obsolescencia.

La herrería o forja ha evolucionado durante siglos para convertirse en un centro

de los procesos de ingeniería, equipo de producción, herramientas, materias

primas y productos para satisfacer las demandas de la industria moderna.

En los tiempos antiguos, las personas empleadas forja para hacer monedas,

joyas, armas, Forja es un procesamiento de la deformación de los materiales a

través de esfuerzos de compresión. Se lleva a cabo ya sea caliente o frío.

En los tiempos modernos, la forja industrial se realiza ya sea con máquinas o

con martillos accionados por aire comprimido, electricidad, hidráulica o vapor.

Estos martillos pueden tener pesos alternativos en los miles de libras. Más

pequeños martillos de potencia, 500 libras (230 kg) o menos peso de vaivén, y

prensas hidráulicas son comunes también. Algunos martillos de vapor

permanecen en uso, pero se convirtieron en obsoletos con la disponibilidad de

las otras más convenientes fuentes de energía.

Forja tiene varias ventajas, como las precisiones dimensionales más estrechas

alcanzados requieren muy poco mecanizado después de la forja. Ahorro de

material es el resultado. Fuerza superior, mayor productividad, alto grado de

acabado superficial son otros méritos.

De todos los procesos de fabricación, conformación mecánica tiene un papel

fundamental porque produce piezas con excelentes propriedades mecánicas

con una mínima pérdida de material, ofreciendo así un menor coste de

fabricación. Parte una geometría relativamente simple, que después de

calefacción o no previo y una o más operaciones, podemos generar una o más

piezas con geometrías más complejas.

2.-FORJADO

Es el proceso básico de deformación plástica de un material en el cual se

comprime el material de trabajo entre dos troqueles usando impacto o

presión gradual para formar la pieza.

Las industrias del acero y de otros metales básicos usan el forjado para fijar

la forma elemental de grandes componentes que luego se maquinan para

lograr su forma deseada y dimensiones definitivas.

El forjado se lleva a cabo en diversos modos. Una manera de clasificar las

operaciones de forja es mediante la temperatura de trabajo.

El proceso de forja se puede realizar en frio en piezas pequeñas pero exige

la aplicación de calor para deformaciones grandes.

Cuando se tiene piezas grandes es necesario la aplicación de calor para

reducir la resistencia y aumentar la ductilidad del metal. La ventaja del

forjado en frio es que incrementa la resistencia que resulta del

endurecimiento por deformación del componente.

2.1 FORJADO DE MATRIZ ABIERTA

El forjado de una matriz abierta es la operación más simple del forjado,

consiste en comprimir una parte de sección cilíndrica entre dos matrices

planas cuya altura reduce por compresión.

El proceso también se conoce como recalcado o forjado de matriz

plana.

El abarrilamiento se produce principalmente por las fuerzas de fricción

en las interfaces matriz-pieza de trabajo que se oponen al flujo exterior

de los materiales en estas interfaces y que, por lo tanto, se pueden

minimizar con un lubricante eficaz.

En consecuencia, el material en las partes superior e inferior de dicha

pieza tiene mayor resistencia a la deformación que el de la parte central.

Por lo tanto, la parte central de la pieza se dilata hacia los lados más que

en sus extremos. El abarramiento que se produce por los efectos

térmicos puede reducirse o eliminarse mediante matrices calientes.

La forja de desbaste (también conocida como estirado) es una operación de

forjado de matriz abierta en la que el espesor de una barra disminuye por

medio de pasos sucesivos de forjado (reducciones) a intervalos determinados.

Se puede disminuir el espesor de barras y anillos mediante técnicas similares

de forjado de matriz abierta. Debido a que el área de contacto entre la matriz y

la pieza de trabajo es pequeña, puede reducirse el espesor de una sección

larga de una barra sin requerir grandes fuerzas o maquinaria pesada.

2.2.-FORJADO DE MATRIZ DE IMPRESIÓN Y DE MATRIZ CERRADA

No se pueden crear formas complejas con gran precisión por medio de

técnicas de forjado en matriz abierta. Se requieren matrices

especialmente preparadas que contienen la forma negativa de la forja

que se va a producir. El proceso se simplifica hasta una secuencia de

carreras sencillas de compresión, a costa de una forma compleja e

matriz.

2.2.1.- FORJADO POR MATRIZ DE IMPRESIÓN

En el forjado por matriz de impresión, la pieza de trabajo toma la forma

de la cavidad de la matriz mientras se va forjando entre dos matrices con

forma. Por lo general, este proceso se realiza a temperaturas elevadas

para mejorar la ductilidad de los metales y disminuir las fuerzas.

En la figura se muestra la terminología estándar para una matriz común

de forjado. En vez de hacerse de una sola pieza, las matrices se pueden

fabricar de varias piezas (segmentadas), incluyendo insertos de matrices

y en particular para distintas formas complejas.

2.2.2.- FORJADO EN MATRIZ CERRADA.(FORJADO SIN REBABA)

En el forjado sin rebaba impone ciertos requerimientos sobre el control

del proceso, más exigentes que el forjado con dado impresor. más

importante es el volumen del material de trabajo debe igualar al

volumen de la cavidad del dado dentro de muy estrechas tolerancias. si

la pieza en blanco es demasiado grande, la presión excesiva puede

causar daño a la prensa.

Si la pieza es demasiado pequeña, no llenará la cavidad. Debido a esto

requerimiento especial, el proceso es más adecuado en la manufactura

de partes geométricas simples y simétricas para trabajar metales como

aluminio, el magnesio y sus aleaciones

2.2.3 FORJADO DE PRECISIÓN.

El concepto se aplica a los procesos que tienen como objetivo producir

partes de forma neta o casi neta. La forja en frio y la mayoría de la forja

en tibio y de la forja isotérmica están en esta categoría. Cuando se

aplica a la forja no isotérmica, el término indica prácticas que producen

tolerancias muchas mas altas, mejor acabado superficial, ángulos de

retiro más pequeños y mejor definición de l forma, respecto a las

practicas convencionales.

Algunos productos comunes obtenidos por forjado de precisión son los

engranes, las bielas y los álabes para turbinas. Este forjado requiere

matrices especiales y más complejas, control preciso del volumen y la

forma de la pieza en bruto, y posicionamiento exacto de dicha pieza en

la cavidad de la matriz. Además, debido a las mayores fuerzas que se

necesitan para obtener detalles finos en la parte, este proceso requiere

equipo de más capacidad. Las aleaciones de aluminio y magnesio son

adecuadas, en especial para el forjado de precisión, debido a las

cargas y temperaturas de forjado relativamente bajas que exigen;

también se pueden utilizar los aceros y el titanio en el forjado de

precisión.

Proceso Ventajas Limitaciones

Matriz abierta Matrices simples poco

costosas; amplia gama de

Limitado a formas simples; es difícil

mantener tolerancias cerradas; es

tamaños de partes: buenas

características de

resistencias; por lo general

para cantidades pequeñas.

necesario maquinar para dar forma

final; velocidad de producción baja;

utilización relativamente deficiente

del material; requiere alto grado de

habilidad.

Matriz cerrada Uso de material relativamente

adecuado; por lo general con

mejores propiedades que los

forjados de matriz abierta;

buena precisión dimensional;

altas velocidades de

producción; buena

reproducibilidad.

Alto costo de la matriz, no

económico para cantidades

pequeñas; con frecuencia es

necesario el maquinado.

De aproximación o bloqueo Costo bajo de matriz; altas

velocidades de producción.

Es necesario maquinado para dar

forma final; partes con almas

gruesas y filetes grandes.

Convencional Requiere mucho menos

maquinado que el tipo de

aproximación; altas

velocidades de producción;

utilización adecuada del

material.

Costo del matriz más elevado que el

del tipo de aproximación.

De presión Tolerancias dimensionales

cerradas; es posible producir

almas muy delgadas y

rebotes; generalmente no es

necesario en maquinado; muy

buena utilización del material.

Fuerzas elevadas de forjado;

matrices intrincadas y previsiones

para extraer la forja de las matrices

3.-

VENJAJAS Y LIMITACIONES DEL FORJADO

4.- OPERACIÓN CARACTERÍSTICA DE FORJADO Y CALIDAD DE LOS

PRODUCTOS.

Por lo general, una operación de forjado comprende la siguiente secuencia

de pasos:

1. Preparar una pieza de metal, tocho o preforma mediante procesos

como cizallado (recorte), aserrado o tronzado. De ser necesario, limpiar

las superficies por medios como la limpieza con chorro de granalla.

2. Para forjado en caliente, calentar la pieza de trabajo en un horno

apropiado y después, de ser necesario, eliminar la cascarilla tras el

calentamiento con un cepillo de alambre, chorro de agua, vapor o

raspado. La cascarilla también se puede eliminar durante las etapas

iniciales del forjado, ya que es quebradiza y se desprende durante la

deformación.

3. Para forjado en caliente, precalentar y lubricar las matrices; para

forjado en frío, lubricar la matriz.

4. Forjar el tocho en las matrices apropiadas y en la secuencia adecuada.

De ser necesario, eliminar cualquier exceso de material (como las

rebabas) por medio de recortado, maquinado o esmerilado.

5. Limpiar la forja, verificar sus dimensiones y (de ser necesario)

maquinarla hasta obtener las dimensiones finales y las tolerancias

especificadas.

6. Efectuar operaciones adicionales, como enderezado y tratamiento

térmico (para mejorar las propiedades mecánicas). Además, realizar

las operaciones de acabado que sean necesarias, como maquinado y

rectificado.

7. Inspeccionar la forja en caso de cualquier defecto externo e interno.

5.- DIVERSAS OPERACIONES DE FORJADO Y OPERACIONES

RELACIONADAS

5.1.- ACUÑADO:

Se trata del proceso de forjado en matriz cerrada que por lo general se

utiliza el troquelado de monedas, medallas y joyería. La pieza en bruto o

trozo de metal se acuna en la cavidad de una matriz completamente

cerrada. Para detalles finos (por ejemplo el detalle de monedas recién

troqueladas). Las presiones requeridas pueden ser elevada como 5 o 6

veces la resistencia del material. En algunas partes pueden se requieran

operaciones de acunado.

5.2-CABECEADO:

También conocido como forjado por recalcado, el cabeceado es

básicamente una operación de recalcado que por lo general se efectúa

en el extremo de una barra redonda o alambre para aumenta la sección

transversal. Los ejemplos típicos son los clavos, las cabezas de tornillos,

los pernos, remaches y muchos otros sujetadores.

Las operaciones de cabeceado se efectúan en máquinas conocidas

como cabeceadoras, que suelen automatizarse en gran medida con

velocidades de producción de cientos de piezas por minuto para partes

pequeñas.

5.3 PENETRADO.

Este es un proceso de penetración de la superficie una pieza de trabajo

(aunque sin pasar a través de ella) con un punzón para producir una

cavidad o impresión. Dicha pieza puede confiar en un contenedor (como

cavidad de una matriz o dejar sin restricciones. Su deformación dependerá

de cuanto se limita su flujo conforme desciende el punzón. Ejemplos

comunes de penetrado son el ahuecamiento y la cavidad hexagonal en las

cabezal tornillos.

5.4 PUNZÓN O CAVIDADES O CLAVADO.

Este proceso consiste en prensar un punzan endurecido en geometría

especial de la punta, dentro de la superficie de un bloque d metal. La

cavidad producida se utiliza después como matriz para las operaciones

de formado como las que utilizan los artículos de meza.

Este es un proceso en el que la matriz superior se mueve a lo largo de

una trayectoria orbital da forma a la parte de manera progresiva. La

operación es similar a la acción de la mano y del mortero utilizado para

moler hierbas y semillas. Aunque no es el uso regular, los componentes

comunes se pueden forjar mediante este procesos son partes con

formas de disco y cónicas como engranes cónicos y piezas en bruto

para engranajes.

5.5.-FORJADO PROGRESIVO

En este proceso se forja una pieza en bruto dándole forma con una

herramienta que la trabaja en varios pasos pequeño. Obsérvese que

esta operación es similar ala forja de desbaste, en la que la matriz

penetra la pieza bruto a diferentes profundidad a lo largo de la superficie.

Debido a que el área del contacto de la matriz es pequeña, este proceso

requiere fuerza mucho menores en comparación con el forjado

convencional por matriz de impresión y las herramientas son más

simples y menos costosa.

5.6.- FORJADO ISOTÉRMICO

También se conoce como forjado por matriz en caliente. Las matrices en

este proceso se les elevan la temperatura a la misma que la de la pieza

de trabajo en caliente. Como permanece en caliente, durante el forjado s

mantienen la resistencia baja y alta ductilidad de la piza de trabajo.

Además la carga de forjado es baja y mejora el flujo de material dentro

de la cavidad de la matriz.

Se pueden forjar isotérmicamente pares complejas con buena precisión

dimensional para una forma casi neta de un golpe en una prensa

hidráulica.

Por lo general las matices para forjado en caliente de aleaciones de alta

temperatura están hechas de aleaciones de níquel y molibdeno (debido

a las resistencias de altas temperaturas) aunque para as aleaciones de

aluminio pueden utilizar matices de acero.

5.7 FORJADO ROTATORIO

En este proceso ( también conocido como forjado radial, forjado rotatorio

o simplemente estampado), una barra sólida o tubo se somete a fuerzas

de impacto radial por medio de una serie de matrices reciprocaste de la

máquina Los movimientos de las matrices se obtienen mediante una

serie de rodillos en una jaula, por miedo de una acción similar a la de un

rodamiento de rodillos. La pieza de trabajo se mantiene estacionaria y las

matrices giran (mientras se mueven radialmente en sus ranuras),

golpeando la pieza a velocidades tan altas como 20 golpes por segundo.

En las máquinas de estampado con matrices de cierre, los movimientos

de las matrices se obtienen mediante el movimiento alternativo de cuñas

Las matrices se pueden abrir más que las de las forjadoras rotatorias,

soportando así partes de diámetro grande o variable. En otro tipo de

máquina, las matrices no giran, sino que se mueven radialmente adentro

y afuera. Los productos comunes fabricados por este método son las

hojas de los desarmadores y las puntas de hierro para soldadoras.

6.- CONCLUSIÓNES

Forja es un proceso de fabricación mecánica que implica energía fuerza

precisa y fuerza bruta aplicada mediante la mano del hombre o por

maquinarias de alto desempeño.

La forja y sus diversos tipos son empelados en áreas, materiales y

condiciones específicas para la creación de elementos alternativos y

necesarios para las industrias y seres humanos.

Se crean elementos más precisos y de alta dureza y flexibilidad, el

esfuerzo puede ser aplicado rápida o lentamente.

El proceso puede realizarse en frio o caliente, la selección de

temperatura es decidida por factores como la facilidad y costo que

involucre la deformación, la producción de piezas con ciertas

características mecánicas o de acabado superficial en un factor de

menor importancia.

Es importante recalcar que no todos los tipos de forjado son actos para

ciertos materiales de allí radica la importancia de catalogarlos y

conocerlos a ciencia cierta.

7.- BIBLIOGRAFIA

LIBROS

- Mikell P. Grover PROCESOS DE MANUFACTURA MODERNA tercera edición año 2007

- John A. Schey PROCESOS DE MANUFACTURA tercera edición año 2002

- MANUFACTURA, INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA de los autores Serope Kalpakjian, Steven R. Schmidt, Gabriel Sánchez García, Ulises Rev. Téc Figueroa López del año 2002 cuarta edición

- PROCESOS BASICOS DE MANUFACTURA Enrique Guzman de la Joya.

PAGINAS WEB

- http://www.expansion.com/autonomos/siderurgia/laminacion-y-extrusion- de-metales-no-ferricos/index.html

- http://pelandintecno.blogspot.com/2010/10/conformacion-de-metales- extrusion.html

- http://www.mater.upm.es/polimeros/Documentos/Cap6_2Extrusion.pdf - http://blog.utp.edu.co/juancjimenez/files/2013/09/Para-Extrusi%C3%B3n-

dise%C3%B1o-industrial.pdf- http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/

132.248.52.100/2548/09-MPM-Cap6-Final.pdf?sequence=9- http://www1.herrera.unt.edu.ar/faceyt/typp/files/2012/05/Tema-n

%C2%BA9-Formado-de-metales.pdfhttp://www.buenastareas.com/materias/extrusion-de-metales/0