Forja

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LA FORJA

La forja consiste en dar forma a aleaciones metálicas aplicando fuerzas de compresión o fuerzas de choque repetitivas. Si se aprovecha la plasticidad de las aleaciones metálicas, se pueden conseguir grandes deformaciones.
La forja se puede realizar en frío, a media temperatura y en caliente. Cuando el material presenta características adecuadas de deformabilidad en frío y la máquinadeformadora tiene la suficiente potencia, no es necesario calentar el material, de forma que se puede realizar a temperatura ambiente con el consiguiente ahorro energético. No obstante, en ocasiones, se suele calentar el material a temperaturas que no modifiquen su constitución interna facilitando notablemente su deformación. El forjado en caliente se utiliza cuando el material lo requiere,necesitando menos esfuerzos para su deformación y obteniendo mayor precisión geométrica con peor acabado superficial.
La forja se aplica en la obtención de múltiples tipos de piezas con diversidad de formas herrajes, árboles de transmisión, engranajes, tornillos, bielas, cigüeñales, turbinas,… se puede considerar como una fase en el conformado primario. Antes de la laminación, extrusión o estirado, elmaterial suele forjarse para proceder a un conformado secundario consistente en estampar o mecanizar.
2. CARACTERÍSTICAS DE LA FORJA
La forja permite mejorar considerablemente las propiedades mecánicas del material como consecuencia del afino de grano, la orientación de la fibra y la disminución o eliminación de sopladuras, segregaciones y dendritas.
Afino de grano.- Se produce al golpear elmaterial a temperatura superior a la de recristalización. Consiste en disminuir el tamaño de grano; será su disminución mayor cuanto menor es la temperatura y mayor la energía deformadora.
El forjado por presión mejora la macroestructura, pero no reduce el tamaño de grano, y produce la deformación fundamental en el núcleo del material, siendo menor la deformación en la periferia.
El forjado porchoque varía según la energía deformadora y la frecuencia. A mayor energía y menor frecuencia, la deformación principal se realiza en el núcleo; mientras que, a menor energía y mayor frecuencia, la deformación principal se realiza en la periferia.
Orientación de la fibra.- El forjado orienta la fibra al ser aplastado el material, provocando el alargamiento de inclusiones e impurezas; enconsecuencia, mejora las propiedades mecánicas en la dirección de la fibra.
La formación de la fibra depende del grado de impurezas del material, por lo que se deberían emplear materiales con pocas impurezas, si se quiere obtener una buena resistencia.
Disminución de sopladuras, segregaciones y dendritas (*).-A elevada temperatura, las oquedades (sopladuras) resultantes de una mala solidificación puedendesaparecer con el forjado por efecto del aplastamiento que es capaz de soldar sus paredes si se encuentran limpias o, en cualquier caso reducir su tamaño. El crecimiento como consecuencia de la recristalización favorece la disminución o eliminación de las sopladuras.
En cuanto a las segregaciones y dendritas, la forja las reduce de tamaño y mejora considerablemente la homogeneidad del material.*Dendrita (“árbol”) cristalización metálica producida en la solidificación que adopta la forma de un árbol con muchas ramas.
3. PROCESO DEL FORJADO EN CALIENTE
Calentamiento Operaciones de forjado Enfriamiento
Calentamiento del material.- Tanto la velocidad de calentamiento como la temperatura de forja depende del tipo de material; en cualquier caso, lavelocidad de calentamiento debe ser relativamente lenta para evitar tensiones del material que provoquen formaciones de grieta.
Operaciones de forjado.- Consiste en la realización propiamente dicha de la forja. Entre las operaciones caben destacar:
Estirado.- Incremento de la longitud del material a base de disminuir la sección.
Recalcado.- Aumento de la sección del material reduciendo su longitud...
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