calculos

MÓDULO I: FORJA

TEMA 5: Forja en prensas y martillos

TÉCNICAS AVANZADAS DE MOLDEO Y CONFORMADO
DPTO. DE INGENIERÍA MECÁNICA

Universidad del País Vasco – Euskal Herriko Unibertsitatea

Tema 5: Forja en prensas y martillos

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Contenidos
1. Forja en prensas
-

Tipos de utillajes
Definición de las direcciones de fuga
Efecto de anisotermia
Cálculo de presiones

2. Forja en martillos
Anexo:Simulación por Elementos Finitos de operaciones de forja

Tema 5: Forja en prensas y martillos

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1. Forja en prensas
TIPOS DE UTILLAJES: normalmente se
utilizan varias etapas para llegar a la forma
final.
- Previas: estampas aplastadoras,
estiradoras, rodadoras, dobladoras,
laminadoras
- Estampas iniciadoras y preparadoras
- Estampa acabadora
- Rebabado, punzonado y acuñado
- Troquel múltiple:todas las fases en un
único troquel.

Tema 5: Forja en prensas y martillos

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1. Forja en prensas
Definición de las direcciones de fuga del
material.
- Se elige la sección vertical más difícil
de llenar, de la cual se toma el cuarto
más complejo (por encima o por debajo
del plano de rebaba) para el cálculo de
presiones.
- La cavidad más difícil de llenar es la
que decide la presión motriz.Tema 5: Forja en prensas y martillos

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1. Forja en prensas
Efecto de anisotermia:
- El cordón de rebaba y los radios de
acuerdo tienden a enfriar antes que el
resto de la masa plástica, aumentando
su resistencia a la deformación.
- En el caso de los radios de acuerdo
este efecto se tiene en cuenta utilizando
un radio ficticio, obtenido del cociente
entre el radio real y un coeficienteobtenido de la tabla adjunta.

Para el cordón de rebaba se recomienda que

Tema 5: Forja en prensas y martillos

1 ≤ ε ≤ 6 (mm)

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1. Forja en prensas
Cálculo de presiones:
- Es preciso calcular las presiones de llenado de los detalles de
la sección. EJEMPLO:
- En primer lugar se calcula la presión P1 de llenado de r1,
entrando en las curvas umbrales de plasticidad con:

2 ⋅ r1
D

K0 =

- Acontinuación se calcula la presión P2 de llenado de la cavidad
de radio de fondo r2, utilizando la siguiente expresión:

⎡
Se ⎤ 4⋅K 2⋅μ
P2 = (m − α ) ⋅ ⎢1 + ln ⎥ ⋅ e
+ ( Am + rm) + α
Sf
⎣
⎦

H

donde:
- m, es la presión necesaria para el llenado de r2. Se obtiene
entrando en las curvas umbrales de plasticidad con:

K =

- α, es la pérdida de carga en la transmisión de m a las
paredes de la cavidad. Seobtiene entrando en las curvas
umbrales de plasticidad con:

2 ⋅ r2
d

K2 =

h
d

- Se, Sf, son las secciones de entrada y de fondo de la
cavidad
- μ, es el coeficiente de rozamiento viscoplástico, que
depende de la temperatura y de los materiales en contacto.

Tema 5: Forja en prensas y martillos

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1. Forja en prensas
- Am, es el umbral de plasticidad medio al aplastamiento del
taco.
- rm, esel umbral de plasticidad medio al estirado del taco.

Valores del coeficiente de rozamiento
viscoplástico para diferentes materiales y
temperaturas, con troquel de acero y
lubricante grafito coloidal disuelto en agua

- Corrección en la presión motriz por la posición
de la cavidad

P2 = P2 + Δp

Tema 5: Forja en prensas y martillos

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1. Forja en prensas
La presión motriz P para la forja seráel mayor de los dos valores calculados (P1, P2):
- La fuerza máxima que realizará la prensa vendrá dada por:

F max = P ⋅ Spieza + q ⋅ Srebaba

- q se obtiene entrando en las curvas umbrales de plasticidad con:

Kq =

ε
2⋅λ

Cálculo de la presión motriz en otras geometrías:

2 ⋅ r1
D
h
2 ⋅ r2
K2 =
K =
l
l

K0 =

2 ⋅ r1
D
h
2 ⋅ r2
K2 =
K =
l
l

K0 =

Tema 5: Forja en prensas y martillos

2 ⋅ r1
Obien
D
h
2 ⋅ r2
h'
2 ⋅ r '2
K2 =
K =
K2 =
K =
l
l
l'
l'

K0 =

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2. Forja en martillos
Los comentarios hechos hasta el momento son aplicables a operaciones con bajas tasas de deformación,
lo que puede asociarse a operaciones en prensa en general. El mejor ajuste se obtiene para
operaciones en prensa hidráulica, seguida de prensa de biela-manivela, y con peor ajuste para las
prensas de...