Procesos de forjado

REPASO

Modulo 1

1.- ¿Sabes que es la ingeniería concurrente, ¿cuál es la clasificación de los sistemas de manufactura y las ventajas y desventajas de los procesos de forjado?

La ingeniería concurrente es la coordinación y gestión de las herramientas basadas en la informática, la creación de la estructura organizativa para el trabajo en equipo, la gestión de proyectos y la evaluación y el uso de nuevas tecnologías apropiados. Ha fortalecido el enfoque en el equipo de diseño, gracias a que especialistas en manufactura, ingeniería de calidad y otras disciplinas trabajan juntos con el diseñador del producto en las etapas iniciales del proceso de diseño del producto.

Los sistemas de manufactura son: Sistemas automatizados de inspección, implementación de robots industriales, mejores sistemas de control en los equipos, manejo y ensamble de productos y sensores que mantengan la eficacia y confiabilidad de todos los procesos.

Proceso de forjado (matriz abierta)

VENTAJAS: Matrices simples y poco costosas, amplia gama de tamaños por partes y buenas características de resistencia, que por lo general sirven en cantidades pequeñas como material para otros procesos de manufactura

DESVENTAJAS: Limitado a formas simples. Es difícil de mantener tolerancias cerradas, es necesario maquinar para dar forma final, velocidad de producción baja, utilización relativamente deficiente del material, además requiere un alto grado de habilidad.

Proceso de forjado (matriz cerrada)

VENTAJAS: Uso de material relativamente adecuado, por lo general con mejores propiedades que los forjados de matriz abierta, buena precisión dimensional, altas velocidades de producción y buena reproducibilidad.

DESVENTAJAS: Alto costo de la matriz, no económico para cantidades pequeñas, con frecuencia es necesario el maquinado para dar forma final.

2.- ¿Cómo se define tolerancia (en ingeniería) y que es la capacidad de proceso?

La raíz de la palabra “tolerancia” es el latín tolerare, que significa “soportar” o “tolerar”.

La tolerancia dimensional es el rango de valores que puede abarcar la dimensión sin incurrir en un detrimento del desempeño del producto.

La capacidad del proceso se define como la habilidad de un proceso para generar productos sin defectos en una producción controlada (Kalpakjian, 2008).

3.- ¿Cómo se controla la calidad de un proceso utilizando el índice de la capacidad de proceso?

Un índice de capacidad del proceso es una función de los parámetros de la distribución de la característica de calidad y las especificaciones establecidas por los requerimientos el proceso.

4.- ¿Calidad en ingeniería y que procesos se pueden usar para mejorar la calidad de un proceso o producto?

La ingeniería de calidad es el conjunto de actividades operativas, administrativas y de ingeniería que emplea una compañía a fin de asegurar que las características de calidad de un producto se encuentren en los niveles nominales o requeridos.

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Modulo 2

1.- ¿Los procesos de fundición y que defectos presentan cuando se solidifican?

DEFECTOS: Proyecciones metálicas, cavidades, discontinuidades, piezas sin llenar, dimensiones incorrectas, inclusiones, superficie defectuosa, segregaciones, inclusiones, grietas internas, porosidad, rechupes. 

2.- Elaboración y tipos de moldes

1. Hacer los moldes.
2. Preparar y fundir el metal.
3. Vaciar el metal en el molde.
4. Limpiar las piezas fundidas.
5. Recuperar la arena para volver a usarla, en caso de fundición en molde desechable; o revisar el estado del molde, en el caso de fundición en molde permanente.

Diseño de moldes utilizando Solid Edge ST9

Actualmente existen herramientas de software CAD para diseñar moldes, por ejemplo: Solid Edge ST9 que tiene integrado el paquete Mold Tooling. Este ayuda a diseñar moldes de manera rápida y a bajo costo, permite la creación automática de cavidades y núcleos, es capaz de añadir los componentes estándar relacionados, como tornillos, expulsores, guías de retorno, columnas guía y columnas de apoyo.

Fundición de molde desechable

El proceso de fundición en molde desechable inicia con la fabricación de un modelo o corazón, que básicamente es la pieza final deseada. Posteriormente se fabricarán dos cajas (comúnmente de madera), las cuales contendrán el material del molde, que durante la fundición estarán unidas para que el metal fundido no tenga fugas. Se coloca el modelo entre las dos cajas y se procede a juntarlas, imprimiendo de esta forma la geometría del modelo junto elementos para los canales de alimentación, bebedero, mazarotas, etc., en la arena, yeso, cerámica o el material elegido. Se prosigue a retirar los elementos de la arena, y se vuelven a juntar las dos partes del molde, después se vacía la fundición en el molde hueco. Al finalizar la solidificación, el molde debe romperse para retirar la pieza.

Fundición en arena

En el moldeo de arena la primera necesidad es diseñar y construir el modelo, el cual es una reproducción de la pieza a fundir, aunque modificada de acuerdo con los requerimientos básicos del proceso de fundición y de la técnica de moldeo a seguir. El material de que se construye depende del número de piezas a fundir. Los modelos de madera son de construcción relativamente fácil y se usan a menudo cuando la producción de piezas es pequeña

Procesos de fundición en molde permanente

Evidentemente, los inconvenientes principales de las técnicas de moldeo en arena, o las de molde desechable, son la necesidad de construir un molde nuevo por cada pieza, además de la posibilidad de que existan variaciones dimensionales. Por ello, se han dedicado grandes esfuerzos al desarrollo de la fundición en moldes permanentes. Estos moldes por lo general son de grafito o metálicos, y, por tanto, están restringidos a aleaciones no férreas.

3.- ¿Qué es forjado, extrusión, cizallado, laminación?

El forjado se define como la deformación plástica controlada o de trabajo de metal en formas predeterminadas por la presión o el impacto golpes, o una combinación de ambos. El forjado alinea el grano con el contorno de la matriz, incrementando su dureza. Las formas más comunes de forjado son de matriz abierta y de matriz cerrada.

Extrusión directa

En la extrusión directa, tal como se muestra en la figura, la materia a moldear se calienta y se coloca dentro de la cámara del dado, mientras una prensa aplica fuerza empujando el material a través del dado, en este caso, la dirección y sentido del metal extruido son los mismos que los de la fuerza aplicada.

Extrusión indirecta

La extrusión indirecta sigue un esquema parecido a la extrusión directa, con la diferencia que el material extruido se forja a través de la prensa. En este método se requiere menos fuerza aplicada, ya que la fuerza de fricción entre el material y el contenedor es inexistente. En este proceso, la dirección del material extruido es la misma que la fuerza aplicada, pero el sentido es el contrario

Extrusión de impacto

En extrusión de impacto, un punzón está dirigido a un lingote con una fuerza que provoca que el metal de la bala sea empujado hacia arriba y alrededor de ella. La mayoría de las operaciones de impacto, tales como la fabricación de tubos plegables, son los de trabajo en frío.

Cizallado

El corte del material implica su sometimiento a un esfuerzo de corte, superior a su resistencia limite, entre filos cortantes adyacentes, tal como se muestra en la figura del mecanismo de cizallado. Conforme el punzón desciende sobre el metal, la presión produce primero una deformación plástica y a medida que la deformación continúa se produce una fractura.

La laminación consiste en hacer pasar metal calentado entre dos rodillos que giran en direcciones opuestas, el espacio entre los rodillos que son algo menos que el espesor del metal entrante. Debido a que los rodillos giran con una velocidad superficial superior a la velocidad del metal entrante, la fricción a lo largo de la superficie de contacto actúa para propulsar el metal hacia adelante. El metal se comprime y alarga con una disminución en el área de la sección transversal.

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