Procesos De Fabricacion

Forja

Es un proceso de conformado por deformación plástica que puede realizarse en caliente o en frío y en el que la deformación delmaterial se produce por la aplicación de fuerzas de compresión.

Este proceso de fabricación se utiliza para dar una forma y unas propiedades determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones. La deformación se puede realizar de dos formas diferentes: por presión, de forma continua utilizando prensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando martillos pilones.

Hay que destacar que es un proceso de conformado de metales en el que no se produce arranque de viruta, con lo que se produce un importante ahorro de material respecto a otros procesos, como por ejemplo el mecanizado.

Los principales tipos de forja que existen son:

• Forja libre: Es el tipo de forja industrial más antiguo y se caracteriza porque la deformación del metal no está limitada (es libre) por su forma o masa. Se utiliza para fabricar piezas únicas o pequeños lotes de piezas, donde normalmente éstas son de gran tamaño.Además este tipo de forja sirve como preparación de las preformas a utilizar en forjas por estampa.

También puede encontrarse como forja en dados abiertos.

• Forja con estampa: Este tipo de forja consiste en colocar la pieza entre dos matrices que al cerrarse conforman una cavidad con la forma y dimensiones que se desean obtener para la pieza. A medida que avanza el proceso, ya sea empleando martillos o prensas, el material se va deformando y adaptando a las matrices hasta que adquiere la geometría deseada. Este proceso debe realizarse con un cordón de rebaba que sirve para aportar la presión necesaria al llenar las zonas finales de la pieza, especialmente si los radios de acuerdo de las pieza son de pequeño tamaño y puede estar sin rebaba, dependiendo de si las matrices llevan incorporada una zona de desahogo para alojar el material sobrante (rebaba) o no. Se utiliza para fabricar grandes series de piezas cuyas dimensiones y geometrías pueden variar ampliamente. Las dimensiones de estas piezas van desde unos pocos milímetros de longitud y gramos de peso hasta varios metros y toneladas, y sus geometrías pueden ser simples o complejas.

También puede encontrarse como forja en dados cerrados.

• Recalcado: A diferencia de los procesos anteriores que se realizan en caliente, este además puede realizarse en frío. Consiste en la concentración o acumulación de material en una zona determinada y limitada de una pieza (normalmente en forma de barra). Por tanto, una consecuencia directa de este proceso es que disminuye la longitud de la barra inicial y aumenta la sección transversal de ésta en la zona recalcada.

Si el proceso se realiza en frio y en los extremos de las piezas se denomina encabezado en frio

 Forja catalana: La producción de hierro con el sistema conocido como «procedimiento catalán» constituyó un gran adelanto técnico porque lograba una aceleración de la combustión del carbón y una temperatura muy elevada gracias a la introducción de aire a una mayor presión que la que se obtenía tradicionalmente con los fuelles de las fraguas, mediante un dispositivo hidráulico que, gracias a la mezcla de aire y agua dentro de un tubo, lograba separarlos después gracias a su distinta densidad y así comprimir el aire directamente en el horno.

• Forja artesanal:: En este caso, la forja es el arte y el lugar de trabajo del forjador o herrero, cuyo trabajo consiste en dar forma al metal por medio del fuego y del martillo.

Una forja contiene básicamente una fragua para calentar los metales (normalmente compuestos de hierro), un yunque y un recipiente en el cual se pueden enfriar rápidamente las piezas forjadas para templarlas. Las herramientas incluyen tenazas para sostener el metal caliente y martillos para golpearlo.

• Forja orbital: La forja orbital, es un proceso de conformado por deformación plástica que se puede realizar en frío o en caliente.

En este proceso la deformación se produce utilizando un dado superior con forma cónica que gira respecto a un eje con unos grados de inclinación, produciendo este giro unmovimiento orbital o espiral. La presión se produce de forma simultánea al giro de la matriz.

La diferencia más representativa de este proceso respecto del proceso de forja convencional es la geometría y el movimiento del dado superior que imprime la fuerza sobre la pieza a trabajar. Con este tipo de dado y con el movimiento que éste realiza se pueden obtener piezas de gran precisión dimensional con una sola operación.

Gracias a la geometría específica que tiene el dado superior su compresión hacia el material se produce de forma diferente, es decir, la superficie de contacto entre el dado y la pieza en cuestión no siempre es la misma, ya que la rotación se produce como hemos dicho antes con respecto a un eje inclinado.

 Forjado isotérmico: En este proceso de forja la temperatura de los troqueles es significativamente superior a la utilizada en procesos de forja convencional. Este proceso permite utilizar tiempos extremadamente lentos de deformación, lo que a su vez produce piezas limpias e uniformes, en las cuales casi no es necesario un proceso posterior de mecanizado, quedando listas para su uso en muchos casos.

Estos procesos de forja se pueden utilizar en los siguientes materiales:

 Metales puros: aluminio, cobre, titanio y cinc.

 Aleaciones: acero, de aluminio, de cobre, de magnesio y bronces.

Aplicaciones

La forja tiene multitud de aplicaciones en distintos campos, algunas de ellas son las siguientes:

Bielas, cigüeñales, ejes, rejas, barandillas, cabezas de tornillos, de pernos, remaches, clavos, etc.

Fundición

La conformación de piezas por fundición de metales consiste en obtener una pieza introduciendo metal en estado líquido en un recipiente con la forma adecuada, llamado molde. El recipiente puede ser de arena y en este caso el proceso de obtención del molde se llama moldeo en arena; o el recipiente puede ser metálico y en este caso se llama coquilla.

Este procedimiento de conformación de piezas por fundición de metales se aplica para obtener, principalmente, piezas de gran tamaño y formas complicadas, como por ejemplo:

• Bancadas para máquinas herramientas.

• Culatas para motores de explosión.

• Hélices para buques.

• Campanas, etc.

Teóricamente cualquier material puede emplearse para la conformación depiezas fundidas, pero se procura emplear los que tienen las mejores condiciones de fusibilidad y colabilidad, siempre que garanticen las características de resistencia y servicio.

Entre los metales más empleados en la fundición tenemos:

• Aleaciones de hierro, para bancadas y órganos másicos de maquinas-herramientas

• Acero, para palancas, ruedas,...

• Aleaciones de cobre y cinc (latones), para grifería, valvulería,...

• Aleaciones de cobre y estaño (bronces), para hélices, cojinetes,...

• Aleaciones de aluminio, para culatas de motores, pistones,...

El aspecto superficial de las piezas conformadas por fundición de metales es, generalmente, basto.

La calidad dimensional y superficial que genera este procedimiento se puede decir que es escasa, motivo por el que una pieza fundida necesita normalmente un posterior mecanizado en sus partes funcionales para tener unos valores aceptables de precisión y buen funcionamiento.

Existen diversas posibilidades para una posible clasificación de los sistemas de fundición que dependen del criterio empleado. Considerando la naturaleza del molde se puede establecer la siguiente división:

MOLDEADO EN ARENA

• Manual

• Mecánico

MOLDEADOS ESPECIALES

• Moldeado en cáscara

• Moldeado a la cera perdida

MOLDEADO EN MOLDES METÁLICOS

• Por gravedad

• Moldeado centrífugo

• Por presión

MOLDEADO EN ARENA.

La construcción del molde requiere la preparación previa de una reproducción casi idéntica a la pieza que se desea fabricar llamada modelo. Cuando la pieza no es maciza hay que colocar en el interior del molde un macho o noyo con la forma del hueco a reproducir.

La diferencia entre el moldeado manual y el mecánico reside simplemente en que la compactación de la arena de moldeo se realice por medios puramente manuales o con la ayuda de maquinaria.

MOLDEADO EN CÁSCARA

En esencia, el procedimiento consiste en la obtención de un molde o coquilla de arena y resina a partir del modelo de la pieza donde se efectuará la colada.

Para la formación del molde o coquilla se aprovecha la propiedad que tienen ciertas resinas fenólicas de endurecerse bajo la acción del calor. Estas resinas actúan como aglomerantes de la arena de sílice.

El modelo de la pieza se construye ordinariamente en dos mitades y se fija cada una de ellas a una placa metálica, con los canales de colada, mazarotas y marcas de macho, si hacen falta. La placa modelo se calienta a unos 200º y se le aplica una capa antiadherente a base de parafina o silicona. A continuación entra en contacto con la mezcla de moldeado (arena), formando en pocos segundos un caparazón sólido o cáscara de 5 a 7 mm de espesor.

La placa, con la cáscara adherida, es sometida finalmente a un calentamiento a 350º en un horno apropiado durante unos 3 a 5 minutos. Terminada esta

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