MARTILLO El siguiente es el producto que se desea fabricar
DETERMINACIÓN Y JUSTIFICACIÓN DEL MATERIAL MATERIAL VIDEO Todo comienza con una barra de acero, un sistema automático la carga en una gruesa barra de 4 inducciones a más de 1000 ° C. El intenso calor hace que el acero sea maleable, se le da una preforma antes de ingresar al martillo de for!a, este martillo de for!ar golpea el acero caliente dando la forma deseada. "uego se lle#a a una cortadora de punzonado que recorta los bordes de acero for!ado, los recortes caen en un contendedor para el reciclado. $n traba!ador pone el trozo recortado en una prensa que perfecciona la forma. "os martillos se enfr%an en este bastidor giratorio. "uego se de!an los martillos en un tambor !unto a peque&os trozos de acero, tan peque&os que es dif%cil #erlos, pero su efecto será importante. Con el mo#imiento los trozos frotan las escamas ' los desechos para una limpieza absoluta. (e su!eta el martillo en un dispositi#o que gira con cintas abrasi#as para contornear la cabeza cabeza,, estas estas cintas cintas tambi tambi)n )n bisela biselan n la cabeza cabeza del del martil martillo lo es una medida medida de seguridad con esta forma es menos probable que se rompan los cla#os al golpearlos
"uego empieza el proceso de templado, se sumergen los martillos en un l%quido a alta temperatura ' en un aceite que enfr%a el metal tan rápidamente que lo endurece. Es el momento de pulir nue#amente esta máquina hace que el acero brille es la terminaci*n final.
PROVEEDORES DE MARTILLOS + continuaci*n se detallan los distintos tipos de pro#eedores pro#eedores de martillos ' el tipo de material con que estos fabrican dicho martillo.
ombre
"ogo
-aterial
acabados
URREA
(+E 104
/ulido Templado ecosido
T"2-
C4(
/ulido Templado
T+-T3+
(+E 104
Templado
INFORMACION BIBLIOGRAFICA Comportamiento e !or"a en #a$iente "a for!a en caliente de aceros al carbono ' de aleaci*n en formas intrincadas rara #ez limitada por aspectos de for!abilidad con la ecepci*n de los grados de maquinado libre mencionados mencionados anteriormente. Espesor de la secci*n, la forma de la comple!idad, comple!idad, ' el tama&o de for!a están limitadas principalmente principalmente por el enfriamiento que se produce cuando la pieza de traba!o calentada entra en contacto con los troqueles fr%os. /or esta raz*n el equipo que tiene tiempos de contacto de matriz relati#amente relati#amente cortos, tales como martillos, se prefiere a menudo para for!ar formas intrincadas en acero.
For"a%i$ia Pr&e%a e 'iro en #a$iente. $n medio com5n de medir la for!abilidad de los aceros es la prueba de giro en caliente. Como su nombre indica, esta prueba implica la torsi*n de espec%menes barra calentada a la fractura en un n5mero de diferentes temperaturas seleccionadas para cubrir el posible rango de temperatura de traba!o en caliente del material de ensa'o. El n5mero de giros a la fractura, as% como el par de torsi*n necesario para mantener a una #elocidad constante, se reportan. "a temperatura a la cual el n5mero de torsiones es la más grande, si eiste un máimo tal, se
supone que es la temperatura *ptima de traba!o en caliente del material de ensa'o. "a figura 1 muestra for!abilidad de #arios aceros al carbono seg5n las pruebas realizadas en caliente giro.
For"a%i$ia e i(er)o) a#ero) a$ #ar%ono #omo )e etermina &)ano $a
pr&e%a e 'iro en #a$iente*
TABLA TABLA DE PROPIEDADES MECANICAS DEL SAE +,-. +,- .
CONCLUSION/ El material de partida de partida para la fabricaci*n de martillos será de acero (+E 104 dado que las propiedades con que este material cuenta se acomodan de manera ideal a las caracter%sticas que buscamos para realizar la for!a del martillo ' as% este cumpla con todos los requerimientos requerimientos de dicho producto.
ACERO SAE +,-. NORMAS INVOLUCRADAS/ • • •
63 C74 $3 C4 +8 9C4 (+E 104
CARACTERISTICAS DE EMPLEO
(+E 104 es un acero grado ingenier%a de aplicaci*n uni#ersal que proporciona un ni#el medio de resistencia mecánica ' tenacidad a ba!o costo con respecto a los aceros de ba!a aleaci*n. 8recuentemente se utiliza para elementos endurecidos a la llama o por inducci*n. Este acero puede ser usado en condiciones de suministro: laminado en caliente o con tratamiento t)rmico ;templado en aceite ' re#enido< o templado en agua ' re#enido=. (+E 104 es un acero de ba!a templabilidad que puede ser endurecido totalmente en espesores delgados por temple en agua. En secciones mas gruesas se puede obtener un endurecimiento parcial de la secci*n de la pieza ' el incremento de la resistencia será proporcional a la capa o espesor de endurecido, al ser deformado en frio se forma un incremento en la dureza ' la resistencia mecánica.
PROPIEDADES FISICAS Esto #alores son obtenido a partir de probetas ba!o condiciones espec%ficas de laboratorio ' deben ser usados como referencia. • • • • • •
6ensidad > ?.@.grAcm B -*dulo de elasticidad > 10 11 /a ;4 10D /(3= Conducti#idad Conducti#idad t)rmica A;m FC= Calor especifico GA;7g F7= > 4D0 Coeficiente de pisson > 0.B Coeficiente de dilataci*n t)rmicaAFC ;0 > 100 FC= 1.B 10 ;0 > 00 FC= 1.? 10 ;0 > 400 FC= 1B.? 10
El enfriamiento en aceite minimiza la deformaci*n sin garantizar la máima dureza Hasta 1 mm de diámetro con enfriamiento en aceite se consigue un temple aceptable En el centro de la pieza.
El tiempo de sostenimiento a esta temperatura es de 1 hora I 1 hora por pulgada 6e espesor o diámetro de la pieza. /osteriormente se enfr%a en el horno o al aire.
MA0UINABILIDAD /uede ser mecanizado fácilmente en estado recosido normalizado templado tomando como referencia al 1" ;100 J de maquinabilidad= el acero 104 presenta la siguiente maquinabilidad. En estado calibrado K J En estado recocido K D@?0J Este acero presenta un buen acabado superficial ' su mecanizado se caracteriza por presentar una larga #ida 5til de la herramienta de corte
CONFORMABILIDAD (+E 104 puede ser conformado fácilmente en caliente a temperaturas L@0 ' 1B0FC este material no debe ser deformado en frio etensi#amente sin realizar recocidos intermedios. $n recocido suscritico será suficiente ecepto cuando un traba!o se#ero en frio ha de ser seguido por más traba!o en frio en cu'o caso se requiere un recocido total.
APLICACIONES Este acero de medio carbono se usa cuando la resistencia ' dureza obtenidas por el tratamiento t)rmico o por deformaci*n en frio, son suficientes para satisfacer las condiciones de ser#icio requeridas. Es ampliamente utilizado en la industria automotriz ;productos for!ados ' estampados=. (e usa en partes de máquinas que requieran dureza ' tenacidad como: mani#elas, cha#etas, pernos, bulones, engrana!es de ba!a #elocidad, acoplamiento, arboles, bielas, cigMe&ales, e!es de maquinaria de resistencia media, piezas de armas, ca&ones de fusiles, espárragos, barras de conei*n, torniller%a de grado , pernos de ancla!e, fabricaci*n de herramientas agr%colas, mecánicas ' de mano for!adas de todo tipo como: hachas, azadones, rastrillos, picas, martillos, palas, barretones, lla#es, etc.
INFORMACION DE MATERIAL DE PARTIDA FORMATOS DISPONIBLES /ara la elaboraci*n del martillo, se deben buscar materiales de partida que posean las siguientes caracter%sticas:
Nue tenga la composici*n deseada. Nue no posea una estructura metalograf%a definida. Nue los pro#eedores sean aleda&os.
TOC1OS
BARRAS
PROVEEDORES DE TOC1OS NOMBRE
LOGO
UBICACIÓN
O3//
+OET3+
3(T3+
(+ P3CETE 1B4D (+T3+O
+CE( +CE2+ (..".
+OET3+
8ECTE( 3-/T+C3E ( 63(T32$C3E (
C"-23+
7$/8E
C"-23+
CONCLUSIÓN El formato del material de partida más con#eniente para la fabricaci*n de martillo son TCH( con un diámetro ?0mm QQ por las siguientes razones:
8acilidad de manipulaci*n.
2a!o consumo de energ%a para su conformaci*n. ápido abastecimiento del material de partida, debido a que son cercanos los pro#eedores. El apro#isionamiento de los tochos será realizado por la empresa +CE( +CE2+ (". por las siguientes razones: •
•
•
"a ubicaci*n de la empresa es más cercana reduciendo los costos de transporte. "a empresa tiene diferentes opciones ' una amplia #ariedad en los tama&os de su producto. El producto que nos ofrece es de mu' buena calidad.
PROCESOS INVOLUCRADOS "os elementos comunes en la fabricaci*n de cualquier moldeo de aleaciones de aluminio inclu'en la preparaci*n del material de for!a, el precalentamiento de piezas, calentado de dados, la lubricaci*n, el proceso de for!a, recorte, formaci*n ' reparaci*n, limpieza, tratamiento t)rmico, ' la inspecci*n. "os aspectos cr%ticos de cada uno de estos elementos se analizan a continuaci*n. •
•
•
•
•
Prepara#i2n e materia$ para $a !or"a* /iezas for!adas de aleaci*n de aluminio normalmente se producen a partir de 'eso o de la for!a< for!ado o laminado de barras, barra etruida, o la placa son los principales e!emplos. (elecci*n del tipo de papel para for!ar una forma de for!ar dado se basa en los procesos de for!a requeridos, for!ando la forma, requisitos de propiedades mecánicas, ' el costo. (errar ' esquila son los dos m)todos más utilizados para cortar de aleaci*n de aluminio for!ado en longitudes de for!a. 6e corte abrasi#o se puede utilizar, pero es más lento que el aserrado. Sierra) con una circular o sierra de banda de ho!a con punta de carburo es el más rápido ', en general el m)todo más satisfactorio. +serrado, sin embargo, produce bordes afilados o rebabas que pueden iniciar defectos cuando la acci*n se for!a en matrices cerradas. "as rebabas ' bordes filosos se eliminan normalmente por una máquina de radios. Estadooftheart sierras para el corte de aleaciones de aluminio son altamente automatizado ' con frecuencia tienen sistemas de capacidad ' control de radios automáticas que permiten un control mu' preciso de cualquiera de longitud de la culata o el #olumen de #alores ', por tanto, el peso de #alores. E$ #orte Esquilado se utiliza con )ito para piezas for!adas de acero de gran #olumen hechas de barra de for!ado de #alores en general. -ás informaci*n sobre el corte de metal stocR está disponible en la secci*n SEsquilado, de corte longitudinal ' corteS en este #olumen. E$ pre#a$entamiento e $a !or"a. Como se se&al* en la secci*n SEfecto de la TemperaturaS en este art%culo, la temperatura del metal es un elemento cr%tico en el proceso de for!a de acero. (in embargo, la ma'or%a de las aleaciones de acero son susceptibles a la captaci*n de oigeno durante las operaciones de tal manera que los equipos ' las prácticas de recalentamiento tambi)n son elementos cr%ticos de la for!a de control de procesos de recalentamiento. 1orno)* "as aleaciones de acero se calientan para for!ar con una amplia #ariedad de equipos de calentamiento, inclu'endo hornos el)ctricos, hornos de gas totalmente apagados o semiapagados, hornos de aceite, unidades de calentamiento por inducci*n, hornos de lecho fluidizado, ' la resistencia a las unidades de calefacci*n. Hornos semiapagados a gas, 'a sea por lotes o
•
continua, son probablemente los más ampliamente utilizado. El dise&o de equipos de calentamiento ' capacidades #ar%an necesariamente con los requisitos de un proceso de for!ado dada. +mbos hornos de petr*leo ' de gas natural deben utilizar combustible ba!o en azufre. ecogida de oigeno ecesi#o en aleaciones de acero for!ado se manifiesta en dos formas. "a primera es la oidaci*n a alta temperatura, que por lo general se indica por ampollas en la superficie de la for!a. El segundo es escamas brillantes, o porosidad sin cicatrizar, que se encuentra por lo general durante la alta resoluci*n de ultrasonidos la inspecci*n de piezas for!adas finales. +mbos tipos de recogida de hidr*geno están influenciados por las prácticas de precalentamiento del horno ' A o horno equipo en el que el #apor de agua como producto de la combusti*n es la fuente primaria de hidr*geno. Oas totalmente sordo hornos u hornos el)ctricos de ba!a humedad relati#a proporcionan la recogida menos hidr*geno. T)cnicas están disponibles para la modificaci*n de la qu%mica de la superficie de las aleaciones de aluminio para reducir la captaci*n de hidr*geno en equipos de calefacci*n que tiene ma'or ni#eles de humedad relati#a de lo deseado. /rotecci*nhornos de atm*sfera rara #ez se utilizan para precalentar la aleaci*n de aluminio piezas de for!a. El calentamiento por inducci*n, calentamiento por resistencia, ' calefacci*n de lecho fluidizado se utilizan con frecuencia en la for!a de aleaciones de aluminio en casos en los que los procesos de for!a están altamente automatizados. Estadooftheart hornos a gas tambi)n pueden estar #inculados con sistemas de manipulaci*n especialmente dise&ado para proporcionar la automatizaci*n completa del proceso de for!a. Contro$ e $a temperat&ra. Como se ha indicado en la 8ig. 1, , ' B ' en la Tabla 1, las aleaciones de aluminio tienen una relati#amente estrecha rango de temperatura para la for!a. /or lo tanto, un control cuidadoso de la temperatura en el precalentamiento es importante. la calefacci*n el equipo debe tener controles pirom)tricos que pueden mantener ° C ; 10 ° 8=. Hornos continuos utilizados para precalentar aluminio suelen tener tres zonas: de precalentamiento, de calor, ' de descarga. "a ma'or%a de los hornos están equipados con la grabaci*n A control de instrumentos ' se estudian con frecuencia para uniformidad de la temperatura de una manera similar a la utilizada para el tratamiento de soluci*n ' hornos de en#e!ecimiento. /alanquillas de aleaci*n de aluminio con calefacci*n son por lo general la temperatura marcada por el uso 'a sea de contacto o sin contacto basado en pirometr%a sistemas de infrarro!os de doble longitud de onda. Esta 5ltima tecnolog%a, aunque sensibles a la emisi#idad, ha sido con )ito incorporado a los sistemas de #erificaci*n de temperatura totalmente automatizadas que se utilizan en la for!a de aluminio de gran #olumen automatizado procesos para proporcionar me!orado significati#amente el control de la temperatura ' la repetibilidad del proceso. En la for!a con dado abierto en aleaciones de aluminio, generalmente es deseable tener palanquillas cerca de la parte alta del rango de temperatura de for!a cuando f or!a comienza ' para terminar la for!a lo más rápido posible antes de que la temperatura desciende en eceso. 8or!a con dado abierto o dados multiples ' for!a con dado cerrado. El calentamiento por inducci*n, calentamiento por resistencia, ' calefacci*n de lecho fluidizado se utilizan con frecuencia en la for!a de las aleaciones de aluminio en los casos en que los procesos de for!a están altamente automatizados. Estadooftheart hornos a gas tambi)n pueden #incularse con
los sistemas de manipulaci*n especialmente dise&ado para proporcionar la automatizaci*n completa del proceso de for!a.
$na operaci*n de for!ado para la fabricaci*n del martillo implica el siguiente orden de pasos: 1.
/reparar un troza de metal, palanquilla o preforma por cizallado ;recorte=, aserrado o corte, en frio o en caliente. (i es necesario, limpiar las superficies con m)todos como el granallado.
/ara cortar el trozo de metal, se lo debe de hacer mediante una máquina de corte, esta máquina tiene las siguientes caracter%sticas:
Cara#ter3)ti#a) 4 Bene!i#io)
(e crea mu' poca fricci*n durante el corte gracias a la eclusi#a metalurgia de las ho!as de modo que el material permanece fresco al tacto
+penas se siente #ibraci*n, ' casi da la sensaci*n de estar cortando madera en #ez de acero
"as ho!as #ar%an entre BA@S a 14S ;1B? a BD mm= se usara un disco de Q..
"as ho!as alcanzan su máimo potencial cuando se usan en sierras circulares especiales para metal
6ise&adas para cortar escuadras de hierro, canales en C, láminas de acero, acero delgado, #arillas roscadas, entramados, barras de refuerzo, #iguetas, portacables, gradaciones ' aluminio
Ho!a con punta de carburo de titanio de larga #ida 5til.
Tiene un alimentador automatico
.
/ara for!ado en caliente, calentar la pieza en un horno adecuado.
B.
En caso de ser necesario, descascarar la pieza despu)s de calentarla, con un cepillo de alambre, chorro de agua o de #apor, o rascándola. 6urante las etapas iniciales del for!ado tambi)n se puede efectuar la eliminaci*n de la cascarilla, la cual com5nmente es frágil cuando esta se cae durante de deformaci*n plástica de la pieza.
DEFECTOS PRODUCIDOS POR LA FORJA EN CALIENTE 8ormaci*n de pliegues por torcimiento del alma durante el for!ado< se deber%a aumentar el espesor del alma para e#itar este problema. 6efectos internos causados por un material cil%ndrico mu' grande< las ca#idades se 3lenan en forma prematura, ' el material del centro flu'e pasando por las regiones 3lenas a medida que se cierran los dados. En el momento de la for!a aparecen inclusiones de cuerpos etra&os +usencia de material en zonas de la pieza /resencia de grietas producidas por un aumento eagerado de la temperatura, por un sobreesfuerzo local o por un inadecuado for!ado upturas por ecederla deformaci*n permisible. 6esgaste prematuro de las herramientas +dhesi*n de la pieza a las herramientas
El tocho de acero deberá ser calentado a una temperatura de 100°C tal como nos indica el libro +(- -etals Hand2ooR, Pol 14 8orming and 8orging, pagina 4?0. /ara e#itar los defectos anteriormente mensionados se deberá: /ara garantizar que el material pueda lograr una deformaci*n satisfactoria sin que este sufra rupturas por eceder el punto de deformaci*n permitida el material de partida debe tener a la temperatura de recristalizacion. /ara el caso sera una temperatura de 4D0 de acuerdo al +(- -etals Hand2ooR, Pol 14 8orming and 8orging ;pagina B=, se toma en cuenta el ma'or #alor para garantizar que el material alcance una temperatura de recristalizacion. •
•
/ara e#itar la falta de material en el llenado de los dados se tomara en cuenta un eceso del 0J del #olumen del martillo el cual nos permitirá garantizar un llenado satisfactorio. Con una lubricaci*n mita de aceite mineral aplicada por pul#erizaci*n se reducirá la fricci*n entre la pieza ' las herramientas, tambi)n se e#itara la adhesi*n del material en las herramientas de acuerdo a +(-etals Hand2ooR, Pol 14 8orming and 8orging ;pagina 11114= (e deberá lubricar las herramientas, 'a que tienen ma'or superficie de contacto al inicio de la operaci*n.
HERRAMIENTAS Forjado en dado abierto El caso más simple de forjado consiste en comprimir una parte de sección cilíndrica entre dos dados planos, muy semejante a un ensayo de la compresión. Esta operación de forjado se conoce como recalcado o forjado para recalcar, reduce la altura de material de trabajo e incrementa su diámetro.
FIGURA .!" #eformación $omo%&nea de una parte de trabajo cilíndrica bajo condiciones ideales en una operación de forjado en dado abierto' (!) inicio del proceso con la parte de trabajo a su altura y diámetros ori%inales, (*) compresión parcial y () tama+o nal. -ráctica del forjado en dado abierto El forjado caliente, en dado abierto es un proceso industrial importante. as formas %eneradas por operaciones en
dado abierto son simples. os dados en al%unas aplicaciones tienen supercies con li%eros contornos /ue ayudan a formar el material de trabajo. 0ste, además, debe manipularse frecuentemente (%irándolo en cada paso, por ejemplo) para efectuar los cambios de forma re/ueridos. a $abilidad del operador es un factor importante para el &1ito de estas operaciones. as operaciones de forja en dado abierto producen formas rudimentarias /ue necesitan operaciones posteriores para renar las partes a sus dimensiones y %eometría nal. Una contribución importante del forjado en caliente en dado abierto es la creación de un 2ujo de %ranos y de una estructura metal3r%ica fa4orable en el metal. El forjado con dado abierto puede reali5arse con dados con4e1os, con dados cónca4os y por secciones, como se ilustran en la %ura .!6. El forjado con dados con4e1os es una operación de forja /ue se utili5a para reducir la sección trans4ersal y redistribuir el metal en una parte de trabajo, como preparación para operaciones posteriores de formado con forja. El forjado con dados cónca4os
es similar al anterior, e1cepto /ue los dados tienen supercies cónca4as FIGURA .!6 7arias operaciones de forjado en dado abierto' (a) con dados con4e1os, (b) con dados cónca4os y (c) por secciones. Una operación de forjado por secciones consiste en una secuencia de compresiones a lo lar%o de una pie5a de trabajo para reducir su sección trans4ersal e incrementar su lon%itud. 8e usa en la industria sider3r%ica para producir lupias y planc$as a partir de lin%otes fundidos, en la operación se utili5an dados abiertos con supercies planas o con un li%ero contorno. 9on frecuencia se usa el t&rmino forjado incremental para este proceso.
Forjado con dado impresor lamado al%unas 4eces forjado en dado cerrado, se reali5a con dados /ue tienen la forma in4ersa a la re/uerida para la parte. Este proceso se ilustra en una secuencia de tres pasos en la %ura .*:.
FIGURA .*: 8ecuencia en el forjado con dado impresor' (!) inmediatamente antes del contacto inicial con la pie5a de trabajo en bruto, (*) compresión parcial, () cerradura nal de los dados, ocasionando la formación de rebaba entre las placas del dado. a pie5a de trabajo inicial se muestra como una parte cilíndrica. Al cerrarse el dado y lle%ar a su posición nal, el metal 2uye más allá de la ca4idad del dado y forma una rebaba en la pe/ue+a abertura entre las placas del dado. Aun/ue la rebaba se recorta posteriormente, tiene realmente una función importante en el forjado por impresión, ya /ue cuando &sta empie5a a formarse, la fricción se opone a /ue el metal si%a 2uyendo $acia la abertura, y de esta manera fuer5a al material de trabajo a permanecer en la ca4idad, En el formado en caliente, la restricción del 2ujo de metal es mayor debido a /ue la rebaba del%ada se enfría rápidamente contra las placas del dado, incrementando la resistencia a la deformación. a restricción del 2ujo de metal en la abertura $ace /ue las presiones de compresión se incrementen si%nicati4amente, for5ando al material a llenar los detalles al%unas 4eces intrincados de la ca4idad del dado, con esto se obtiene un producto de alta calidad. 9on frecuencia se re/uieren 4arios pasos en el forjado con dado impresor para transformar la forma inicial en la forma nal deseada. -ara cada paso se necesitan ca4idades separadas. os pasos iniciales se dise+an para redistribuir el metal en la parte de trabajo y conse%uir así una deformación uniforme y la estructura metálica re/uerida para las etapas si%uientes, os 3ltimos pasos le dan el acabado nal a la pie5a. Además, cuando se usan martinetes; se pueden re/uerir 4arios %olpes de martillo para cada paso. 9uando el forjado con martinete se $ace a mano, como sucede a menudo, se re/uiere considerable $abilidad del operador para lo%rar resultados consistentes en condiciones ad4ersas. #ebido a la formación de rebaba en el forjado con dado impresor y a las formas más complejas de las partes $ec$as con estos dados, las fuer5as en este proceso son considerablemente más %randes y más difíciles de anali5ar a diferencia del forjado con dado abierto. El forjado con dado impresor no tiene tolerancias estrec$as de trabajo y frecuentemente se re/uiere el ma/uinado para lo%rar la precisión necesaria. El proceso de forjado %enera la %eometría básica de la parte y el ma/uinado reali5a los acabados de precisión /ue se re/uieren en al%unas porciones de la parte (por ejemplo, perforaciones, cuerdas y supercies /ue deben coincidir con otros componentes). as 4entajas del forjado sobre el ma/uinado completo de la parte son' 4elocidad de producción más alta,
conser4ación del metal, mayor resistencia y orientación más fa4orable de los %ranos de metal.
Forjado sin rebaba En la terminolo%ía industrial, el forjado con dado impresor se llama al%unas 4eces forjado en dado cerrado. 8in embar%o, $ay una distinción t&cnica entre forjado con dado impresor y forjado con dado cerrado real. a distinción es /ue en el forjado con dado cerrado, la pie5a de trabajo ori%inal /ueda contenida completamente dentro de la ca4idad del dado durante la compresión y no se forma rebaba. a secuencia del proceso se ilustra en la %ura .*. -ara identicar este proceso es apropiado el t&rmino forjado sin
rebaba. FIGURA .* Forjado sin rebaba' (!) inmediatamente antes del contacto inicial con la pie5a de trabajo, (*) compresión parcial y () nal de la carrera del pun5ón y cierre del dado. os símbolos 4 y F indican mo4imiento (4 < 4elocidad) y fuer5a aplicada, respecti4amente. El forjado sin rebaba impone ciertos re/uerimiento sobre el control del proceso, más e1i%entes /ue el forjado con dado impresor. El parámetro más importante es /ue el 4olumen del material de trabajo debe i%ualar al 4olumen de la ca4idad del dado dentro de muy estrec$as tolerancias. 8i la pie5a de trabajo inicial es demasiado %rande, la presión e1cesi4a puede causar da+o al dado o a la prensa. 8i la pie5a de trabajo es demasiado pe/ue+a, no se llenará la ca4idad. #ebido a este re/uerimiento especial, el proceso es más adecuado en la manufactura de partes %eom&tric=as simples y sim&tricas, y para trabajar metales como el aluminio, el ma%nesio o sus aleaciones. El forjado sin rebaba se clasica frecuentemente como un proceso de forjado de precisión >?.
CONCLUSION 8e reali5ara una forja con dado cerrado debido a' • • • •
@ue las formas se 4uel4en más complejas. a cantidad a producir aumenta. @ue el tama+o no e1ceda las capacidades del proceso de forja cerrada. -ara encontrar una solución económicamente aceptable para fabricar forjas cerradas, se tienen /ue considerar una serie de 4ariables del
proceso por ejemplo, e1actitud (tolerancia) re/uerida, material ele%ido, costo de manufactura, costo de $erramental y procesamiento subsecuente, adicional a la cantidad re/uerida.
DISEÑO DEL DADO DE FORADO -ara dise+ar los dados para forja se re/uiere conocer la resistencia y la ductilidad del material de la pie5a, su sensibilidad a la 4elocidad de deformación y a la temperatura, sus características de fricción y la forma y la complejidad de la pie5a. Un aspecto importante es la distorsión del dado bajo %randes car%as en el forjado, en especial si se re/uieren tolerancias dimensionales cerradas. a re%la más importante en el dise+o de dados es /ue la pie5a 2uye en la dirección de la menor resistencia. -or consi%uiente, se debe conformar la pie5a (forma intermedia) de tal modo /ue llene bien las ca4idades del dado. En la %. !.Ba se 4e un ejemplo de las formas intermedias para una biela. 8e puede apreciar la importancia del preformado si se recuerda cómo se preconforma una porción de masa para obtener la tapa de unCpayC, o cómo se preconforma la carne molida para obtener una $ambur%uesa.
!re"ormado. En una pie5a bien preformada o preconformada, el material no debe 2uir con facilidad $acia la rebaba, el patrón de 2ujo del %rano debe ser fa4orable y se debe minimi5ar el desli5amiento e1cesi4o en las caras de contacto entre pie5a y dado, para reducir el des%aste. -ara seleccionar Ias formas se re/uiere de amplia e1periencia, e inter4ienen cálculos de la sección trans4ersal de la supercie en cada lu%ar en donde se lle4e a cabo la forja.
FICURA #$%& (a) Etapas en el forjado de una biela para motor de combustión interna
8e $an desarrollado t&cnicas de dise+o asistidas por computadora para e1peditar estos cálculos, así como para predecir la pauta de 2ujo del material en Ia ca4idad de la matri5, y la formación de defectos. 9omo el material sufre distintos %rados de deformación (y a 4elocidades distintas) en di4ersas re%iones de la ca4idad del dado, las propiedades mecánicas dependen del lu%ar especíco en la forja.
!artic'(aridades en e( dise)o de dados% En la %. !.!D se ilustra la terminolo%ía para los dados de forjado, y más adelante se describe la importancia de di4ersas particularidades. Al%unas de esas consideraciones son parecidas a las de la fundición.
FI*URA #$%#+ erminolo%ía estándar para di4ersas características de un dado impresor.
-ara la mayor parte de las forjas o pie5as forjadas, la (,nea de partici-n suele estar en la sección trans4ersal má1ima de la pie5a. -ara las formas sim&tricas sencillas, es normalmente una recta al centro de la pie5a forjada, pero para las formas más complejas esa línea puede no estar en un solo plano. -or lo anterior se dise+an los dados en tal forma /ue se traben durante el acoplamiento para e4itar los empujes naturales, para e/uilibrar las fuer5as y mantener el alineamiento durante el forjado. #espu&s de restrin%ir en forma suciente el 2ujo lateral para ase%urar un buen llenado del dado, se deja /ue el material de rebaba 2uya en un canal de rebaba para /ue si $ay rebaba adicional no aumente en forma innecesaria la fuer5a de forjado. Un lineamiento %eneral para $ol%uras de rebaba entre dados es el del %rosor má1imo de la forja. a lon%itud dela cara suele ser de * a 4eces el espesor de la rebaba. A tra4&s de los a+os se $an desarrollado di4ersos dise+os de canal de rebaba. os án%ulos de salida son necesarios en casi en todos los dados de forjado, para facilitar el desprendimiento entre la pie5a y el dado. Al enfriarse, la pie5a forjada se contrae en dirección radial y lon%itudinal a la 4e5, por lo /ue los án%ulos de salida internos se $acen mayores /ue los e1ternos. os án%ulos internos son de B a l:H, y los e1tremos de a H. Es importante seleccionar los radios de transición adecuados en las es/uinas y los biseles, para ase%urar el 2ujo uniforme del metal $acia la ca4idad del dado y mejorar la 4ida de &ste. En %eneral, son indeseables los radios pe/ue+os por su efecto ad4erso sobre el 2ujo del metal, y su
tendencia a des%astar con rapide5 (como resultado de la concentración de esfuer5os y los ciclos t&rmicos.) ambi&n, los radios pe/ue+os de bisel pueden causar la rotura de los dados por fati%a. 9omo re%la %eneral, estos radios deben ser tan %randes como lo permita el dise+o de la pie5a forjada. En lu%ar de $acerse de una sola pie5a, los dados se pueden ensamblar con insertos, en particular para formas complicadas; con esta alternati4a se reduce el costo de fabricación de 4arios dados semejantes. os insertos se pueden fabricar con materiales más fuertes y duros, y se pueden cambiar con facilidad en caso de des%aste o falla en una 5ona determinada.
9omo en el caso de los modelos empleados en fundición en forja, se pre4&n tolerancias en el dise+o de los dados, por/ue se puede necesitar el ma/uinado delapie5aforlada para obtener las dimensiones y el acabado supercial nales. as tolerancias de ma/uinado deben pre4erse en las bridas, oricios y supercies conjuntas.
Re.'erimientos /enera(es para (os materia(es de( dado son0 a) Resistencia y tenacidad a temperaturas ele4adas b) 9apacidad de endurecimiento y de endurecerse uniformemente c) Resistencia al c$o/ue t&rmico y mecánico d) Resistencia al des%aste, en especial al des%aste abrasi4o, por la presencia de cascarilla en la forja en caliente. -ara determinar las dimensiones de la 5ona de rebaba (cordón y alojamiento), de tal forma /ue pueda actuar como di/ue y alojamiento de material e1cedente, consi%uiendo la obtención de pie5as sanas sin necesidad de sobrecar%ar el e/uipo, y con el mínimo des%aste de la estampa
Conc('si-n el acero seleccionado para la fabricación de los dados es el *! acero por ser un material /ue tiene' alta dure5a en altas temperaturas mantener su dure5a durante el trabajo en caliente bajo coeciente de dilatacion por tener una resistencia al impacto promedio de acuerdo A8J Jetals andKooL, 7ol ! M Formin% and For%in% pa% ""MB! Sim&$a#i2n "a geometr%a del material de partida se lo realizara por retrospecti#a datos que se mantendrán constantes durante todas las pruebas.
M M M M M M
a temperatura del material es de !*::N9 El material es A9ERO 8AE !: a temperatura de los dados se de *:: N9 a 4elocidad de mo4imiento es de !:: mmPse% El coeciente de friccion es de :. debido al uso de lubricante El coeciente de transferencia de calor es de
calculo de las dimensiones de la preforma datos de ("367( el #olumen total del martillo es 14LB.?0 mil%metros c5bicos
el #olumen de la cabeza del martillo es 4B@@.D mil%metros c5bicos el #olumen del mango del martillo es LLDB4.DB mil%metros c5bicos area del mango del martillo es B1B.4D milimetros cuadrados calculo dimensiones para la preforma calculo de la cabeza para la cabeza se considerara " K 0mm 4∗¿ 20 π DC =
√
=≈ mm
4 V C 20 π
=√ ¿
calculo del mango A m =
Lm=
π Dm
2
4
4 V m π Dm
2
→ D m=
=
√
313.46∗4 π
4∗99634.63 π ∗20
2
=19.977
≈ 20 mm
= 317.147 ≈ 318 mm
preforma dados para esta operaci*n los dados son simetricos, as% que solo se detallara uno
/3-E+ (3-$"+C3 datos carrera inicio simulacion
fin simulaci*n
fallas
(e puede obser#ar que la material del mango se desplazo debido a la forma de la cabeza Tambi)n se puede apreciar que eiste falta de material para el llenado en la cabeza Correcciones incrementar #olumen en la cabeza ' cambiar la geometr%a de la cabeza (EO$6+ (3-$"+C3 preforma
el resto de las dimensiones serán iguales a las anteriores
dados para esta operaci*n los dados son simetricos, as% que solo se detallara uno
inicio simulaci*n
fin simulaci*n
fallas cambiando la geometr%a del material en la cabeza se pudo e#itar el desplazamiento del material del mango aun eiste el mal llemado en la cabeza del martillo
correciones incrementar material en la cabeza del material manteniendo la geometr%a del mismo TECE+ (3-$"+C3 preforma
el resto de las dimensiones serán iguales a las anteriores dados para esta operaci*n los dados son simetricos, as% que solo se detallara uno
inicio simulaci*n
fin simulaci*n
fallas
comentarios incrementando el #olumen de la cabeza alrededor de un 10 J se puede apreciar que aun eiste un mal llenado
CUARTA SIMULACION preforma corregida
todos las demás medidas de la preforma serán las mismas que en la anterior simulaci*n
dados para esta operaci*n los dados son simetricos, as% que solo se detallara uno
inicio simulaci*n
fin simulaci*n
fallas
comentarios con un incremento de alrededor del 10J en el #olumen de la cabeza se puede apreciar que aun falta material en la cabeza
N$3T+ (3-$"+C3 preforma
todos las demás medidas de la preforma serán las mismas que en la anterior simulaci*n dados para esta operaci*n los dados son simetricos, as% que solo se detallara uno
inicio simulacion
fin simulaci*n
fallas
comentarios con un incremento de alrededor del 10J al no eistir rebaba en la zona marcada se puede suponer que aun falta material (E9T+ (3-$"+C3 preforma
todos las demás medidas de la preforma serán las mismas que en la anterior simulaci*n
con un incremento del J se puede obser#ar que eiste un llenado satisfactorio
TRECERA PREFORMA PRIMERA SIMULACION /reforma recuperada de la anterior operaci*n
para esta simulaci*n los dados son simetricos, por dicha raz*n solo se detallara uno
datos carrera 1.L mm inicio simulaci*n
fin simulaci*n
falla
comentarios la falla en esta simulaci*n fue pro#ocada por la generaci*n de rebaba que no fue pre#ista en el dise&o de los dados, tambi)n se generara una perdida de material.
SEGUNDA SIMULACION la preforma será la misma que la anterior 'a que no podemos perder el #olumen
dado superior
dado inferior
U
datos carrera 1.L mm
inicio simulaci*n
fin simulaci*n
comentarios El flu!o del material termino fa#orablemente, pero el dise&o de los dados no es apropiado 'a que tiene zonas que son mu' delgadas ' pueden quedar comprometidos 'a que están traba!ando a altas temperaturas
TERCERA SIMULACION la preforma será la misma que en la anterior simulacion dado superior
dado inferior
datos carrera 1.L mm
inicio simulaci*n
fin simulaci*n
comentario la simulaci*n acabo de manera satisfactoria ' no se tubo incon#enientes en el dise&o de los dados
SEGUNDA PREFORMA PRIMERA SIMULACION preforma recuperada de la operaci*n anterior
#olumen L4D1.4 mil%metros c5bicos 6ados los dados para esta operaci*n son sim)tricos, a si que solo se detallara uno
datos carrera 10 mm inicio simulaci*n
fin simulaci*n
comentarios "a operaci*n t)rmino de manera satisfactoria
PRIMERA PREFORMA PRIMERA SIMULACIÓN material de partida
Con un #olumen de 114B.B mil%metros c5bicos
6ado superior
6ado inferior
6atos de simulacion datos carrera K 1mm inicio simulaci*n
final de simulaci*n
comentarios la falla durante la simulaci*n fue pro#ocada debido que el material no pudo fluir, debido a una falta de redireccionamiento. correcci*n se debe aumentar un radio para poder redireccionar el material
SEGUNDA SIMULACION material de partida
#olumen de 114B.B mil%metros c5bicos 6ado superior
6ado inferior corregido se incremento el radio de mm a 10 mm de la secci*n mostrada
simulaci*n carrera K 0 mm
inicio simulacion
final de simulaci*n
se puede apreciar que el incremento del radio fue efecti#o al momento de redireccionar el flu!o del material
8ecuencia ló%ica 7ista isom&trica
7ista de planta
INFORMACIÓN SOBRE POSIBLES OPERACIONES DE ACABADO VIDEO: Luego del forjado los operarios calientan el metal dos veces más, la primera a alt a temperatura para endurecerlo, la segunda a temperatura más baja para estabilizarlo. Ahora se inserta cada trozo en un torno para dales la forma correcta y para que las maquinas l o puedan manejar más tarde. Se realizan pequeños orificios que permiten que el aceite circule y lubrique el pistn cuando está en uso. !tro torno reduce en diámetro en " mm, la misma máquina hace luego " hendiduras, dos para los anillos de compresin y otra para el anillo de control del aceite, esos anillos ayudan al pistn a deslizarse y le dan un sellado a prueba de aire. #ste agujero es para la biela, que unirá el pistn con una varilla de cone$in. %na laminadora recorta hasta & cm de metal en ambos e$tremos del pistn para reducir el pes o total, este l'quido blanco es lubricante para refrescar la zona durante el corte. !tra laminadora recorta parte de lo que se denomina campana, de esta manera limpiara otras partes cuando se mueva dentro del cilindro. (espu)s un torno elimina una porcin del ancho de un cabello en el e$terior, eso permite que el pistn se e$panda ligeramente cuando se genera calor dentro del cilindro. %n taladro hace dos agujeros para el drenaje del aceite, que permite la lubricacin de la biela. !tra máquina graba el modelo y la fecha de produccin. %n operario lima los rebordes que ha generado las operaciones previas, despu)s usa una cinta lijadora para pulir más la superficie, los rebordes pueden dañar el cilindro. #sta máquina de corte elimina parte del metal dentro del agujero, para que la biela se pueda sujetar con firmeza. %na vez completado el corte se vaporiza los pistones a alta presin con agua caliente desionizada. La limpieza elimina los restos de lubricante y aceite, despu)s de soplar con una pistola de aire para secarlos.
SEGÚN EL VIDEO SE PUEDEN DISTINGUIR LAS SIGUIENTES OPERACIONES DE ACABADO: TRATAMIENTO TÉRMICO: Se conoce como tratamiento t)rmico al conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presin, de los metales o las aleaciones en estado slido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad.
Las caracter'sticas mecánicas de un material dependen tanto de su composicin qu'mica como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos t)rmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composicin qu'mica, dando a los materiales unas caracter'sticas mecánicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada. #ntre estas caracter'sticas están* •
+esistencia al desgaste* #s la resistencia que ofrece un material a dej arse erosionar cuando está en contacto de friccin con otro material.
•
enacidad* #s la capacidad que tiene un material de absorber energ'a sin producir fisuras -resistencia al impacto.
•
/aquinabilidad* #s la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.
•
(ureza* #s la resistencia que ofrece un material para dejarse penetrar. Se mide en unidades 0+12#LL -30, unidades +!456#L 4 -3+4, 7145#+S -37, etc. (ureza7ic8ers mediante la prueba del mismo nombre. ambi)n puede ser definido como la capacidad de un material de no ser rayado.
Tipos de trt!ie"tos t#r!i$os Temp$e En la ciencia de materiales, el templado o temple es un tratamiento t)rmico consistente en el rápido enfriamiento de la pieza para obtener determinadas propiedades de los materiales. (e e#ita que los procesos de ba!a temperatura, tales como transformaciones de fase, se produzcan al s*lo proporcionar una estrecha #entana de tiempo en el que la reacci*n es a la #ez fa#orable .
Re(enio El re#enido es el tratamiento t)rmico que sigue al temple. ecuerda que un material templado es aquel que tiene una dureza mu' alta, pero tiene el incon#eniente de ser frágil ' poco porque tiene tensiones internas. El re#enido consiste en calentar la pieza t emplada hasta cierta temperatura, para reducir las tensiones internas que tiene el material. 6e esto modo, e#itamos que el material sea frágil, sacrificando un poco la dureza. "a #elocidad de enfriamiento es, por lo general, rápida.
E)ta%i$i5a#i2n 8inalidad: Eliminar tensiones internas de los aceros templados para obtener estabilidad dimensional. /rocedimiento: (eleccionar el material adecuado, determinar la dureza inicial, calentar la pieza a una temperatura determinada, mantener la temperatura constante ;tKR D@ h=, sacar la pieza del horno ' enfriarla lentamente preferentemente al aire, determinar la dureza final.
Re#o#ieo
El recocido consiste en calentar un material hasta una temperatura dada ', posteriormente, enfriarlo lentamente. (e utiliza, al igual que el caso anterior, para suprimir los defectos del temple. (e persigue: >Eliminar tensiones del temple. >+umentar la plasticidad, ductilidad ' tenacidad del material. VC*mo se practica el recocidoW >(e calienta el material hasta una temperatura dada >(e mantiene la temperatura durante un tiempo >(e enfr%a lentamente hasta temperatura ambiente, controlando la #elocidad de enfriamiento. (i la #ariaci*n de temperatura es mu' alta, pueden aparecer tensiones internas que inducen grietas o deformaciones. El grado de plasticidad que se quiere dotar al metal depende de la #elocidad de enfriamiento ' la temperatura a la que se ele#* inicialmente
Norma$i5ao Este tratamiento se emplea para eliminar tensiones internas sufridas por el material tras una conformaci*n mecánica, tales como una for!a o laminaci*n para conferir al metal unas propiedades que se consideran normales de su composici*n. El normalizado se practica calentando rápidamente el material hasta una temperatura cr%tica ' se mantiene en ella durante un tiempo. + partir de ese momento, su estructura interna se #uel#e más uniforme ' aumenta la tenacidad del metal.
PULIDO: Se trata de perfeccionar algo, dándole la 9ltima mano para su mayor primor y adorno. #s alisar, o dar tersura y lustre a algo. #$isten muchos m)todos para realizar un pulido. :uede ser de manera manual utilizando diversos productos o tambi)n de manera mecánica. #n nuestro pistn se puede realizar con una lima y una cinta abrasiva
SECADO: #ste se realiza con una pistola de aire.
SECUENCIA LOGICA DE LOS PASOS PARA DAR LOS ACABADOS :+1/#+! emple la pieza se calentara en un horno hasta una temperatura de ;<< =4 en un baño de sales posteriormente se enfriara la pieza en aceite :ulido la pieza será pulida con una cinta abrasiva numero &&< con una lijadora de " hp de potencia
