Diapositiva 1 - Pasión por Estudiar

PROCESOS DE CONFORMADO MECÁNICO
COMPARACIÓN
TRABAJO EN CALIENTE
EN FRÍO
RESISTENCIA BAJA
ALTA
ELONGACIÓN ALTA
BAJA
RECRISTALIZACIÓN ALTA
NULA
POBRE ACABADO SUPERFICIAL
BUENA
FORMA DE LA PIEZA ES REGULAR
BUENA
MALA CALIDAD DIMENSIONAL
(Por contracciones – variación de forma)
BUENA
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PROCESO DE FORJA
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PROCESOS DE CONFORMADO MECÁNICO
PROCESOS DE
CONFORMADO
LÁMINAS
Transformaciones
plásticas primarias
LINGOTES
FORJADO
PROCESAMIENTO
DE POLVO
• PRENSADO Y
SINTERIZADO
CONFORMADO DE
LÁMINAS METÁLICAS
LAMINACIÓN
• PRESIÓN
ISOESTÁTICA
EXTRUSIÓN
TREFILACIÒN DE
ALAMBRE
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PROCESO DE FORJA
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
 ES EL PROCESO MÁS ANTIGUO DE CONFORMADO DE METALES
 TRABAJA LOS METALES POR COMPRESIÓN ESTÁTICA (EN LA PRENSA) O
DINÁMICA – IMPACTO- (EN EL MARTINETE)
 SE DISTINGUE POR LA DISCONTINUIDAD DE SU ACCIÓN Y PORQUE LOS
ESFUERZOS SON TÍPICAMENTE LOCALIZADOS
 DOS CLASES DE FORJADO: EN MATRIZ ABIERTA Y EN MATRIZ CERRADA
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PROCESO DE FORJA
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
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PROCESO DE FORJA - PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
FORJA CON MATRIZ ABIERTA
 Metal no esta completamente contenido en el dado
 La forja suele hacerse con martillo y yunque
plano ó matrices de forma muy simples
 Usados fundamentalmente para objetos grandes
con tolerancias grandes ó cuando el número de
partes producidas es pequeña
 A menudo es usada para hacer preforma a usarse
en forja en matriz cerrada
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PROCESO DE FORJA - PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
FORJA CON MATRIZ CERRADA
 El material es deformado entre dos matrices
con la forma de la pieza deseada
 Producción de piezas de peso reducido
(en general entre 2 a 50 kg) y en lote de
10.000 a 100.000 unidades
 Se producen piezas con exactitud dimensional
debido a la alta presión en la cavidad cerrada de
la matriz
 Se usa para grandes producciones para
justificar el costo de las matrices
 La mayoría de las piezas requieren de un preformado
MARTILLO DE CAÍDA LIBRE
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PROCESO DE FORJA - PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
FORJA CON MATRIZ CERRADA
Forja con martinete de un cigüeñal de un motor
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PROCESO DE FORJA - PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
RODILLOS FORJADORES PARA EL PREFORMADO DE UNA BIELA
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PROCESO DE FORJA - PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
FORJA CON MATRIZ CERRADA
PREFORMADO Y FORJA DE UNA BIELA
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PROCESO DE FORJA
VARIABLES DEL PROCESO
 PRECALENTAMIENTO DEL LINGOTE (HOMOGENEIZADO), POR
ENCIMA DE LA TEMPERATURA DE FORJA
 TEMPERATURA DE FORJA (1.150 a 1.260 oC para aceros)
 FUERZAS DE FORJA
 VELOCIDAD DEL EQUIPO (DETERMINA LA RATA DE DEFORMACIÓN)
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PROCESO DE FORJA
DEFECTOS DE FORJA
 LA PENETRACIÓN DE LA DEFORMACIÓN ES INCOMPLETA, TIENDE
A SER SUPERFICIAL (No rompe estructura primaria del lingote)
 AGRIETAMIENTO SUPERFICIAL
 PLIEGUES (UNIONES FRÍAS)
 FLEXIÓN EN LA BARRA RECALCADA
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PROCESO DE FORJA
ANÁLISIS DE ESFUERZO DE FORJA
Esfuerzo actuando sobre una placa forjada en estado de deformación plana
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PROCESO DE FORJA
ANÁLISIS DE LA PRESIÓN DE FORJA
Caso de fricción deslizante:
Para el caso de fricción deslizante: txy = m . p
Cálculo de la presión a una distancia x o presión instantánea
p = so´ exp 2 m (a-x)
h
s
Donde: 2 o
3
= so´
Presión promedio de forja:
_
p=
a
p dx so´ h exp m L - 1
h
a = mL
0

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PROCESO DE FORJA
ANÁLISIS DE LA PRESIÓN DE FORJA
Para caso de fricción adherente:
txy = m
so
3
so
=m ´
2
m = factor de fricción en la intercara
En el caso especial de fricción adherente, m = 1
p = so´ a – x +1
h
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Esta distribución de presión es linear con la
distancia desde la línea central de la placa
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PROCESO DE FORJA
ANÁLISIS DE LA PRESIÓN DE FORJA
Para caso de fricción adherente:
Presión promedio de forja:
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PROCESO DE FORJA
PROBLEMA
Un bloque de plomo de 25 mm x 25 mm x 150 mm es presionado entre matrices
planas a un tamaño de 6,25 mm x 100 mm x 150 mm. Si el esfuerzo de fluencia
uniaxial es so = 6,9 Mpa y m = 0,25. Determine, asumiendo fricción deslizante:
a) Distribución de presión sobre la dimensión de 100 mm
b) Presión máxima
c) La carga total de forja en tonelada (asumiendo 100% fricción adherente).
REPUESTA:
Se trata de un caso de deformación plana (la dimensión de 150 mm no cambia)
P
h
a
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h
a
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REPUESTA:
Para el caso de fricción deslizante:
p = so´ exp
2m
(a-x)
h
Como: so´ = 2
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so
3

p=
2 so
3
exp
2m
(a-x)
h
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PROCESO DE FORJA
En la línea central del bloque ó placa (x=0), la presión máxima es:
pmax =
2(6,9)
exp
3
2(0,25)
(50-0) = 435 Mpa
6,25
La distribución de presión desde la línea central es:
X
p, (Mpa)
0
6,25
12,5
18,75
25
31,25
37,5
43,75
50
435
264
160
97,1
58,9
35,7
21,7
13,1
8
_
Cálculo de la carga de forja asumiendo fricción adherente: p = so´
2(6,9)
a
=
2h + 1
3
_
2 so
p=
3
50
+ 1 = 39,8 Mpa
12,5
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a
2h + 1
Ésta es la presión
promedio de forja
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PROCESO DE FORJA
Dado a que la presión es igual a la carga / área, y llevando mm a m: se tiene:
P = (39,8 x 106) (100 x 10-3) (150 x 10-3) = 597.000 N = 597 kN = 61 t
Presión
Área
P = 61 t
PREGUNTA:
Considerando el mismo problema, determine quien de los dos casos (fricción
adherente o deslizante) ejerce la menor presión máxima de forja.
Para fricción adherente
p = so´ a – x + 1
h

En x = 0  Pmax, se tiene:
pmax =
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 p =
2 so
3
a–x
h +1
2(6,9) 50 – 0
71,7 Mpa
6,25 + 1 =
3
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PROCESO DE FORJA
pmax para fricción deslizante es 435 Mpa y para fricción adherente 71,7 Mpa,
Luego, la menor presión pico se ejerce en el caso de fricción adherente
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