CONTENIDO INTRODUCCION...................................................................................................3 1 FORJADO DE METALES.......... METALES.............................. ........................................ ........................................ .................................... ................4 4 1.1 FORJADO DE MATRIZ MATRIZ ABIERT ABIERTA......................................... A.................................................................... ........................... 5 1.2 FORJADO POR MATRIZ DE IMPRESIÓN Y DE MATRIZ CERRADA...................7 1.2.1 Forj!o "# $%r&' ("rr!......................... ("rr!............................................ ......................................... ......................1) 1) 1.2.2 Forj!o Forj!o !" *r"(&+&,#..................... *r"(&+&,#........................................ ....................................... ................................... ...............1) 1) 2 DI-ERSAS OPERACIONES OPERACIONES DE FORJADO......................... FORJADO............................................. ..................................12 ..............12 2.1 A(/!o..................... A(/!o......................................... ....................................... ....................................... ....................................... ................... 12 2.2 C0"("!o......................... C0"("!o............................................. ........................................ .................................................. .............................. 13 2.3 P"#"%r!o................... P"#"%r!o....................................... ........................................ .................................... .............................. ..................... ....... 14 2.4 Forj!o Forj!o or0&%............................. or0&%................................................ ....................................... .......................................... ...................... 1 2.5 Forj!o Forj!o *ror"+&o.............. *ror"+&o.................................. ........................................ ................................... ............................. .............. 1 2. Forj!o &+o%r$&(o.................. &+o%r$&(o...................................... ..................................................... ............................................. ............ 1 2.7 Forj!o ro%%or&o........................... ro%%or&o............................................... .................................................. ....................................... ......... 17 3 FORJABILIDAD FORJABILIDAD DE LOS METALES................ METALES.................................... ........................................ ................................. .............16 16 3.1 DEFECTOS DEL FORJADO..................................... FORJADO...................................................................... .................................... ...16 16 3.1.1 Pr"0 !" r"((!o..................................... r"((!o........................................................................ ..................................... ..16 16 3.1.2 D""(%o+ !" orj!o........................... orj!o............................................... ........................................ ............................ ........2) 2) 4 DISE8O DE MATRICES9 MATERIALES PARA MATRICES Y LUBRICACIÓN............21 5 M:TODOS DE MANUFACTUR MANUFACTURA A DE MATRICES........... MATRICES.......................................... ....................................... ........23 23 5.1 Co+%o+ !" + $%r&("+.................................. $%r&("+...................................................... ........................................... ....................... 24 5.2 F+ "# + $%r&("+.......................... $%r&("+.............................................. ........................................ ................................. ............. 24 M;
&(+..................................... =&!r>&(+......................................................... ................................. ......................... ............ 2 .2 Pr"#++ $"(>#&(+......... $"(>#&(+............................. ............................................................... ..................................................... .......... 2 .3 Pr"#++ !" %or#&o...................... %or#&o......................................... ............................................... .......................................... .............. 27 .4 Mr%&o+..................... Mr%&o+........................................ ....................................... ........................................................... ....................................... 27 .5 Mr%&#"%"+...................... Mr%&#"%"+.......................................... ........................................ ....................................... .................................. ............... 27 . Co#%r$r%&o+............ Co#%r$r%&o+................................ ........................................ .................................................. .................................... ...... 2? .7 M>@&#+ !" orj!o !" %o #!&(" !" "#"r ERF.............................2? ERF.............................2? 7 ECONOMA DEL FORJADO........................ FORJADO............................................ ....................................... ................................... ................ 2? ANEOS............... ANEOS................................... ........................................ ........................................ ....................................... .................................. ............... 3)
INTRODUCCION La necesidad del ser humano de existir lo ha obligado a buscar formas de desarrollarse y así facilitar las tareas para suplir sus necesidades básicas, entre estas necesidades encontramos la alimentación, por lo cual desarrollaron herramientas para la caza de animales, la creación de armas para la guerra, etc. Es ahí donde descubren la técnica para moldear y endurecer el hierro mediante la aplicación de calor. No se conoce con exactitud la fecha en ue se descubrió la técnica de fundir mineral de hierro para producir un metal susceptible de ser utilizado. Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arueólogos en Egipto datan del a!o "### a.$.. y se sabe ue antes de esa época se empleaban adornos de hierro. Los griegos ya conocían hacia el %### a.$. La técnica, de cierta comple&idad, para endurecer armas de hierro mediante tratamiento térmico. Las aleaciones producidas por los primeros artesanos del hierro 'y, de hecho, todas las aleaciones de hierro fabricadas hasta el siglo ()* d.$.+ se clasificarían en la actualidad como hierro for&ado. ara producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral de hierro y carbón -egetal en un horno o for&a con tiro forzado. Ese tratamiento reducía el mineral a una masa espon&osa de hierro metálico llena de una escoria formada por impurezas metálicas y cenizas de carbón -egetal. Esta espon&a de hierro se retiraba mientras permanecía incandescente y se golpeaba con pesados martillos para expulsar la escoria y soldar y consolidar el hierro. El hierro producido en esas condiciones solía contener un " de partículas de escoria y un #,% de otras impurezas. En ocasiones esta técnica de fabricación producía accidentalmente auténtico acero en lugar de hierro for&ado. Los artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro for&ado y carbón -egetal en recipientes de arcilla durante -arios días, con lo ue el hierro absorbía suficiente carbono para con-ertirse en acero auténtico.
1 FORJADO FORJ ADO DE METALES El for&ado es un proceso básico en el ue la pieza de traba&o se moldea mediante fuerzas fuerzas de compresión aplicadas aplicadas por medio de matrices matrices y herramentales. herramentales. Es una de las operaciones más antiguas e importantes en el traba&o de metales/ se remonta al a!o 0### a.$. y se utilizó por primera -ez para realizar &oyería, monedas y di-ersos implementos martillando el metal con herramientas hechas de piedra. En la actualidad, las partes for&adas incluyen grandes rotores para turbinas, engrane engranes, s, tornil tornillos los y remach remaches, es, cuchil cuchillerí lería, a, herram herramien ientas tas manual manuales, es, di-erso di-ersoss componentes componentes estructurales estructurales para mauinaria, mauinaria, aerona-es, y -ías férreas, así como otros euipos de transporte. 1 diferencia de las operaciones de laminado, ue por lo genera generall produce producen n placas, placas, lámina láminas, s, cintas cintas o -arias -arias seccion secciones es transtrans-ersa ersales les estructurales continuas, las operaciones de for&ado producen partes discretas. 2ebido a ue es posible controlar el flu&o de metal en una matriz y la estructura de los granos del material, las partes for&adas tienen buena resistencia y tenacidad y son muy confiables en aplicaciones críticas su&etas a grandes esfuerzos Las operaciones de for&ado simple se pueden realizar con un martillo pesado y un yunue, como lo hacen tradicionalmente los herreros. 3in embargo, la mayoría de las for&as reuieren una serie de matrices y euipo como prensa y martillo mecánico de for&a. El for&ado puede efectuarse a temperatura ambiente 'forjado en frío + o a temperaturas ele-adas ' forjado a temperatura media o en caliente +, dependiendo de la temperatura El for&ado en frío reuiere fuerzas más grandes, debido a la mayor resistencia del material de la pieza de traba&o, y éste debe poseer suficiente ductilidad a temperatura ambiente para someterse a la deformación necesaria sin ue se agriete. Las partes for&adas en frío tienen un buen buen acaba acabado do super superfifici cial al y prec precis isió ión n dime dimens nsio iona nal.l. En camb cambio io,, el for& for&ad ado o en caliente reuiere menores fuerzas, pero la precisión dimensional y el acabado superficial de las partes no son tan ele-ados como en el for&ado en frío. or lo gener general al,, las part partes es for& for&ada adass se some somete ten n a oper operaci acion ones es de acabad acabado o adicionales, como el tratamiento térmico, para modificar sus propiedades, y el mauinado, a fin de obtener dimensiones finales exactas y acabado superficial. El for&ado de precisión, ue es un e&emplo importante de los procesos de formado de formas netas o formas casi netas, puede minimizar esas operaciones de acabado. Los componentes ue se pueden for&ar con éxito también pueden fabricarse de manera económica mediante otros métodos, como la fundición, la metalurgia de pol-os o el mauinado. $ada uno de ellos produce una parte ue tiene diferentes características, sobre todo en relación con la resistencia, tenacidad, precisión dimensional, acabado superficial y la posibilidad de defectos internos o externos.
1.1 FORJADO DE MATRIZ ABIERTA El for&ado de matriz abierta es la operación más simple de for&ado '4abla %+, aunue por lo general la mayoría de las partes for&adas de matriz abierta pesan de %5 a 5## 6g '"# a %### libras+, se han for&ado piezas con un peso hasta de "## toneladas. Las partes pueden ser muy peue!as, como los cla-os, pernos y tornillos, o muy grandes 'como los e&es hasta de 7" m 895 pies: de longitud para propulsores de barcos+. El for&ado de matriz abierta se puede representar mediante una pieza de traba&o sólida colocada entre dos matrices planas y cuya altura se reduce por compresión 'fig. %a+, proceso ue también se conoce como recalcado o for&ado con matriz plana. 1simismo, las superficies de la matriz pueden tener ca-idades poco profundas o incorporar rasgos para producir for&as relati-amente simples. En la figura %b se muestra la deformación de la pieza de traba&o en condiciones sin fricción. uesto ue el -olumen se mantiene constante, cualuier reducción de la al tura aumenta el diámetro de la parte for&ada. ;bsér-ese en la figura %b ue la pieza de traba&o se deforma de manera uniforme . 3in embargo, en las operaciones reales sí existe fricción y la parte desarrolla una forma de barril 'fig. %c+, deformación también conocida como colapsado. El abarrilamiento se produce principalmente por las fuerzas de fricción en las interfaces matriz e&emplos comunes de estos productos son las cercas de hierro de di-ersos dise!os. En consecuencia, la for&a de desbaste puede ser un sustituto aproximado
de las operaciones de laminado. or lo general, la for&a de desbaste de piezas de traba&o más grandes se hace con euipo me canizado y controles por computadora, en los ue se coordinan los mo-imientos latera les y -erticales para producir la parte deseada. 4abla % Proceso Matr" a#erta
Ventajas ?atrices simples y poco costosas/ amplia gama de tama!os de partes/ buenas características de resistencia/ por lo general para cantidades peue!as.
L!tacones Limitado a formas simples/ es difícil mantener tolerancias cerradas/ es necesario mauinar para dar forma final/ -elocidad de producción ba&a/ utilización relati-amente deficiente del material/ reuiere alto grado de habilidad. 1lto costo de la matriz, no económico para cantidades peue!as/ con frecuencia es necesario el mauinado.
@so de material relati-amente adecuado/ por lo general con me&ores propiedades ue los for&ados de matriz abierta/ buena precisión dimensional/ altas -elocidades de producción/ buena reproducibilidad. $ostos ba&os de matriz/ altas Es necesario mauinado De para dar forma final/ partes a%ro&!ac'n o -elocidades de producción. con almas gruesas y filetes #(o)*eo grandes. Aeuiere mucho menos mauinado $osto de la matriz más Con+encona( ue el tipo de aproximación/ altas ele-ado ue el del tipo de -elocidades de producción/ aproximación. utilización adecuada del material. 4olerancias dimensionales cerradas/ Buerzas ele-adas de De %recs'n es posible producir almas muy for&ado/ matrices intrincadas delgadas y rebordes/ generalmente y pre-isiones para extraer la no es necesario el mauinado/ muy for&a de las matrices. buena utilización del material.
Matr" cerra$a
Bigura %
Bigura 7
Buerza de for&ado. La fuerza de for&ado 'B+ en una operación de for&ado de matriz abierta, en una pieza sólida cilíndrica, se puede calcular a partir de la fórmula>
en la ue Cf es el esfuerzo de flu&o del material '-er el e&emplo siguiente+, m el coeficiente de fricción entre la pieza de traba&o y la matriz, y r y h son el radio y la altura de la pieza de traba&o, respecti-amente.
1., FORJADO POR MATRIZ DE IMPRESI-N DE MATRIZ CERRADA En el for&ado por matriz de impresión, la pieza de traba&o toma la forma de la ca-idad de la matriz mientras se -a for&ando entre dos matrices con forma 'fig. "a, "b y "c+. or lo general, este proceso se realiza a temperaturas ele-adas para me&orar la ductilidad de los metales y disminuir las fuerzas. ;bsér-ese ue en la figura %0.5c, durante la deformación, parte del material fluye hacia el exterior y
forma unos bigotes o rebaba de for&a. La rebaba desempe!a un papel importante en el for&ado por matriz de impresión. La temperatura ele-ada y la alta resistencia a la fricción resultante en la rebaba representan una se-era restricción al flu&o exterior del material en la matriz. or lo tanto, con base en el principio de ue en la deformación plástica los materiales fluyen hacia donde hay menor resistencia 'debido a ue reuiere menos energía+, el material empieza a fluir al interior de la ca-idad de la matriz, llenándola finalmente. En la figura "d se muestra la terminología estándar para una matriz com=n de for&ado. En -ez de hacerse de una sola pieza, las matrices se pueden fabricar de -arias piezas 'segmentadas+, incluyendo insertos de matrices 'fig. 0+ y en particular para formas comple&as. Es posible reemplazar estos insertos con facilidad en caso de desgaste o falla en una sección particular de la matriz, y por lo general se hacen de materiales más resistentes y duros. or supuesto ue las matrices deben permitir la extracción de las for&as sin dificultad. La pieza en bruto, o tocho, ue se -a a for&ar, se prepara por medios como 'a+ corte de una barra de material extruido o estirado/ 'b+ una preforma de operaciones como metalurgia de pol-os/ 'c+ fundición/ o 'd+ utilización de una pieza en bruto preformada mediante una operación pre-ia de for&ado. 2icha pieza se coloca en la matriz inferior y conforme la matriz superior empieza a descender, la forma de la pieza en bruto cambia gradualmente, como se muestra para el for&ado de una biela en la figura 5a. Bigura "
B)D@A1 0
Bigura 5
or lo general, las operaciones de preformado 'fig. 5b y 5c+ se utilizan para distribuir el material adecuadamente en -arias regiones de la pieza en bruto, mediante matrices con formas simples de di-ersos contornos. En el for&ado con dado con-exo, se retira el material de un área. En el for&ado con dado cónca-o, se acumula en un área localizada. 2espués se le da a la parte una forma aproximada 'digamos, una biela+ por medio de un proceso conocido como aproximación o bloueo, utilizando matrices de aproximación. La operación final es el terminado del for&ado en las matrices de impresión, ue le proporcionan su forma final. Luego se elimina la rebaba mediante una operación de recortado de rebabas 'fig. +. Buerza de for&ado. La fuerza de for&ado 'B+ reuerida para efectuar una operación de for&ado con matriz de impresión se puede calcular a partir de la fórmula>
en la ue 6 es un factor multiplicador ue se obtiene de tablas establecidas '4abla 7+, Cf el esfuerzo de flu&o del material a la temperatura de for&ado y 1 el área proyectada de la pieza for&ada, incluyendo la rebaba. or lo general, en las operaciones de for&ado en caliente, la presión real del for&ado para la mayoría de los metales -a de 55# a %### ?a 'F# a %0# 6si+. 4abla 7 INTERVALOS DE VALORES DE 0 Bormas simples, sin rebaba Bormas simples, con rebaba Bormas comple&as, con rebaba
"<5 5
Bigura
1.,.1 Forja$o en !atr" cerra$a/ 1l proceso mostrado en la figura " también se le conoce como for&ado en matriz cerrada. 3in embargo, en éste no se forma rebaba 'de ahí el término for&ado sin rebaba+ y la pieza de traba&o llena la ca-idad de la matriz '-er el lado derecho de la fig. 9b+. or consiguiente, la presión de for&ado es muy alta. 3on fundamentales el control preciso del -olumen de la pieza en bruto y el dise!o adecuado de la matriz para producir un for&ado con las tolerancias dimensionales deseadas. Las piezas en bruto subdimensionadas e-itan el llenado de la ca-idad de la matriz/ por el contrario, las piezas sobredimensionadas
generan presiones excesi-as y pueden hacer ue las matrices fallen de manera prematura o ue la máuina se atasue.
1.,., Forja$o $e %recs'n/ $on el fin de reducir el n=mero de operaciones de acabado adicionales 'formado de forma neta+, y en consecuencia el costo, se tiende hacia una mayor precisión en los productos for&ados. 1lgunos productos comunes obtenidos por for&ado de precisión son los engranes, las bielas y los álabes para turbinas. Este for&ado reuiere 'a+ matrices especiales y más comple&as, 'b+ control preciso del -olumen y la forma de la pieza en bruto, y 'c+ posicionamiento exacto de dicha pieza en la ca-idad de la matriz. 1demás, debido a las mayores fuerzas ue se necesitan para obtener detalles finos en la parte, este proceso reuiere euipo de más capacidad. Las aleaciones de aluminio y magnesio son adecuadas, en especial para el for&ado de precisión, debido a las cargas y temperaturas de for&ado relati-amente ba&as ue exigen/ también se pueden utilizar los aceros y el titanio en el for&ado de precisión. Bigura 9
O*"r(&,# (r(%"r+%&( !" orj!o G (&!! !" o+ *ro!(%o+ / or lo general,
una operación de for&ado comprende la siguiente secuencia de pasos>
1. reparar una pieza de metal, tocho o preforma mediante procesos como cizallado'recorte+, aserrado o tronzado. 2e ser necesario, limpiar las superficies por medios como la limpieza con chorro de granalla. ,. ara for&ado en caliente, calentar la pieza de traba&o en un horno apropiado y después, de ser necesario, eliminar la cascarilla tras el calentamiento con un cepillo de alambre, chorro de agua, -apor o raspado.
La cascarilla también se puede eliminar durante las etapas iniciales del for&ado, ya ue es uebradiza y se desprende durante la deformación.
. ara for&ado en caliente, precalentar y lubricar las matrices/ para for&ado en frío, lubricar la matriz. 2. Bor&ar el tocho en las matrices apropiadas y en la secuencia adecuada. 2e ser necesario, eliminar cualuier exceso de material 'como las rebabas+ por medio de recortado, mauinado o esmerilado. 3. Limpiar la for&a, -erificar sus dimensiones y 'de ser necesario+ mauinarla hasta obtener las dimensiones finales y las tolerancias especificadas. 4. Efectuar operaciones adicionales, como enderezado y tratamiento térmico 'para me&orar las propiedades mecánicas+. 1demás, realizar las operaciones de acabado ue sean necesarias, como mauinado y rectificado. 5. )nspeccionar la for&a en caso de cualuier defecto externo e interno. La calidad, tolerancias dimensionales y acabado superficial de una for&a dependen de cuán bien se efect=an y se controlan estas operaciones. or lo general, las tolerancias se clasifican entre GH<#.5 y GH<% de las dimensiones de la for&a. En una buena práctica, por lo general las tolerancias para for&ado en caliente del acero son menores a GH< mm '%H0 pulgada+/ en el for&ado de precisión, pueden ser hasta de GH<#.75 mm '#.#% pulgada+. ;tros factores ue contribuyen a las imprecisiones dimensionales son los ángulos de salida, los radios, los filetes, el desgaste y cierre de las matrices 'si cierran bien o no+ y la asimetría delas mismas. El acabado superficial de la for&a depende de la preparación de la pieza en bruto, el acabado superficial de la matriz, el desgaste de ésta y la eficacia del lubricante.
, DIVERSAS OPERACIONES DE FORJADO ara proporcionar la forma y las características deseadas a los productos for&ados, se realizan muchas otras operaciones relacionadas con el proceso básico de for&ado.
,.1 Ac*6a$o/ 3e trata de un proceso de for&ado en matriz cerrada ue por lo general se utiliza en el trouelado de monedas, medallas y &oyería 'fig. F+. La pieza
en bruto o trozo de metal se acu!a en la ca-idad de una matriz completamente cerrada. ara producir detalles finos 'por e&emplo, el detalle en monedas recién troueladas+, las presiones reueridas pueden ser tan ele-adas como cinco o seis -eces la resistencia del material. En algunas partes es posible ue se reuieran -arias operaciones de acu!ado. En éste no se pueden aplicar lubricantes, porue uedarían atrapados en las ca-idades de la matriz y, al no poder comprimirse, e-itarían la reproducción total de los detalles de la superficie de la matriz y el acabado superficial. El marcado de partes con letras y n=meros también se puede realizar con rapidez por medio de este proceso. El acu!ado se utiliza asimismo con for&as y otros productos para me&orar el acabado superficial y proporcionar la precisión dimensional deseada con pocos o ning=n cambio en el tama!o de la parte. $onocido como dimensionado, este proceso reuiere presiones ele-adas.
Bigura F
,., Ca#ecea$o/ 4ambién conocido como for&ado por recalcado, el cabeceado es básicamente una operación de recalcado ue por lo general se efect=a en el extremo de una barra redonda o alambre para aumentar la sección trans-ersal. Los e&emplos típicos son los cla-os, las cabezas de tornillos, los pernos, remaches y muchos otros su&etadores 'fig. Ia+. El cabeceado puede realizarse en frío, en caliente o a temperatura media. @na consideración importante en él es la tendencia de la barra a cur-arse si su relación de longitud a diámetro sin soporte es demasiado ele-ada. or lo general, esta relación se limita a menos de ">%, pero con las matrices apropiadas puede ser más alta. or e&emplo, se pueden tolerar relaciones más altas si el diámetro de la ca-idad de la matriz no es mayor a %.5 -eces el diámetro de la barra. Las operaciones de cabeceado se efect=an en máuinas conocidas como cabeceadoras, ue suelen automatizarse en gran medida con -elocidades de producción de cientos de piezas por minuto para
partes peue!as. ;peraciones de cabeceado en caliente en piezas más grandes se realizan com=nmente en recalcadores horizontales. Estas máuinas tienden a ser ruidosas/ se reuiere una cubierta a prueba de ruido o el uso de protectores auditi-os.
F&r 6
de la superficie ,. Penetra$o/ Este es un proceso de penetración de una pieza de traba&o 'aunue sin pasar a tra-és de ella+ con un punzón para producir una ca-idad o una impresión 'fig. %#+. 2icha pieza se puede confinar en un contenedor 'como la ca-idad de una matriz+ o de&ar sin restricciones. 3u deformación dependerá de cuánto se limita su flu&o conforme desciende el punzón. E&emplos comunes de penetrado son el ahuecamiento y la ca-idad hexagonal en las cabezas de los tornillos. 2espués del penetrado, puede seguir el trouelado para producir un orificio en la parte 'para una descripción similar de esta situación,
-er la masa arriba del punzón estacionario en la parte central de la fig. +. El penetrado también se utiliza para producir regiones huecas en las for&as mediante euipo auxiliar de acción lateral. La fuerza de penetrado depende de 'a+ el área de la sección trans-ersal y la geometría de la punta del punzón, 'b+ la resistencia del material, y 'c+ la magnitud de la friccionen las interfaces de deslizamiento. La presión puede ser de tres a cinco -eces la resistencia del material, ue se encuentra casi al mismo ni-el de esfuerzo reuerido para efectuar una penetración en las pruebas de dureza. La figura %%a muestra un perno escalonado hecho de acero y utilizado como parte del ensamble de un rodillo para a&ustar la posición del asiento de un automó-il. La parte es bastante comple&a y debe producirse de manera progresi-a a fin de reproducir los detalles reueridos y llenar la matriz. En la figura %%b se muestran los pasos de for&ado en frío usados para fabricar esta parte. rimero, se extruye una pieza en bruto cilíndrica sólida, en dos operaciones, seguida de una operación de recalcado. Jsta emplea una sección trans-ersal cónica en la matriz para producir la preforma y se orienta de manera ue el material se concentre en la parte superior para asegurar el llenado apropiado de la matriz. 2espués del formado por matriz de impresión, se realiza una operación de penetrado a fin de formar el agu&ero. La parte se produce con forma neta en una máuina de formado en frío a una -elocidad de 70# partes por minuto Bigura %#
Bigura %%
P#'o#!o !" (&!!"+ o (!o : Este proceso consiste en prensar un
punzón endurecido con una geometría especial de la punta, dentro de la superficie de un bloue de metal. La ca-idad producida se utiliza después como matriz para operaciones de formado, como las ue se utilizan para artículos de mesa. or lo general, la ca-idad de la matriz es poco profunda/ para ca-idades más profundas se puede eliminar parte del material de la superficie mediante mauinado antes del cla-ado. La fuerza de cla-ado se puede calcular a partir de la ecuación> Buerza de cla-ado K "'@43+'1+ en la ue @43 se obtiene de tablas establecidas y 1 es el área proyectada de la impresión. or e&emplo, para un acero de alta resistencia con @43K%5## ?a y una parte con un área proyectada de 0## mm 7, la fuerza de cla-ado sería '"+'%5## NHmm7+'0## mm7+ K %.F ?N K %9I toneladas métricas.
,.2 Forja$o or#ta(/ Este es un proceso en el ue la matriz superior se mue-e a lo largo de una trayectoria orbital y da forma a la parte de manera progresi-a. La operación es similar a la acción de la mano y del mortero utilizados para moler hierbas y semillas. 1unue no son de uso regular, los componentes comunes ue se pueden for&ar mediante este proceso son partes con forma de disco y cónicas, como engranes cónicos y piezas en bruto para engranes. La fuerza de for&ado es relati-amente menor debido a ue en cualuier instante específico el contacto de la matriz se concentra en una peue!a área de la pieza de traba&o '-er también for&ado progresi-o a continuación+. La operación es silenciosa y las partes se pueden formar en %# a 7# ciclos de la matriz orbital.
,.3 Forja$o %ro7res+o/ En este proceso, se for&a una pieza en bruto dándole forma con una herramienta ue la traba&a en -arios pasos peue!os. ;bsér-ese ue esta operación es similar a la for&a de desbaste '-er fig. %7+, en la ue la matriz penetra la pieza en bruto a diferentes profundidades a lo largo de la superficie. 2ebido a ue el área de contacto de la matriz es más peue!a, este proceso reuiere fuerzas mucho menores en comparación con el for&ado con-encional por matriz de impresión y las herramientas son más simples y menos costosas. ,.4 Forja$o sot8r!co/ 4ambién se conoce como for&ado por matriz en caliente. Las matrices en este proceso se calientan a la misma temperatura ue la de la pieza de traba&o caliente. $omo permanece caliente, durante el for&ado se mantienen la resistencia ba&a y la alta ductilidad de la pieza de traba&o. 1demás, la carga de for&ado es ba&a y se me&ora el flu&o del material dentro de la ca-idad de la matriz. 3e pueden for&ar isotérmicamente partes comple&as, con buena precisión dimensional para una forma casi neta con un golpe en una prensa hidráulica. or lo general, las matrices para for&ado en caliente de aleaciones de alta temperatura están hechas de aleaciones de níuel y molibdeno 'debido a su resistencia a altas temperaturas+, aunue para las aleaciones de aluminio se pueden utilizar matrices de acero. El for&ado isotérmico es costoso y la -elocidad de producción es ba&a. 3in embargo, puede ser económico para for&as intrincadas especiales, fabricadas con materiales como el aluminio, titanio y superaleaciones, siempre ue la cantidad reuerida sea suficientemente grande para &ustificar los costos de las matrices. ,.5 Forja$o rotatoro/ En este proceso 'también conocido como for&ado radial, for&ado rotatorio o simplemente estampado+, una barra sólida o tubo se somete a fuerzas de impacto radial por medio de una serie de matrices reciprocantes de la máuina 'fig. %7a y %7b+. Los mo-imientos de las matrices se obtienen mediante una serie de rodillos en una &aula, por miedo de una acción similar a la de un rodamiento de rodillos. La pieza de traba&o se mantiene estacionaria y las matrices giran 'mientras se mue-en radialmente en sus ranuras+, golpeando la pieza a -elocidades tan altas como 7# golpes por segundo. En las máuinas de estampado con matrices de cierre, los mo-imientos de las matrices se obtienen mediante el mo-imiento alternati-o de cu!as 'fig. %7c+. Las matrices se pueden abrir más ue las de las for&adoras rotatorias, soportando así partes de diámetro grande o -ariable. En otro tipo de máuina, las matrices no giran, sino ue se mue-en radialmente adentro y afuera. Los productos comunes fabricados por este método son las ho&as de los desarmadores y las puntas de hierro para soldadoras. El proceso de for&ado rotatorio también se puede utilizar para ensamblar accesorios
en cables y alambres/ en dichos casos, el accesorio tubular se estampa directamente en el cable. Este proceso se usa asimismo para operaciones como punteado 'ahusado de la punta de una parte cilíndrica+ y dimensionado 'terminación de las dimensiones de una parte+. or lo general, el for&ado rotatorio se limita a un diámetro máximo de la pieza de traba&o de %5# mm ' pulgadas+/ se han estampado peue!as partes hasta de #.5 mm '#.#7 pulgada+. Las tolerancias dimensionales -an de GH<#.#5 a GH<#.5 mm '#.##7 a #.#7 pulgada+. El proceso es adecuado para -elocidades medias a altas de producción, en las ue son posibles -elocidades hasta de 5# partes por minuto, dependiendo de la comple&idad de la parte. Es un proceso -ersátil y su longitud sólo se limita por la longitud de la barra ue soporta el mandril 'si se reuiere alguno+. EH%r+&,# !" %0o+ : En este proceso se reduce el diámetro interno yHo
espesor del tubo con el uso de mandriles internos o sin él 'fig. %"a y %"b+. ara la tubería de diámetro peue!o se puede utilizar alambre de alta resistencia como mandril. Los mandriles también pueden fabricarse con estrías longitudinales ue permiten la extrusión de tubos con forma interior 'fig. %"c+. or e&emplo, el estriado en los ca!ones de las armas 'estrías internas en espiral ue proporcionan el efecto giroscópico a las balas+ se puede producir si se estampa un tubo sobre un mandril con estrías en espiral. 3e ha construido mauinaria especial para estampar ca!ones de armas y otras partes con diámetros iniciales grandes, hasta de "5# mm '%0 pulgadas+. Bigura %7
Bigura %"
FORJABILIDAD DE LOS METALES. .1 DEFECTOS DEL FORJADO or lo general, la for&abilidad se define como la capacidad de un material para someterse a deformación sin agrietarse. 3e han desarrollado -arias pruebas para cuantificar la for&abilidad/ sin embargo, debido a su naturaleza comple&a, sólo dos pruebas simples han tenido aceptación general> el recalcado y la torsión en caliente.
rueba de recalcado> 3e recalca un espécimen cilíndrico sólido entre matrices planas y se obser-a la reducción de la altura a la ue empieza el agrietamiento en las superficies abarriladas. $uanto más grande sea la deformación antes del agrietamiento, más grande será la for&abilidad del metal. El segundo método es el ensayo de torsión en caliente, en el ue un espécimen redondo se tuerce de manera continua en la misma dirección hasta ue se rompe. Esta prueba se efect=a en cierta cantidad de especímenes a diferentes temperaturas y se grafica la cantidad de -ueltas totales a las ue se somete cada espécimen antes de romperse a cada temperatura. 1sí, la temperatura a la ue ocurre la máxima cantidad de -ueltas se con-ierte en la temperatura de for&ado para la for&abilidad máxima. 3e ha descubierto ue el ensayo de torsión en caliente es =til, en especial para aceros. En la tabla " se da la for&abilidad de di-ersos metales y aleaciones, en orden decreciente. 3e basan en consideraciones como ductilidad y resistencia del material, temperatura reuerida para el for&ado, comportamiento de fricción y calidad de las for&as producidas. Estos -alores se deben considerar sólo como guías generales. En la tabla " se incluyen los inter-alos característicos de la temperatura de for&ado en caliente para -arios metales y aleaciones. ;bsér-ese ue la temperatura de for&ado más alta no necesariamente indica mayor dificultad en el for&ado del material. ara for&ado a temperatura media, las temperaturas -an de 7## $ a "## $ '0## B a ## B+ para aleaciones de aluminio y de 55# $ a 95# $ '%### B a %0## B+ para aceros. 4abla " ?etal o aleación
1leaciones de aluminio 1leaciones de magnesio 1leaciones de cobre 1ceros al carbono y de ba&a aleación 1ceros inoxidables martensíticos 1ceros inoxidables austeníticos 1leaciones de titanio 3uperaleaciones de base hierro 3uperaleaciones de base cobalto 1leaciones de tantalio 1leaciones de molibdeno 3uperaleaciones de base níuel 1leaciones de tungsteno
)nter-alo aproximado de temperaturas para for&ado en caliente '$+ 1leaciones de aluminio 0##M55# 0##M55# 75#M"5# ##MI## F5#M%%5# %%##M%75# %%##M%75# 9##MI5# %#5#M%%F# %%F#M%75# %#5#M%"5# %%5#M%"5# %#5#M%7## %7##M%"##
.1., De9ectos $e( 9orja$o/ 1demás del agrietamiento de la superficie durante el for&ado, también se pueden desarrollar otros defectos debido al patrón de flu&o del material en la matriz. or e&emplo, si no existe suficiente -olumen de material para llenar la ca-idad de la matriz, el alma se puede torcer durante el for&ado y desarrollar pliegues 'fig. %0a+. or otro lado, si el alma es demasiado gruesa, el exceso de material fluye nue-amente sobre las partes ya formadas de la for&a y desarrolla grietas internas 'fig. %0b+. Los defectos de for&ado pueden causar fallas por fatiga y otros problemas como la corrosión y el desgaste durante la -ida =til del componente for&ado. Es ob-ia la importancia de inspeccionar las for&as antes de ponerlas en ser-icio, sobre todo en aplicaciones críticas, como en el caso de los a-iones. Bigura %0
2 DISE:O DE MATRICES; MATERIALES PARA MATRICES LUBRICACI-N El dise!o de las matrices de for&ado reuiere bastante conocimiento y experiencia respecto de la forma y comple&idad de la pieza de traba&o, su ductilidad, resistencia y sensibilidad a la -elocidad de deformación y temperatura, además de sus características de fricción. La distorsión de la matriz ba&o cargas ele-adas de for&ado también debe considerarse en el dise!o, en particular si se reuieren tolerancias dimensionales cerradas. La regla más importante en el dise!o de matrices es ue la parte fluye hacia donde hay menor resistencia. or ello, deben
planearse las formas intermedias de la pieza de traba&o de manera ue llenen adecuadamente las ca-idades de la matriz. En la figura 5a se muestra un e&emplo de formas intermedias para una biela. $on los constantes a-ances en el desarrollo de simulaciones confiables de todo tipo de operaciones de traba&o de los metales, se cuenta con pauetes de aplicación 'softare+ para ayudar a predecir el flu&o del material en las ca-idades de las matrices de for&ado en di-ersas condiciones, como temperatura y transferencia de calor, condiciones de fricción en las superficies de contacto entre la matriz y la pieza de traba&o y -elocidad de for&ado. 2ichos pauetes de aplicación pueden ser muy =tiles en el dise!o de matrices y en la eliminación de futuros problemas con for&as defectuosas. Pr"or$!o/ En una pieza de traba&o preformada de manera correcta, el material
no debe fluir con facilidad hacia la rebaba 'ya ue de otro modo la matriz se llenaría de forma incompleta+/ el patrón del flu&o de los granos debe ser fa-orable para la resistencia y confiabilidad de los productos y se debe minimizar el deslizamiento excesi-o en las interfaces de la pieza de traba&o y la matriz, con el fin de reducir el desgaste de esta =ltima. La selección de las preformas reuiere bastante experiencia y comprende cálculos de áreas de secciones trans-ersales en cada lugar de la for&a. Las técnicas computarizadas de modelado y simulación son muy =tiles en dichos cálculos. Cr(%"r+%&(+ !" !&+"/o !" + $%r&("+/ En la figura "d se muestra la
terminología de las matrices para for&ado y a continuación se describe la importancia de di-ersas características. ara la mayoría de las for&as, la línea de partición se encuentra en la sección trans-ersal más grande de la parte. or lo general, en el caso de formas simétricas simples, la línea de partición es una línea recta en el centro de la for&a, aunue para formas más comple&as uizá no uede en un solo plano. or lo tanto, las matrices se dise!an de manera ue se cierren durante el acoplamiento, para e-itar el empu&e lateral y las fuerzas de compensación y mantener la alineación de la matriz durante el for&ado. 2espués de restringir el flu&o lateral lo suficiente para garantizar un llenado correcto de la matriz, se permite ue el material de la rebaba fluya a un canal, de modo ue la rebaba adicional no aumente innecesariamente la carga de for&ado. $omo guía general, la holgura de la rebaba entre las matrices debe ser " del espesor máximo de la for&a. La longitud del descanso suele ser de dos a cinco -eces el espesor de la rebaba. Los ángulos de salida son necesarios en casi todas las matrices de for&ado para facilitar la extracción de la parte de la matriz. 1l enfriarse, la for&a se contrae radial y longitudinalmente, de modo ue se forman ángulos de salida internos mayores a los externos. Los ángulos internos son de 9 a %#, en tanto ue los externos son de entre " y 5. La selección de los radios adecuados para esuinas y filetes es importante a fin de
garantizar un flu&o sua-e del metal en la ca-idad de la matriz y me&orar la -ida de esta =ltima. or lo general, no son deseables los radios peue!os debido a su efecto ad-erso en el flu&o del metal y su tendencia a desgastarse con rapidez 'como resultado de una concentración de esfuerzos y ciclos térmicos+. Los radios de filetes peue!os también pueden causar agrietamiento por fatiga de las matrices. or regla general, estos radios deben ser tan grandes como lo permita el dise!o de la pieza for&ada. $omo sucede con los modelos utilizados en la fundición, en el dise!o de las matrices de for&ado se pro-een tolerancias, porue uizá sea necesario el mauinado de la for&a para obtener las dimensiones finales y el acabado superficial deseado. 3e debe pro-eer una tolerancia para el mauinado en bridas, orificios y superficies coincidentes. ?ateriales para matrices> La mayoría de las operaciones de for&ado 'en especial para partes grandes+ se efect=a a temperaturas ele-adas. 2e este modo, los reuisitos generales de los materiales para matrices son> O Aesistencia y tenacidad a temperaturas ele-adas. O 4emplabilidad y capacidad de endurecimiento uniforme. O Aesistencia al impacto mecánico y térmico. O Aesistencia al desgaste 'en particular al abrasi-o+ debido a la presencia de cascarilla en el for&ado en caliente. Los materiales comunes para matrices son los aceros para herramientas y matrices ue contienen cromo, níuel, molibdeno y -anadio Las matrices se producen de bloues de material, ue a su -ez se for&an a partir de fundiciones y después se mauinan y terminan con la forma y el acabado superficial deseados. En el for&ado se puede utilizar una gran -ariedad de fluidos para traba&o de los metales. Los lubricantes influyen en gran medida en la fricción y el desgaste. or consiguiente, afectan las fuerzas reueridas y la manera en la ue el material fluye en las ca-idades de las matrices. 4ambién pueden actuar como barrera térmica entre la pieza de traba&o caliente y las matrices relati-amente frías, lo ue reduce la -elocidad de enfriamiento de dicha pieza y me&ora el flu&o del metal. ;tro papel importante del lubricante es actuar como agente separador, ue e-ita ue la pieza for&ada se adhiera a las matrices y ayuda a extraerla de la matriz.
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ue la -asta mayoría de las partes discretas ue se producen en grandes cantidades 'como engranes, e&es, tornillos y di-ersos componentes de mauinaria y euipo de transporte y agrícola+, así como las fundiciones de todo tipo de productos, se hacen en matrices y moldes indi-iduales. Las matrices también afectan la economía general de la manufactura debido a su costo y al tiempo de entrega necesario para producirlas, ya ue -arias reuieren meses para su manufactura. Bactores igualmente importantes son el mantenimiento de las matrices y sus modificaciones cuando las partes se producen por primera -ez. 3e pueden utilizar -arios métodos de manufactura, indi-idualmente o en con&unto, para fabricar matrices de for&ado y para otros procesos de traba&o de los metales. Estos procesos incluyen 'a+ fundición, 'b+ for&ado, 'c+ mauinado, 'd+ rectificado, 'e+ métodos eléctricos y electrouímicos 'en particular mauinado por descarga eléctrica 8E2?: o electroerosión, con electrodo, y de alambre+, y 'f+ rayos láser para matrices peue!as. @n desarrollo importante y continuo es la producción de herramientas y matrices por medio de producción rápida de herramentales mediante técnicas de elaboración rápida de prototipos. El proceso de producción de la ca-idad de una matriz en un bloue de material se conoce como estampado de matrices. El proceso de punzonado de ca-idades o cla-ado, ya sea en frío o en caliente, también puede utilizarse para hacer matrices peue!as con ca-idades poco profundas. or lo general, a las matrices se les da tratamiento térmico para obtener una mayor dureza y resistencia al desgaste. 2e ser necesario, el perfil de su superficie y el acabado se me&oran más por medio de rectificado y pulido de acabado, ya sea manualmente o con robots industriales programables. La elección de un método de manufactura de matrices depende de su tama!o y forma, así como de la operación específica en la ue se -an a utilizar, como fundición, for&ado, extrusión, metalurgia de pol-os o moldeo de plásticos. $omo en todas las operaciones de manufactura, con frecuencia el costo rige el proceso seleccionado debido a ue los costos de los herramentales y las matrices pueden ser significati-os. 3e pueden fundir matrices de -arios tama!os y formas a partir de aceros, hierros fundidos y aleaciones no ferrosas. Los procesos utilizados para prepararlas pueden ser desde fundición en arena 'para matrices grandes ue pesan -arias toneladas+ hasta moldeo en cáscara 'para fundición de matrices peue!as+. or lo general, se prefieren los aceros fundidos para matrices grandes debido a su resistencia y tenacidad, así como por la facilidad con ue se puede controlar y modificar la composición del acero, el tama!o de los granos y las propiedades. Es más com=n ue las matrices se mauinen a partir de bloues for&ados por medio de procesos como el fresado, torneado, rectificado y mauinado por descarga eléctrica y electrouímico. En el caso de los materiales para matrices de alta resistencia y resistentes al desgaste, ue son duros o a los ue se da tratamiento térmico 'por lo ueson
difíciles de mauinar+, procesos como el mauinado duro y el mauinado eléctrico y electrouímico son una práctica com=n. En general, una matriz se mauina por medio de fresado en máuinas herramienta controladas por computadora con di-ersos pauetes de aplicación o softare, ue tienen la capacidad 'en términos de economía+ de optimizar la trayectoria de las herramientas de corte. or lo tanto, es posible obtener el me&or acabado superficial en el menor tiempo de mauinado. 2e igual importancia es el monta&e para el mauinado, porue las matrices deben mauinarse en un solo monta&e sin tener ue retirarlas de sus accesorios y reorientarlas para operaciones posteriores de mauinado. or lo general, después de utilizar el tratamiento térmico para obtener las propiedades mecánicas deseadas, las matrices se someten a operaciones de acabado, como rectificado, pulido y procesos uímicos y eléctricos, a fin de obtener el acabado superficial y la precisión dimensional deseados. Esto también incluye tratamientos superficiales con rayo láser y recubrimientos para me&orar la -ida de la matriz. El láser se utiliza asimismo con el propósito de reparar matrices y reconfigurar lasregiones desgastadas de las mismas.
3.1 Costos $e (as !atrces/ 2e acuerdo con lo descrito, es e-idente ue el costo de una matriz dependerá en gran medida de su tama!o, comple&idad de forma, aplicación y acabado superficial reueridos, así como de su material y manufactura, su tratamiento térmico y los métodos utilizados en el acabado. or ello, no es fácil clasificar los costos específicos de las matrices. )ncluso la fabricación de matrices peue!as y relati-amente simples puede costar cientos de dólares, en tanto ue el costo de un con&unto de matrices para piezas de carrocerías automotrices puede ser hasta de 7 millones de dólares. 3., Fa((as en (as !atrces/ or lo general, las fallas de las matrices en las operaciones de manufactura se deben a una o más de las siguientes causas> O 2ise!o inadecuado de la matriz. O 3elección defectuosa o inapropiada del material de la matriz. O ?anufactura y operaciones inadecuadas de tratamiento térmico y acabado. O 3obrecalentamiento y agrietamiento por calor 'es decir, agrietamiento pro-ocado por los ciclos de la temperatura+. O 2esgaste excesi-o. O 3obrecarga 'es decir, fuerza excesi-a sobre la matriz+. O 1lineación inapropiada de los componentes de la matriz con respecto a sus mo-imientos O ?al uso. O ?ane&o inapropiado de la matriz
1unue estos factores se aplican generalmente a matrices fabricadas con aceros para herramientas y matrices, muchos también se aplican a otros materiales para matrices, como carburos, cerámicas y diamante. El dise!o apropiado de las matrices es tan importante como la selección adecuada de los materiales ue las conforman. ara resistir las fuerzas correspondientes, una matriz debe tener secciones trans-ersales y holguras suficientemente grandes 'a fin de e-itar atascamientos+. Los cambios abruptos de sección trans-ersal, las esuinas, radios y filetes filosos y el acabado superficial grueso 'incluyendo marcas de rectificado y su orientación en las superficies de las matrices+, act=an como ele-adores de esfuerzos y, por lo tanto, pueden da!ar la -ida de la matriz. ara obtener una me&or resistencia y reducir la tendencia al agrietamiento, las matrices se pueden fabricar en segmentos y ensamblar como una matriz completa con anillos ue las pretensan. Es esencial el mane&o, la instalación, el ensamble y la alineación adecuados de las matrices. La sobrecarga de los herramentales y matrices puede producir fallas prematuras. @na causa com=n de falla en los dados de extrusión en frío es ue el operador 'o un robot programable+ no extraiga del dado una pieza ya formada antes de cargarla con otra pieza en bruto.
4 M=>UINAS PARA FORJADO Existe una -ariedad de máuinas para for&ado con una gama de características de capacidad 'fuerza en toneladas+, -elocidades y -elocidad
!?s #.#M#."# #.#M%.5 #.M%.7 ".M0.F ".#MI.# 0.5MI.#
4.1 Prensas @$r*(cas/ Estas prensas funcionan a -elocidades constantes y son de carga limitada o restringida. En otras palabras, una prensa se detiene si la carga reuerida excede su capacidad. 3e pueden transmitir grandes cantidades de energía a una pieza de traba&o por medio de una carga constante a tra-és de un recorrido, cuya -elocidad se puede controlar. uesto ue el for&ado en una prensa hidráulica es más tardado ue en otros tipos de máuinas de for&ado descritos, la pieza de traba&o se puede enfriar con rapidez a menos ue se calienten las matrices. En comparación con las prensas mecánicas, las prensas
hidráulicas son más lentas y tienen costos iniciales más altos, pero reuieren menor mantenimiento. or lo general, una prensa hidráulica consiste en un bastidor marco de for&a con dos o cuatro columnas, pistones, cilindros 'fig. %5a+, arietes y bombas hidráulicas accionadas por motores eléctricos. 3e puede -ariar la -elocidad del ariete durante el recorrido. Las capacidades de prensado -an de %75 ?N '%0,### toneladas cortas+ para for&ado de matriz abierta, hasta 05# ?N '5#,### toneladas cortas+ en 1mérica del Norte, 0# ?N '97,### toneladas cortas+ en Brancia y 9"# ?N 'F7,### toneladas cortas+ en Ausia para for&ado en matriz cerrada. La -iga principal de soporte del tren de aterriza&e del a-ión Poeing 909 se for&a en una prensa hidráulica de 05# ?N '5#,### toneladas cortas+, ue se muestra en la figura %5c 'con la pieza en la parte frontal+. Esta parte está fabricada con una aleación de titanio y pesa casi %"5# 6g '"### libras+.
4., Prensas !ecncas/ Estas prensas son básicamente de tipo mani-ela o excéntrica 'fig. %5b+. La -elocidad -aría desde un máximo en el centro del recorrido, hasta cero en su parte inferior, por lo ue son de recorrido o carrera limitada. La energía en una prensa mecánica se genera con un gran -olantín accionado por un motor eléctrico. @n embrague acopla el -olantín en un e&e excéntrico. @na biela traduce el mo-imiento giratorio en mo-imiento lineal alternati-o. En la figura %5c se muestra una prensa mecánica de &unta articulada. 2ebido al dise!o de la unión, se pueden aplicar fuerzas muy altas en este tipo de prensa . La fuerza disponible en una prensa mecánica depende de la posición del recorrido y se -uel-e extremadamente alta en la parte inferior del centro QmuertoR. or lo tanto, una instalación adecuada es fundamental para e-itar ue se rompan las matrices o los componentes del euipo. Las prensas mecánicas tienen altas -elocidades de producción, son más fáciles de automatizar y reuieren menos habilidades del operador ue otros tipos de máuinas. Las capacidades de la prensa -an de 7.9 a %#9 ?N '"## a %7,### toneladas cortas+. Las prensas mecánicas son preferibles para el for&ado de partes de alta precisión. Bigura %5
4. Prensas $e torn((o/ Estas prensas 'fig. %5d+ obtienen su energía de un -olantín, por lo ue son de energía limitada. La carga de for&ado se transmite a tra-és de un tornillo -ertical grande y el ariete se para cuándo se disipa la energía del -olantín. 3i las matrices no cierran al final del ciclo, la operación se repite hasta ue se complete el for&ado. Las prensas de tornillo se utilizan para -arias operaciones de matriz abierta y matriz cerrada. En particular, son adecuadas para peue!as cantidades de producción, sobre todo partes delgadas con alta precisión, como los álabes de las turbinas. Las capacidades de las prensas -an de %.0 a 7F# ?N '%# a "%,5## toneladas cortas+. 4.2 Mart((os/ Los martillos obtienen su energía de la energía potencial del ariete, ue se con-ierte en energía cinética, por lo ue son de energía limitada. 1 diferencia de las prensas hidráulicas, los martillos 'como se infiere de su nombre+ operan a altas -elocidades y el tiempo reducido de formado minimiza el enfriamiento de una for&a en caliente. 2e esta manera, las ba&as -elocidades de enfriamiento permiten el for&ado de formas comple&as, en especial auéllas con ca-idades delgadas y profundas. or lo general, para completar el for&ado se realizan -arios impactos sucesi-os sobre la misma matriz. Say martillos disponibles en una -ariedad de dise!os y son el tipo más -ersátil y menos costoso de euipo de for&ado. 4.3 Martnetes/ En los martinetes mecánicos, el recorrido del ariete hacia aba&o se acelera con presión de -apor, aire o hidráulica hasta casi 95# 6a '%## psi+. Los pesos de los arietes -an de 775 a 77,5## 6g '5## a 5#,### libras+ con capacidades de energía ue -an hasta %%5# 6T 'F5#,### pies
de su caída. Los pesos del ariete -an de %F# a 05## 6g '0## a %#,### libras+ con capacidades de energía ue -an hasta %7# 6T 'I#,### pies
4.4 Contra!art((os/ Este martillo tiene dos arietes ue se acercan al mismo uno al otro, horizontal o -erticalmente, a fin de for&ar la parte. $omo en las operaciones de for&ado de matriz abierta, la parte se puede girar entre impactos para formar la pieza de traba&o de manera adecuada durante el for&ado. Los contramartillos operan a altas -elocidades y transmiten menos -ibración a sus bases. Las capacidades -an hasta %7## 6T 'I##,### pies
in-olucradas son en lo fundamental las mismas, independientemente del tama!o de la for&a, y 'c+ la mano de obra incorporada en cada pieza fabricada no es mucho mayor. El costo total comprendido en una operación de for&ado no se -e afectado de manera importante por el tipo de materiales for&ados. Los costos de la mano de obra en el for&ado suelen ser moderados, ya ue se han reducido de manera significati-a gracias a las operaciones automatizadas y controladas por computadora. 1demás, en la actualidad, las técnicas de dise!o y manufactura se efect=an con la ayuda de las computadoras, lo ue produce ahorros importantes de tiempo y esfuerzos. En un mercado global competiti-o, el costo de for&ado de una parte, en comparación con el de su producción por medio de otras técnicas como fundición, metalurgia de pol-os, mauinado u otros métodos, es un factor ue se debe considerar. or e&emplo, si se mantienen iguales todos los demás factores y dependiendo del n=mero de piezas reueridas, la fabricación de una pieza mediante, digamos, la fundición en molde desechable, puede ser bastante más económica ue su producción por medio de for&ado para lotes más cortos de producción. Este método de fundición no reuiere moldes ni herramentales costosos, en tanto ue el for&ado exige matrices costosas.
