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CUESTIONARIO CAPITULO 1414 ¿Cuál es la diferencia entre forjado en frío, en caliente y a temperatura media?- Forjado en frio.- requiere fuerzas grandes debido a la mayor resistencia del material de la pieza del trabajo debe poseer suficiente ductilidad a temperatura ambiente para someterse a la defo...

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CUESTIONARIO CAPITULO 14 14.1 ¿Cuál es la diferencia entre forjado en frío, en caliente y a temperatura media? -

-

Forjado en frio.- requiere fuerzas grandes debido a la mayor resistencia del material de la pieza del trabajo debe poseer suficiente ductilidad a temperatura ambiente para someterse a la deformación necesaria que se agrieta. Tiene buen acabado superficial y precisión dimensional Forjado caliente.- requiere de fuerzas menores y su acabado final respecto a la precisión dimensional y acabado superficial no son muy elevadas.

14.2 Explique la diferencia entre forjado de matriz abierta y por impresión de matriz El forjado de matriz abierta es la operación más simple de forjado. A pesar de que en general la mayoría de las partes forjadas de matriz abierta pesan de 15 a 500 kg, se han forjado piezas con un peso hasta de 300 toneladas. Las partes forjadas pueden ser muy pequeñas, como los clavos, pernos y tornillos, o muy grandes como los ejes hasta de 23 mm de longitud para propulsores de barcos. El forjado de matriz abierta se puede representar mediante una pieza de trabajo solida colocada entre dos matrices planas y cuya altura se reduce por compresión proceso que también se conoce como recalcado o forjado con matriz plana. Asimismo, las superficies de la matriz pueden tener cavidades poco profundas o incorporar rasgos para producir forjas relativamente simples. En el forjado por matriz de impresión, la pieza de trabajo toma la forma de la cavidad de la matriz mientras se va forjando entre dos matrices con forma, por lo general, este proceso se realiza a temperaturas elevadas para mejorar la ductilidad de los metales y disminuir las fuerzas. En este proceso de forjado parte del material fluye hacia el exterior y forma unos bigotes o rebaba de forja que desempeña un papel importante en el forjado por matriz de impresión. La temperatura elevada y la alta resistencia a la fricción resultante en la rebaba representan una severa restricción al flujo exterior del material en la matriz. Con base en el principio de que la deformación

plástica de los materiales fluyen hacia donde hay menor resistencia, el material empieza a fluir al interior de la cavidad de la matriz, llenándola finalmente. 14.3 Explique la diferencia entre forjado con dado cóncavo, convexo y bloqueo. Las diferencias se pueden especificar en este cuadro comparativo: Forjado con dado cóncavo  Sencillez de sus dados que hacen el proceso bastante económico. Útil para un número pequeño de piezas a realizar.  Limitación en la forma del dado a la hora de crear piezas complejas.  Poca capacidad de producción.



Mala utilización del material a procesar.



En el forjado con dado cóncavo, el material de la pieza se aleja de una región

Forjado con dado convexo 

Gran coste de los dados para bajo número de piezas a producir.



Buena precisión dimensional.



Gran capacidad de producción y reproductibilidad.



Buena utilización del material a procesar.



En el forjado con dado convexo se junta en una región localizada

En lo que respecta al bloqueo la pieza se le da la forma aproximada de la forma final con un proceso llamado bloqueo utilizando dados bloqueadores 14.4 ¿Qué factores están involucrados en el forjado de precisión? Los factores involucrados en el forjado de precisión son:

*El requerimiento de matrices especiales y más complejas. *El control preciso del volumen y la forma de la pieza en bruto. *Tomar en cuenta el posicionamiento exacto de la pieza en la cavidad de la matriz. *Se requiere equipos de más capacidad debido a la necesidad de mayores fuerzas.

14.5 ¿Qué tipo de partes puede producir el forjado rotatorio? Es una operación de forja que reduce el diámetro de una barra o tubo sólido con el movimiento radial alternativo de un conjunto de dos o cuatro matrices. El proceso es apropiado para producir tramos cortos o largos de barra o tubería con diversos perfiles internos o externos. La pieza de trabajo se mantiene estacionaria y las matrices giran (mientras se mueven radialmente en sus ranuras), golpeando la pieza a velocidades tan altas como 20 golpes por segundo. Aplicaciones Hojas de los desarmadores y las puntas de hierro para soldadoras También se puede utilizar para ensamblar accesorios en cables y alambres; en dichos casos, el accesorio tubular se estampa directamente en el cable.

14.6 Explique las características de una matriz típica de forjado. Una matriz típica de forjado es el forjado de matriz abierta  Es la operación más simple de forjado  La mayoría de las partes forjadas de matriz abierta pesan de 15 a 500 kg (30 a 1000 libras),  Las partes forjadas pueden ser muy pequeñas, como los clavos, pernos y tornillos, o muy grandes (como los ejes hasta de 23 m de longitud para propulsores de barcos).  Son matrices simples y poco costosas  Buena característica de resistencia por lo general para cantidades pequeñas 14.7 Explique a qué se refieren los términos “de carga limitada”, “de energía limitada” y “de recorrido o carrera limitada” en relación con las máquinas para forjado. - de carga limitada o restringida. Describe que la maquina se detiene si la carga requerida excede su capacidad. Un ejemplo de estas son las prensas hidráulicas, estas son de carga limitada y funcionan a velocidad constante, pueden transmitir grandes cantidades de energía a una pieza de trabajo por medio de una carga constante.

- De energía limitada. Refiere a que la energía que la maquina requiere tiende a agotarse dependiendo del tipo de fuente. Un ejemplo estas máquinas son las Prensas de tornillo, estas obtienen su energía de un volantín, por lo que son de energía limitada. La carga de forjado se transmite a través de un tornillo vertical grande y el ariete se para cuándo se disipa la energía del volantín. - De recorrido o carrera limitada. Un ejemplo de estas son las Prensas mecánicas, estas prensas son básicamente de tipo manivela o excéntrica la velocidad varía desde un máximo en el centro del recorrido, hasta cero en su parte inferior, por lo que son de recorrido o carrera limitada. La energía en una prensa mecánica se genera con un gran volantín accionado por un motor eléctrico. Un embrague acopla el volantín en un eje excéntrico. Una biela traduce el movimiento giratorio en movimiento lineal alternativo 14.8 ¿Qué es un bigote o rebaba de forja? Es el exceso de metal que se recorta posteriormente. La rebaba desempeña un papel importante en el forjado por matriz de impresión. La temperatura elevada y la alta resistencia a la fricción resultante en la rebaba representan una severa restricción al flujo exterior del material en la matriz. 14.9 ¿Por qué el punzonado de cavidades, o clavado, es una alternativa atractiva para producir matrices simples? -

Porque son poco profundas. Porque es un proceso que prensa un punzón endurecido dentro de la superficie del material y esta cavidad producida se utiliza luego como matriz para operaciones de forjado.

14.10.- ¿Cuál es la diferencia entre penetrado y troquelado? Penetrado.- es un proceso de penetración de la superficie de una pieza de trabajo aunque sin pasar a través de ella, el trozo recortado es el desperdicio, mientras que el resto de la banda constituye en la pieza a producir. Realiza perforaciones o bien un agujero redondo, ejemplo la perforación de los tornillos en forma de allen. Troquelado.- sirve para trabajar en láminas en frio, el troquelado define el tamaño y la forma de la pieza, es el trozo de material que recorta el punzón, que aquí suele llamarse troquel, es la pieza a producir, por lo que las rebabas mayores y demás detalles indeseables deben dejarse en la banda. Realiza

desbarbado que consiste en eliminar el metal en exceso para así llevarlo a la tolerancias adecuadas, también realiza las operaciones de cortado, doblado y curvado.

14.11 ¿Cómo puede decir si una parte está forjada o fundida? Explique las características que investigaría. Las características que investigaría son las siguientes: 

En que se utiliza generalmente el fundido y el forjado porque existe Una tendencia a usarse forjados exclusivamente en determinadas condiciones Aplicaciones y los fundidos en otra.



la soldabilidad dado que para componentes de grandes secciones la combinación fundido /soldado es más adoptada que la combinación forjado/fundido la principal razón es que pocas piezas están involucradas y el fundido tiende a tener mejor soldabilidad.



Ver las características externas y complejidad de la pieza debido a que en la realización de una pieza a medida que aumenta la complejidad de la forma las practicidad del forjado disminuye pero en el fundido no hay limitación de complejidad de la forma.



Defectos de forjados y fundidos debido a que tanto forjado como fundido tienen tipos particulares de defectos



Costo Final El costo final de una pieza incluye su costo de compra más el costo de realización de todas las operaciones adicionales necesarias. Antes de las operaciones de montaje, por ejemplo, es casi siempre necesario mecanizar la pieza. Este costo puede ser considerable. Cuando se trata de piezas simples tanto el fundido como el forjado, requieren la misma cantidad de mecanizado, pero cuando las piezas son más complejas los fundidos tienden a requerir menos mecanizado que los forjados.



Acabado superficial El proceso de forja tiende a reducir la porosidad y las

discontinuidades superficiales, pudiendo también eliminar las cavidades internas. La porosidad superficial y las discontinuidades que vienen a que aparezcan los fundidos, cuando sea aplicable, podrán ser reparados por soldadura. El costo de esta operación es usualmente menor que el costo adicional de mecanizado típicamente requerido para un forjado. 

Tamaño y peso :Los aceros fundidos son casi siempre más ligeros que sus correspondientes forjados, el cambio de diseño de forjado a el fundido usualmente resulta en una sustancial reducción del peso final, en algunos casos puede ser superior al 30%

14.12 ¿Por qué es importante la forma intermedia de una parte en las operaciones de forjado? -

Es importante la forma intermedia para que se llene adecuadamente las cavidades de la matriz Para adecuar el diseño de las matrices cuando fluya donde hay menor resistencia

14.13 Explique las funciones de las rebabas en un forjado por impresión de matriz. La rebaba desempeña un papel importante en el forjado por matriz de impresión porque en este proceso debe realizarse con un cordón de rebaba que sirve para aportar la presión necesaria al llenar las zonas finales de la pieza, especialmente si los radios de acuerdo de las pieza son de pequeño tamaño y puede estar sin rebaba, dependiendo de si las matrices llevan incorporada una zona de desahogo para alojar el material sobrante (rebaba) o no. 14.14 ¿Por qué el control del volumen de la pieza en bruto es importante en el forjado en matriz cerrada? Por lo siguiente, la presión de forjado es muy alta lo cual es fundamental el control preciso del volumen de la pieza en bruto y el diseño adecuado de la matriz para producir un forjado con las tolerancias dimensionales deseadas.

Las piezas en bruto subdimensionadas evitan el llenado de la cavidad de la matriz lo cual no nos va a generar rebaba; por el contrario, las piezas sobredimensionadas generan presiones excesivas y pueden hacer que las matrices fallen de manera prematura o que la máquina se atasque. 14.15.- ¿Por qué hay tantos tipos de máquinas para forjado? Describe las capacidades y limitaciones de cada una de ellas. 

Prensas hidráulicas.- funciona a velocidades constantes y son de carga limitada o restringida (la prensa se detiene cuando la carga requerida exceda su capacidad).



Prensas mecánicas.- son del tipo de manivela o excéntrica, la velocidad varia desde un máximo en el centro del recorrido hasta un mínimo en la parte inferior, por lo que son de recorrido o carrera limitada.



Prensas de tornillos.- estas prensas obtiene energía de un volantín por lo que son de energía limitada, la carga de energía se trasmite a través de un tornillo vertical grande y un ariete, se utiliza en varias operaciones de matriz abierta y matriz cerrada.



Martillos.- son de energía limitada a diferencia de las prensas hidráulicas, los martillos operan a altas velocidades y el tiempo reducido de formado minimiza el enfriamiento de una forja caliente.



Martinetes.- tiene las capacidades de energía que van desde 1150 KJ.



Contra Martillos.- este martillo tiene dos arietes que se acercan uno al otro horizontal y verticalmente, operan a altas velocidades y trasmiten menos vibraciones a sus bases, las capacidades van hasta 1200 KJ.



Máquinas de forjado de alto índice de energía (HERF).-el ariete se acelera rápidamente por medio de un gas inerte a alta presión y la parte se forja a una gran velocidad, su limitación en gran medida de uso en las industrias por consideraciones de seguridad, ruptura de las matrices y mantenimiento.

14.16 ¿Cuáles son las ventajas y limitaciones de (a) una operación de desbaste, y (b) forjado isotérmico? VENTAJAS DE UNA OPERACIÓN DE DESBASTE

  

Permite separar y evacuar fácilmente las materias voluminosas arrastradas por el agua bruta, que podrían disminuir la eficacia de los tratamientos o complicar la realización de los mismos. Elimina componentes sólidos del agua por medio de rejas que están formadas por barrotes paralelos. Se usan para remover grandes cantidades de material de la pieza, a fin de producir una forma muy cercana a la requerida

LIMITACIONES  Es recomendable evitar la colocación de rejas de limpieza manual por razones de mantenimiento y explotación. En estas los residuos recogidos deben ser eliminados de manera discontinua.  El desbaste manual requiere de un operador ya que facilita las otra etapas VENTAJAS DEL FORJADO ISOTÉRMICO  





Reducción del costo de material debido a una utilización significativamente inferior de material por pieza. Reducción del mecanizado posterior debido a la gran precisión en la obtención de las formas geométricas deseadas así como de las tolerancias permitidas de cada pieza. Uniformidad del producto resultante ya que con este proceso se obtienen unas piezas con propiedades mecánicas uniformes debido a las pocas o inexistentes gradientes térmicas resultantes durante el proceso de forjado a lo largo de la pieza, propias de los otros procesos de forjado. Con este método de forjado se pueden forjar ciertos materiales que no podrían forjarse con otros métodos. Un ejemplo de dichos materiales sería la aleación Alloy 100 que produce múltiples roturas en la pieza usando métodos convencionales de forja.

DESVENTAJAS DEL FORJADO ISOTÉRMICO  

Es muy costoso La velocidad de producción es baja

14.17.- Describa sus observaciones en relación con la figura 14.16.

Si no existe suficiente volumen de material para llenar la cavidad de la matriz, el alma se puede torcer durante el forjado y desarrollar pliegues (a). Por otro lado, si la el alma es demasiado gruesas, el exceso de material fluye nuevamente sobre las partes ya formadas de la forja y desarrolla grietas internas (b) Los diversos radios en las cavidades de la matriz de forjado pueden influir de manera significativa en la formación de dichos efectos.

14.18 ¿Cuáles son las ventajas y limitaciones de utilizar insertos de matrices? Las ventajas de utilizar insertos en matrices son: -

En vez de hacerse de una sola pieza, las matrices se pueden fabricar de varias piezas (segmentadas), incluyendo insertos de matrices.

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En particular se puede utilizar los insertos para elaborar formas complejas.

Las limitaciones que conllevan el uso de insertos para matrices son: -

Debe ser posible reemplazar estos insertos con facilidad en caso de desgaste o falla en una sección particular de la matriz. Por lo general se hacen de materiales más resistentes y duros.

-

los insertos en las matrices deben permitir la extracción de las forjas sin dificultad.

14.19 Revise la figura 14.5d y explique por qué los ángulos de salida interiores son más grandes que los exteriores. ¿Esto también es cierto para la fundición de molde permanente?

Los ángulos de salida son necesarios en casi todas las matrices de forjado para facilitar la extracción de la parte de la matriz. Al enfriarse, la forja se contrae radial y longitudinalmente, de modo que se forman ángulos de salida internos mayores a los externos, Por lo general, se da un pequeño ángulo de salida (conicidad) en los modelos para moldes de arena, que permita extraer el modelo sin dañar el molde. Dependiendo de la calidad del modelo, es común que los ángulos de salida sean de 0.5° a 2°. 14.20 Haga comentarios en relación con el patrón de flujo de los granos en la figura 14.12.  Los granos en caliente son forzados a tomar la forma del material de forja, causando que el flujo de grano quede paralelo a las cargas máximas anticipadas.  Con el diseño adecuado el flujo de grano puede ser orientado en dirección de las tensiones principales encontradas en el uso real.  El patrón del flujo de grano en forja aparece con los materiales fraguados lo cual es muy importante en las propiedades físicas y comportamientos de los metales. 14.21 Haga comentarios en relación con el control del espesor final de un tubo en la figura 14.15

En la figura 14.15 se observa la diferencia del control de espesor de un tubo utilizando un mandril vemos que el espesor del tubo sin un mandril es mayor que utilizando ; el mandril nos ayuda a que el espesor sea uniforme como también nos ayuda a darle distintas formas al tubo en su interior como se muestra en la imagen con distintas formas transversales debido al forjado rotatorio.

14.22 Si inspecciona algunos productos forjados (como una llave para tubos) puede ver que las letras sobre ellos se resaltan en vez de estar rebajadas. Explique por qué están producidas de esa manera. Esto se debe a que el acuñado para producirlas logra dimensiones más exactas, así mismo la impresión de detalles es muy fina en el componente final, los cuales tienen una capacidad de producción muy elevada pero que las presiones requeridas pueden ser tan elevadas como cinco o seis veces la resistencia del material

14.23 Describa las dificultades comprendidas al definir con precisión el término “forjabilidad” Por lo general la forjabilidad se define como la capacidad de un material para someterse a deformación sin agrietarse. Pero esta definición es poco detallada ya que no se toma en cuenta cada aspecto que esta implica. Las dificultades más grandes al tratar de definir con precisión el termino forjabilidad son las distintas formas en las definir para cada material en particular todas las propiedades que implican el termino forjabilidad como por ejemplo la ductilidad y la tenacidad, también el definir los rangos de temperatura a los cuales los diferentes materiales son forjados.

14.24 Identifique las normas de diseño de la fundición (descritas en la sección 12.2) que también se pueden aplicar al forjado. - Tolerancias dimensionales. - Esquinas, ángulos y espesores de sección.

- Operaciones de acabado.

14.25 Calcule la fuerza de forjado de una pieza de trabajo sólida, cilíndrica, producida con acero 1020, que tiene 3.5 pulgadas de altura y 5 pulgadas de diámetro, y cuya altura se va a reducir 30%. Considere un coeficiente de fricción de 0.2. DATOS ACERO 1020 pulg∗2.54 cm ∗1 m 1 pulg H= 3.5 0.0889 m =¿ 100 cm pulg∗2.54 cm ∗1 m 1 pulg =¿ 100 cm<...