Forjado, Extrusión y Trefilado: Procesos Esenciales de Conformado de Metales
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Forjado de Metales: Proceso y Aplicaciones
El forjado es un proceso de conformado en caliente mediante la aplicación de grandes presiones: intermitentes (golpes) o de forma continua (prensado).
Existen dos posibilidades: forjado libre y forjado con estampa. Este último necesita un posterior desbarbado. El forjado aumenta la resistencia de las piezas.
Clasificación de los Procesos de Forja
Por Equipos
- Martinetes de forja o martillos de caída
- Prensas de forja
Por Procesos
- Matriz de forja abierta
- Matriz de forja cerrada
Determinación de la Carga en Forja
En el supuesto de ausencia de fricción en la interfaz matriz-pieza de trabajo, la carga de forja es la fuerza de compresión (p) que actúa sobre una barra metálica cilíndrica.
Extrusión de Metales: Fundamentos y Tipos
La extrusión es un proceso de conformado por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de una matriz para darle forma a su sección transversal.
Se pueden extruir una gran variedad de formas, especialmente en caliente. Sin embargo, una limitación de la geometría es que la sección transversal debe ser la misma a lo largo de toda la pieza. La estructura del grano y las propiedades de resistencia se mejoran, son posibles tolerancias muy estrechas y se genera poco o ningún material de desperdicio.
Extrusión Directa
La palanquilla de metal se coloca en un cuerpo de extrusión y se empuja contra la matriz mediante un émbolo, impulsado por un vástago. El émbolo o placa de extrusión se coloca en el extremo del vástago y en contacto con la palanquilla.
Se produce fricción en la matriz y la pared del recipiente, por lo que se requiere una mayor potencia que en la extrusión indirecta.
Extrusión Indirecta
El vástago hueco que contiene la matriz se mantiene fijo y el cuerpo con la palanquilla es obligado a empujar contra la matriz.
La fricción se produce solo en la matriz (no hay movimiento relativo en la pared del recipiente), por lo que requiere una potencia más o menos constante. El vástago hueco limita las cargas que pueden aplicarse.
Variables Clave en la Extrusión
Las principales variables que influyen en la fuerza requerida para la extrusión son:
- Tipo de extrusión
- Relación de extrusión
- Temperatura de trabajo
- Velocidad de deformación
- Condiciones de fricción en la matriz
Relación de Extrusión
Es la relación entre la sección transversal inicial (A0) y la sección final que queda después de la extrusión.
Velocidad de Deformación
Varía la resistencia a la deformación del metal, incrementa la temperatura de la pieza y cambia la lubricación entre la herramienta y el material.
Trefilado o Estirado de Alambres y Varillas
Se entiende por trefilar a la operación de conformado en la reducción de sección de un alambre o varilla, haciéndolo pasar a través de un orificio cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado.
Los materiales más empleados para su conformado mediante trefilado son el acero, el cobre, el aluminio y los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.
La herramienta de conformado se denomina matriz, dado o hilera de trefilado. Un ejemplo común es la matriz de trefilado para alambre hecha de carburo de tungsteno cementado con núcleo de diamante policristalino.