Procesos de Forjado y Estampación de Metales: Técnicas y Aplicaciones

Forja: procedimiento de conformación plástica que se aplica a los metales y consiste en darles forma sometiéndolos a esfuerzos violentos de compresión, que pueden ser repetitivos o continuos. Tres fases: calentamiento, deformación y enfriamiento. Los metales se calientan a una temperatura superior a la de recristalización, para evitar un efecto indeseable que se conoce como acritud (endurecimiento que se produce al deformar en frío metales o aleaciones). La temperatura debe ser inferior a la de fusión, para evitar el efecto conocido como quemado (las impurezas que rodean a los granos del metal se funden y, al enfriarse, quedan en forma de capas delgadas sin cohesión con los granos; el metal que así resulta es frágil e inservible). El calentamiento se verifica en:

• Fraguas: son hogares abiertos, de poca profundidad, los metales se calientan poniéndolos en contacto directo con las brasas.
• Hornos de reverbero: pequeña altura y gran longitud. En un extremo se encuentra el hogar donde se quema el combustible y en el otro, la chimenea. Se usan para el calentamiento de las piezas forjadas a máquina.

El enfriamiento posterior de las piezas puede hacerse al aire, pero resulta más aconsejable realizarlo en el horno o fragua, o en un lecho de cenizas.

Forja a mano

Las barras se deforman calentándolas en una fragua de carbón. El herrero saca la pieza de la fragua con unas tenazas y la golpea con un martillo hasta darle la forma deseada. La apoya en un yunque que encaja de una forma muy simple sobre un robusto taco vertical de encina o roble.

Forja mecánica

Existen 2 tipos de máquinas:

• Martillos o martinetes: Realizan la compresión necesaria para la forja por medio de golpes sucesivos y repetitivos (hidráulicos, mecánicos, neumáticos o de vapor).
• Prensas: La compresión se produce por presión progresiva y continua. Pueden ser accionadas de forma mecánica o hidráulica (presión elevada).

Estampación

Consiste en someter un metal a un esfuerzo de compresión entre dos moldes de acero (estampas). El metal adquiere la forma de los moldes que lo encierran. Estampas formadas por:

• Estampa superior
• Estampa inferior

Las dos piezas que forman la estampa están constituidas por un bloque de acero rectangular o cilíndrico, con el hueco para el material grabado en cada una de las estampas.

Obtención de la preforma

Porción de material que se coloca en la estampa y que tiene forma similar a la pieza que se ha de obtener. Se trata de un producto semielaborado y la estampación será más sencilla cuanto más se aproxime a la forma de la pieza.

Distribución de la conformación entre ambas estampas

Se debe aprovechar la forma de la pieza. Si está presenta algún plano de simetría se debe asignar media pieza a cada estampa.

Previsión de rebabas

Al llenar el hueco de la estampa se pone menos material del necesario, la pieza será defectuosa. Si hay exceso de material, las estampas no ajustarán, se dispone en las estampas de un hueco de rebose de material y éste se añade con un ligero exceso, las piezas presentarán porciones de material saliente, que se conoce como rebabas, las cuales se cortan posteriormente.

Previsión de salidas

Se suele dar en las paredes de las estampas una inclinación de 5-10º, para facilitar la salida de la pieza una vez estampada.

Estampas en serie

Piezas de formas complicadas.

Estampación en frío

Se realizan la mayoría de las chapas de los automóviles. Las chapas de metales cumplen los siguientes requisitos:

• La superficie ha de ser perfecta.
• El espesor debe ser uniforme a lo largo de toda la chapa.
• Las características del material han de ser uniformes en toda la extensión de la chapa.

Se realiza en prensas por medio de estampas. Una de las estampas se fija en la mesa de la prensa y se denomina matriz. La otra parte va unida a la maza y recibe el nombre de punzón. La chapa se coloca sobre la matriz y se presiona sobre ella con el punzón.