FORJADO PROCESOS POR CONFIGURACIÓN MECÁNICA

En el caso más simple, el metal es comprimido entre martillo y un yunque y la forma final se obtiene girando y moviendo la pieza de trabajo entre golpe y golpe. Para producción en masa y el formado de secciones grandes, el martillo es sustituido por un martinete o dado deslizante en un bastidor e impulsado por una potencia mecánica, hidráulica o vapor. Un dispositivo utiliza directamente el empuje hacia abajo que resulta de la explosión en la cabeza de un cilindro sobre un pistón móvil. Los dados que han sustituido al martillo y al yunque pueden variar desde un par de herramientas de cara plana, hasta ejemplares que tiene cavidades apareadas capaces de ser usadas para producir las domas más complejas. 

Si bien, el forjado puede realizarse ya sea con el metal caliente o frío, el elevado gasto de potencia y desgaste en los dados, así como la relativamente pequeña amplitud de deformación posible, limita las aplicaciones del forjado en frío. Un ejemplo es el acuñado, donde los metales superficiales son impartidos a una pieza de metal por forjado en frío. El forjado en caliente se está utilizando cada vez más como un medio para eliminar uniones y por las estructuras particularmente apropiadas u propiedades que puede ser conferidas al producto final. Es el método de formado de metal más antiguo y hay muchos ejemplos que se remontan hasta 1000 años A. C.

El forjado fue el primero de los procesos del tipo de compresión indirecta. Involucra la aplicación de esfuerzos de compresión que exceden el esfuerzo de fluencia del metal. El esfuerzo puede ser aplicado rápida o lentamente. El proceso puede realizarse en frío o en caliente, la selección de temperatura es decidida por factores como la facilidad y costo que involucre la deformación, la producción de piezas con ciertas características mecánicas o de acabado superficial es un factor de menor importancia. Existen dos clases de procedimientos de forjado: forjado por impacto y forjado por presión. En el primero, la carga es aplicada por impacto y la deformación tiene lugar en un corto tiempo. Por otra parte, en el forjado por presión, se involucra la aplicación gradual de presión para lograr la cedencia del metal. El tiempo de aplicación es relativamente largo. Más del 90% de los procesos de forjado son en caliente. 

El forjado por impacto a su vez puede ser dividido en tres tipos: 

a) Forjado de herrero. 

b) Forjado con martinete.

 c) Forjado por recalcado.

FORJADO DE HERRERO 

Este es indudablemente el más antiguo tipo de forjado, pero en la actualidad es relativamente poco común. La fuerza de impacto para la deformación es aplicada manualmente por el herrero por medio de un martillo. La pieza de metal es calentada en una fragua y cuando se encuentra a la temperatura adecuada es colocada en un yunque. El yunque es una masa pesada de acero con la parte superior plana, una parte en forma de cuerno la cual está curvada para producir diferentes curvaturas, y un agujero cuadrado en la parte superior para acomodar varios accesorios del yunque. Mientras está siendo martillado el metal, éste se sujeta con unas tenazas apropiadas. Algunas veces se usan formadores, éstos tienen asas o mangos y el herrero los fija a la pieza de trabajo mientras el otro extremo es golpeado con un marro por un ayudante.

Las superficies de los formadores tienen diferentes formas y son usados para conferir estas formas a las forjas. Un tipo de formador llamado copador, tiene un borde bien redondeado en forma de cincel y se usa para estirar o extender la pieza que se trabaja. Un copador concentra el golpe y origina que el metal se alargue más rápidamente que como puede hacerse usando la superficie plana del martillo. Los copadores también son hechos como accesorios del yunque de manera que el metal es estirado usando copadores en la parte superior e inferior. En el agujero cuadrado del yunque pueden colocarse accesorios de varias formas. Los cinceles de trabajo son usados para cortar el metal, se usan punzonadores y un bloque con barreno de tamaño adecuado para lograr barrenos. La soldadura puede hacerse dando forma a las superficies a ser unidas, calentando las dos piezas y agregando fundente a la superficie para eliminar la escoria e impurezas. Posteriormente las dos piezas son martilladas juntas produciéndose la soldadura.

Los metales más fáciles de forjar son los aceros al bajo y medio carbones y la mayoría de los forjados de herrero están hechos de estos metales. Los aceros al alto carbono y los aceros con aleaciones son más difíciles de forjar y requieren mucho cuidado. La mayoría de los metales no ferrosos pueden ser forjados satisfactoriamente.

FORJADO CON MARTINETE 

Este es el equivalente moderno del forjado de herrero en donde la fuerza limitada del herrero ha sido reemplazada por un martillo mecánico o de vapor. El proceso puede llevarse a cabo en forjado abierto donde el martillo es reemplazado por un mazo y el metal es manipulado manualmente sobre un yunque. 

La Fig. 40 muestra el martillo de caída libre. La calidad de los productos depende en mucho de la habilidad del forjador. El forjado abierto se usa extensamente para el proceso de espigado en donde la pieza de trabajo es reducida en tamaño por golpes repetidos conforme el metal gradualmente pasa bajo la forja.

FORJADO POR RECALCADO 

Este proceso fue desarrollado originalmente para colectar o recalcar metal para formar las cabezas de tornillos. Actualmente el propósito de esta máquina ha sido ampliado para incluir una basta variedad de forjas. Es esencialmente una prensa de doble acción con movimientos horizontales en lugar de verticales. La máquina de forja tiene dos acciones. En la primera, un dado móvil viaja horizontalmente hacia un dado similar estacionario. Estos dos dados tienen ranuras horizontales semicirculares las cuales sujetan las barras. Una barra calentada en un extremo es insertada entre el dado móvil y el estacionario. Mientras está sujeta de esta manera, un extremo de la barra es recalcado o presionado dentro de la cavidad del dado por una herramienta cabeceadora montada sobre un ariete que se mueve hacia el frente de la máquina. Si se desean cabezas hexagonales, la herramienta cabeceadora recalcará algo del metal dentro de la cavidad de forma hexagonal del dado. Para forjas más complejas pueden usarse hasta seis dados diferentes y herramientas cabeceadoras a un tiempo, de manera similar a las diferentes estaciones en un dado de forjado por martinete.

FORJADO EN PRENSA 

Mientras que el forjado por impacto usualmente involucra una prensa mecánica, por otro lado en el forjado en prensa se requerirá de fuerza hidráulica. Las grandes forjas invariablemente son producidas en grandes prensas hidráulicas. Estas tienen arietes que se mueven vertical y lentamente hacia abajo, bajo presión considerable. El equipo requerido es, por tanto, mucho mayor y la Fig. 41 muestra este tipo de forja. Una prensa típica de forja es capaz de cargas del orden de 6000 a 10 000 ton. Forjas de más de 100 ton de peso pueden ser movidas fácilmente en estas prensas forjadoras y los productos de más alta calidad son manufacturados por esta técnica.