INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO INGENIERÍA EN ROBÓTICA INDUSTRIAL
LABORATORIO DE INGENIERÍA DE MANUFACTURA APLICADA
FORJA PRÁCTICA No. 2 “FORJADO DE UN CINCEL”
Prof. J. EMMANUEL BONILLA
Alumno: ESQUIVEL MONROY ERICK 2010360559 4RM1
FECHA DE ENTREGA DE REPORTE: 08–09-2011
PRÁCTICA No. 2: FORJADO DE UN CINCEL
OBJETIVO: Someter una pieza de acero AISI 1045 al proceso de forjado, identificar su estructura y darle un tratamiento a la pieza final.
HERRAMIENTA Y EQUIPO DE SEGURIDAD: o o o o o
Bata y zapatos o botas. Careta, peto y guantes. Mazos y pinzas sujetadoras. Fragua y yunques. Probeta acero AISI 1045.
MAQUINARIA UTILIZADA o Martinete hidráulico de ½ tonelada.
INTRODUCCION Los cinceles son herramientas de mano diseñadas para cortar, realizar ranuras o desbastar material en frío, mediante la transmisión de un impacto. Son de acero en forma de barras, de sección rectangular, hexagonal, cuadrada o redonda, con filo en un extremo y biselado en el extremo opuesto.
Partes principales: o o o o o
Arista de corte. Cuña Cuerpo Cabeza Extremo de golpeo.
Clasificación: Los distintos tipos de cinceles se clasifican en función del ángulo de filo y éste cambia según el material que se desea trabajar, tomando como norma general los siguientes: o o o o o
Materiales muy blandos 30º Cobre y bronce 40º Latón 50º Acero 60º Hierro fundido 70º
Tipos de cincel de acuerdo a la forma de su filo: o Recto o Redondo o Estrella
El ángulo de cuña debe ser de 8º a 10º para cinceles de corte o desbaste y para el cincel ranurador el ángulo será de 35º, pues es el adecuado para hacer ranuras, cortes profundos o chaveteados.
La herramienta puede presentar deficiencias que comprometen su funcionalidad, siendo las más comunes: o Cabeza achatada, poco afilada o cóncava. o Arista poco afilada. o Las esquinas de los filos de corte deben ser redondeadas si se usan para cortar. o Debe estar limpios de rebabas. o Debe ser lo suficientemente grueso para que no se curve ni alabee al ser golpeado.
Consideraciones a tomar: a) Cuando se pique metal debe colocarse una pantalla o blindaje que evite que las partículas desprendidas puedan alcanzar a los operarios que realizan el trabajo o estén en sus proximidades. b) Para cinceles grandes, éstos deben ser sujetados con tenazas o un sujetador por un operario y ser golpeadas por otro. c) Los ángulos de corte correctos son: un ángulo de 60º para el afilado y rectificado, siendo el ángulo de corte más adecuado en las utilizaciones más habituales el de 70º. d) Para metales más blandos utilizar ángulos de corte más agudos. e) El martillo utilizado para golpearlo debe ser suficientemente pesado.
CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL AISI 1045: Acero al carbón para maquinaria. Análisis Químico (%)
Estado De Suminis tro
C:
Lamina 60 do en caliente calibrad 65 o
0.430.50 Mn: 0.600.90 Pmáx: 0.040 Smáx: 0.050 Si: 0.200.35
Resistencia Tracción Kg/Mm2
Límite Elástico Alargamie Kg/Mm2 nto
38
16
54
10
Redu Dureza cción Brinell De Área % 40 220/24 0 35
250/28 0
Es un acero de resistencia media en estado laminado en caliente o en la condición de forjado. Puede ser tratado térmicamente por temple convencional o en aceite. Es típico para ser templado a la llama o por inducción obteniéndose una dureza superficial de 55-58 Rockwell C. Es ampliamente utilizado en la industria automotriz. Se usa en partes de máquinas que requieran dureza y tenacidad como manivelas, chavetas, pernos, bulones, engranajes, acoplamientos, arboles, bielas, cigüeñales, piezas de armas, etc. también se utiliza para la fabricación de herramientas agrícolas, mecánicas y de mano forjadas.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. El procedimiento utilizado para el forjado de un Cincel de material AISI 1045 se describe en los siguientes pasos:
Paso 1. Elevación de la temperatura de la probeta a usar con la ayuda de la fragua. Esto con el propósito de aumentar la maleabilidad del metal y facilitar el trabajo de deformación. La forja se debe realizar en temperaturas superiores a la temperatura de recristalización del material, siendo recomendable en este caso elevarlo por encima de los 1200°C (1230°C). Paso 2. Ya que el material se encuentra a la temperatura ideal (cabe aclarar que esto se visualiza con la apariencia del metal, éste se colorea de naranja o se pone “al rojo”), se procede al forjado de la pieza con la ayuda de un martinete hidráulico (media tonelada). Esta máquina facilita la labor que el ser humano tendría que hacer manualmente, ya que aplica una gran cantidad de fuerza sobre la pieza, logrando su deformación en muy poco tiempo y con una sola etapa de
calentamiento de ésta. Es necesario aprender a controlar la máquina antes de utilizarla con la pieza, pues la deformación será abrupta y podría ser excesiva.
Paso 3. En este paso se rectifican los posibles errores cometidos en el paso 2, como pueden ser un alargamiento lateral de magnitud no deseada o curvatura en los límites de la cuña. El material debe ser recalentado “al rojo” las veces que sea necesario. Y la pieza debe ser golpeada ya sea con el martinete (si la deformación es mucha) o con un mazo (si la deformación es poca).
Paso 4. Una vez regenerada la pieza a un estado deseable, se aplica un golpeteo de forma manual a la pieza con la ayuda del mazo. Dado que solo se pretende modificar hasta un ángulo especificado los extremos del cincel, no es necesario aplicar tanta fuerza y, esta metodología es más efectiva. La probeta se coloca sobre el yunque, con la ayuda de unas pinzas es sujetada fuertemente y golpeada cuidadosamente por el mazo. Un golpe hecho en una zona diferente, provocaría la deformación del material, originando una forma no deseada.
Paso 5. Empleando un esmeril, se realizó el acabado de la pieza, ya que fue necesario el desbaste de la parte que se forjó (el cincel tenía la forma pero no el acabado). El cincel fue tomando la forma pedida, afilándolo y eliminando las imperfecciones como desniveles, logrando así la uniformidad de la pieza. ESMERIL: Una roca muy dura llamada por los antiguos roca pequeña usada para hacer polvo abrasivo. Está compuesta mayormente del mineral corindón (óxido de aluminio), mezclado con otras variedades como espinelas, hercinita y magnetita y también rutilo (titania). El esmeril industrial puede contener una variedad de otros minerales y compuestos sintéticos como la magnesia, mullita y sílice. Se utiliza para afilar las herramientas de taller y también para desbarbar piezas pequeñas.
Paso 6. Finalmente, se dio paso al tratamiento térmico, que en este caso fue el Templado. Nuevamente se calentó la pieza (idealmente entre 820ºC y 850ºC), ya que se tuvo el diseño final, contando con la elevada temperatura se le dio un choque térmico, sumergiéndola en agua. El propósito del tratamiento térmico es aportarle mejores características al material.
CONCLUSIONES.
El proceso de Forjado cambia el tamaño y la forma de un pedazo de metal, sin afectar su masa. Este cambio es realizado aplicando una presión mayor al punto de fluencia del metal, lo cual le obliga a deformarse acorde con la esta y los límites físicos de la pieza. Si bien la fuerza aplicada tiene que ser suficiente para deformar el metal, esta última debe tener cuidado de no destruir el material, es decir, no se debe de forzar al material hasta el punto ruptura. El forjado en esta ocasión se realizó en caliente, por lo cual la deformación presentada es plástica sin llegar al límite de ruptura. La ventaja de forjar un metal en caliente reside en la facilidad que se tiene para lograr la deformación de éste. Si se cuenta con una temperatura elevada, dicho proceso causa en el metal que sus granos se agranden y asuman estructuras fibrosas, lo cual ocasiona que bajen su fuerza en dirección del flujo, posibilitando su cambio de forma fácilmente, o lo que es lo mismo, disminuyendo su resistencia a fluir. El resultado del proceso mejora las propiedades mecánicas del material. Cabe resaltar que las propiedades finales de la pieza forjada también dependen de los tratamientos térmicos que se realicen después del forjado. Uno de los tratamientos de mayor utilización es el temple o templado. Dicho tratamiento se lleva a cabo calentando el acero a una temperatura entre 700º C y 1000ºC (siendo aproximado a 850°C la correspondiente al material AISI 1045) en el cual la perlita se convierte en austenita (temperatura de austenitación). Como ya mencionamos, después la masa metálica es enfriada rápidamente sumergiéndola o rociándola en agua, en aceite o en otros fluidos o sales. Es uno de los principales tratamientos térmicos que se realizan y lo que hace es disminuir y afinar el tamaño del grano de la alineación de acero correspondiente. Se pretende la obtención de una estructura totalmente martensítica, aumentando así la dureza, tenacidad, resistencia a esfuerzos, etc. de la pieza.
