Trabajo de Tecnología Mecánica Forjado de Llave

PLANIFICACIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DE UNA UN A LLAVE LLAVE STILLSON O LLAVE DE GRIFA

DESCRIPCIÓN DE LA LLAVE STILLSON.- La llave Stillson, llave para tubos o llave grifa es una llave llave ajustable ajustable usada para apretar, apretar, aflojar o ajustar piezas de tubería. Esta llave tiene gran versatilidad de ajuste de las dimensiones de la boca, por medio de un sistema que consta de: el cuerpo de la llave (que es tambin parte del pie que aprieta el elemento!, una cremallera unida con el otro pie de apriete " un anillo anillo roscado roscado por dentro. #l girar el anillo roscado, la cremallera con uno de los soportes de apriete se cierra o abre, dando el di$metro deseado para el ajuste. La ma"oría de estas llaves poseen dos muelles (son como suspensiones!, las cuales sirven para que al ajustar, la boca se apriete. #dem$s de estas cualidades, cualidades, los dientes de la llave tienen la forma de un tornillo de banco,, %aci banco %acind ndolo olo capa capaz z de poder poder sujet sujetar ar firmem firmemen ente, te, sin resb resbala alarr, pieza piezas s tales tales como ca&erías ca&erías lisas, lisas, tuercas tuercas " " tornillos desgastados, etctera. 'iene un uso ma"or a la llave inglesa puesto inglesa puesto que esta ajusta las tuercas con un ma"or par de apriete. apriete .

1) DETERMINACIÓN DETERMI NACIÓN Y JUSTIFICACIÓN JUSTIFI CACIÓN DE LOS MATERIALE MATERIALES S TECNOLOGIA MECANICA II

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Se deter etermi min n usar usar como como mate materi rial al par para la piez pieza a el acer acero o S#E )*+ )*+* por por las las características para forja que este posee, adem$s de ser un material mu" utilizado para la fabricacin de %erramientas. Los aceros aleados tambin son utilizados para fabricar este tipo, pero estos poseen características especiales que no son necesarias para la pieza a fabricar " su costo es ma"or al del acero elegido. El acero S#E )*+* tiene un índice de maquinabilidad de *, característica que lo %ace mu" apropiado para el proceso de forjado ", en su estado recocido sus propiedades de forjado aumentan.

Recopilaci! "e i!#o$%aci! &'c!ica "e lo( %a&e$iale( Los aceros al carbono son aquellos que tienen carbono como principal elemento de aleac aleaci in. n. 'ambin mbin conti contiene enen n alred alrededo edorr de *. *. de sílic sílice e " )./ )./ de manga mangane neso. so. #dicionalmente, #dicionalmente, los elementos residuales residuales como el cobre, molibdeno, aluminio, aluminio, cromo " níquel est$n presentes en estos aceros. El acero S#E )*+* es un acero de alto carbono, " tiene fuerza moderada " dureza en el estado bruto de laminacin. 0uede ser endurecida " reforzada por trabajo en frío. 'ambin tiene maquinabilidad confiable, ductilidad " buena soldabilidad. Las siguientes secciones discutir$n en detalle acerca del acero al carbono S#E )*+*. 1omposicion química Element

Content (%)

Iron, Fe

98.67-99.13

Manganese, Mn

0.60-0.90

Carbon, C

0.270-0.340

Phosphorous, P

≤ 0.040

Su!ur, S

≤ 0.0"0

0ropiedades 2ísicas Properties

Metric

Imperial

#ens$%&

7.8" g'((

0.284 b'$n3

Me%$ng po$n%

1"10)C

27"0)F

0ropiedades 3ec$nicas Properties

Metric

Imperial

*ens$e s%reng%h, u%$+a%e

"2" MPa

76100 ps$

TECNOLOGIA MECANICA II

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*ens$e s%reng%h, &$e

440 MPa

63800 ps$

Mouus o! eas%$($%&

190-210 Pa

29700-304"8 s$

/u +ouus %&p$(a !or s%ee

140 Pa

20300 s$

Shear +ouus %&p$(a !or s%ee

80 Pa

11600 s$

Po$ssons ra%$o

0.27-0.30

0.27-0.30

onga%$on a% brea $n "0 ++

12

12

eu(%$on o! area

3"

3"

5arness, /r$ne

149

149

5arness, noop (oner%e !ro+ /r$ne harness

169

169

5arness, o(e / (oner%e !ro+ /r$ne harness

80

80

5arness, $(ers (oner%e !ro+ /r$ne harness

1""

1""

Ma(h$nab$$%& base on :ISI 1212 s%ee. as 100 +a(h$nab$$%&

70

70

0ropiedades 'rmicas Properties

Metric

Imperial

*her+a e; e;pans$on (o (o-e!!$($en% < <1"-7")C'"9-167)F

11.7 =+ =+'+)C

6."0 =$ =$n'$n)F

*her+a Conu(%$$%&

"1.9 >'+

360 /*? $n'hr.!%2.)F

4tras desgnaciones 4tras designaciones designaciones que son equivalentes equivalentes al acero al carbono carbono S#E )*+* inclu"en inclu"en las siguientes: :S*M :29 1030

:S*M :"46 1030

S: @403 1030

:S*M :"10 1030

:S*M :"76 1030

S: @412 1030

:S*M :"12 1030

:S*M :682 1030

#IA 1.1172

:S*M :"13 1030

:S*M :830

?AI C/ 3"

:S*M :"19 1030

MIB S-11310 CS 1030

:S*M :108

:S*M :"44 1030

F# -S-700C1030

F# -S- 63"


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:S*M :"4" 1030

S: @1397 1030

Fa$icaci! * &$a&a%ie!&o &'$%ico Ma+,i!aili"a" El incide de maquinabilidad del acero al carbono S#E )*+* es *

Fo$%a"o La formabilidad del S#E )*+* es buena en su condicin recocida.

Sol"a",$a El acero acero S#E )*+* )*+* pued puede e ser ser solda soldado do por todos todos los mtodos mtodos de solda soldadur dura. a. Es acons aconseja ejable ble preca precalen lentar tar las secc seccion iones es pesa pesadas das de este este acer acero o de )5 a 6* 6* 71 " calentar posteriormente de 85+ a 65 71 para soldar.

T$a&a%ie!&o &'$%ico El acero S#E )*+* es tratado trmicamente a 9)6 - 9) 71 " es sofocado en agua. Este proceso es seguido de un tratamiento de revenido.

Fo$-a"o Es forjado entre 59 )6* 71

T$aa-o T$aa-o e! calie!&e El trabajo en caliente se lleva a cabo entre 5+ " 9 71.

T$aa-o e! #$io En el estado recocido, el trabajo en frío de acero #S )*+* se puede realizar por mtodos convencionales. ;espus del recocido, puede ser necesario un recocido de alivio total o estrs.

Recoci"o El recocido se lleva a cabo a 9)-59 7 1 ()6**-)9** 7 2! " se enfría lentamente en el %orno. El alivio del estrs del recocido puede llevarse a cabo a 8+9 7 1 ()*** 7 2!

E!",$eci"o El acero S#E )*+* es endurecido por tratamiento trmico o trabajado en frio.

Aplicacio!e( Es adecuado para la fabricacin de piezas de maquinaria.


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FIC.A TECNICA DEL PRODUCTO


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/) INFORMACION DEL MATERIAL DE PARTIDA EN EL MERCADO


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Se decidi utilizar tanto para la mandíbula mvil como para la parte fija se decidi utilizar barra circular S#E )*+* de ) " )6 mm respectivamente, debido a las siguientes ventajas que presenta: •

• • • • • • • • • • •

2lujo direccional que permite mejorar las propiedades de impacto " resistencia mec$nica. 3ejor rendimiento met$lico. 3ejor respuesta al 'ratamiento 'rmico. 2acilita la inspeccin en pruebas
Se decidi adquirir el producto mediante el siguiente proveedor: %ttp:>>???.alibaba.com>product-detail>sae)**-)*+*-)*+8-SS**-#+6round@6*)+9)6.%tml


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FORMATOS DISPONIBLES DEL MATERIAL PARA FORJA Ma!,#ac&,$a I!0e!ie$a * Tec!olo0a23UINTA ED 4S. Kalpakjian • S. R. Schmid) TECNOLOGIA MECANICA II

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Pa056 7892788 La pieza en bruto, o toc%o, que se va a forjar, esta pieza se coloca en la matriz inferior " conforme la matriz superior empieza a descender, la forma de la pieza en bruto cambia gradualmente, como se muestra para el forjado de una biela en la figura ).a.

;ic%a prepara por medios como:

(a) Co$&e "e ,!a a$$a "e %a&e$ial e:&$,i"o o e(&i$a"o52 0ieza de metal larga " delgada, generalmente de seccin cuadrada, rectangular o cilíndrica.

(b) U!a p$e#o$%a "e ope$acio!e( co%o %e&al,$0ia "e pol;o(52 Preforma es un objeto que ha sido objeto de dar forma preliminar, pero aún no está en su forma final. Preforma significa dar forma a algo antes de que alguna otra operación.

(c) F,!"ici!52 Se da fora a! e"a! f#ndido $er"i%ndo!o den"ro de #n o!de& (d) U&ili>???.zapla-arg.com.ar>productos-laminados-de-construccion-palanquillas-barras.%tml

7) PROCESOS PREVIOS AL FORJADO 15 #plicar al material un tratamiento trmico de recocido TECNOLOGIA MECANICA II

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El material elegido se recibir$ del proveedor en su estado bruto pero, debido a que la conformabilidad del material es mejor en su estado recocido, se le aplicar$ un tratamiento trmico de recocido entre 9) " 59 71, para luego enfriarlo en el mismo %orno. /5 1ortar el material a las medidas especificadas. 75 1alentar el acero %asta su temperatura de forjado entre 59 " )6* 71.

Pie
Pie
751 IFORMACION DE MA3UINARIA


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http://www.ikoi.it/spa/prodotti/maquinaria-y-plantas-para-otrostratamientos-por-calor/hornos_de_recocido/hornos-de-recocido.php


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75/ INFORMACION DE .ERRAMIENTAS SIERRAS PARA METAL http://www.lenotools.es/pa!es/"roduct.asp# product$d%&etal'uttin!'ircularSaw(lades


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=) INFORMACION DEL PROCESO DE FORJADO6 4.a!"oo>) FORJA EN DADO ABIERTO.- 'ambin conocido como la mano, %errero, martillo, " forja - matriz plana, se puede distinguir de la ma"oría otros tipos de procesos de deformacin en que proporciona flujo de material discontinua a diferencia de flujo continuo. 0iezas forjadas son %ec%as por este proceso cuando: A La forja es demasiado grande para ser producida en matrices cerradas A Las propiedades mec$nicas requeridas del metal trabajado que se pueden desarrollar por open - mueren forja no se puede obtener por otros procesos de deformacin A La cantidad necesaria es demasiado peque&o para justificar el costo de troqueles cerrados A La fec%a de entrega es demasiado estrec%a para permitir la fabricacin de troqueles para la forja de dado cerrado

TAMA?O Y PESO52 El tama&o de una pieza forjada que se puede producir en matrices abiertas slo est$ limitado por la capacidad del equipo disponible para calefaccin, manipulacin, " forja. Los artículos tales como ejes propulsores marinos, que pueden ser de varios metros de di$metro " como siempre " + m (8 pies!, se forjan por mtodos ;ado-abierto. ;el mismo modo, forjas no m$s de unas pocas pulgadas de m$Bima dimensin tambin se producen en moldes abiertos. Cna forja - matriz abierta puede pesar tan poco como unos pocos Dilogramos o tanto como 8*3g (6** toneladas!

MARTILLOS Y PRENSAS52 TECNOLOGIA MECANICA II

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;ebido a que la longitud de la carrera ram martillo " la magnitud de la fuerza debe ser controlable en un amplio intervalo durante todo el ciclo de forja, martillos gravedad de la gota " la ma"oría de las prensas mec$nicas no son adecuados para la forja - matriz abierta. 3artillos de forja de energía (aire o vapor impulsadas! " prensas %idr$ulicas son los m$s utilizados para la produccin de dado-abierto forjas que pesan %asta ,8 3g (8 toneladas!. 0iezas forjadas m$s grandes se %acen generalmente en prensas %idr$ulicas. 3$s informacin en martillos " prensas est$ disponible en el artículo  3artillos " 0rensas para 2orja  en este volumen.

DADOS52 La ma"oría de las piezas de forja abierta - die se producen en un par de matrices planas - uno unidos al martillo o el pistn de la prensa, " el otro al "unque. 3atrices de estampacin (curva!, F - muere, F - morir " combinaciones de matriz plana , 23 (libre de Efecto 3annesmann ! muere " 23L (libre de Efecto 3annesmann con baja carga! matrices tambin se utilizan . El efecto 3annesmann se refiere a un esfuerzo de traccin estado como resultado de tensiones de compresin en una orientacin perpendicular. Estos mueren conjuntos se muestran en la 2ig. . ). En algunos aplicaciones , forja se realiza con una combinacin de una matriz plana " una matriz de estampacin . Los troqueles est$n unidos a planc%as " carneros por cualquiera de los mtodos que se muestran en la 2ig. ) (a! " (b!. La figura ) muestra tambin varios tipos de matrices que se celebran en el "unque manualmente por medio de manijas similares a los de las barras de corte " fullering se muestra en la 2ig. . . nformacin sobre la matriz materiales, mueren paralelismo, " mueren por la vida forja abierta - die se presenta en el artículo  ;ados " materiales de dados para 2orjado en caliente en este volumen


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LUBRICACIÓN52 0or lo general no se requiere para la forja - matriz abierta, eBcepto en aquellas aplicaciones de %erramientas sueltas en el que el flujo de metal es problem$tico. La lubricacin se utiliza a veces para la operacin de recalcado a fin de eliminar la zona muerta (el material no deformado! directamente debajo de los troqueles. Esto es especialmente crítico para los materiales que no pueden ser refinados a travs de la transformacin de fase , tales como aceros austeníticos inoBidables, aleaciones de aluminio, " aleaciones a base de níquel . La lubricacin tambin se utiliza en la forja mandril " en el contorno de conformacin para mejorar el flujo de metal (como para la eBtrusin de boquilla " ciertos componentes de recipientes a presin que se forman contorno!

DESCALCIFICACIÓN52 ;e la pieza de trabajo se realiza mediante la revienta " purga, como en algunas operaciones cerradas matriz (ver el artículo ;ado 1errado 2orja en 3artillos " 0rensas en este volumen!. La mejor pr$ctica inclu"e el uso de aire comprimido para soplar el Escala que la que se desprende. #gua de alta presin tambin se utiliza a veces para aflojar escala, especialmente en lugares de difícil acceso, tales como el di$metro interior de un mandril de forja. Si no se retira la escala %ace que se forj en, resultando en boBes " bolsillos en las superficies forjadas. El importe total de la escala formada en la forja-matriz abierta suele ser ma"or que en cerrada-die forjar porque el metal caliente se eBpone a la atmsfera durante un tiempo m$s largoG es decir, piezas forjado-matriz abiertas por lo general requieren m$s golpes de forja " algunas veces requieren recalentamiento. 0rdida de metal a travs de la escala por lo general oscila del + al 8/. 0ara ciertos tipos de piezas forjadas, tales como eBtrusiones de espalda, el tiempo de descalcificacin es crítica en trminos de forjabilidad porque el temperatura de la TECNOLOGIA MECANICA II

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forja puede caer dr$sticamente durante descalcificacin prolongado, resultando en una prdida en forjabilidad.

PRACTICA DEL MARTILLO@PRENSA52 # diferencia de forja cerrada-matriz, en la que el metal en toda la forja se trabaj en el mismo tiempo, forja-matriz abierta implica el funcionamiento de slo una parte de la forja. 0or lo tanto, un martillo dado o de prensa puede producir piezas forjadas-die abierta de ma"or peso " tama&o de un martillo o prensa de calificacin equivalente en el trabajo cerrada mueren, pero a un ritmo menor produccin. 3artillo " la pr$ctica de prensa varían considerablemente de una tienda-matriz abierta a otra. 0or ejemplo, en una tienda, un martillo puede %acer tres veces m$s golpes por %ora como un martillo similar en otra tienda, sin embargo, cada tienda puede ser mediante los equipos de manera eficiente en trminos de la naturaleza de la obra, la capacidad de los %ornos " otros equipos, " el tama&o de La pandilla. #dem$s, las diferentes tiendas pueden %acer la misma forma en diferentes pasos. 0or ejemplo, en el Ejemplo 8, un cuadrado toc%o fue aplastado, tejas de una forma octogonal, " luego redondeado. 4tra tienda podría %acer este disco rompiendo las esquinas de la palanquilla cuadrada para obtener una forma octogonal, que luego sería aplastada en un disco

FORJA CON DADO CERRADO EN MARTILLOS Y PRENSAS FORJA CON DADO CERRADO52 4 forjado con dado de impresin, es la conformacin de metal caliente por completo dentro de las paredes o cavidades de dos matrices que se unen para encerrar la pieza de trabajo en todos los lados. La impresin para la forja puede ser enteramente en mueren o se puede dividir entre los troqueles superior e inferior. El stocD de forja, generalmente redondo o barra cuadrada, se corta a la longitud para proporcionar el volumen de metal necesario para llenar el molde cavidades, adem$s de un subsidio para el flas% ", a veces de una pro"eccin para la celebracin de la forja. La asignacin de flas% est$, en efecto, una v$lvula de alivio para la presin eBtrema produce en matrices cerradas. 2las% tambin act=a como un freno para retardar el eBterior flujo de metal a fin de permitir el llenado completo de la configuracin deseada 1on el uso de troqueles cerrados, formas complejas " reducciones pesados pueden ser realizados en metal caliente dentro de m$s cerca dimensiones tolerancias que son por lo general factible con matrices abiertas. 3atrices abiertas se utilizan principalmente para la forja de formas simples o para %acer piezas forjadas que son demasiado grandes para ser contenida en matrices cerradas. 2orjas cerrado mueren generalmente est$n dise&ados para requerir mínimo mecanizado posterior. 2orja con ;ado 1errado es adaptable a bajo volumen o la produccin de alto volumen. #dem$s de producir final, o casi final, formas de m etal, forja-troquel cerrado permite el control de la direccin del flujo de grano, " que a menudo mejora las propiedades mec$nicas en el direccin longitudinal de la pieza de trabajo.

Ta%ao52 Las piezas forjadas producidas en moldes cerrados pueden variar desde unas pocas onzas %asta varias toneladas. El tama&o m$Bimo que puede ser 0roducida est$ limitado slo por el equipo de manejo " forjar disponible. 0iezas forjadas de peso de %asta 8.** Dg (86.*** libras! %an sido forjado con Bito en matrices cerradas, TECNOLOGIA MECANICA II

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aunque m$s de */ de las piezas de forja cerrada de troquel produce pesan *,5 Dg ( libras! o menos. Fo$%a52 2ormas no simtricas complejas que requieren un n=mero mínimo de operaciones para la terminacin se pueden producir por cerrada mueren forja. #dem$s, el proceso puede ser usado en combinacin con otros procesos para producir piezas que tienen ma"or complejidad o tolerancias m$s estrec%as que son posibles mediante la creacin de solo. #cu&acin 2ría " el conjunto de dos o m$s forjas cerrada mueren por soldadura son ejemplos de otros procesos que pueden ampliar el rango =til de forja cerrada dado

Clasificació d! Pi!"as f#$%adas c# Dad# C!$$ad# 2orjas cerrado mueren generalmente se clasifican como de tipo bloqueador, convencional, " cerca de tolerancia. 0iezas forjadas de tipo Hloqueador se producen en matrices relativamente baratos, pero su peso " dimensiones son algo ma"ores que los de las correspondientes piezas forjadas-troquel cerradas convencionales. # la forja de tipo bloqueador se aproBima a la general forma de la parte final, con subsidio acabado relativamente generoso " radios. 'ales piezas forjadas a veces se especifican cuando solamente se requiere un peque&o n=mero de piezas forjadas " el coste de mecanizado de piezas a la forma final no es eBcesivo. 2orjados convencionales cerrados mueren son el tipo m$s com=n " se producen para cumplir comercial tolerancias. Estas piezas forjadas se caracterizan por la complejidad del dise&o " las tolerancias que caen dentro de la amplia gama de la pr$ctica general de forja. Se %acen m$s cerca de la forma " dimensiones de la parte final que son de tipo bloqueador piezas forjadasG por lo tanto, son m$s ligeros " con m$s detalle. 2orjas 0rimer tolerancia se suelen celebrar a las tolerancias dimensionales m$s peque&as que las piezas forjadas convencionales. 0oco o ning=n Se requiere mecanizado despus de la forja, piezas forjadas, porque cerca de tolerancia se %acen con menor calado, menos material, " m$s delgada paredes, telas, " las costillas. Estas piezas forjadas cuestan m$s " requieren ma"ores presiones de forja por unidad de $rea del plan de forjas convencionales. Sin embargo, el costo de forja superior a veces se justifica por una reduccin en el coste de mecanizado.

E+,ipo pa$a la #o$-a co! Da"o Ce$$a"o 3artillos " prensas. Los diversos tipos de martillos " prensas utilizadas para proporcionar la fuerza de forja cerrada mueren son se describe en el artículo  3artillos " 0rensas para 2orja  en este volumen. 1apacidades " valoraciones de cada tipo principal de prensa o martillo se discuten en el artículo  La seleccin del equipo de forja  en este volumen.

Da"o( "e #o$-a ce$$a"a El corte de barra de acciones se puede lograr mediante esquila en frío o en caliente, aserrado , corte abrasivo , " el arco trmico o elctrico de corte. Estas operaciones , así como los equipos utilizados para el corte , se describen en la seccin  S%earing, de corte longitudinal , " 1ortar en este volumen . E+,ipo( "e cale#acci!.


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Ia" amplias variaciones en los rangos de temperatura de forja para diversos materiales. Estos diferencias, junto con las diferencias en stocD " la disponibilidad de diversos combustibles, %an dado lugar a una amplia variedad de calefaccin equipo. Se utilizan varios tipos de %ornos elctricos " alimentados con combustibles, así como la resistencia " calentamiento por induccin. ndependientemente del mtodo de calentamiento utilizado, la temperatura " las condiciones atmosfricas dentro de la unidad de calentamiento deben ser controladas para asegurar que las piezas forjadas producidos posteriormente desarrollar$n la microestructura " las propiedades ptima.

LAS TEMPERAT&RAS DE FORJA PARA ACEROS.- Segura m$Bima de forja temperaturas para aceros al carbono " de aleacin se dan en la 'abla , que indica que la forja la temperatura disminu"e a medida que aumenta el contenido de carbono. 1uanto ma"or sea la temperatura de forjado, ma"or ser$ la plasticidad del acero, lo que resulta en m$s f$cil de forja " menos desgaste de la matrizG Sin embargo, el peligro de sobrecalentamiento " eBcesivo crecimiento de grano se incrementa. Si un acero que %a sido calentada a su temperatura m$Bima de seguridad se forja r$pidamente " con gran reduccin, la energía transferida al acero durante la forja puede aumentar sustancialmente su temperatura, causando así el sobrecalentamiento.

Tale / Ma:i%,% (a#e #o$0i!0 &e%pe$a&,$e( #o$ ca$o! a!" allo* (&ool( o# ;a$io,( ca$o! co!&e!&(


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El efecto del contenido de carbono en la temperatura de forja es el mismo para la mayoría de los aceros de herramienta como para el carbono y aceros. Sin embargo, las composiciones de


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aleaciones complejas de algunos aceros para herramientas tienen diferentes efectos sobre la temperatura de forja. orjando temperaturas para aceros de herramientas se enumeran en la !abla

&ala 7 Reco%e!"acio!e( #o$-a $a!0o( "e &e%pe$a&,$a pa$a lo( ace$o( "e e$$a%ie!&a(

'!a%as d! F#$%ad# d! P$!cisió TECNOLOGIA MECANICA II

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;ebido a las dificultades en la consecucin de estrec%a tolerancia " acabado superficial aceptable, piezas forjadas en caliente %an sido tradicionalmente dise&ado con una generosa asignacin de mecanizado, a veces + mm (J pulg.! o m$s. La motivacin para la forja de precisin es la eliminacin, o al menos la reduccin, de los costes asociados a esta demasía. Estos costos no inclu"en slo el trabajo " los costes indirectos de la m$quina " operaciones de acabado, sino tambin el coste de la materia prima que el eBceso se pierde durante el mecanizado. Los a%orros logrados a travs de la conservacin de material pueden no ser tan obvios como los a%orros obtenidos mediante la eliminacin operaciones de mecanizado de produccin, pero puede ser bastante sustancial. Los costos de material son una fraccin significativa (a menudo m$s de medio! del costo total de una forja. El costo del eBceso de material inclu"e no slo el precio de compra de ese material pero 'ambin el costo asociado con el manejo en la planta " el costo de la energía asociada con calentamiento a la forja la temperatura. El peso de un forjado tradicional es a menudo m$s de dos veces el peso de la pieza terminada despus del mecanizado. El mecanizado de subsidio es responsable de algunos de este eBceso de material. 1antidades significativas tambin se asocian con la forjar flas%. Subsidios generosos se %acen en la forja tradicional para el eBceso de material escape de la cavidad de la matriz como flas%. Cn estudio realizado por la #sociacin de la ndustria de forja estima que * a */ del peso de convencional forjas cerrada die se gasta como flas%. #unque 2las% es a veces considerado necesario para atrapar el metal en el morir " de asegurar que las curvas cerradas u otros detalles est$n llenos, el dise&o de un forjado de precisin generalmente minimiza " a veces elimina completamente el flas% (vase el Ejemplo ) en este artículo!.

R!calcad#  !cab!"a*i!# El recalcado (tambin llamado forjado de recalcado! es una operacin de deformacin en la cual una parte o pieza de trabajo cilíndrica aumenta su di$metro " reduce su longitud. Esta operacin se analiz en nuestra descripcin del forjado en dado abierto (seccin +...l!. Sin embargo, es una operacin industrial que puede tambin ejecutarse como un forjado en dado cerrado como se observa en la figura +.. El recalcado se usa ampliamente en la industria de los sujetadores para formar cabezas de clavos, pernos " productos similares de ferretería. En estas aplicaciones se emplea frecuentemente el trmino encabezamiento para denotar la operacin. La figura +.9 ilustra una variedad de aplicaciones del encabezamiento, indicando varias configuraciones posibles del dado. ;ebido a este tipo de aplicaciones, se producen m$s partes por recalcado que por cualquier otra operacin de forjado. El recalcado se realiza como una operacin de produccin en masa en frío, en tibio o en caliente, con m$quinas especiales de recalcado por forja, llamadas formadoras de cabezas. En general, estas m$quinas se equipan con deslizaderas %orizontales, en lugar de las TECNOLOGIA MECANICA II

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verticales usadas en los martinetes " prensas convencionales. El material con que se alimentan estas m$quinas son barras o alambres, se forman las cabezas en los eBtremos de las barras " luego se corta la pieza a la longitud adecuada para %acer el artículo de ferretería deseado. Se usa el laminado de cuerdas para formar las piezas completas de pernos " tornillos.

2KC# +.9 Ejemplos de formacin de cabezas (forjado recalcado!: (a! cabeza de clavo usando dados abiertos, (b! cabeza redonda formada por el punzn, (c! " (d! cabezas formadas por el dado, " (e! perno (le carro formado por el dado " el punzn.

Ia" límites para la cantidad de deformacin que se puede alcanzar en el recalcado, definidos usualmente como la longitud m$Bima del material a forjar. La longitud m$Bima que se puede recalcar en un golpe es tres veces el di$metro de la barra inicial. ;e otra manera, el metal se dobla o arruga en lugar de comprimirse para llenar adecuadamente la cavidad.

Esa*+ad# c# f#$%a  f#$%ad# $adial Son procesos de forjado que se usan para reducir el di$metro de un tubo o barra slida. El estampado se ejecuta frecuentemente sobre el eBtremo de una pieza de trabajo para crear una seccin abusada. El proceso de estampado, que se muestra en la figura +.5, se realiza por medio de dados rotatorios que golpean en una pieza de trabajo radialmente %acia dentro para a%usarla conforme la pieza avanza dentro de los dados. La figura +.+* ilustra algunas de las formas " productos que se %acen por estampado. Se requiere algunas veces un mandril para controlar la forma " tama&o del di$metro interno de las partes tubulares que se estampan. El forjado radial es similar al estampado en su accin contra la parte " se usa para crear formas similares. La diferencia es que en el forjado radial los dados no giran alrededor de la


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pieza de trabajoG en su lugar, el material de trabajo es el que gira al avanzar dentro de los dados martillo.

2KC# +.5 0roceso de estampado (suajeado! para reducir material en barra slidaG los dados giran al martillar el material de trabajo. En el forjado radial el material gira mientras los dados permanecen en posicin fija martillando el material de trabajo.

2KC# +.+* Ejemplos de partes %ec%as por estampado (a! reduccin de material slido, (b! a%usado (le un tubo, (c! estampado para formar un canal en un tubo, (d! afilado de un tubo " (e! estampado del cuello en un cilindro de gas.

F#$%ad# c# $#dill#s Es un proceso de deformacin que se usa para reducir la seccin transversal de una pieza de trabajo cilíndrica (o rectangular!, sta pasa a travs de una serie de rodillos opuestos con canales que igualan la forma requerida por la parte final. La operacin típica se ilustra en la figura +.+) El forjado con rodillos se clasifica generalmente como TECNOLOGIA MECANICA II

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un proceso de forja, aun cuando utiliza rodillos. Los rodillos no giran continuamente, sino solamente a travs de una porcin de revolucin que corresponde a la deformacin que requiere la parte. La partes forjadas con rodillos son generalmente m$s fuertes " poseen una estructura granular favorable con respecto a otros procesos competidores como el maquinado que puede usarse para producir estas mismas partes.

2KC# +.+) 2orjado con rodillos.

F#$%ad# #$bial En este proceso, la deformacin ocurre por medio de un dado superior en forma de cono que presiona " gira simult$neamente sobre el material de trabajo, como se ilustra en la figura +.+. El material de trabajo se comprime sobre un dado inferior que tiene una cavidad. ;ebido a que el eje del cono est$ inclinado, solamente una peque&a $rea de la superficie del material de trabajo se comprime en cualquier momento. #l revolver el dado superior, el $rea bajo compresin tambin gira. Estas operaciones características del forjado orbital producen una reduccin sustancial en la carga requerida de la prensa para alcanzar la deformacin del material del trabajo.


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2KC# +.+ 2orjado orbital. #l final del ciclo de deformacin, el dado inferior se eleva para eBpulsar la parte,

P,"#ad#.- El punzonado en forja es un proceso de deformacin en el cual se prensa una forma endurecida de acero sobre un bloque de acero suave (u otro metal suave!. El proceso se usa frecuentemente para %acer cavidades de moldes para moldeo de pl$sticos " fundicin en dados, como se muestra en la figura +.++. La forma de acero endurecido se llama punzn o fresa " est$ maquinada con la geometría de la parte que se va a moldear. 0ara forzar la fresa dentro del bloque de metal suave se requiere una presin sustancial, esto se logra generalmente con una prensa %idr$ulica. La formacin completa de la cavidad del dado en el bloque requiere frecuentemente varios pasos, como el fresado seguido del recocido para remover el endurecimiento por deformacin. 1uando el bloque del material se %a deformado en cantidades significativas, como se muestra en la figura, se elimina el eBceso por maquinado. La ventaja del punzonado en esta aplicacin es que es m$s f$cil maquinar la forma positiva que erosionar la cavidad negativa. Esta ventaja se multiplica en los casos donde se tienen que %acer cavidades m=ltiples en el bloque del dado.


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2KC# +.++ 0unzonado: ()! antes de la deformacin " (! al completarse el proceso. <tese que el material en eBceso formado por la penetracin de la fresa debe removerse por maquinado.

F#$%ad# is#$*ic# ! dad# cali!!.- El forjado isotrmico es un trmino que se aplica a operaciones de forjado caliente, donde la parte de trabajo se mantiene a temperaturas elevadas durante todo el proceso. Si se evita que la pieza de trabajo se enfríe al contacto con la superficie fría de los dados, como se %ace en el forjado convencional, el metal flu"e m$s f$cilmente " la fuerza requerida para desempe&ar el proceso se reduce. El forjado isotrmico es m$s costoso que el forjado convencional " se reserva para metales difíciles de forjar, como el titanio " las superaleaciones, " para partes complejas. El proceso se lleva a cabo algunas veces al vacío para evitar la oBidacin r$pida del material del dado. Similar al forjado isotrmico es el forjado con dado caliente, en el cual se calientan los dados a una temperatura algo menor que la del metal de trabajo.


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R!c#$ad# El recortado es una operacin que se usa para remover la rebaba de la parte de trabajo en el forjado con dado impresor. El recortado en la ma"oría de los casos se realiza por cizallamiento como en la figura +.+, en la cual un punzn fuerza el material de trabajo a travs de un dado de corte, cu"o contorno tiene el perfil de la parte deseada. El recorte se %ace usualmente mientras el material de trabajo est$ a=n caliente, esto significa que se debe incluir una prensa de recortado separada por cada martinete o prensa. En los casos donde el trabajo podría da&arse por el proceso de corte, el recorte puede %acerse por medios alternativos, como esmerilado o aserrado.

2KC# +.+ 4peracin de recorte (proceso de cizalla! para remover la rebaba despus del forjado con dado impresor.


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PLANIFICACIÓN DEL PROCESO DE FORJADO 47D FORM) PIEA FIJA To"o( lo( p$oce(o( (e $eali
El primer proceso que se debe %acer al material de 0artida es el encabezamiento mediante una operacin similar a la de recalcado con m$quinas especiales de recalcado por forja.

•

0or =ltimo se procede a %acer la forja en caliente por dados cerrado de impresin.

•

•

4btenemos la pieza con la rebaba que pasaría la seccin de acabado para quitarla " agregar las terminaciones fina " obtener la pieza.


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PIEA MÓVIL To"o( lo( p$oce(o( a $eali
1omenzamos con el doblado del material inicial mediante la operacin de doblado de bordes, ejecutado con un dado deslizante, de esta forma podemos obtener la cabeza en forma de L deseada para su posterior forjado con un dado de impresin.

•

uego mediante el proceso de Estampado (suajeado! con forja se procede a sacar una punta a la parte doblada para poder obtener la curva deseada en la cabeza en forma de L

•

Luego mediante el estampado se comprime la parte del mango para disminuir su tama&o " alargarlo para asi aprovec%ar mejor el material de partida.


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L

•

0or =ltimo se cerrado de pieza.

procede a la forja en dado impresin para obtener la

•

•

Se obtiene la pieza con

rebaba que pasa a la seccin de acabado.

) OPERACIONES DE ACABADO La informacin de los posibles procesos de acabado que necesita las diferentes piezas de nuestra llave Stillson se muestra a continuacin, junto con las m$quinas " %erramientas necesarias para realizar dic%as operaciones. o

INFORMACIÓN DE POSIBLES PROCESOS DE ACABADO


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PULIDO@LIJADO6 Se $eali enredamiento, eBposicin a ruido " aspectos ergonmicos. 0ara su proteccin, los trabajadores deben observar precauciones de seguridad " utilizar equipos de proteccin personal (00E, por sus siglas en ingls!. Los guantes, gafas de seguridad " caretas protectoras protegen las manos " los ojos. Se pueden utilizar crema barrera para proteger la piel eBpuesta contra la absorcin de sustancias químicas o metales. 0odría necesitarse proteccin respiratoria para prevenir la in%alacin de los vapores químicos " el polvo de metal producidos durante el pulido. Los tapones para los oídos o las orejeras protegen contra los riesgos que causa el ruido fuerte.


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La ma"oría de las %erramientas para esmerilar, pulir " lustrar metales tienen piezas mviles o giratorias que pueden plantear riesgos de enredamiento o estrujamiento. Las m$quinas fijas o de mesa con ejes giratorios eBpuestos (o %usos! que sujetan las almo%adillas de pulido deben protegerse para evitar enredamientos. Los eBtremos de los ejes deben cubrirse con tuercas de caperuza o tuercas ciegas de forma abovedada. Los trabajadores deben sujetarse el cabello, jo"as " ropa para asegurarse de que no queden enredados en las piezas mviles de las m$quinas. Las mejores %erramientas son las que tienen elementos de proteccin. Los tubos de escape de direccin variable envían los %umos en direccin opuesta al trabajador. Las carcasas de m$quinas aisladas a"udan a reducir el ruido. Las %erramientas port$tiles con manijas anti c%oque previenen la vibracin " el cansancio de las manos " brindan una mejor ergonomía. Las %erramientas con interruptores de circuito sin coneBin atierra (K21, por sus siglas en ingls! previenen las descargas elctricas.

BROC.ADO6

E(&e p$oce(o (e $eali

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El principio de funcionamiento de una broc%a es como si fuese un buril progresivo, donde a medida que avanza entra en funcionamiento un nuevo buril, %abiendo tantos como escalones tenga la broc%a. El dise&o de esta %erramienta permite que, en el avance de la %erramienta, cada diente de la misma va"a cortando un poco de material en torno a *,*8 milímetros. 0or tanto, la longitud de la broc%a est$ limitada por la cantidad de material que tiene que cortar. Las broc%adoras se utilizan para %acer los agujeros acanalados que tienen muc%os engranajes que se montan en cajas de velocidades para permitir su desplazamiento cuando se efect=a un cambio de velocidades. 'ambin se emplean estas m$quinas para mecanizar el c%avetero de muc%as poleas " engranajes fijos. La broc%a es una %erramienta mu" cara " delicada " por eso eBisten c%aveteros con dimensiones normalizadas " ejes estriados tambin normalizados.

Se denomina c%aveta a una pieza de seccin rectangular o cuadrada que se inserta entre dos elementos que deben ser solidarios entre sí para evitar que se produzcan deslizamientos de una pieza sobre la otra. El %ueco que se mecaniza en las piezas acopladas para insertar las c%avetas se llama c%avetero. La c%aveta tiene que estar mu" bien ajustada " carecer de juego que pudiese desgastarla o romperla por cizallamiento. Ejemplos de mecanismos que tienen insertada una c%aveta, son los ejes de motores elctricos " lapolea que llevan acopladaG los engranajes que no son eBcntricos tambin llevan insertada una c%aveta que los fija al eje donde se acoplan.


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El volante de direccin de los ve%ículos tambin lleva insertada una c%aveta que lo une al $rbol de direccin. 1uando se trata de transmitir esfuerzos mu" grandes se utiliza un sistema que puede considerarse de c%avetas m=ltiples " es en el que se mecaniza un estriado en los ejes que se acoplan al estriado que se mecaniza en los agujeros. El c%avetero en los agujeros se realiza con m$quinas mortajadoras o broc%adoras si se trata de fabricacin de grandes series, " los c%aveteros en los ejes se mecanizan en fresadoras universales con fresas circulares.

ROSCADO INTERNO6 E(&e p$oce(o (e $eali
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Si se necesita producir grandes cantidades de roscados tanto mac%os como %embras se utiliza el roscado por laminacin seg=n el material con que est construido.

MOLETEADO6

E(&e p$oce(o (e $eali
TALADRADO 6


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El p$oce(o "e &ala"$a"o (e $eali
•

•

EBisten diferentes " varios tipos de taladros, que por presentar mejores cualidades se eligio el taladro de columna "a que: Es un taladro estacionario con movimiento vertical " mesa para sujetar el objeto a taladrar. La principal ventaja de este taladro es la absoluta precisin del orificio " el ajuste de la profundidad. 0ermiten taladrar f$cilmente algunos materiales fr$giles (vidrio, porcelana, etc! que necesitan una firme sujecin para que no rompan. El sustituto de estos taladros (mu" profesionales! para un aficionado es el uso del taladro convencional fijado en un soporte vertical, aunque =ltimamente se ven algunos taladros de columna mu" accesibles por su bajo precio.

REVENIDO6 E(&e p$oce(o "e $e;e!i"o (e aplica a la( %a!",la( po$+,e e(&a( (o! la( +,e (o(&ie!e! el &,o * $eali
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Es un tratamiento complementario del temple, que regularmente sigue a ste. # la unin de los dos tratamientos tambin se le llama bonificado. El tratamiento de revenido consiste en calentar al acero seguido del normalizado o templado, a una temperatura menor al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser r$pido cuando se deseen resultados elevados en tenacidad, o lento, para reducir al m$Bimo las tensiones trmicas que puedan causar deformaciones. 2ines •

3ejorar los efectos del temple, llevando al acero a un punto de mínima fragilidad.

•

educir las tensiones internas de transformacin que se originan en el temple.

•

1ambiar las características mec$nicas en las piezas templadas generando los siguientes efectos:

•

educir la resistencia a la rotura por traccin, el límite el$stico " la dureza.

•

Elevar las características de ductilidadG alargamiento estriccin " las de tenacidadG resiliencia.

TEMPLADO6


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En la ciencia de materiales, el &e%pla"o o &e%ple es un tratamiento trmico consistente en el r$pido enfriamiento de la pieza para obtener determinadas propiedades de los materiales. Se evita que los procesos de baja temperatura, tales como transformaciones de fase, se produzcan al slo proporcionar una estrec%a ventana de tiempo en el que la reaccin es a la vez favorable termodin$micamente " posible cinticamente. 0or ejemplo, se puede reducir la cristalizacin " por lo tanto aumentar la tenacidad, tanto de aleaciones como de pl$sticos (producida a travs de polimerizacin!. En metalurgia, es com=nmente utilizado para endurecer el acero mediante la introduccin de martensita , en cu"o caso el acero debe ser enfriado r$pidamente a travs de su punto eutectoide, la temperatura a la que la austenita se vuelve inestable. En acero aleado con metales tales como níquel " manganeso, la temperatura eutectoide se vuelve muc%o m$s baja, pero las barreras cinticas a transformacin de fase siguen siendo las mismas. Esto permite iniciar el temple a una temperatura inferior, %aciendo el proceso muc%o m$s f$cil. #l acero de alta velocidad tambin se le a&ade ?olframio, que sirve para elevar las barreras cinticas " dar la ilusin de que el material se enfria m$s r$pidamente de lo que en realidad lo %ace. 'ales aleaciones incluso al enfriarse lentamente en el aire tienen la ma"oría de los efectos deseados de temple.


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PINTADO6 Lo( %a!0o( (e &e$%i!a! co! ,!a capa "e pi!&,$a co! ,!a ca$0a el'c&$ica +,e ace +,e la pi!&,$a (e a"ie$a al %e&al co%o ,! i%! * el acaa"o e$%'&ico lo p$o&e0e "el "e&e$io$o "e la( &,e$a( a;e$ia"a(5 E(&e p$oce(o co!(i(&e e!6 0intura es una mezcla líquida o viscosa que aplicada por eBtensin, pro"eccin o inmersin sobre un objeto o material, lo reviste, colorea " protege. 1omponentes de las pinturas, %a" dos grandes grupos: • Componentes líquidos: Como el vehículo, que a su vez consta de un aglutinante y un disolvente. Componentes sólidos: Como los pigmentos y las cargas. 0ueden llevar, • adem$s, secativos " aditivos. 1ualidades que debe tener una pintura: Huena resistencia a la intemperie " a la corrosin. • Huena ad%erencia al objeto. • Ser neutro respecto al soporte. • • Estabilidad de color. • Huen rendimiento. ;ecorativa. •


Página 4(

o

INFORMACION DE MA3UINARIA PARA EL PULIDO@LIJADO SE NECESITA6 CINTA P&LIDORA

I!(,%o4()6 li%ad#$a d! bada


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Di(&$i,i"o$e(6



PARA EL BROC.ADO SE NECESITA6 BROCA PARA MECANI/AR Y &NA MA0&INA BROCADORA (CA'ETAS EN CASO DE &SAR &N FRESA)


Página 42

.e$$a%ie!&a4()6 $oca( pa$a el %eca!i
Di(&$i,i"o$e(6


Página 43

PARA EL ROSCADO INTERNO SE NECESITA: TORNO COMO MA0&INARIA Y MACO DE ROSCAR

.e$$a%ie!&a4()6 !$$$a%ad#$a *ac1# +a$a $#scad#s i!$i#$!s TECNOLOGIA MECANICA II

Página 44

Di(&$i,i"o$e(6



PARA EL MOLETEADO SE NESECITA6 &N TORNO COMO MA0&INA Y MOLETAS DE DIMENSIONES NORMALI/ADAS


Página 45

.e$$a%ie!&a4()6 *#l!as d! di*!si#!s #$*ali"adas

Di(&$i,i"o$e(6


Página 46



PARA EL PROCESO DE PINTADO SE NECESITA6 &NA MA0&INA DE PINT&RA EN POL'O ES &N E0&IPAMIENTO ESPECIALI/ADO DE CAR2A EL3CTRICA COMBINADA CON AIRE

Di(&$i,i"o$e(6


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MOSTRANDO PASO A PASO LAS DIFERENTES OPERACIONES6 152 U!a ;e< la( pie
/52 Se p$oce"e co! el li-a"o@P,li"o pa$a eli%i!a$ la l!ea +,e +,e"a "ei"o a lo( %ol"e(


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752 Se $eali
=52 Se $e#,e$

Página 4'

52 Se $eali
952 Se $eali

Página 5(

852 (e $eali
9) CONCLUSIONES •

#ctualmente la tecnología de la forja est$ mu" desarrollada, se %an implementado diversidad de equipos de forja, tales como prensas " diferentes tipos de dados, al igual de diferentes formas de to"osG %aciendo de la forja una


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Trabajo de Tecnología Mecánica Forjado de Llave

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