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MAQUINARIA

Prensas hidráulicas. Estas prensas funcionan a velocidades constantes y son de carga limitada o restringida. En otras palabras, una prensa se detiene si la carga requerida excede su capacidad. Se pueden transmitir grandes cantidades de energía a una pieza de trabajo por medio de una carga constante a través de un recorrido, cuya velocidad se puede controlar. Puesto que el forjado en una prensa hidráulica es más tardado que en otros tipos de máquinas de forjado descritos, la pieza de trabajo se puede enfriar con rapidez a menos que se calienten las matrices. En comparación con las prensas mecánicas, las prensas hidráulicas son más lentas y tienen costos iniciales más altos, pero requieren menor mantenimiento. Por lo general, una prensa hidráulica consiste en un bastidor marco de forja con dos o cuatro columnas, pistones, cilindros, arietes y bombas hidráulicas accionadas por motores eléctricos. Se puede variar la velocidad del ariete durante el recorrido. Las capacidades de prensado van de 125 MN (14,000 toneladas cortas) para forjado de matriz abierta, hasta 450 MN (50,000 toneladas cortas) en América del Norte, 640 MN (72,000 toneladas cortas) en Francia y 730 MN (82,000 toneladas cortas) en Rusia para forjado en matriz cerrada. La viga principal de soporte del tren de aterrizaje del avión Boeing 747 se forja en una prensa hidráulica de 450 MN (50,000 toneladas cortas), que se muestra en la figura 14.1c (con la pieza en la parte frontal). Esta parte está fabricada con una aleación de titanio y pesa casi 1350 kg (3000 libras).

Prensas mecánicas. Estas prensas son básicamente de tipo manivela o excéntrica. La velocidad varía desde un máximo en el centro del recorrido, hasta cero en su parte inferior, por lo que son de recorrido o carrera limitada. La energía en una prensa mecánica se genera con un gran volantín accionado por un motor eléctrico. Un embrague acopla el volantín en un eje excéntrico. Una biela traduce el movimiento giratorio en movimiento lineal alternativo. Debido al diseño de la unión, se pueden aplicar fuerzas muy altas en este tipo de. La fuerza disponible en una prensa mecánica depende de la posición del recorrido y se vuelve extremadamente alta en la parte inferior del centro “muerto”. Por lo tanto, una instalación adecuada es fundamental para evitar que se rompan las matrices o los componentes del equipo. Las prensas mecánicas tienen altas velocidades de producción, son más fáciles de automatizar y requieren menos habilidades del operador que otros tipos de máquinas. Las capacidades de la prensa van de 2.7 a 107 MN (300 a 12,000 toneladas cortas). Las prensas mecánicas son preferibles para el forjado de partes de alta precisión.

Prensas de tornillo. Estas prensas obtienen su energía de un volantín, por lo que son de energía limitada. La carga de forjado se transmite a través de un tornillo vertical grande y el ariete se para cuándo se disipa la energía del volantín. Si las matrices no cierran al final del ciclo, la operación se repite hasta que se complete el forjado. Las prensas de tornillo se utilizan para varias operaciones de matriz abierta y matriz cerrada. En particular, son adecuadas para pequeñas cantidades de producción, sobre todo partes delgadas con alta precisión, como los álabes de las turbinas. Las capacidades de las prensas van de 1.4 a 280 MN (160 a 31,500 toneladas cortas).

Martillos. Los martillos obtienen su energía de la energía potencial del ariete, que se convierte en energía cinética, por lo que son de energía limitada. A diferencia de las prensas hidráulicas, los martillos (como se infiere de su nombre) operan a altas velocidades y el tiempo reducido de formado minimiza el enfriamiento de una forja en caliente. De esta manera, las bajas velocidades de enfriamiento permiten el forjado de formas complejas, en especial aquéllas con cavidades delgadas y profundas. Por lo general, para completar el forjado se realizan varios impactos sucesivos sobre la misma matriz. Hay martillos disponibles en una variedad de diseños y son el tipo más versátil y menos costoso de equipo de forjado.

Martinetes. En los martinetes mecánicos, el recorrido del ariete hacia abajo se acelera con presión de vapor, aire o hidráulica hasta casi 750 kPa (100 psi). Los pesos de los arietes van de 225 a 22,500 kg (500 a 50,000 libras) con capacidades de energía que van hasta 1150 kJ (850,000 pies-libras). En la operación de los martinetes por gravedad (proceso conocido como forjado de caída libre), la energía se obtiene del ariete en caída libre (energía potencial). La energía disponible en un martinete es el producto del peso del ariete por la altura de su caída. Los pesos del ariete van de 180 a 4500 kg (400 a 10,000 libras) con capacidades de energía que van hasta 120 kJ (90,000 pieslibras).

Contramartillos. Este martillo tiene dos arietes que se acercan al mismo uno al otro, horizontal o verticalmente, a fin de forjar la parte. Como en las operaciones de forjado de matriz abierta, la parte se puede girar entre impactos para formar la pieza de trabajo de manera adecuada durante el forjado. Los contramartillos operan a altas velocidades y transmiten menos vibración a sus bases. Las capacidades van hasta 1200 kJ (900,000 pies-libras).

Máquinas de forjado de alto índice de energía (HERF). En este tipo de máquina, el ariete se acelera rápidamente por medio de gas inerte a alta presión y la parte se forja en un impacto a una gran velocidad. A pesar de que existen diversos tipos de estas máquinas, varios problemas asociados con su operación, mantenimiento, ruptura de las matrices y consideraciones de seguridad han limitado en gran medida su uso en la industria.