Principios del diseño de forja

El diseño de forja no es una tarea sencilla. Existen infinitas combinaciones de varios factores posibles, como las propiedades del material que se está forjando, el tipo de proceso de forjado, el diseño de la herramienta, los métodos de fabricación del troquel, etc. A continuación se incluyen algunos principios de diseño de forjado recomendados: 1. Línea de separación 2. Borrador 3. Costillas 4 Webs 5. Radios de esquina 6. Radios de filete 7. Bolsillos y huecos 8. Perforar agujeros.

Principio # 1. Línea de Partida:

El plano de separación entre las mitades superior e inferior de un conjunto de troquel cerrado se denomina línea de separación. Puede ser recto, horizontal o inclinado, o puede ser irregular, incluyendo más de un plano.

Algunas consideraciones de diseño, para determinar la forma y la posición de la línea de separación son las siguientes:

(i) La línea de separación debe pasar por la periferia máxima de la forja. Porque, es más fácil extender el metal lateralmente que forzarlo para que llene profundamente, muere las impresiones. (Fig. 5.28 a).

(ii) Siempre es ventajoso formar una superficie plana mediante una matriz superior plana y un contador de forjado por impresión en la matriz inferior. (Fig. 5.28. B).

(iii) Si se requiere una línea de partición inclinada, entonces no excede los 75 °. Debido a que, los destellos inclinados pueden crear problemas en el recorte y la posterior operación de mecanizado.

(iv) Una línea de separación debe ubicarse de manera tal que promueva la alineación del fibroso para cumplir con el requisito de resistencia de un componente forjado. (Fig. 5.28 c).

(v) Cuando se diseña la línea de separación para un componente que tiene bandas y nervaduras, es deseable tener la línea de separación en la parte superior o en las superficies inferiores. (Fig. 5.28 d).

Principio # 2. Proyecto:

Un cono dado a los lados internos y externos de una forja de matriz cerrada se conoce como calado. Se expresa como un ángulo desde la dirección de la carrera de forja.

Las funciones del borrador son:

(a) Para evitar dificultades de producción.

(b) Para lograr el flujo de metal deseado.

Cuanto menor sea el ángulo de tiro, más difícil será eliminar la forja de la matriz. Por lo tanto, los ángulos de tiro de menos de 5 ° no están permitidos en el forjado por caída de piezas, donde no hay un eyector para empujar la pieza fuera de la cavidad del troquel.

La siguiente tabla 5.3 da los ángulos de tiro estándar:

A continuación se presentan algunas consideraciones de diseño con respecto al borrador:

(i) Es una buena práctica usar un tiro constante en toda la periferia de la forja.

(ii) También se recomienda aplicar un ángulo de tiro más pequeño en la periferia exterior que en la interior. Esto se justifica, ya que la superficie exterior se contraerá de la superficie de la cavidad del troquel como resultado de que la pieza se trabe hacia abajo y, por lo tanto, proporcione una fácil remoción de la forja.

(iii) Trate de hacer uso del tiro natural inherente en algunas formas, como superficies cónicas y curvas, al diseñar el producto forjado. Fig. 5.29 (a).

(iv) A veces, cambiar la orientación de la cavidad del troquel puede dar lugar a un tiro natural. Por lo tanto, eliminando cualquier calado sobre las superficies. Fig. 5.29 (b).

(v) Otro método recomendado para proporcionar el calado, es proporcionar un calado mayor en la cavidad más baja del troquel. Este borrador se conoce como borrador correspondiente. Fig. 5.29 (c).

Principio # 3. Costillas:

Una costilla es una parte delgada de la forja que es normal al plano de forja.

Las siguientes son las consideraciones de diseño con respecto a las costillas:

(i) Se recomienda mantener la relación altura-espesor de una costilla por debajo de 6, y preferiblemente en 4.

(ii) Evite las costillas delgadas y los radios de filete pequeños.

Principio # 4. Webs:

Una red es una parte delgada de la forja que pasa a través o paralela al plano de forja.

A continuación se presentan las consideraciones de diseño para webs:

(i) Siempre es deseable mantener el grosor de una banda al mínimo, dentro de límites prácticos.

(ii) Es aconsejable aumentar los valores de espesor de la banda para el acero y otros metales que tienen poca capacidad de fragua que el aluminio.

Principio # 5. Radio de la esquina:

Hay dos factores principales que deben tenerse en cuenta al seleccionar un valor pequeño de los radios de esquina.

(i) Primero, el radio de esquina pequeño requiere un filete afilado en el acero del troquel, que actúa como un elevador de tensión.

(ii) Segundo, cuanto menor sea el radio de la esquina, mayor será la presión de forjado requerida para llenar la cavidad del troquel.

(iii) Algunos otros factores que se consideraron al seleccionar los radios de las esquinas son: Distancia desde la esquina hasta la línea de separación, la capacidad de forjar del metal es trabajo.

(iv) Cuanto mayor sea la distancia desde la línea de separación, mayor debe ser el radio de la esquina.

(v) Generalmente se considera un radio de esquina de 1.5 mm para piezas forjadas de aluminio y un radio de 3 mm para piezas forjadas de titanio de forma y tamaño similares.

(vi) Para los radios de esquina de las costillas delgadas, una regla del pulgar indica que siempre es deseable que el grosor de la costilla sea igual al doble del valor del radio de la esquina. Una costilla más gruesa puede tener un borde plano con dos radios de esquina, cada uno igual al valor recomendado Fig. 5.32. BaDD

Principio # 6. Radios de filete:

Los radios de filete son un factor importante en el diseño de matrices de forja. La Fig. 5.33 muestra el inicio paso a paso de los defectos de forja causados por pequeños radios de filete. Un radio de filete pequeño produce la separación del metal de la matriz y produce huecos.

Principio # 7. Bolsillos y Recesos:

Se proporcionan bolsillos y rebajes para ahorrar material, reducir los costos, promover la alineación deseable de la macroestructura fibrosa y mejorar las propiedades mecánicas, logrando así un mayor grado de deformación, a continuación se presentan las recomendaciones:

(i) Los rebajes nunca deben ser perpendiculares a la dirección del flujo de metal.

(ii) Deben preferirse los recesos de contorno simple, junto con los filetes generosos.

(iii) Las profundidades del rebaje formado en las matrices están restringidas a la profundidad máxima de las matrices.

Principio # 8. Perfora los agujeros:

Los agujeros de perforación son a través de agujeros producidos en una banda delgada, antes del proceso de forjado. Reducen el área neta proyectada de la forja y, por lo tanto, disminuyen la carga de forja requerida.

A continuación se presentan algunas consideraciones de diseño:

(i) Iris recomienda ubicar un orificio perforado alrededor del área central de una red delgada.

(ii) Siempre que sea posible, use un brillo alrededor de la periferia de un punzón.

(iii) Un solo golpe grande es siempre ventajoso que el número de pequeños que tienen la misma área.

(iv) Trate de reducir el número de ponches.

(v) Trate de evitar contornos irregulares con esquinas afiladas.