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1.1.3.- Efectos de la forja.

Las piezas forjadas presentan unas excelentes propiedades mecánicas como consecuencia de una serie de efectos que el propio proceso ejerce en el material.

  • Esquema del afino del grano en una operación de forja.

    Afino del grano: los metales están formados por gran cantidad de pequeños cristales individuales, denominados granos, cuyo tamaño y proceso de formación determinan en gran medida las propiedades mecánicas del material. A menor tamaño granular, mejores son en general las propiedades mecánicas del material.

    Los materiales suelen contener una gran cantidad de impurezas, bastante frágiles, que se concentran formando capas que envuelven los granos y los separan unos de otros. Cuanto más pequeños son éstos, mayor resulta la superficie intergranular total en la que puede repartirse dichas impurezas, resultando así capas más finas, o incluso discontinuas. Lo cual es beneficioso para las propiedades mecánicas del material.

    Durante el forjado, al golpear el material a una temperatura superior a la de recristalización, se produce primero una deformación (en general estiramiento) de esos granos, y por estar por encima de la temperatura de recristalización, éste se regenera formándose nuevos granos más pequeños. Cuanto mayor sea el grado de deformación más pequeños serán los granos de la pieza que se obtenga.

  • Vistas en las que se ve que en la pieza forjada la fibra está orientada según la configuración de la pieza, mientras que en la pieza mecanizada, la fibra está orientada en una única dirección.

    Orientación de la fibra: cuando los materiales se laminan o estiran por forja, todas las impurezas que contienen se aplastan y se alargan en la misma dirección, formando una especie de fibra cuya orientación determina las propiedades mecánicas del metal.

    Las resistencia mecánica de la pieza es peor en sentido transversal a la fibra, y mejor en sentido longitudinal. Por ello es importante que la fibra esté orientada en la dirección en que la pieza haya de soportar mayores esfuerzos, o lo que es lo mismo, que el trabajo de forja se realice de manera que la fibra se oriente según la funcionalidad de la pieza. El hecho de que esas fibras tengan una continuidad y no estén cortadas como ocurre en las piezas obtenidas por mecanizado (observa la imagen de la derecha) les da a las piezas obtenidas por forja una gran ventaja en cuanto a resistencia mecánica.

    Orientación de la fibra en una biela forjadaVista de la orientación de la fibra en una biela forjada.

    En la imagen de la izquierda puedes ver la orientación de la fibra en una biela obtenida mediante forjado. La estructura del grano, la fibra, se orienta según la forma de la pieza, dando lugar a una mayor ductilidad y mayor resistencia al impacto y a la fatiga.

  • Aplastamiento de las sopladuras en un material forjado.

    Disminución de defectos internos: estos defectos internos, que aumentan la fragilidad del material, aparecen como consecuencia del propio proceso de conformación inicial por el que pasa la mayoría de los metales (obtención en estado líquidos en horno y solidificación en molde), formando lingotes.

    Durante el forjado, al producirse un aplastamiento de la masa de metal, las sopladuras (cavidades producidas por los gases desprendidos en el enfriamiento del lingote, que no han podido llegar a la superficie) también se aplastan, llegando incluso a veces a desaparecer. Otros defectos, como las segregaciones (desviaciones de la composición química) disminuyen por efecto combinado de la alta temperatura y la propia forja, mejorando la homogeneidad del metal.