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1.2.8.- Tolerancias de forja

A la hora de diseñar una pieza que se fabricará mediante un proceso de forja, es conveniente tener en cuenta que deberemos aplicar unas tolerancias amplias. La norma DIN EN 10243-1 establece los valores admisibles de dichas tolerancias para piezas de forja. La norma distingue dos grados de calidad: la calidad F se define como calidad normal y la calidad E se define como calidad excepcional. Esta segunda tendrá los límites de tolerancia más estrechos y por tanto serán piezas más caras.

Los factores que determinan la tolerancia de una pieza de forja son cuatro:

  • El peso total de la pieza: es el parámetro primordial para entrar en las tablas dadas por la norma.
  • Imagen de planos de partición

    Perfil de la superficie de partición: se distingue entre los perfiles simétricos (las superficies de partición planas irían dentro de este grupo) o los perfiles asimétricos. En la figura de la derecha, extraída de la Norma DIN-EN-10243-1, tienes varios ejemplos.

  • Calidad del acero: Se establecen dos grados de dificultad según el tipo de acero a forjar:

    • M1: Aceros con porcentaje de carbono inferior o igual a 0,65% y un total de elementos de aleación (Mn, Ni, Cr, Mo, V, W) inferior al 3%.

    • M2: Aceros con porcentaje de carbono superior a 0,65% o un total de elementos de aleación superior al 3%. 

  • Imagen de sólido circunscrito 

    Factor de complejidad de forma de la pieza. Se calcula haciendo la división entre el peso de la pieza y el peso del sólido circunscrito. En la imagen de la derecha, extraída de la Norma DIN-EN-10243-1, puedes ver varios ejemplos de sólidos circunscritos para distintas piezas. La fórmula a aplicar es:

Expresion matematica

En función del valor de S obtenido se entra a las tablas con este parámetro:

  • S4: para S desde 0 hasta 0,16 (incluido).
  • S3: para S desde 0,16 hasta 0,32 (incluido). 
  • S2: para S desde 0,32 hasta 0,63 (incluido).
  • S1: para S desde 0,63 hasta 1 (incluido).

Una vez conocidos estos cuatro factores podremos consultar las tablas para determinar las tolerancias admisibles. Estas tablas se te adjuntan en el siguiente documento:

Tablas de tolerancias para forja de aceros. Calidad F (Normal). 

Ten en cuenta que la Tabla 1 (longitudes, anchos y alturas) se debe aplicar a aquellas dimensiones en las que la superficie de partición no "corte" la dimensión. En aquellas dimensiones en las que la superficie de partición "corta" la dimensión se debe aplicar la Tabla 2 (espesores). Ten en cuenta que solamente tienes las tablas para calidad F (normal). Para la calidad E (excepcional) se aplican otras tablas que deberías consultar en la norma.

El procedimiento habitual es escoger la tolerancia para la longitud máxima de la pieza, y aplicar esa tolerancia a todas las longitudes, y hacer lo mismo con los anchos, alturas y espesores. Así tendremos una tolerancia para las longitudes, otra para los anchos, otra para las alturas y otra para los espesores.

Ejercicio resuelto

Se quiere hacer en forja la pieza de la siguiente figura (extraída de la Norma DIN-EN-10243-1). El material es F-1140. Calcula las tolerancias para las dimensiones de longitud, ancho, alto y espesor.

Plano de la pieza.

Debes conocer

En este documento adjunto se te indican los pasos a seguir para determinar el peso de una pieza dibujada en Autodesk Inventor:

Tutorial peso.