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Una fragua es un tipo de hogar utilizado para calentar metales , o el lugar de trabajo ( herrería ) donde se encuentra dicho hogar. El herrero utiliza la fragua para calentar una pieza de metal a una temperatura en la que se vuelve más fácil de moldear mediante forja , o hasta el punto en el que ya no se produce el endurecimiento por deformación . El metal (conocido como la "pieza de trabajo") se transporta hacia y desde la fragua utilizando tenazas , que también se utilizan para sostener la pieza de trabajo en el yunque del herrero mientras el herrero la trabaja con un martillo. A veces, como cuando se endurece el acero o se enfría la pieza de trabajo para que pueda manipularse con las manos desnudas, la pieza de trabajo se transporta a la tina de enfriamiento, que enfría rápidamente la pieza de trabajo en una gran masa de agua . Sin embargo, dependiendo del tipo de metal, puede requerir un enfriamiento con aceite o una salmuera de sal; muchos metales requieren más que el endurecimiento con agua simple. La tina de enfriamiento también proporciona agua para controlar el fuego en la fragua.
Una fragua suele utilizar carbón bituminoso , coque industrial o carbón vegetal como combustible para calentar el metal. Los diseños de estas fraguas han variado con el tiempo, pero independientemente de que el combustible sea carbón , coque o carbón vegetal, el diseño básico sigue siendo el mismo. [1]
Una fragua de este tipo es esencialmente un hogar o chimenea diseñado para permitir controlar el fuego de manera que el metal introducido en el fuego pueda ser llevado a un estado maleable o para producir otros efectos metalúrgicos ( endurecimiento , recocido y templado , por ejemplo). El fuego de la fragua en este tipo de fragua se controla de tres maneras: [ cita requerida ] cantidad de aire, volumen de combustible y forma del combustible/fuego.
A lo largo de miles de años de forja, estos dispositivos han evolucionado de una forma u otra como características esenciales de este tipo de forja: [2]
Durante el funcionamiento, se coloca combustible en el hogar o sobre él y se enciende. Una fuente de aire en movimiento, como un ventilador o un fuelle, introduce aire adicional en el fuego a través de la tobera. Con aire adicional, el fuego consume combustible más rápido y arde más caliente (y más limpio; el humo puede considerarse como combustible potencial que escapa).
Un herrero equilibra el combustible y el aire en el fuego para adaptarlo a determinados tipos de trabajo. A menudo, esto implica ajustar y mantener la forma del fuego.
En una típica fragua de carbón, el brasero se centra en un hogar plano. La tobera entra en el brasero por la parte inferior. En funcionamiento, el núcleo caliente del fuego es una bola de coque ardiendo en el interior y por encima del brasero. El corazón del fuego está rodeado por una capa de coque caliente pero no ardiendo. Alrededor del coque sin quemar hay una capa de transición de carbón que se transforma en coque por el calor del fuego. Alrededor de todo esto hay una capa de carbón crudo en forma de anillo o herradura, que normalmente se mantiene húmedo y bien compactado para mantener la forma del corazón del fuego y evitar que el carbón se queme directamente, de modo que se "cocine" y se convierta primero en coque.
Si se necesita un fuego más grande, el herrero aumenta el flujo de aire hacia el fuego, además de alimentar y profundizar el núcleo de coque. El herrero también puede ajustar la longitud y el ancho del fuego en una fragua de este tipo para adaptarse a diferentes formas de trabajo.
La principal variación con respecto a la forja y el fuego que acabamos de describir es una " corriente de aire invertida " en la que no hay crisol de fuego y la tobera ingresa al hogar horizontalmente desde la pared posterior.
El coque y el carbón vegetal se pueden quemar en las mismas forjas que utilizan carbón, pero como no es necesario convertir el combustible crudo en el corazón del fuego (como ocurre con el carbón), el fuego se maneja de manera diferente.
Los herreros individuales y las aplicaciones especializadas han fomentado el desarrollo de una variedad de forjas de este tipo, desde la forja de carbón descrita anteriormente hasta construcciones más simples que consisten en un agujero en el suelo con una tubería que conduce a él.
Una fragua a gas normalmente utiliza propano o gas natural como combustible. Un diseño común y eficiente utiliza una cámara de fragua cilíndrica y un tubo de quemador montado en ángulo recto con el cuerpo. La cámara normalmente está revestida con materiales refractarios , como una cerámica refractaria moldeable dura o una manta térmica de cerámica blanda (p. ej.: Kaowool ). El quemador mezcla combustible y aire que se encienden en la punta, que sobresale un poco hacia el revestimiento de la cámara. La presión del aire, y por lo tanto el calor, se pueden aumentar con un soplador mecánico o aprovechando el efecto Venturi .
Las fraguas a gas varían en tamaño y construcción, desde las grandes que utilizan un quemador grande con un soplador o varios quemadores atmosféricos hasta las que se construyen a partir de una lata de café utilizando un soplete de propano barato y sencillo . Incluso se puede construir una fragua pequeña a partir de un solo ladrillo refractario blando .
La principal ventaja de una fragua a gas es su facilidad de uso, especialmente para principiantes. Una fragua a gas es más fácil de manejar que una fragua a carbón, y el fuego que produce es limpio y constante. Son menos versátiles, ya que el fuego no se puede remodelar para adaptarse a piezas grandes o de formas inusuales. También es difícil calentar una pequeña sección de una pieza. Un error común es pensar que las fraguas a gas no pueden producir suficiente calor para permitir la soldadura por forja , pero una fragua a gas bien diseñada es lo suficientemente caliente para cualquier tarea.
Una forja es un molino accionado por agua donde el arrabio se refina para transformarlo en hierro forjado .
El yunque sirve como banco de trabajo para el herrero , donde se trabaja el metal que se va a forjar. Los yunques pueden parecer toscos y pesados, pero son una herramienta muy refinada cuidadosamente diseñada para satisfacer las necesidades de un herrero. Los yunques están hechos de hierro fundido o forjado con una cara de acero para herramientas soldada o de una sola pieza de acero para herramientas fundido o forjado. Algunos yunques están hechos solo de hierro fundido y no tienen cara de acero para herramientas. Estos no son yunques reales y no le servirán a un herrero como tales porque son demasiado blandos. Un término común para un yunque de hierro fundido es "ASO" u "objeto con forma de yunque". El propósito de una cara de acero para herramientas en un yunque es proporcionar lo que algunos llaman "rebote", además de ser duro y no abollarse fácilmente por golpes de martillo mal ubicados. El término rebote significa que proyecta parte de la fuerza de los golpes del martillo del herrero hacia el metal, moviendo así más metal a la vez que si no hubiera rebote. Un buen yunque puede proyectar entre el 50 y el 99 % de la energía de vuelta a la pieza de trabajo. La parte superior plana, llamada "cara", está muy pulida y suele tener dos agujeros (pero puede tener más o menos según el diseño). El agujero cuadrado se llama agujero Hardy, donde encaja el mango cuadrado de la herramienta Hardy. Hay muchos tipos diferentes de herramientas Hardy. El agujero más pequeño se llama agujero de punzón, que se utiliza como soporte para perforar agujeros en metal caliente o para sujetar herramientas de forma similar a como lo hace la herramienta Hardy, pero para herramientas que requieren poder girar un ángulo de 360 grados, como una herramienta de sujeción para cuando las tenazas del herrero no pueden sujetar una pieza de trabajo con la firmeza necesaria. En la parte delantera del yunque, a veces hay un "cuerno" que se utiliza para doblar, extraer acero y muchas otras tareas. Entre el cuerno y la cara del yunque, suele haber una pequeña zona llamada "escalón" o "mesa de corte" que se utiliza para cortar acero caliente o frío con cinceles y herramientas de corte en caliente sin dañar la cara del yunque. Las marcas en la cara se transfieren a imperfecciones en el trabajo del herrero.
Existen muchos tipos de martillos que se utilizan en el taller de un herrero, pero aquí se mencionarán solo algunos de los más comunes. Los martillos pueden tener formas y pesos que van desde media onza hasta casi 30 libras, según el tipo de trabajo que se realice con ellos.
Los cinceles están hechos de acero con alto contenido de carbono . Están endurecidos y templados en el borde de corte, mientras que la cabeza se deja blanda para que no se agriete al martillarla. Los cinceles son de dos tipos: cinceles calientes y cinceles fríos. El cincel frío se utiliza para cortar metales fríos, mientras que el cincel caliente es para metales calientes. Por lo general, los cinceles calientes son más delgados y, por lo tanto, no se pueden sustituir por cinceles fríos. Además, muchos herreros dan forma a los cinceles para que tengan un mango retorcido simple que se parezca a un martillo, se pueden usar a mayor distancia de los metales calientes. Son muy útiles y se encuentran en todo el mundo. [3]
Los herreros utilizan tenazas para sujetar metales calientes de forma segura. Las bocas están hechas a medida por el herrero en varias formas para adaptarse al agarre de varias formas de metal . No es raro que un herrero tenga veinte o más pares de tenazas; tradicionalmente, un herrero comenzaría a construir su colección durante el aprendizaje. Hay varios tipos de tenazas disponibles en el mercado. (1) tenaza plana (2) tenaza para remaches o anillos (3) tenaza estriada de borde recto (4) tenaza de gatillo
Los batanes son herramientas de formación de distintas formas que se utilizan para hacer ranuras o huecos. A menudo se utilizan en pares: el bataneador inferior tiene un mango cuadrado que encaja en el orificio resistente del yunque, mientras que el bataneador superior tiene un mango. La pieza de trabajo se coloca en el bataneador inferior y el superior se coloca sobre la pieza de trabajo y se golpea con un martillo. El bataneador superior también se utiliza para terminar esquinas redondeadas y para estirar o extender el metal.
La herramienta Hardy es una herramienta con un vástago cuadrado que encaja en un orificio Hardy. Hay muchos tipos diferentes de herramientas Hardy, como la herramienta Hardy de corte en caliente, que se utiliza para cortar metal caliente en el yunque; la herramienta Fuller, que se utiliza para extraer metal y hacer ranuras; las plantillas de doblado y muchas otras para enumerarlas todas.
Un tanque de enfriamiento es generalmente un recipiente grande lleno de agua que usa el herrero para enfriar el metal caliente. El tanque de enfriamiento se usa principalmente para enfriar partes de la pieza durante la forja (para protegerlas o evitar que el metal de una zona se "extienda", por ejemplo, por golpes de martillo cercanos); para endurecer el acero; para cuidar una fragua de carbón o de carbón vegetal; y simplemente para enfriar la pieza rápidamente para facilitar su inspección. En la forja de cuchillos y la fabricación de herramientas, el término generalmente se cambiará a "tanque de enfriamiento" porque se usa aceite o salmuera para enfriar el metal. Se cree que el término "tanque de enfriamiento" deriva de la palabra "apagar", como en apagar el calor.
La forja es un proceso que se utiliza para dar forma al metal en formas complejas dejando caer un martillo pesado con una matriz en su cara sobre la pieza de trabajo. [4]
La pieza de trabajo se coloca en la forja. Luego, el impacto de un martillo hace que el material calentado, que es muy maleable, se adapte a la forma de la matriz y de las cavidades de la matriz. Por lo general, solo se necesita una matriz para formar completamente la pieza. El espacio adicional entre las caras de la matriz hace que parte del material se presione hacia afuera de los lados, formando rebabas . Esto actúa como una válvula de alivio para la presión extrema producida por el cierre de las mitades de la matriz y luego se recorta de la pieza terminada.
El equipo utilizado en el proceso de formación de gotas se conoce comúnmente como martillo de impacto o martillo de impacto. Estos pueden ser accionados por aire, hidráulicamente o mecánicamente. Dependiendo de cómo se acciona la máquina, la masa del ariete y la altura de caída, la fuerza de impacto puede ser de entre 11.000 y 425.000 libras. Las herramientas que se utilizan, matrices y punzones, vienen en muchas formas y tamaños diferentes, así como en materiales. Ejemplos de estas formas son las planas y en forma de V que se utilizan para la forja de matriz abierta, y las matrices de impresión simple o múltiple que se utilizan para la forja de matriz cerrada. Los diseños de las matrices tienen muchos aspectos que deben tenerse en cuenta. Todas deben estar correctamente alineadas, deben diseñarse de manera que el metal y la rebaba fluyan correctamente y llenen todas las ranuras, y se deben tener consideraciones especiales para las almas y las costillas de soporte y la ubicación de la línea de separación. Los materiales también deben seleccionarse con cuidado. Algunos factores que influyen en la selección de los materiales son el costo, su capacidad de endurecimiento, su capacidad para soportar altas presiones, abrasión en caliente, agrietamiento por calor y otros factores similares. Los materiales más comunes que se utilizan para las herramientas son el acero al carbono y, en algunos casos, aleaciones a base de níquel.
Los materiales que se utilizan con mayor frecuencia en la forja por estampación son el aluminio, el cobre, el níquel, el acero dulce, el acero inoxidable y el magnesio. El acero dulce es la mejor opción y el magnesio generalmente no es un material adecuado para la forja por estampación.
Varios dioses y diosas están asociados con la forja en varias mitologías, como la irlandesa Brígida , el Ogun de África occidental , el griego Hefesto y el romano Vulcano . [5] [6] [7]
