Capitulo 15 15.51 Suponga que usted es el técnico de una asociación de fabricantes de extrusores y maquinas
extrusoras. Prepare un folleto técnico para clientes potenciales, donde aparezcan todas las ventajas de la extrusión. La extrusión es un proceso de formado por compresión, en el cual el material de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal. El proceso puede parecerse a apretar un tubo de pasta de dientes.
Con la extrusión es posible conseguir diversas geometrías de perfil ya que el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal.
Existe el proceso de extrusión directa:
Es el proceso mas común de de extrusión. Esta trabaja colocando colocando la barra en un recipiente fuertemente reforzado. La barra es empujada a través del troquel por el tornillo o carnero. Hay un dummy block reusable entre el tornillo y la barra para mantenerlos separados.
Dependen de
Geometría
Del material a procesar
Extrusión indirecta:
Una reducción del 25 a 30% de la fuerza de fricción, permite la extrusión de largas barras. El recubrimiento del contenedor durara más debido al menor uso.
Extrusión hidrostática: No fricción entre el contenedor y la barra, reduciendo la fuerza requerida. Esta finalmente permite mayores velocidades, proporciones de la reducción mas altas y menores temperaturas de la barra. Usualmente la ductilidad del material disminuye cuando altas presiones son aplicadas. Largas barras y largas secciones transversales pueden ser extruidas.
Flexibilidad:
Bajo Costo: Se debe en parte a la eficiencia del proceso. La mayoría de los moldeados por extrusión usan termoplásticos, que pueden reutilizarse varias veces cuando son derretidos y enfriados.
El moldeo por extrusión provee una considerable flexibilidad en cuanto a los productos de corte transversal
Los materiales sobrantes, normalmente descartados en otros procesos, también pueden ser reutilizados, bajando el costo de las materias primas
Alteraciones post-extrusivas:
El plástico permanece caliente cuando sale del extrusor, lo cual permite una manipulación inmediata.
15.52 Suponga que falta el resumen de este capítulo. Escriba un resumen de una página, con 1o
más relevante del proceso de estirado de alambres. La extrusión es un proceso en el que una palanquilla es forzada a pasar por una matriz o dado, mediante este proceso se obtienen piezas semiacabadas. Se pueden diferenciar varios tipos de extrusión dependiendo de la ductilidad del material: En frio, en caliente o en frio. Entre los productos más importantes de la extrusión están: rieles para ventanas corredizas. El estirado es un proceso muy parecido a la extrusión, la diferencia esta en que en lugar de presionar el metal para que pase por el dado este estira. Los productos que se pueden obtener en este proceso son varillas y alambre (trefilado). Existen varios tipos de extrusión: -
Directa: La palanquilla es empujada hacia a delante mediante un pistón hidráulico. Hidrostática: La palanquilla es de menor diámetro que la cámara que se llena con fluido y se empuja el fluido. Indirecta: El dado se mueve hacia la palanquilla La extrusión en caliente requiere que se caliente la palanquilla sobre su temperatura de re cristalización, se aplica a materiales con baja ductilidad, en consecuencia se forma una costra, en este tipo de extrusión se requiere que en el dado exista un bloque de apoyo que es donde se quedara la costra. El diseño de los dados requiere de mucha experiencia y es recomendable que se eliminen esquinas pronunciadas para una buena extrusión. Los lubricantes en la extrusión son usados para el trabajo en caliente, de manera que se conserven los dados. Se usan por ejemplo Vidrio. Mediante extrusión en frio se fabrican artes de bicicletas, electrodomésticos y equipo de transporte agrícola. Las ventajas de esta extrusión es que la s propiedades mecánicas de la pieza son mejores, se reduce la necesidad de operaciones para una mejor calidad superficial y ahorro al no tener q calentar el material. Entre los defectos de las extrusiones están: el agrietamiento de la superficie, que ocurre cuando la velocidad de extrusión es muy alta, el defecto de tubo que surge por que las impurezas se reúnen en el centro y el agrietamiento interno que son grietas en la pieza extruida El estirado o trefilado es muy parecido al estirado, una variable que se debe controlar muy bien es la velocidad de estirado, este proceso se usa en la fabricación de alambres para electroimanes entre otros.
15-53 Consulte las publicaciones técnicas y haga una lista detallada de los pasos de manufactura
para fabricar agujas hipodérmicas metálicas largas. Se parte de una tira plana de acero inoxidable, pasa por una fresadora que le da la forma de tubo. Un laser suelda las uniones; posteriormente pasa por el trabajo en frio lo cual le
da mayor rigidez en el cual se presiona el tubo en una matriz varias veces lo cual hace que el tubo adelgace considerablemente y se obtiene un tubo más resistente y mas delgado. Una cuchilla eléctrica marca los tubos mientras unas alfombrillas de goma pasan sobre ellos y los mueven, lo cual hace que los tubos se rompan por la línea marcada con movimientos de vibración unos 5 cm. Caen en un contenedor desordenado, el cual gracias a la presión de aire se agita y hace que las agujas se ordenen. Se sacan algunos para el control de calidad con un micrómetro; el tubo debe medir 2mm. A continuación, un tambor mecánico pega una cinta adhesiva sobre ellos, la cual cumple la función de sujetarlos mientras son sometidos a mas procesos luego se cortan de manera que haya unos 100 y se los rocía con oxido de aluminio, este los desbasta para que sea mas fácil trabajar la superficie. Se coloca las tiras en una rueda de afilar, sobre las puntas cae un refrigerante mientras el dispositivo se mueve por la rueda de afilar, el dispositivo gira los tubos y se vuelve a afilar con un distinto ángulo de rueda. Para la inspección se saca una aguja y mide la longitud del afilado, el diámetro exterior, diámetro interior insertando un calibre cilíndrico dentro del tubo. Se prosigue a llevarlas a la maquina de montaje automatizado una maquina adjunta la aguja al cono (pieza de latón y níquel que conecta la aguja a la jeringa), las cuales caen sobre unos soportes y unos dedos metálicos las alinean para que encajen bien. Finalmente una maquina aprieta la aguja contra el cono y los une mediante fricción, un cilindro de plástico cae, el cual cubre el extremo afilado. 15.54 La fig. 15.2 muestra tres ejemplos de productos que se obtienen cortando las secciones
extruidas en tramos pequeños. Cite otros productos que se puedan hacer en forma parecida. Se pueden hacer de forma parecida a los productos presentados en la fig. 15.2 los engranajes, tuercas, tubos sin costura, mandriles, chapas para ventanas y puertas, perfiles de aluminio entre otros.
15-55 Describa las semejanzasy las diferencias entre extrusión y estirado, y cite algunos productos
específicos que se puedan fabricar por uno de esos procesos, o por los procesos de forjado.
Extrusión es un proceso en el que una palanquilla es forzada a pasar por un dado, las piezas tienen una sección transversal constante. Estirado es un proceso en el que una parte de una palanquilla es reducida o su forma es modificada al jalarla a través de un dado. En cuanto a defectos, la extrusión puede desarrollar grietas superficiales, defecto de tubo y agrietado interno, en el caso del estirado este desarrolla defectos de costura y agrietamiento central. En el diseño de dados de trefilado los angulos van de 6 a 15°, tienen 2 angulos uno de alivio y otro de aproximación, los materiales usados son aceros hasta incluso diamantes para alambre fino. El diseño de dados en la extrusión varía entre dados cuadrados en los que se usan materiales no ferrosos y las zonas de metal muerto crean el ángulo del dado, en conformado de tubos se usa un mandril para crear el orificio, en cuanto al espesor se conforman >1mm en aluminio, >3mm de acero al carbono y >5mm de aceros inoxidables. Entre los productos comunes están: Marcos de ventanas y puertas, tubos,latas de bebidas, barandillas y soportes. Cableado eléctrico, electrodos de soldar muelles, clips de papel, radios de la rueda de la bicicleta y cuerdas para instrumentos musicales.
15.56 Haga una lista extensa de productos que se fabriquen o que tengan uno o mas componentes
fabricados con a) alambre y b) varillas de diversas secciones transversales. -
Aspas para batidoras, como tambien batidores manuales Agujas hipodérmicas como tambien de costura Puntas para bolígrafos a partir de alambre de laton. Tornillos, tuercas, pernos y clavos Estructuras para hormigón armado Alambron: Materia prima para fabricación de varilla, mallas, semiflecha, alambre pulido, clavos. Alambre de puas: Utilizado como delimitador o barda de protección en terrenos Alambre Galvanizado: Util en la industria ferretera, fabricación de parrillas, mallas y productos que requieran protección contra la humedad. Alambre recocido: Practico y útil en la industria de la construcción y en amarres de productos de acero para facilitar su embalaje Alambre Pulido: Utilizado en fabricación de tornillería y clavos, parrillas , estantería, postes, tubería de concreto, tambien artesanías manuales y objetos trabajados manualmente.
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Varilla grado 6000: varilla de alta resistencia, útil para reforzar postes de concreto, vigas, estribos, refuerzo en muros de mampostería, losas aligeradas. Entre otros derivados están la malla electrosoldada y malla para castillo. Alambre recubierto con polímeros para cables electricos, se utilizan hilo de cobre aun 99% de pureza. Alambre de acero inoxidable para aplicaciones medicas: por su alta resistencia con con propiedades mecánicas uniformes, acabado y superficie muy limpia, resistencia a la corrosión y tolerancias dimensionales minimas. Otros productos derivados del alambre son las abrazaderas, alambre MIG para soldadura, anclajes, tubos de escape, bandejas portacables, cadenas, cintas transportadoras, ejes para bisagras, filtros para agua, ganchos y grapas, lana metalica, remaches tubulares y telas metalicas, entre otros.
15-57 Consulte las publicaciones técnicas y explique como se puede aplicar vibraciones externas al
estirado de alambres para reducir la fricción. También comente las direcciones posibles de vibración, por ejemplo, longitudinal o de torsión. En el proceso de estirado de alambres se pueden alcanzar diámetros hasta de 0,3mm. Se hace un análisis pormenorizado del mecanismo de reversión de la fricción al estirado por vibraciones ultra sonoras de los alambres, para el caso en que la trefiladora esta ubicada en los máximos de oscilación de las ondas y activada paralelamente a la dirección de estirado. La disminución de la fuerza de estirado para la tecnología anteriormente mencionada en comparación con el estirado clásico, se ha explicado a través del contacto intermitente en el área de deformación metalherramienta.
15-58 Describa los productos que se pueden fabricar con el proceso de extrusión lateral de la fig
. La extrusión lateral se usa para forrar alambres y recubrir los conductores eléctricos con plástico; para la fabricación de riel
15-59 Consulte las publicaciones técnicas y escriba un ensayo breve sobre la tecnología de la
lubricación con vidrio, en la extrusión en caliente. Se usa el vidrio como lubricante de la extrusión en caliente; ya que además de reducir la fricción proporciona aislamiento térmico efectivo entre el tocho y el recipiente de extrusión. Recubrimientos superficiales no metálicos producidos químicamente, especialmente fosfatos, facilitan el hechurado en frio del acero. El recubrimiento del fosfato actúa también como agente de deslizamiento y como retentor del lubricante. 15.60 Un juguete frecuente en los niños es una prensa de extrusión en miniatura que se usa con
pasta o plastilina suave, para hacer varias formas. Compre ese juguete y demuestre los defectos superficiales que se pueden desarrollar. Afortunadamente logramos conseguir un juguete de extrusión de plastilina. Iniciamos el experimento calentando la plastilina con las manos hasta que tenga una textura suave, le dimos la forma de un paralelepípedo al material para poder insertarlo en el juguete.
El dado del juguete es circular por lo que obtuvimos plastilina de forma cilíndrica. Empujamos el material a través de la extrusora, que por cierto es una extrusora lateral.
Entre los defectos comunes en la extrusión están: -
Agrietamiento superficial A altas temperaturas: • Como resultado de demasiado alto la temperatura, la fricción, la velocidad • La superficie comienza a agrietarse y luego ra sgar
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A temperaturas más bajas: Defecto de bambú Efecto tubo Óxidos superficiales y las impurezas se sienten atraídos por el centro del tocho (como un embudo) Se minimiza este efecto haciendo que el flujo del patrón sea más uniforme Grietas Internas Debido a tensiones de tracción en la línea central en la deformación zona
La Tendencia de agrietamiento central aumenta con el aumento del ángulo de la matriz, aumenta con el aumento de cantidad de impurezas, pero disminuye con el aumento de relación de extrusión y de fricción En la experimentación, encontramos Grietas superficiales probablemente por la velocidad irregular de extrusión y Grietas Internas que pensamos se deben a impurezas que pudieron incorporar al momento de calentar la plastilina.
15.61 Aunque los productos extruidos suelen ser rectos, es posible diseñar matrices para que el
producto desarrolle una curvatura constante al salir de ellas. a) Describa sus ideas acerca de como se puede lograr eso, b) ¿Qué aplicaciones tendrían las extrusiones curvadas? Tanto en la extrusión en caliente como en frio las piezas salen rectas, para poder curvar el metal extruido seria necesario incorporar una dobladora a la maquina de extrusión para darle la forma deseada o incorporar rodillos para poder dar forma. En el trefilado se utilizan rodillos para corregir la pieza una vez salida del trefilado para enderezar y pulir la superficie, se podria aplicar algo parecido pero acomodando los rodillos de forma diferente lograr la curvatura del metal. Algunas aplicaciones que tienen las extrusiones curvadas son: rieles, canales de aluminio, marcos de ventanas, extrusiones para arquitectura, secciones de trasportadores de pista.
