Laminacion
Objetivo
Conocer el proceso de laminación, sus defectos y sus características, proceso por el cual se obtienen láminas de un espesor requerido a partir de láminas de un grosor mayor, mediante el uso de rodillos.
Marco teórico
Laminación La laminación es un método de conformado o deformación utilizado para producir productos metálicos alargados de sección transversal constante. Este proceso metalúrgico se puede realizar con varios tipos de máquinas. La elección de la máquina más adecuada va en función del tipo de lámina que se desea obtener (espesor y longitud) y de la naturaleza y características del metal. Este es un proceso en el cual se reduce el espesor del material pasándolo entre un par de rodillos rotatoriosLos rodillos son generalmente cilíndricos y producen productos planos tales como láminas o cintas. También pueden estar ranurados o grabados sobre una superficie a fin de cambiar el perfil, así como estampar patrones en relieve. Este proceso de deformación puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en frío.
Ventajas Con las operaciones de trabajo en caliente se pueden lograr cambios significativos en la f orma de las partes de trabajo. Las operaciones en frío se pueden usar no solamente para dar forma al trabajo, sino también para incrementar su resistencia. Este proceso no produce ningún desperdicio como subproducto de la operación.
Desventajas La mayor parte de los procesos de laminado involucran una alta inversión de capital, requieren equipo y piezas pesadas llamadas molinos laminadores o de laminación. •
El alto costo de inversión requiere que los molinos se usen para producciones en grandes cantidades de artículos estándar como láminas y placas.
•
La mayoría del laminado se realiza en caliente debido a la gran cantidad de deformación requerida por lo que los productos no pueden mantenerse dentro de las tolerancias adecuadas y la superficie presenta una capa de óxido característica.
Aplicaciones y productos La fabricación de acero representa la aplicación más común de las operaciones de laminación. El lingote de acero fundido se solidifica y posteriormente se transforman en lupias, tochos o planchas. Las lupias se laminan para generar perfiles estructurales y rieles para ferrocarril. Los tochos se laminan para producir barras y varillas. Estas formas son la materia prima para el maquinado, estirado de alambre, forjado y otros procesos de trabajo de metales. Las planchas se laminan para convertirlas en placas, laminas y tiras. Las placas laminadas en caliente se usan para la construcción de barcos, puentes, calderas, estructuras soldadas para maquinaria pesada, tubos y tuberías entre otros. El laminado en frío hace más resistente el metal y permite tolerancias más estrechas del espesor, está libre de incrustaciones de óxido por lo que es ideal para estampados, paneles exteriores y otros productos que van desde automóviles hasta utensilios y muebles de oficina. El producto final de la laminación puede presentarse en grupos de chapas de tamaños normalizados, o de bobinas en las que la lámina se enrolla en un cuerpo, también bajo medidas normalizadas. La lámina puede ser tratada químicamente después de su transformación para variar su comportamiento mecánico con tratamientos superficiales comunes, como el galvanizado.
Este es un proceso de compresión indirecta. Normalmente la única fuerza o esfuerzo aplicado es la presión radial de los rodillos laminadores. Esto deforma el metal y lo jala a través de la holgura de los rodillos. El proceso puede ser comparable a la compresión en el forjado pero difiere en dos aspectos; la compresión se efectúa entre un par de platinas con diferentes inclinaciones entre una y otra, y que el proceso es continuo.
Distribuciones de fuerza
Las Distribuciones de fuerzas de el Forjado y Laminado. Tipos de molino
Molino de dos rodillos fue el primero y más simple, pero su capacidad de producción tiende a ser baja debido al tiempo que se pierde al tener que regresar el metal al frente del tren o molino
Molino rodillos reversibles El metal puede ser laminado en ambas direcciones. Este molino está limitado por la longitud que puede manejar y si la velocidad de laminado se aumenta, el resultado casi es el mismo debido al incremento del tiempo requerido para invertir la rotación en cada pasada.
Molino tres rodillos
Tiene las ventajas de los molinos reversibles de dos rodillos.
Los molinos de cuatro rodillos son un tipo especial del molino de dos rodillos, en un intento por reducir la carga de laminado el diámetro del rodillo de trabajo se disminuye.
El diámetro de los rodillos de apoyo no pueden ser mayor que 2 a 3 veces los de trabajo.
Molinos continuos de laminación Clasificación de molinos de acuerdo con el arreglo de bastidores
EFECTOS DE LA CARGA DE LAMINADO Es esencial en los procesos de deformación de metales que la herramienta esté cargada sólo en forma elástica mientras la pieza de trabajo fluye plásticamente. Las cargas y esfuerzos de laminado pueden ser muy grandes, especialmente cuando la pieza de trabajo es delgada y endurecida por trabajo. La herramienta en el laminado comprime todo el molino rodillo y carcaza que tiene dimensiones medibles en metros. APLASTAMIENTO DE LOS RODILLOS Reacción del metal ocasionando aplastamiento en los rodillos.
FLEXIONADO DE RODILLOS Cualquier deflexión en los rodillos da lugar a que el metal producido sea más grueso en su centro que en sus orillas.
Flexión del rodillo Los intentos para evitar o limitar el flexionado de los rodillos involucran entre otros la disminución de la carga de laminado. Esto ha dado lugar a rodillos de trabajo pequeños y a molinos de cuatro rodillos. Pero aun con este tipo de molinos ocurre cierta flexión y ésta es arreglada abombando los rodillos, es decir, dándoles forma de barril.
Perfil del rodillo superior y efecto de la carga de laminado
Ejemplo
Problema de Laminación En un marco de un tren de laminación en frío se realiza una reducción de 20% a una plancha de 4 mm de espesor y ancho de 900 mm a una velocidad de 5 m/s. El material sigue la ley de Hollomon . El diámetro de los rodillos es de 500 mm y el coeficiente de roce es 0.4. a) Determine la distribución de presiones sobre el cilindro si existe una tensión de la lámina a la salida de 5 Kg/mm2. b) Determine la posición teórica del punto de no deslizamiento para las condiciones en a) c) Determine la carga de laminación teórica. d) Determine la potencia teórica requerida para realizar el proceso. e) Determine la carga de laminación por un método simplificado. f) Determine la potencia requerida para realizar el proceso por un método simplificado. a.En la sección de salida
En la sección de entrada
Salida:
Entrada:
b.- Punto de no deslizamiento
resolviendo,
Con
en
o
c.- Carga de laminación teórica
Reemplazar d.- Potencia teórica
en
y
e integrar numéricamente.
Momento Torsor
Reemplazar
en
y
e integrar numéricamente.
Velocidad angular
Potencia e.- Carga de laminación método simplificado Según EKELUND
Sin tensión de salida
f.- Potencia según método simplificado
Torque:
Potencia:
