Proceso de estirado Se denomina Estirado al proceso de Conformado por Deformación Plástica en el que se estira una barra o varilla de metal con el objetivo de reducir su sección. Para reducir la sección de la pieza, se utiliza una matriz de un material metálico muy duro insertado en un bloque de acero. El proceso de estirado, como norma general, se realiza como una operación de deformación plástica en frio y para secciones redondas. Las principales ventajas del proceso de estirado son: Un mayor control de las tolerancias: podemos obtener un IT muy bajo. Acabado superficial: podemos obtener un muy buen acabado superficial. Propiedades mecánicas: mejora en la resistencia a flexión y mayor dureza. Mayor capacidad de mecanización Defectos del estirado: arrugas, desgarres, rasguños superficiales
Operaciones preparatorias Afilado: consiste en aplastar el extremo de la barra, para poder introducirlo en el orificio de la hilera y poder sujetarlo con la mordaza para estirar. Procedimientos: Forja: en caliente y con martillo. Forja rotativa: martillo de 2 o 4 mazos, ayudados por la fuerza centrífuga al girar, son proyectados hacia el centro al pasar por los rodillos fijos situados en la periferia. La barra a afilar se sitúa en el centro (2000 golpes/min). Laminación. Torno. En los bancos modernos no es necesario realizar el afilado, ya que disponen de dispositivos que obligan a la barra a introducirse en la hilera lo suficiente para ser atrapado por la mordaza. [editar]1º Decapado Se limpia, generalmente con ataques químicos y agua a presión, el material para eliminar el oxido que puede formarse en la superficie. Esto es necesario para prevenir daños en la matriz y en la superficie de trabajo. [editar]2º Estirado Se procede a colocar el material en la máquina para empezar el proceso de estirado. En este proceso es decisivo el uso de lubrificantes para no dañar la superficie del material al pasarlo por la matriz y aplicarle la reducción de sección. En el estirado podemos distinguir, principalmente, dos procesos: estirado de alambres y de tubos. En el estirado de alambres podemos conseguir una reducción del 50% del espesor en barras menores de 150mm, utilizando el proceso descrito anteriormente. El estirado de tubos se utiliza para reducir el espesor de la pared de los tubos sin costura, los cuales se han producido por medio de otros procesos, como por ejemplo extrusión. Este proceso podemos realizarlo con ayuda de un mandril o no.
[editar]3º Acabado Una vez el material estirado pasa por un proceso de enderezamiento y un ligero recocido de eliminación de tensiones, y si el caso lo requiere, algún tratamiento isotérmico para mejorar sus características mecánicas.
Bloque de Estirado El bloque de estirado consiste de tres partes un sujetador o cabestrante para sujetar el arrollamiento de varilla lista para estirarse, el dado que es el que ejecuta realmente la reducción y el bloque de estirado que suministra la carga y energía para la reducción; éste también acumula, enrollado, el alambre ya estirado.
Dados de estirado La parte más importante de la máquina de estirado de alambre es el dado. Este consiste de dos partes, la cubierta y la boquilla. La cubierta está hecha de acero para dados de gran diámetro y de bronce para los pequeños, su función principal es proteger la boquilla. La boquilla, que está contenida dentro de la cubierta está hecha de carburo detungsteno en los dados grandes y de diamante industrial en los pequeños. Debe ser hecha de un material extremadamente duro puesto que es la parte en donde se lleva a cabo la reducción. La boquilla tiene un agujero en su centro el cual tiene un perfil definido. Las cuatro regiones del dado que se pueden distinguir son las siguientes 1) Entrada. La región de entrada es generalmente una abertura en forma de campanaque no entra en contacto con el trabajo. Su propósito es hacer un embudo lubricante en eldado y prevenir el rayado en la superficie del trabajo 2) .2) Angulo de aproximación. Es donde ocurre el proceso de estirado. Es una aberturaen forma que cono con un ángulo (medio ángulo) que fluctúa normalmente de 6 a 20°. Elángulo correcto varía de acuerdo al material de trabajo. 3) 3) Superficie del cojinete (campo). Determina el tamaño final del material estirado. 4) 5) 4) Relevo de salida. Se provee con un relevo hacia atrás con un angulo de 30°.Los dados de estirado se hacen de acero de herramienta o carburo cementado. Losdados para alta velocidad en las operaciones de estirado de alambre usan frecuentementeinsertos hechos de diamante (sintético o natural) para las superficies de desgaste.
6. Banco de estiramiento 6-1. Mandíbula abrazadera La función de la mandíbula abrazadera es la de sujetar las extrusiones que van siendo estiradas. La pinza está hecha de acero #45 que es templado y revenido, y la superficie de la pinza de sujeción es templada a alta frecuencia para lograr una alta resistencia al uso gasto. El cilindro pinza DNB80M140 esta hecho por Wuxi Pneumatic Technical Research Institute Company, un líder en la industria neumática de China. 6-2. Carro de rodillos (para mantener el movimiento correcto del carro) La mesa de rodillos funciona para asegurar el movimiento preciso del carro, garantizando así la planeidad de los productos elaborados. Está hecho de acero al carbono de calidad superior. Toda la mesa de rodillos es templada y revenida, y la superficie es templada a alta frecuencia para asegurar una alta resistencia al uso. 6-3. Mesa de rodillos de transporte (transporte de los productos elaborados hasta el rodillos de transporte de producto final) Esta tabla de rodillo de transporte funciona para transportar los productos transferidos por el carro hasta la tabla de transporte de productos finales.
Existe también otro tipo de banco: el banco de hilera que tiene una bancada con una cabeza Porta hilera, un carro de tracción provisto de una mordaza para sujetar la barra y aplicar el esfuerzo de tracción, y un dispositivo para desplazar el carro (cremallera, cadena sin fin, cilindro y pistón…) La pieza fundamental es la HILERA, su perfil longitudinal se puede dividir en: - Embocadura: ángulos redondeados que facilitan el acceso de la barra. - Sección de reducción (tronco-cónica): donde se consigue la reducción y estirado del material. - Sección de calibrado (cilíndrica): se ajusta el diámetro final de la barra. - Cono de salida: tronco-cónico de 30º normalmente. .
Se aplica a barras y tubos de 4 a 7 metros de longitud y diámetro superior a 10 mm. Principalmente el proceso se realiza para calibrar, endurecer con la deformación y dar una forma determinada a la barra.
Una vez introducido el extremo afilado de la barra en la hilera y siendo esta apretada por unas mordazas, se realiza un trabajo de tracción haciendo pasar la barra por la hilera. Dado que se parte de un tubo de perímetro igual al perímetro del perfil a fabricar, no se realiza el perfil con una sola hilera, sino que se realiza con 3 o 4 hileras que van dando poco a poco forma al tubo original para convertirlo en el perfil deseado. Tras realizar las distintas pasadas por las distintas hileras y una vez comprobadas las tolerancias del perfil, este se corta y se somete a un recocido o un tratamiento de normalización. La diferencia básica entre el estirado de barras y el estirado de alambre es el diámetro del material que se procesa. El estirado de barras se refiere al material de diámetro grande, mientras que el estirado de alambre se aplica al material de diámetro pequeño.
Otro tipo de máquina de estirado
Estirado de tubos
Análisis numérico del proceso de estirado En este apartado se procede a realizar el cálculo de los parámetros más importantes del proceso de estirado. A continuación se detalla el nombre de estos parámetros y su símbolo de representación:
Deformación
Esfuerzo de
Esfuerzo de Factor de fluencia deformación no
Fuerza de
Potencia de
Reducción
longitudinal
estirado
promedio
homogenea
estirado
Fest
estirado
Pest
de sección
R
A continuación se expone la formulación matemática necesaria para el cálculo final de la fuerza y la potencia de estirado:
Cálculo de la deformación longitudinal:
donde Ai es la área inicial del material y Af es el área final del material estirado. Cálculo de la reducción de la sección:
Cálculo del esfuerzo de fluencia promedio:
donde K es el coeficiente de resistencia del material en Kp/cm2 y n es el exponente de endurecimiento por acritud. Por medio de la expresión de Schey podemos cálcular: Factor de deformación no homogenea:
donde D es la media entre el diametro inicial y el final del material y Lc es la longitud de contacto entre el material de entrada y la matriz. Esfuerzo de estirado:
donde es el coeficiente de rozamiento en la interfase material-matriz, y matriz en la entrada del material. Fuerza de estirado:
Potencia de estirado:
es el ángulo forma la
donde Vest es la velocidad de estirado del material.
