PROCESO DE TREFILADO

Transcripción

1 Transformación plástica primaria PROCESOS DE CONFORMADO MECÁNICO PROCESOS DE CONFORMADO LINGOTES LÁMINAS PROCESAMIENTO DE POLVO FORJA LAMINACIÓN EXTRUSIÓN CONFORMADO DE LÁMINAS METÁLICAS CONFORMADO SUPERPLÁSTICO PRENSADO Y SINTERIZADO PRESIÓN ISOESTÁTICA TREFILACIÓN DE ALAMBRE PROCESOS DE CONFORMADO MECÁNICO DE LINGOTES 1

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3 DADO DE REDUCCIÓN O HILERA Alambrón de entrada Dado m Alambre trefilado Área de reducción L c = longitud de contacto Características generales del proceso similares a la de extrusión El Dado ejerce compresión transversal mientra que se aplica tensión al mismo tiempo TREFILACIÓN CONTINUA DE ALAMBRE Alambrón (en forma bobina) Caja lubricante Dado Tambor de tracción (mantiene múltiples vueltas de alambre) 3

4 DADO DE REDUCCIÓN O HILERA Recocido DADO DE REDUCCIÓN O HILERA Recocido Trefilado se ejecuta normalmente en frío. De acuerdo al tipo de lubricación: Trefilado en húmedo o trefilado en seco En seco es solo para dar forma y acabado superficial. La lubricación es el parámetro que caracteriza al proceso de trefilado. 4

5 PARTES Y ZONAS DE UNA HILERA A B C D a A: Embudo o Cono de entrada a: Ángulo de reducción B: Zona de reducción o cono de trabajo C: Zona cilíndrica o superficie de descanso D: Cono de salida PARTES Y ZONAS DE UNA HILERA CONO DE ENTRADA: Facilita lubricación, dirige el flujo lubricante dentro zona trabajo Alambre arrastra el lubricante ZONA DE TRABAJO: ÁNGULO DE REDUCCIÓN: Aquí ocurre la reducción total y compactación del lubricante Permite una deformación gradual Deforma a la dimensión deseada Esta sujeta a desgaste y corrosión Pequeño > área contacto > esfuerzo fricción, < Velocidad deformación Grande < área contacto > Velocidad deformación y > esfuerzo radiales ZONA CILÍNDRICA: ZONA SALIDA: No produce reducción, pero si resistencia al flujo por la fricción Mantiene alineado el material Controla el final del alambre para garantizar su redondez y acabado liso Permite el reacabado Libera tensiones Permite la expansión del metal Minimiza posibilidad de abrasión en caso el dado este desalineado 5

6 DADO DE REDUCCIÓN O HILERA Dado de Tungsteno Cono de entrada Cono de salida Porta hilera de Acero DADO DE REDUCCIÓN ó HILERA Entrada del alambre Camisa soporte de acero Núcleo de carburo de tungsteno Pista u orificio reductor Salida del alambre 6

7 DADO DE REDUCCIÓN O HILERA MÁQUINA TREFILADORA 7

8 MÁQUINA TREFILADORA MÁQUINA TREFILADORA 8

9 MÁQUINA TREFILADORA MÁQUINA AFILADORA DE PUNTA DEL ALAMBRÓN 9

10 MÁQUINA SOLDADORA DE ALAMBRÓN MÁQUINA SOLDADORA DE ALAMBRÓN 10

11 APLICACIONES BOBINAS DE ALAMBRE TREFILADO APLICACIONES Clips, resortes, argollas, clavijas, punzadores, rayos para bicicletas, hilo incandescente de bombillos 11

12 VARIABLES DEL PROCESO PARÁMETROS PRINCIPALES QUE CONTRIBUYEN A LA ROTURA DEL ALAMBRE ALINEACIÓN DE LOS DADOS GEOMETRÍA DEL DADO PARÁMETROS DE LUBRICACIÓN FINOS METÁLICOS FACTORES MECÁNICOS EN LA MÁQUINA DE TREFILADO CONDICIONES DEL EQUIPO PARÁMETROS PRINCIPALES QUE CONTRIBUYEN A LA ROTURA DEL ALAMBRE ESQUEMA DE DESALINEACIÓN ENTRE EL ALAMBRE Y EL DADO Altos esfuerzos causados por la incorrecta alineación del dado. Es importante también la alineación entre el dado y el tambor 12

13 PARÁMETROS PRINCIPALES QUE CONTRIBUYEN A LA ROTURA DEL ALAMBRE GEOMETRÍA DEL DADO % Reducción Ángulo de reducción Longitud de la zona cilíndrica Calidad superficial Entrada del alambre Longitud del dado de carburo de tungsteno PARÁMETROS DE LUBRICACIÓN Lubricabilidad (resistencia de la película lubricante) Parámetros físicos y químicos: I. Concentración de grasa II. ph Temperatura III. Control bacterial IV. Calidad del agua y aditivos químicos PARÁMETROS PRINCIPALES QUE CONTRIBUYEN A LA ROTURA DEL ALAMBRE FINOS METÁLICOS Concentración de finos Distribución de tamaño Fuentes de los finos Sistema de filtración (debe remover los finos, no la grasa) 13

14 PARÁMETROS PRINCIPALES QUE CONTRIBUYEN A LA ROTURA DEL ALAMBRE FACTORES MECÁNICOS EN LA MÁQUINA DE TREFILADO Distribución de esfuerzo y vibración Tambores de tracción (Capstans o molinete) Deslizamiento Puntos de contactos Contratensión CONDICIONES DEL EQUIPO Limpieza Control de proceso Mantenimiento programado DEFECTOS DEL ESTIRADO PROPIO DEL PROCESO RAYAS LONGITUDINALES Causadas por trefilas defectuosas, mala lubricación u óxidos presentes GRIETAS SUPERFICIALES Debido a lubricación inadecuada PROVENIENTE DE LA MATERIA PRIMA ESCAMAS Alta resistencia del alambrón, filos en el alambrón PLIEGUES Debido a uniones frías que vienen en el material GRIETAS Debido a pliegues o rechupes provenientes del alambrón INCLUSIONES Proveniente del proceso colada 14

15 DEFECTOS DEL TREFILADO DEFECTOS DE TREFILADO MECANISMO DE ROTURA POR UNA MICRO-INCLUSIÓN SUB-SUPERFICIAL 15

16 DEFECTOS DE TREFILADO MECANISMO DE ROTURA POR UNA MICRO-INCLUSIÓN SUB-SUPERFICIAL Vista transversal Vista longitudinal 1.- Inclusión subsuperficial en alambrón 2.- Reducción sucesivas expone (aflora) la inclusión a la superficie 3.- El resultado es rotura del alambre TREFILADO DE TUBOS 16

17 CÁLCULOS DE LAS TENSIONES DE CARGA Cálculo del esfuerzo de trefilación ideal Donde: = = esfuerzo de deformación promedio basado en el valor de e K = es el coeficiente de resistencia (MPa), n = es el exponente de endurecimiento por deformación e = es el valor máximo de deformación durante el proceso de deformación CÁLCULOS DE LAS TENSIONES DE CARGA 17

18 CÁLCULOS DE LAS TENSIONES DE CARGA Cálculo del esfuerzo de trefilación (s T ) considerando la fricción y deformación no homogénea: CÁLCULOS DE LAS TENSIONES DE CARGA Cálculo del esfuerzo de trefilación (s T ) considerando la fricción y deformación no homogénea: 18

19 CÁLCULOS DE LAS TENSIONES DE CARGA Potencia de trefilación P = F V s V s = velocidad de salida del alambre EJEMPLO: Un alambre es trefilado a través de un dado que posee un ángulo de reducción de 15 o. El diámetro inicial es de 2,5 mm y el final de 2,0 mm. El coeficiente de fricción en la interfase dado-material es de 0,07. El metal tiene un coeficiente de resistencia K de 205 MPa y un exponente de endurecimiento por deformación n de 0,20. Determine el esfuerzo y la fuerza de trefilación en esta operación. 19

20 Cálculo del esfuerzo de deformación promedio EJEMPLO DEMOSTRATIVO Si el alambre se mueve a través del dado a 3 ms -1, determine la potencia requerida para producir la deformación? Resolver en casa... 20

21 FIN 21