Proces. II D-7 Trefil-estirado

ESTIRADO Y TREFILADO

INTRODUCCION

• El estirado y el trefilado son 2 procedimientos de conformación de los materiales dúctiles que se realizan estirándose a través de orificios calibrados denominados hileras.

ESTIRADO

• Proceso de Conformado por Deformación Plástica en frio, 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.

• La reducción de la sección del material dependerá del ángulo de abertura de la matriz.

• Las características generales del proceso son similares a la extrusión, la diferencia es que en el estirado el material de trabajo se jala a través del dado, mientras que en la extrusión se empuja a través del dado.

QUÉ QUIERE DECIR TREFILADO

• El trefilado es el proceso que se utiliza para la reducción de un alambre desde un diámetro dado a otro más pequeño.

• Esto se hace utilizando la hilera para

el trefilado.

DIFERENCIAS ENTRE ESTIRADO Y TREFILADO

• Aunque el procedimiento de trabajo es el mismo, se distinguen 3 aspectos principales:

1- En la clase de material a que se aplica: • El estirado se aplica a barras de 4 a 6

metros de longitud y diámetro superior a 10 mm y también a tubos.

• En cambio, el trefilado se aplica a redondos obtenidos por laminación de 5 a 8 mm de diámetro.

2- El objeto de la operación: • El objeto del estirado es principalmente

calibrar, endurecer con la deformación ó dar una forma determinada a la barra, siendo en este procedimiento el adelgazamiento del material mas que el fin el medio para conseguir los fines expuestos.

• En cambio, en el trefilado, se pretende casi exclusivamente adelgazar el material, siendo su endurecimiento y calibrado, objetivos secundarios.

3-En la realización de la operación:• En el estirado la operación se realiza

en una sola pasada, mediante que en el trefilado se adelgaza el material en varias pasadas.

PRACTICA DEL TREFILADO

1 Operaciones preparatorias• Afilado: Debe de afilarse el

extremo del redondo a fin de poder introducirlo en la hilera en unos 20 ó 25 mm.

• Decapado: Debe limpiarse lo más perfectamente posible su superficie, pues los óxidos metálicos son muy duros y muy plásticos.

2. Trefilado propiamente dicho: Esta operación se realiza en maquinas de trefilado.3 . Operaciones de acabado

3.1 Corte: Se realiza en cizalla ó tijera.

3.2 Recocido: Como el alambre trefilado queda endurecido por la deformación y se somete generalmente a un recocido contra acritud.

3.3 Pulido ó revestimiento:

• Frecuentemente, se da a los alambres.

• 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.

ESTIRADO DE BARRAS, fig. 3.46

• En una operación de estirado, la modificación en el diámetro del material de trabajo se da generalmente por la reducción de área definida como sigue:

• r = A o – A f ( 3.33 )

Ao

• Donder = reducción de área en el estiradoAo = área original del trabajo, (mm2)Af = área final, (mm2).La reducción de área se expresa

frecuentemente como un porcentaje

• En el estirado de barras, estirado de varillas y en el estirado de alambre de diámetro grande para operaciones de recalcado y forjado de cabezas se usa el término draft para denotar la diferencia de tamaños antes y después de procesar el material de trabajo.

• El draft es simplemente la diferencia entre el diámetro original y final del material:

d = Do - Df ( 3.34 )

ANÁLISIS DEL ESTIRADO

• En esta sección revisaremos la mecánica del estirado de alambres y barras, y el cálculo de esfuerzos y fuerzas en el proceso.

• Consideraremos también la posibilidad de grandes reducciones en las operaciones de estirado.

• Mecánica del estirado • Si no ocurre fricción o trabajo redundante

en el estirado la deformación real puede determinarse como sigue:

• e = Ln Ao/Af = Ln = 1/1 – r (3.35)

Donde

• Ao y Af son las áreas original y final de la sección transversal del material de trabajo, como se definieron previamente; y r = reducción del estirado, definida en la ecuación 3.33

• El esfuerzo que resulta de esta deformación ideal está dado por:

• s = Yf e = Yf ln Ao/Af ( 3.36 )

• Donde :• Yf = esfuerzo de fluencia promedio,

basado en el valor de la deformación de la ecuación (3.35)

• Debido a que la fricción está presente en el estirado y aunque el metal de trabajo experimenta deformación no homogénea el verdadero esfuerzo es más grande que el proporcionado por la ecuación 3.36.

• Además de la relación Ao/Af, otras variables que tienen influencia en el esfuerzo del estirado son el ángulo del dado y el coeficiente de fricción en la interfase trabajo-dado.

• Se han propuesto numerosos métodos para predecir el esfuerzo de estirado con base en los valores de estos parámetros

• sd = Yf ( 1 + u/ tang a) f f ln Ao/Af

• ( 3.37 )

• Dondes d = esfuerzo de estirado (MPa);m = coeficiente de fricción dado-trabajo;a = ángulo del dado (medio ángulo) como se define en la figura 3.46,f = es un factor que se usa para

deformación no homogénea el cual se determina para una sección transversal redonda como:

f = 0.88 + 0.12 D/Lc ( 3.38)

• Donde• D = diámetro promedio del material

de trabajo durante el estirado, (mm)• Lc = longitud de contacto del material

de trabajo con el dado de estirado en la figura 3.46

• Los valores de D y L, se pueden determinar de las siguientes ecuaciones

• D = Do + Df

2• Lc = Do - Df

2 sena

• La fuerza correspondiente al estirado es entonces, el área de la sección transversal del material estirado multiplicada por el esfuerzo de estirado:

F = A f. s d = Af .Y f .ln ( 1 + m /tana)f ln A o

A f

(3.40)

• Donde

• F = fuerza de estirado, (N); los otros términos se definieron previamente.

• La potencia requerida en una operación de estirado es la fuerza multiplicada por la velocidad de salida del trabajo.

• P = F . Vs

• Las operaciones intensas de estirado en frío requieren material muy dúctil , como consecuencia de la cantidad de deformción plástica, endurecen el metal con rapidéz y se necesita recocido para restaurar la ductilidad para trabajo adicional.

• El trabajo de estirado es, más o menos, el producto de la longitud del estiramiento y la presión máxima del punzón, porque la carga se eleva con rapidez hasta su máximo, permanece constante y tiene u brusco descenso al final del estiramiento, salvo que halla fricción contra la pared

TREFILADO

• Es la operación de conformación en frío consistente en la reducción de sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través de un orificio cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado.

• Los materiales más empleados para su conformación mediante trefilado son el acero, el cobre, el aluminio y los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.

• La operación consiste en deformar el metal mediante la aplicación de una fuerza delantera que obliga al metal a pasar por la abertura de la matriz, que controla la geometría, y el tamaño de la sección de salida.

• Una trefila es un útil de presicion utilizado para estirar alambres o hilos de diversos metales, los cuales deben responder a grandes exigencias de calidad y terminación.

• El proceso de trefilado comprende el estirado de un hilo o alambre a través de un orificio de diámetro mas pequeño (trefila).

• Cuyo resultado es una reducción del diámetro del hilo, manteniendo su volumen total y obteniendo un alargamiento del mismo.

• Para permitir la determinación del hilo, la apertura de la trefila debe tener un determinado perfil establecido como se lo indica en la figura, variando este en cuanto a medidas de acuerdo al tipo, forma y calidad del material a trefilar.

CARACTERÍSTICAS DEL TREFILADO• En el proceso estirado del alambre

en frío, por pasos sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es paulatinamente menor.

• Esta disminución de sección da al material una cierta acritud en beneficio de sus características mecánicas.

LAS VENTAJAS • Las ventajas que aporta el trefilado

propias del conformado en frío son las siguientes:

• buena calidad superficial.• precisión dimensional. • aumento de resistencia y dureza, y por

supuesto la posibilidad de producir secciones muy finas.

EQUIPO NECESARIO

• Las máquinas utilizadas para realizar este proceso se denominan trefiladoras.

• En ellas se hace pasar el alambre a través de las hileras, como se ha descrito anteriormente.

HILERA O TREFILA

• Para lograrlo el alambre se enrolla en unos tambores o bobinas de tracción que fuerzan el paso del alambre por las hileras.

• Estas hileras se refrigeran mediante agua y las bobinas o tambores de tracción se refrigeran normalmente con agua y aire.

• Partiendo en un estado del material de recocido y antes de que necesite un nuevo recocido con el fin de eliminar su acritud(Aumento de la dureza, fragilidad y resistencia del metal como consecuencia de su forjado en frío)

METALES Y ALEACIONES APTAS PARA CONFORMACION POR

ESTIRADO

• Los materiales más empleados para la conformación por estirado son los aceros al carbono y aleados, el cobre, los latones, el aluminio y sus aleaciones y el magnesio y sus aleaciones.

• El órgano fundamental del estirado es la hilera cuyo perfil longitudinal se pude dividir en cuatro partes:

1. Embocadura de ángulos redondeados.

2. Sección de reducción.

3. Sección de calibrado, que es cilíndrica, donde se ajusta bién el diámetro de la barra y se pule su superficie; la longitud de esta parte es de ½ del diámetro.

4. Cono de salida, que es otro tronco de cono, de ángulo de 30º.

ESTIRADO EN FRÍO

• Los perfiles estructurales de acero pueden ser fabricados por medio de una técnica sumamente conocida y empleada en la industria siderúrgica, el estirado en frío.

• El proceso de estirado en frío consiste en estirar longitudinalmente una varilla o barra de acero, reduciendo su diámetro y mejorando su límite elástico; este proceso se realiza sin calentar previamente el metal.

APLICACIONES :ALAMBRE TREFILADO EN FRIO

PERFILES ESTRUCTURALES ESTIRADO EN FRIO

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