PROCESO DE EXTRUSIÓN - · PDF fileEXTRUSIÓN Ventajas del Proceso Sepuedeaplicarenunagranvariedaddeformas,especialmentecon extrusiónencaliente. La estructuradel grano ylas propiedades

PROCESO DE EXTRUSIÓN

ING. CARLOS RODELO APROCESOS II

CONTENIDO

• Definición y Clasificación de los Procesos

• Equipos y sus Características Técnicas

• Variables Principales del Proceso

• Defectos

• Análisis de Extrusión

ING. CARLOS RODELO APROCESOS I

EXTRUSIÓN

Definición

Es un proceso de Conformado Plástico por compresión, en el cual elmaterial de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de undado para darle forma a su sección transversal.


EXTRUSIÓNVentajas del Proceso

Se puede aplicar en una gran variedad de formas, especialmente conextrusión en caliente.

La estructura del grano y las propiedades de resistencia se mejorancon la extrusión en frío o en caliente.

Son posibles tolerancias muy estrechas, en especial cuando se usaextrusión en frío

En algunas operaciones de extrusión se genera poco o ningúndesperdicio.

Desventajas del ProcesoUna limitación es la geometría de la sección transversal que debe

ser la misma a lo largo de toda la parte.


EXTRUSIÓNClasificación de los Procesos

Temperatura de Trabajo FrioTibioCaliente

Configuración del Equipo de TrabajoExtrusión DirectaExtrusión Indirecta

Ciclo de Producción (Tamaño o Longitud del tocho)Extrusión ContinuaExtrusión Discreta o Semicontinua


EXTRUSIÓNExtrusión Directa (Extrusión Hacia Adelante)

Un tocho de metal se carga a un recipiente y un pisón comprime el materialforzándolo a fluir a través de una o más aberturas que hay en un dadosituado al extremo opuesto del recipiente. Al aproximarse el pisón al dado, unapequeña porción del tocho permanece y no puede forzarse a través de laabertura del dado. Esta porción extra llamada tope o cabeza, se separa delproducto, cortándola justamente después de la salida del dado.

F Fricción F Pisón


EXTRUSIÓN

Equipo

Las prensas de extrusión pueden ser horizontales overticales, dependiendo de la orientación de los ejesde trabajo. Los tipos horizontales son los más comunes.Las prensas de extrusión son accionadas normalmentepor fuerza hidráulica, la cual es especialmenteapropiada para producción semi-continua de seccioneslargas, como en la extrusión directa. Frecuentemente seusa la pulsión mecánica para extrusión en frío de partesindividuales, tales como la extrusión por impacto.


EXTRUSIÓN

Extrusión Directa (Extrusión Hacia Adelante)Se pueden hacer secciones huecas (por ejemplo, tubos).

Se pueden realizar gran variedad de formas en la sección transversal.


EXTRUSIÓN

Extrusión Indirecta (Extrusión Inversa - Hacia Atrás)El dado está montado sobre el pisón, en lugar de estar en el extremo

opuesto del recipiente. Al penetrar el pisón en el material de trabajo fuerza almetal a fluir a través del claro en una dirección opuesta a la del pisón.

F Fricción F Pisón


EXTRUSIÓN

Extrusión Indirecta (Extrusión Inversa - Hacia Atrás)

Se pueden hacer secciones huecas (por ejemplo, tubos).


EXTRUSIÓNExtrusión En Caliente

Requiere el calentamiento previo del tocho por T recristalización.

Se logran mayores reducciones de tamaño y formas máscomplejas.

Reducción de la fuerza en el pisón, mayor velocidad del mismoy reducción de las características del flujo de grano en elproducto final.

Aspecto Crítico: LUBRICACIÓN (Vidrio)

Metales: Al, Cu, Mg, Zn, Sn y sus aleacionesAcero


EXTRUSIÓNExtrusión En Frio – Tibio

En la gran mayoría de los procesos en frio (T amb) no serequiere el calentamiento previo del tocho.

Se logra mayor resistencia debida al endurecimientopor deformación, tolerancias estrechas, acabadossuperficiales mejorados, ausencia de capas de óxidos yaltas velocidades de producción.

Metales: Al, Cu, Mg, Zn, Sn y sus aleacionesAcero C y Aceros Inoxidables.


EXTRUSIÓNOtros Procesos de Extrusión

Extrusión por ImpactoComo su nombre lo indica, el punzón golpea a la parte de

trabajo más que aplicar presión.Se puede llevar a cabo como extrusión hacia adelante,

extrusión hacia atrás o una combinación de ambas.Se realiza a altas velocidades y carreras más cortas.Se usa para hacer componentes individuales.Se hace usualmente en frío.Se realizan grandes reducciones y altas velocidades de

producción.Ej: Pastas de Dientes y Cajas de Baterías.





Extrusión HidrostáticaLa extrusión hidrostática es una adaptación de la extrusión directa.

Se puede usar con metales que son demasiado frágiles paraoperaciones de extrusión convencional. También se aplica en metalesdúctiles.

Una desventaja del proceso es que se requiere preparar los tochosiniciales de trabajo. El tocho debe formarse con un huso en uno de susextremos para ajustarlo al ángulo de entrada del dado.


EXTRUSIÓN

Equipo


EXTRUSIÓNVariables de Proceso

Dimensiones del Dado : Angulo del dado y forma del dado

Este ángulo depende de varios factores como material de trabajo,temperatura del tocho y lubricación; en consecuencia, es difícildeterminarlo para un trabajo de extrusión. Los diseñadores de dados usanreglas empíricas para decidir el ángulo apropiado.



Dimensiones del Dado : Angulo del dado y forma del dado

El efecto de la forma del orificio del dado puede valorarse por el factor de forma,definido como la relación entre la presión requerida para extruir una seccióntransversal de la forma dada y la presión de extrusión para una secciónredonda de la misma área.



Material del Dado

Los materiales para dados de extrusión en caliente incluyen aceros deherramienta y aceros aleados. Las propiedades más importantes de estosmateriales son alta resistencia al desgaste, alta dureza en caliente y altaconductividad térmica para remover el calor del proceso.

Los materiales para dados de extrusión en frío incluyen aceros deherramienta y carburos cementados. Sus propiedades deseables sonresistencia al desgaste y buena disposición para retener su forma bajoaltos esfuerzos. Los carburos se usan cuando se requieren altasvelocidades de producción, larga vida de los dados y buen controldimensional.



Presión del Pisón o Mandril

Relación de Extrusión

Fricción y Lubricación.

Material de Entrada (Longitudes del Tocho, características delmaterial)

Tipo de Extrusión


EXTRUSIÓN

DefectosReventado Central

(Fractura de Punta de Flecha,

Grietas Tipo Chevron)

Tubificado

(Bolsa de Contracción)

Agrietado Superficial


EXTRUSIÓNAnálisis de la Extrusión

Relación de Extrusión

(Relación de Reducción)



Deformación Ideal (Sin F.fricción y sin exceso de trabajo)

Presión Ideal del Pisón

Deformación Real

(JOHNSON)



Deformación Ideal (Sin F.fricción y sin exceso de trabajo)

Presión Ideal del Pisón

Deformación Real (JOHNSON)



Presión del Pisón1. Extrusión Indirecta

2. Extrusión Directa

(Expresión para calcular la F.fricción del recipiente)



Presión del PisónExtrusión Directa (Cuando ocurre Adherencia)



Presión del PisónExtrusión Directa

(Fórmula para calcular la P pisón por E. Directa)

(Cuando hay Lubricación)



Presión del PisónFUERZA DEL PISÓN (Ex. Directa y Ex. Indirecta)

POTENCIA REQUERIDA PARA EL PROCESO DE EXTRUSIÓN



Esfuerzo de FluenciaEl esfuerzo de fluencia se define corno el valor instantáneo del esfuerzorequerido para continuar la deformación del material o mantener "fluyendo"al metal. El esfuerzo de fluencia de un metal en función de la deformaciónpuede expresarse como:

Esfuerzo de Fluencia Promedio( )

: Deformación Real Ideal



Ejemplo: (Presión de Extrusión)

Un tocho de 76 mm de largo y 25 mm de diámetro se extruye en unaoperación de extrusión directa con una rx = 4.0. La extrusión tiene una secciónrecta transversal. El ángulo del dado (medio ángulo) = 90º. El metal de trabajo tieneun coeficiente de resistencia = 414 Mpa y un exponente de endurecimientopor deformación = 0.18. Use la fórmula de Johnson con a = 0.8 y b = 1.5para estimar el esfuerzo de extrusión. Determine la presión aplicada al extremo deltocho cuando el pisón se mueve hacia adelante.


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