8/3/2019 trabajo de Proceso de extrusin

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Proceso de extrusin.

Alumnos: Patricio Cabezas.Jonathan Garcs.Nivaldo Gutirrez.Macarena Cabezas.

Profesor: Juvenal Monsalve.

Fecha : 26/10/2011.

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ndice.

Introduccin.3Proceso de extrusin4Extrusin en caliente5

Matrices de aluminio para extrusin en caliente7Extrusin en frio..8Extrusin directa.9Extrusin hidrosttica.9Extrusin indirecta.10Empuje11Defectos del proceso de extrusin..12Materiales utilizados en el proceso.13Proceso de extrusin de plsticos14

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Introduccin.

Los metales, los plsticos y los materiales de cermicas se transforman en artculos tiles y

productos de consumo por muchos diferentes medios. Los metales se vacan de manerasdiferentes en moldes para producir formas intrincadas pequeas o partes para mquinas enproduccin en serie. Los metales tambin se laminan entre rodillos, se conforman en piezasy se martillan en matrices o se fuerzan a travs de dados por extrusin para hacer formasespeciales.

La extrusin es un proceso utilizado para crear objetos con seccin transversal definida yfija. El material se empuja o se extrae a travs de un troquel de una seccin transversaldeseada. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesosmanufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y eltrabajo con materiales que son quebradizos, porque el material solamente encuentra fuerzas

de compresin y de cizallamiento. Tambin las piezas finales se forman con unaterminacin superficial excelente.

La extrusin puede ser continua (produciendo tericamente de forma indefinida materialeslargos) o semicontinua (produciendo muchas partes). El proceso de extrusin puede hacersecon el material caliente o fro.

Los materiales extruidos comnmente incluyen metales, polmeros, cermicas, hormign yproductos alimenticios.

http://es.wikipedia.org/wiki/Metaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmeroshttp://es.wikipedia.org/wiki/Cer%C3%A1micashttp://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cer%C3%A1micashttp://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmeroshttp://es.wikipedia.org/wiki/Metales

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Proceso de extrusin.

El proceso comienza con el calentamiento del material. ste se carga posteriormente dentrodel contenedor de la prensa. Se coloca un bloque en la prensa de forma que sea empujado,

hacindolo pasar por el troquel. Si son requeridas mejores propiedades, el material puedeser tratado mediante calor o trabajado en fro.

El radio de extrusin se define como el rea de la seccin transversal del material de partidadividida por el rea de seccin transversal del material al final de la extrusin. Una de lasprincipales ventajas del proceso de extrusin es que este radio puede ser muy grande y anproducir piezas de calidad.

En el proceso bsico se utiliza:

las matrices: constan de tres partes fundamentales.o Matriz: es por donde sale el perfil, es un bloque cilndrico en el que seincorporan los elementos que le van a dar la dureza adecuada. o Contra matriz: es un bloque de acero de mayor espesor y sirve para ayudar a

la matriz a soportar las presiones.o Porta matriz: sirve para fijar el conjunto al cabezal.

Los punzones: deben estar hechos de material adecuado para resistir las presiones.Se realizan en aleaciones de acero.

Los contenedores: aguantan las presiones de todas las partes y su tamao esta enrelacin con el de la pieza. Son elementos de aleacin de acero.

Otros elementos utilizados son un horno para calentar, hornos de tratamiento ybancos para enderezar el material ligeramente defectuoso.

http://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Trabajado_en_fr%C3%ADo&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Extruded_aluminium_section_x3.jpghttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Trabajado_en_fr%C3%ADo&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

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Extrusin en caliente.

Hacemos fluir el material que previamente hemos calentado hasta una temperatura entre lade recristalizacin y la de fusin. El sitio por donde fluye es la matriz, que tendr la seccinde la pieza. Es un mtodo muy empleado por el que se obtiene gran cantidad de piezas.

Se pueden usar metales bsicos o en combinacin de otros, siendo los ms utilizados elaluminio, cobre, cinc, estao y nquel, as como sus aleaciones, dependiendo del tipo demetal utilizado la facilidad para extruir.

La extrusin en caliente se hace a temperaturas elevadas para evitar el trabajo forzado yhacer ms fcil el paso del material a travs del troquel. La mayora de la extrusin encaliente se realiza en prensas hidrulicas horizontales con rango de 250 a 12.000 t. Rangosde presin de 30 a 700 Mpz (4400 a 102.000 psi), por lo que la lubricacin es necesaria,puede ser aceite o grafito para bajas temperaturas de extrusin, o polvo de cristal para altastemperaturas de extrusin. La mayor desventaja de este proceso es el costo de lasmaquinarias y su mantenimiento.

Las prensas de extrusin en caliente son especficas para este proceso. Son de tipohorizontal y disponen de un cabezal fijo, un contenedor que es donde se pone el lingote,una matriz que es por donde se prensa y un punzn que va a empujar a ese lingote.

El sistema de prensado puede se directo o indirecto. Hay sistemas que no utilizan el punzncomo elemento aplicador de la fuerza. Tambin puede haber maquinas en que la matriztenga varios orificios.

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Temperatura de varios metales en el proceso de extrusin encaliente.

El proceso de extrusin es generalmente econmico cuando son producidos varioskilogramos (libras) y muchas toneladas, dependiendo de los materiales que han sidoempleados en el proceso. Por ejemplo, en algunos aceros se vuelve ms econmico si seproducen ms de 20.000 kg (50.000 lb).

Material Temperatura [C (F)]

Magnesio 350-450 (650-850)

Aluminio 350-500 (650-900)

Cobre 600-1100 (1200-2000)

Acero 1200-1300 (2200-2400)

Titanio 700-1200 (1300-2100)

1000-1200 (1900-2200)

Aleaciones Refractarias Mayores a 2000 (4000)

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Matrices de aluminio para extrusin en caliente.

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Extrusin en frio.

La extrusin fra es hecha a temperatura ambiente o cerca de la temperatura ambiente. Laventaja de sta sobre la extrusin en caliente es la falta de oxidacin, lo que se traduce enuna mayor fortaleza debido al trabajo en fro o tratamiento en fro, estrecha tolerancia, buen

acabado de la superficie y rpida velocidad de extrusin si el material es sometido a brevescalentamientos.

Los materiales que son comnmente tratados con extrusin fra son: plomo, estao,aluminio, cobre, circonio, titanio, molibdeno, berilio, vanadio, niobio y acero.Algunos ejemplos de productos obtenidos por este proceso son: los tubos plegables, elExtintor de incendios, cilindros del amortiguador, pistones automotores, entre otros.

Para este proceso deben cumplirse dos condiciones:

Habr que utilizar materiales muy dctiles. La presin del punzn ser enrgica y se aplicara por choque.

El dimetro de la pieza depender del dimetro interior de la matriz y el dimetro exteriordel punzn. Su altura vara en funcin de los dimetros.

Mtodos para la extrusin en frio.

Normalmente se realiza mediante la creacin de un flujo inverso, pero tambin puede

hacerse mediante flujo directo.

El mtodo de flujo inverso es el ms empleado. Es una operacin que se realiza en tresfases:

Se coloca el disco de material en la matriz. El punzn choca con el disco, con la presin adecuada, har fluir el material hacia

el exterior. Finalmente el punzn se retira llevando consigo la pieza extruida que ser liberada

al encontrarse con el extractor.

La fuerza necesaria para la extrusin en frio viene determinada por una formula emprica:

F= S*K*log(S/s)

Donde: S corresponde a la seccin de la pastilla.S corresponde a la seccin de la pieza extruida.K coeficiente correspondiente al doble del valor de carga de rotura.

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Extrusin directa.

La extrusin directa, tambin conocida como extrusin delantera, es el proceso ms comnde extrusin. ste trabaja colocando la barra en un recipiente fuertemente reforzado. Labarra es empujada a travs del troquel por el tornillo o carnero. Hay un dummy block

reusable entre el tornillo y la barra para mantenerlos separados.

La mayor desventaja de este proceso es la fuerza requerida en la extrusin de la barra, esmayor que la necesitada en la la barra se va agotando. Al final de la barra la fuerza aumentagrandemente porque la barra es delgada y el material debe fluir radialmente para salir deltroquel. El final de la barra, llamado tacn final, no es usado por esta razn.

Extrusin hidrosttica.

En la extrusin hidrosttica la barra es completamente rodeada por un lquido a presin,excepto donde la barra hace contacto con el troquel. Este proceso puede ser hecho caliente,tibio o fro. De cualquier modo, la temperatura es limitada por la estabilidad del fluidousado. El fluido puede ser presurizado por dos vas:

1. Razn de extrusin constante: el mbolo es usado para presurizar el fluido dentrodel contenedor.

2. Razn de extrusin constante extrusin indirecta porque la fuerzade friccin introducida por la necesidad de la barra de recorrer completamente elcontenedor. Por eso la mayor fuerza requerida es al comienzo del proceso y decrecesegn: una bomba es usada, posiblemente con un intensificador de presin, parapresurizar el fluido, el cual es bombeado al contenedor.

Las ventajas de este proceso incluyen:

No friccin entre el contenedor y la barra, reduciendo la fuerza requerida. Estafinalmente permite mayores velocidades, proporciones de la reduccin ms altas y

menores temperaturas de la barra.

Usualmente la ductilidad del material disminuye cuando altas presiones son aplicadas. Largas barras y largas secciones transversales pueden ser extruidas.Desventajas:

Las barras deben ser preparadas, adelgazado un extremo para que coincida con elngulo de entrada del troquel. esto es necesario para formar un sello al principio del

ciclo. Usualmente las barras enteras necesitan ser pulidas para quitarles cualquier

defecto de la superficie.

Contener el fluido en altas presiones puede ser dificultoso.

http://es.wikipedia.org/wiki/Fricci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fricci%C3%B3n

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Extrusin indirecta.

En la extrusin indirecta, tambin conocida como extrusin retardada, la barra y el

contenedor se mueven juntos mientras el troquel est estacionario. El troquel es sostenido

en el lugar por un soporte el cual debe ser tan largo como el contenedor. La longitud

mxima de la extrusin est dada por la fuerza de la columna del soporte. Al moverse la

barra con el contenedor, la friccin es eliminada.

Ventajas:

Una reduccin del 25 a 30% de la fuerza de friccin, permite la extrusin de largasbarras.

Hay una menor tendencia para la extrusin de resquebrajarse o quebrarse porque no haycalor formado por la friccin.

El recubrimiento del contenedor durar ms debido al menor uso. La barra es usada ms uniformemente tal que los defectos de la extrusin y las zonas

perifricas speras o granulares son menos probables.

Desventajas:

Las impurezas y defectos en la superficie de la barra afectan la superficie de laextrusin. Antes de ser usada, la barra debe ser limpiada o pulida con un cepillo de

alambres. Este proceso no es verstil como la extrusin directa porque el rea de la seccin

transversal es limitada por el mximo tamao del tallo.

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Empuje.

Muchas de las prensas modernas de extrusin directa como indirecta usan empuje

hidrulico, pero hay pequeas prensas mecnicas que an se usan. De las prensas

hidrulicas hay dos tipos: prensa empuje-directo de aceite y empuje- acumulador de agua.

Prensa de empuje-directo de aceite son las ms comunes porque son fiables y robustas.

Estas pueden producir sobre 5000 psi (34,5 MPa). Suple una presin constante a lo largo de

toda la barra. La desventaja es que son lentas, entre 2 y 8 ips (51 a 203 mm/s).

Empuje por acumulador de agua son ms caras y ms grandes que la prensa de empuje

directo de aceite, esta pierde sobre el 10% de su presin sobre el golpe, pero son ms

rpidas, sobre los 15 ips (381 mm/s). Por esto son usadas en la extrusin del acero.

Tambin son usadas en materiales que tienen que ser calentados a altas temperaturas por

razones de seguridad.

Las prensas de extrusin hidrosttica usualmente usan aceite ricino con presiones por

encima de 200 ksi (1380 MPa). El aceite de ricino es usado por su buena lubricacin y su

alta propiedad de presin.

http://es.wikipedia.org/wiki/Lubricaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Lubricaci%C3%B3n

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Defectos del proceso de extrusin.

Quebradura de superficie - cuando hay grietas en la superficie de extrusin. Esto sedebe a la temperatura de extrusin, friccin, o velocidad muy alta. Esto puede pasar

tambin a bajas temperaturas, si el producto temporalmente se pega al troquel.

Defecto de tubo - Se crea una estructura de flujo que arrastra los xidos de la superficiey las impurezas al centro del producto. Tales patrones que son frecuentemente causados

por altas fricciones o enfriamiento de la parte externa de la barra.

El agrietamiento interior o defecto Chevron se produce cuando el centro de la expulsindesarrolla grietas o vacos. Estas grietas son atribuidas fuerzas de tensin hidrosttica

en la lnea central en la zona de deformacin en el troquel. Aumenta al aumentar el

ngulo de la matriz y la concentracin de impurezas, y disminuye al aumentar la

relacin de extrusin y la friccin.

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Materiales utilizados en el proceso.

Aluminio: es el material ms comn, puede ser extruido caliente o fro. si es extruidocaliente es calentado de 575 a 11 00 F (300 a 600 C) . Ejemplos de este producto

incluye armaduras, marcos, barras y disipadores de calor entre otros.

Cobre: (1100 a 1825 F (600 a 1000 C)) caeras, alambres, varas, barras, tubos yelectrodos de soldadura. A menudo se requieren 100 ksi (690 MPa) para extrudir el

cobre.

Plomo y estao: ((mximo 575 F (300 C)) caeras, alambres, tubos y forrosexteriores de cables. La fundicin de plomo tambin es usada en vez del prensado de

extrusin vertical.

Magnesio: ((575 a 1100 F (300 a 600 C)) en partes de aviones y partes de industriasnucleares.

Zinc:((400 a 650 F (200 a 350)), varas, barras, tubos, componentes de hardware,montajes y barandales

Acero: (1825 a 2375 F (1000 a1300 C)) varas y pistas, usualmente el carbn aceradosimple es extruido. La aleacin acero y acero inoxidable tambin puede ser extruida.

Titanio: ((1100 a 1825 F (600 a 1000 C)) componentes de aviones, asientos, pistas,anillos de arranques estructurales.

La aleacin de magnesio y aluminio usualmente tiene 0.75 m (30 m). RMS o mejor

acabado de superficie. El titanio y el acero pueden lograr 3 m (125 m). RMS.

En 1950 Ugine Sjournet de Francia, invent un proceso el cual usaba cristal como

lubricante para extruir acero. El proceso Ugine-Sjournet o Sjournet es ahora usado en

otros materiales que tienen temperatura de fusin mayor que el acero o que requiere un

limitado rango de temperatura su extrusin. El proceso comienza por el calentamiento del

material a la temperatura de extrusin y entonces es enrollado en polvo de cristal. El cristal

se funde y forma una fina capa que acta como lubricante. Un espero anillo de cristal slido

con 0,25 a 0,75, ien (6 a 18 mm) de espesor es ubicado en la cmara sobre el troquel para

lubricar la extrusin mientras es forzado a pasar por el troquel. Una segunda ventaja delanillo de cristal es la habilidad de aislar el calor de la barra del troquel. La extrusin tendr

una capa de cristal de 1 mil de espesor, la que puede ser fcilmente quitada cuando se

enfra.

http://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Plomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Esta%C3%B1ohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Zinchttp://es.wikipedia.org/wiki/Zinchttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Titaniohttp://es.wikipedia.org/wiki/Titaniohttp://es.wikipedia.org/wiki/Franciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Franciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Titaniohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Zinchttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Esta%C3%B1ohttp://es.wikipedia.org/wiki/Plomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio

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Otro descubrimiento en la lubricacin es el uso del revestimiento de fosfato. Con este

proceso junto a la lubricacin con cristal, el acero puede ser extruido con extrusin fra. La

capa de fosfato absorbe al cristal lquido para ofrecer una mejor propiedad de lubricacin.

Proceso de extrusin de plsticos.

La extrusin plstica normalmente usa astillas plsticas o pellets que estn usualmente

secas en un depsito de alimentacin o tolva antes de ir al tornillo de alimentacin (husillo).

La resina del polmero es calentada hasta el estado de fusin por resistencias que se

encuentran el can de la extrusora y el calor por friccin proveniente del tornillo de

extrusin (husillo). El husillo fuerza a la resina a pasar por el cabezal dndole la forma

deseada (lmina, cilndrica, tiras, etc.). El material extruido se enfra y se solidifica ya que

es tirado del troquel a un tanque de agua. En algunos casos (tales como los tubos de fibras-reforzadas), el material extruido es pasado a travs de un largo troquel, en un proceso

llamado pultrusin, o en otros casos pasa a travs de rodillos de enfriamiento (calandria)

para sacar una lmina de las dimensiones deseadas para termo formar la lmina.

Se usa una multitud de polmeros en la produccin de tubera plstica, caeras, varas,

barras, sellos, y lminas o membranas.

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Conclusin.