7/21/2019 Trabajo Trefilado

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Universidad Nacional Experimental Politcnica

Antonio Jos de Sucre

Vice Rectorado Puerto Ordaz

Ctedra: Metalurgia Mecnica

Procesos de Conformado

TREFILADO

Profesor: Bachilleres:

Humberto Jimnez Barreto Andrea C.I:24.036.528

Pia Alejandra C.I:24.848.204

Puerto Ordaz, Marzo 2015

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Introduccin

Los procesos de conformado de metales comprenden un amplio grupo de

procesos de manufactura, en los cuales se usa la deformacin plstica paracambiar las formas de las piezas metlicas.

En los procesos de conformado, las herramientas, usualmente dados de

conformacin, ejercen esfuerzos sobre la pieza de trabajo que las obligan a tomar

la forma de la geometra del dado.

La importancia de estos procesos radica en los mltiples artculos y formas en

metal que existen y su fabricacin en serie, haciendo que su alta demanda

dependa de las buenas caractersticas mecnicas que posee el material, al igual

que su gran maleabilidad y ductilidad.

En la industrial metalmecnica, existen diferentes tipos de proceso de

conformado, siendo cada uno adecuado para un propsito determinado. La

eleccin del proceso de conformado, depende de la forma y/o tratamiento al que

se quiera llevar el material. Estos se clasifican de acuerdo al dos principales

variables: la temperatura de trabajo y el tipo de materia prima.

Entre los procesos de conformacin ms utilizados por la demanda en sus

productos para la industria, est el Trefilado, el cual consiste en un proceso de

reduccin de secciones de un slido, que se lleva a cabo a travs de dos o ms

operaciones seguidas, aumentando la resistencia y dureza.

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TREFILADO. Fundamentos:

Es una operacin de deformacin en frio sin generacin de virutas de lamayora de los materiales metlicos donde la seccin transversal de una barra,varilla o alambre, se reduce o cambia por medio de una tensin de traccinaplicada sobre el material que se ubica a la salida de un dado. Aunque lapresencia de de esfuerzos de tensin es obvia en el trefilado, la comprensin

juega tambin un papel importante debido a que el metal se comprime al pasar atravs de la abertura del dado, por esta razn la deformacin obtenida en este tipode operacin es llamada tambin comprensin indirecta.

Entonces, aplicando fuerzas mecnicas de traccin a un material metlico estees obligado a atravesar una matriz llamada Hilera, perforada internamente y conentrada de forma cnica, donde en interior se produce la reduccin de rea entrela seccin de material que entra y el que sale de aquella, obtenindose unordenamiento cristalino longitudinal, mejorando as la resistencia a la traccin enun porcentaje que depende de la magnitud de dicha reduccin de rea.

El objetivo del trefilado es obtener un producto final con buenas propiedadesmecnicas (resistencia a la torsin, dobleces, etc), tratamiento trmico,composicin qumica, dimensiones geomtricas y acabado superficial. Esteproceso se realiza en fro y es posible trefilar tanto barras huecas como barrasrellenas.

TREFILADO DE BARRAS Y ALAMBRES.

La diferencia entre un trefilado de barras a uno de alambre bsicamente es eldimetro del material procesado. Para el trefilado de barras se trabaja con materialde dimetros grandes, siendo el trefilado de alambres para dimetros pequeosde material.

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Trefilado de Barras:

Es una operacin de estirado simple, donde el material se jala a travs de laabertura del dado. Como el material inicial es de un dimetro grande su forma esla de una pieza recta, limitando esto la longitud del trabajo que puede procesarse,haciendo necesario realizar una operacin tipo lote.

Equipos para trefilado de barras:

Banco de trefilacin:

El trefilado de barras que no pueden ser embobinadas (>20mm) se realiza enesta maquina llamada banco de trefilacin, que consiste bsicamente en unamesa de entrada, un bastidor del dado (en donde se encuentra contenido el dado),

la corredora y el armazn de salida. Esta maquina se acciona por la fuerza decilindros hidrulicos o cadenas movidas por un motor. El bastidor de motor sepuede disear para contener ms de un dado, permitiendo as que se puedantrefilar varias barras de manera simultnea a travs de cada dado.

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Fig. 5 Trefilado Unimotor

Clasificacin:

El trefilado se puede realizar de distintas formas, las principales son:

Trefilado en seco: En este proceso de trefilado se utiliza como lubricantejabn seco en polvo con alta presin, logrando con esto una rpida

deformacin logrando tambin una mayor reduccin por paso. En estetrefilado el material nunca entra en contacto con el agua ya que lo podradeformar (ovalar) y adems no se podran conseguir dimetrospequeos. Debido a la mayor disminucin de seccin por paso se lograun rpido aumento a la resistencia de traccin, pero tambin debido a lomismo la ductilidad final no ser la mejor.

Trefilado Hmedo: se realiza con lubricantes lquidos en reemplazo deljabn seco. As se disminuye la presin del lubricante, de modo que seobtenga una reduccin por paso gradual permitiendo con esto una buenaductilidad y calidad superficial final del alambre. La mayor parte de las

veces se utiliza este tipo de trefilacin para lograr dimetros pequeos,por la buena ductilidad que se logra. En este proceso el material seencuentra siempre en contacto con el lubricante que puede ser aceite enreemplazo del jabn seco, el aceite presta utilidad por un periodo de unao mientras que el jabn seco debe ser cambiado cada 8 horas.

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Dados de Trefilado:

Es la parte ms importante de la maquina y consiste de dos partes, la cubierta yla boquilla. La cubierta est fabricada de acero para dados de gran dimetro y de

bronce para los pequeos, y su funcin consiste en proteger a la boquilla. Por suparte la boquilla tiene un agujero en su centro con un perfil definido y est hechade carburo de tungsteno para los dados grandes y de diamante industrial para lospequeos, la dureza con es fabricado es debido a su importancia en el proceso, yaque es en la boquilla del dado en donde se realiza la reduccin del material.

Fig. 6 Dado de trefilado de barras redondas o alambres

En la figura se distinguen las distintas regiones del dado, siendo la Entrada unaabertura en forma de campana que no entra en contacto con el trabajo, solo

permite hacer un embudo lubricante en el dado, y previniendo el rayado delmaterial. El Angulo de aproximacin es donde ocurre el trefilado con un mediongulo que flucta de 6 a 20. La Superficie del Cojinete determina el tamao finaldel material estirado. El Relevo de Salida representa un ngulo de 30.

Hileras:Las hileras son matrices que posibilitan la trefilacin, se montan una serie de

hileras sobre las maquinas trefiladoras cada una de un dimetro cada ves menorpor las cuales pasa el alambrn disminuyendo en cada pasada un porcentaje sudimetro. Estas hileras se componen de materiales muy duros principalmente sonde carburo tungsteno y de diamante. Ambos materiales muy resistentes al

desgaste aunque se trabaja muy poco con hileras de diamante por su elevadocosto.

Etapas del proceso de trefilado (alambres):

Desbobinado: Se caracteriza por la instalacin de un motor elctrico C encada porta-carretes A, un sensor B de tensin del hilo, un circuito impreso

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con un micro-controlador y los componentes necesarios para controlar elmotor. Se transmite energa elctrica a cada porta-carretes A garantizandola alimentacin constante de todos ellos a lo largo de toda la trayectoria. Laalimentacin se realiza mediante los contactos giratorios L, el tubo giratorioK, los platos conductores G , las placas conductoras H e I de ellos y los

contactos E de los acoplamientos D de los porta-carretes, con los muelles Fpara asegurar su contacto adecuado con las placas conductoras de G.

Decapado Mecnico: Procedimiento qumico previo a la trefilacin que seutiliza para eliminar cascarillas de laminacin, xidos y otros materialesextraos al metal por medio de cidos inorgnicos que los disuelven o lostransforman en otros productos eliminables por lavado posterior con agua.El ataque qumico se hace con soluciones de cidos sulfrico, o fosfrico.El decapado qumico permite adems una buena adherencia del lubricante

de trefilacin y evita el desgate prematuro de las hileras de trefilacin, quetienen elevados costos.

Lubricado: Para evitar el contacto directo dela Hilera con el acero enproceso de trefilacin, se utiliza un lubricante en polvo de alta presin, quedurante su accin se convierte en una pasta que sale adherida en forma depelcula, a la superficie del metal.

Mecanizado en fro: mtodo mecnico por el cual el material se vareduciendo y moldeando hasta la forma deseada mediante rodillos y dados,disminuyendo la seccin en cada paso en un orden del 20-25% lo que daun aumento en resistencia entre 10 y 15kg/mm2.

Recocido: Tratamiento trmico que tiene por objetivo reducir tensiones

internas en el metal y ganar tenacidad, generando materiales msmecanizables y evitando la acritud. Calibracin: Se permite mediante el calibrado estrechas tolerancias que

permiten fabricar piezas y partes de maquinaria. Encarretado: Instalacin colocada al final de la maquina que encarreta el

alambre trefilado perfectamente colocado.

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VARIABLES O PARAMETROS DEL PROCESO:

Son variados los parmetros que influyen en la definicin de un proceso detrefilado, la carga necesaria para realizarlo y las condiciones bajo las cuales sedesarrollar. Sin embargo, stos se pueden reunir en dos grandes grupos. Por unlado estn todos los factores geomtricos propios del elemento a trefilar y del dadocon el cual se est realizando el trefilado, y, por otro lado, se encuentra el roceentre ellos el cual estar definido por factores como la calidad superficial de losmateriales involucrados y la posible presencia de lubricacin durante el proceso.

Parmetros geomtricos del trefilado:

En la figura anterior se pueden observar los principales parmetros geomtricosun proceso de trefilado normal donde:D0: Dimetro de entrada del material.Df:Dimetro de salida del material.Ft:Fuerza de trefilado.V:Velocidad del material.t:Tensin de trefilado.:Semi ngulo de trabajo.:Semi ngulo de entrada.:Semi ngulo de salida.Hc:Paso recto o largo del cilindro de calibracin.Dc:Dimetro del cilindro de calibracin.

Fuerza de tirado, factor de reduccin y nmero de pasadas:

Es la fuerza con que se tira del alambre para hacerlo pasar a travs de lahilera. Es un parmetro bsico del trefilado que tiene una estrecha relacin con elporcentaje de reduccin de seccin del material. Cuanto mayor es la reduccin porpaso, ms fuerza es necesaria. Existe un lmite mximo del porcentaje de

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reduccin por paso que depende de las caractersticas de la mquina, de laspropiedades del material y de la calidad de la lubricacin. En la prctica, lareduccin de rea por paso de trefilado rara vez supera el 30-35%.

- Geometra de la matriz de trefilado:

Numerosos estudios han puesto de manifiesto que la geometra de la matriztiene una importante fundamental en el proceso de trefilado. Quiz el parmetrode mayor importancia de la geometra de la matriz sea el "ngulo de reduccin, esdecir, el ngulo de la zona donde se produce la deformacin del material. Losvalores normales del mismo oscilan entre 3 y 10. Adems de este parmetro, hayque destacar la existencia de una "longitud de salida" en la que no se producereduccin de la seccin del material. Se supone que su presencia le permiteacomodarse mejor a sus nuevas dimensiones, favoreciendo el enderezado delalambre, su exactitud dimensional y su calidad superficial. Su longitud oscilaalrededor de la mitad del dimetro de salida. Entre ambos, suele existir un acuerdocircular, de radio difcil de controlar.

- Material de la matriz:

La seleccin del material de las herramientas para el trabajo en fro depende demuchos factores: tamao, composicin, forma, tolerancias y esfuerzos. La vida tilde estos elementos es otro factor determinante (normalmente se mide por lalongitud o masa de metal trefilado que pasa a travs de ella antes de perder lastolerancias). Las matrices utilizadas para el trefilado estn sujetas a severosesfuerzos de abrasin. Los materiales ms frecuentemente usados son carburosde wolframio y diamantes.

- Coeficiente de rozamiento y lubricacin:

Una lubricacin adecuada es esencial en el proceso. Normalmente se elige ellubricante para dar el menor coeficiente de rozamiento posible y el mnimorecubrimiento. Es importante tambin que el calor generado sea extrado,especialmente cuando el trefilado se realiza a gran velocidad. En caso contrario, ellubricante puede fallar y el alambre puede perder propiedades. En el trefilado, ellubricante se elige por sus propiedades tribolgicas. El alambre es enfriadomientras que pasa por la mquina de trefilar: existe una refrigeracin externa delalambre y una refrigeracin con agua de la caja que contiene la matriz. Ellubricante est almacenado en la caja y se pega a la superficie del alambrecuando ste pasa a travs de ella.

- Calor generado durante el proceso:

Las operaciones a las que se somete el material durante el proceso puedentraer consigo un incremento de varios cientos de grados, especialmente en la zonade contacto del alambre con la matriz. La deformacin plstica y el rozamientogeneran una importante cantidad de calor y solo una parte del mismo es eliminado

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por la refrigeracin. En el caso del rozamiento, el aumento de temperatura estconcentrado en el contacto entre el alambre y la matriz y puede conducir adisminuir la lubricacin. Adems podra provocar una pobre calidad superficial delalambre y cambios metalrgicos cerca de la superficie (posible formacin demartensita, lo que sera muy perjudicial para el acero).

- Velocidad de trefilado:

El trefilado es una tcnica de conformado que trabaja a una gran velocidad, delorden de varios metros por segundo. Dentro de una mquina multipasada, lavelocidad de paso del alambre por la hilera ir aumentando al ir reducindose laseccin del material (para mantener constante el caudal). Hoy en da todo elproceso est guiado por los cabrestantes intermedios, que a su vez estncontrolados por microprocesadores.

Friccin en el proceso de trefilado:

Es posible observar en la Figura anterior que a la friccin normalmente se lacaracteriza por medio de la variable que representa al coeficiente de roce entreel material y el dado usado en la trefilacin. Existen variadas definiciones paraeste parmetro, las cuales dependern de distintos factores tales como larugosidad superficial.

1. Ley de friccin de Coulomb: Supone que el esfuerzo tangencial de contactoes proporcional a la presin normal de contacto p entre la pieza y el dado.Entonces, podemos definir esta relacin como: t = p donde representar alcoeficiente de friccin de Coulomb, el cual se supone constante para un dado, unapieza de trabajo y un lubricante dado.

2. Ley de friccin constante de Tresca: Supone que el esfuerzo de corte esproporcional a la carga realizada sobre el material. Este coeficiente, conocidotambin como el coeficiente de Tresca, queda definido entonces por:

Donde mser el coeficiente de roce constante dado para las condiciones de laexperiencia, tal que 0 representa el esfuerzo de fluencia del material. Estecoeficiente est definido por un valor mnimo de 0, para el cual no existe rocealguno y un valor mximo de 1.

3. Roce hidrosttico: Cuando una fina capa de lubricante separa el dado de lapieza, prevalece este tipo de roce. El factor principal que determinar este tipo defriccin sern las caractersticas propias del lubricante usado.

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CARACTERISTICAS DE LAS MATERIAS PRIMAS UTILIZADAS YPRODUCTOS OBTENIDOS:

Materias Primas:

Alambrn:

El proceso de produccin del alambre es en extremo delicado, se fabrica a partirde un producto siderrgico llamado alambrn, esta es la principal materia primapara la fabricacin del alambre. El alambrn es una barra de acero producida porlaminacin en caliente de forma circular y con dimetros que varan entre 5.50 y14.00mm. Llega a la planta para ser procesada en rollos de 1000 a 2000 Kg. ypresenta diferente calidades de resistencia y composicin. Los rollos de alambrnson almacenados, para posteriormente ser sometidos a un proceso de limpieza elcual permite eliminar los xidos e impurezas de la superficie, favoreciendo conesto la adherencia de algunos revestimientos posteriores.Tras el proceso de fundicin del acero: se obtiene la palanquilla, de seccincuadrada, despus por laminacin en caliente se obtienen los rollos de alambrncon cascarilla. Este sufre un tratamiento trmico de austempering o patentadodurante el cual, la austenita se transforma en bainita. La estructura baintica da almaterial una ductilidad suficiente para facilitar su deformacin en fro durante elproceso de trefilado.

Si se trata de alambres de acero con un bajo contenido en carbono, essuficiente un recocido, que recristaliza la ferrita dejando el material apto paratrefilar.El alambre as tratado pasa a continuacin por un proceso de desoxidacin en

medio cido, en el cual se eliminan los xidos y la cascarilla que lo recubren alsalir del horno de patentado. Antes del trefilado conviene proteger la superficie delalambre con una capa de fosfatos, (bonderizacin) o bien cobre, cal u otrodepsito que servir de soporte del lubricante de trefilera.

De manera general Los materiales ms empleados para su conformacinmediante trefilado son elacero,elcobre,elaluminio y loslatones,aunque puedeaplicarse a cualquier metal oaleacindctil.

Productos:

Barras trefiladas: Alambres Tubos Otros

Estos poseen muy buenas propiedades mecnicas puesto que el trefiladoles otorga al producto mayores propiedades mecnicas, aumentando la cargade rotura, la dureza y en especial la fluencia. La ductilidad es disminuida enpoca magnitud. El terminado en fro con trefilas de precisin permite obtener

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barras con tolerancias ms estrictas en la seccin. El acabado superficial se vemejorado, obtenindose una superficie lisa y de buena apariencia.

PROPIEDADES ASOCIADAS AL PROCESO:

Cambios Microestructurales:Todava no se conoce bien cmo se deforma el acero perltico durante el

proceso de trefilado. Las lminas de cementita estn sujetas a grandes tensionesy algunos autores estn convencidos de que la cementita se fragmenta debido aello mientras que otros piensan que se deforma plsticamente.

Cambios en las propiedades mecnicas:

Los alambres de acero trefilados han sido estudiados durante aos por suendurecimiento por deformacin y por las altas resistencias que alcanzan,manteniendo ductilidad y tenacidad suficientes, lo que les permite tener mltiplesaplicaciones ingenieriles. El resultado final es que tras el proceso de trefilado sehan aumentado de forma importante las propiedades mecnicas del material(especialmente su lmite elstico)

Tensiones residuales:

Se pueden producir en el conformado de los metales, ya que la aparicin dedeformaciones plsticas inhomogneas puede llevar a tensiones diferentes en lasuperficie y en el interior. Esto es lo que ocurre en el trefilado. La tensin aplicadapara trefilar es suficiente para deformar el material plsticamente. Si ladeformacin fuera uniforme en toda la seccin no habra tensiones residuales. Esla deformacin plstica inhomognea la principal causante. La recuperacinelstica posterior, tender a acortar la superficie con respecto al interior, o alrevs, resultando por tanto un estado de tensiones residuales.

VENTAJAS DEL PROCESO DE TREFILADO:

Buena calidad superficial. Precisin dimensional. Aumento de resistencia y dureza. Posibilidad de producir secciones muy finas. Productos derivados

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DESVENTAJAS DEL PROCESO DE TREFILADO:

Agrietamiento Rotura del Alambre entre dados. La pelcula puede romperse por un ngulo inadecuado de penetracin

del alambre en el dado. Baja resistencia a la traccin del alambre Costos Elevados.

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Anexos:

Cambio de ductilidad por el trefilado

Elemento de sujecin de dados

Tensiones Residuales entubos y alambres

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Ecuacin de reduccin de rea:

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Paginas Web:

1. http://www.antaac.org.mx/assets/07-elementso-que-influyen-

trefiladoalambrealtasvelo.pdf

2. http://oa.upm.es/139/1/04200111.pdf3. http://www.antaac.org.mx/assets/04-proceso-de-trefilado.pdf

4. https://prezi.com/tq_sjzyihpqt/proceso-de-trefilado/

5. http://es.slideshare.net/sandraHenao13/proceso-laminado-extrusion-y-

trefilado?next_slideshow=1

6. http://www.mater.upm.es/fgalvez/PDF/Gef2002-Tref.pdf

7. http://ingenieriaindustrial3.blogspot.com/

Bibliografa:

INTRODUCCIN A LA METALURGICA FSICA PARA INGENIEROS(AVNER)

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