TOCES AHORA SI

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

Facultad de Ingeniería Mecánica

Tecnología de Conformado Mecánico

TEMA: Extrusión

OBJETIVOS:

• Extrusión directa de un tocho de plomo

• Extrusión indirecta de un tocho de plomo

• Conocer la obtención de piezas mediante extrusión y utilización de dados.

MARCO TEORICO:

Extrusión

Es un proceso en el cual el material fluye a través de la herramienta que tiene una forma determinada.

“Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesos manufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos, porque el material solamente encuentra fuerzas de compresión. También las piezas finales se forman con una terminación superficial excelente.

[http://es.wikipedia.org/wiki/Extrusión]

LA EXTRUSIÓN puede ser de dos tipos la Extrusión Directa y la Extrusión Inversa.

EXTRUSIÓN DIRECTA: se caracteriza porque la fuerza impuesta (Fi) es la que traslada o empuja el material, es paralela y tiene la misma dirección del flujo de material y solo son las fuerzas de compresión (Fc) que aparecen en la herramienta las que realizan la deformación al material.

EXTRUSIÓN INVERSA: el material es halado por lo tanto las fuerzas impuestas (Fi) son paralelas al flujo de material pero tienen dirección opuesta y de la misma manera las fuerzas de compresión (Fc) presentes en la herramienta son las que realizan la deformación del material.

a. Dado o Cabezal

En una línea de extrusión de película plana, el dado es la pieza esencial del sistema, ya que otorga la forma que el polímero tendrá en su aplicación final. Para una correcta uniformidad en el espesor de la película a la salida del dado, el factor fundamental es el diseño y la distribución correcta de las temperaturas a lo largo del mismo, así como el ajusta de los labios por donde el plástico fluirá y tomará su forma final. Debe considerarse que el ancho máximo de los labios del dado, debido al efecto de "formación de cuello" a la salida del dado y al recorte lateral, necesario para uniformizar los costado de la película. Los diseños de dados para la producción de película plana y lámina son similares, es posible distinguir tres tipos, con base en la forma del canal de distribución del polímero fundido a la salida del dado. Los diseños diferentes son los encargados de transformar secuencialmente el material fundido que avanza con un perfil cilíndrico en una lámina rectangular plana, libre de tensiones y esfuerzos, para evitar deformaciones en el tiempo de solidificación.

Los tipos de colectores o canales de distribución que distinguen el diseño de dado son:

• Tipo "T" (normal y biselado)

• Tipo "Cola de Pescado"

• Tipo "Gancho para Ropa"

El último es el más recomendado, ya que muestra gran consistencia en la uniformidad de distribución del flujo a pesar de cambios en las condiciones de operación. La desventaja es el costo, ya que el diseño de alta tecnología de los canales de flujo eleva se precio en comparación con los otros tipos.

Si se toman en cuenta aspecto de calidad y costo, el diseño de colector tipo "cola de Pescado" es el más equilibrado, pero al igual que en el diseño tipo "T", es necesario agregar elementos mecánicos que permitan hacer ajustes a la distribución de flujos cuando existan variaciones en las condiciones de proceso.

El diseño de "Gancho para Ropa", es usado preferentemente en operaciones en que la calidad y uniformidad de espesor del producto sean aspectos importantes, mientras en el otro extremo, el diseño de dato con colector "T", tienen mejor aplicación en la producción de recubrimientos y laminaciones con papel y/o aluminio, donde las variaciones en uniformidad son prácticamente despreciables. Sumando a la incidencia del tipo de diseño sobre el costo de un dado plano, se debe considerar el área en el dado sujeta a presión, que es proporcional a la longitud de los labios de salida del dado.

Esta área, además de influir por el aumento en la cantidad de material de fabricación, tiene otro aspecto importante: las áreas que son recorridas por el plásticos fundido están expuestas a grande presiones y, por ello, debe ser utilizados mecanismo de cierre del dado de mejor desempeño, pero que también son más costosos.

Estos efectos son más críticos cuando se procesan materiales de alta viscosidad, se requiere el uso de sistemas de cierre mecánico reforzado por pistones hidráulicos o por diseños de dados especiales de mayor resistencia a presiones que tiendan a abrir los labio.

En dado de gran longitud de salida, el efecto de la presión causa el efecto llamado "Concha de Almeja", que es una deformación en la zona central del dado donde se presenta una mayor abertura por la deflexión de las paredes metálicas.

Extrusión en caliente

La extrusión en caliente se hace a temperaturas elevadas para evitar el trabajo forzado y hacer más fácil el paso del material a través del troquel. La mayoría de la extrusión en caliente se realiza en prensas hidráulicas horizontales con rango de 250 a 12.000 t. Rangos de presión de 30 a 700 Mpa (4400 a 102.000 psi), por lo que la lubricación es necesaria, puede ser aceite o grafito para bajas temperaturas de extrusión, o polvo de cristal para altas temperaturas de extrusión. La mayor desventaja de este proceso es el costo de las maquinarias y su mantenimiento. 1

Temperaturas de varios metales en la extrusión en caliente1

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)

El proceso de extrusión es generalmente económico cuando son producidos varios kilogramos (libras) y muchas toneladas, dependiendo de los materiales que han sido empleados en el proceso. Por ejemplo, en algunos aceros se vuelve más económico si se producen más de 20.000 kg (50.000 lb).2

• Matrices de aluminio para extrusión en caliente

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Ejemplo experimental

Dado utilizado para esta extrusión.

Pieza obtenida por extrusión.

Desarrollo de la practica:

Extrusión

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