Estirado De Alambres Y Barras
Enviado por ocnaviv • 8 de Noviembre de 2012 • 3.542 Palabras (15 Páginas) • 627 Visitas
Capitulo III
UMSS – Facultad de Ciencias y Tecnología Ing. Mecánica – Tecnología Mecánica II
193
3.2.4. ESTIRADO DE ALAMBRES Y BARRAS
En el contexto de los procesos de deformación volumétrica, el estirado es una operación donde la
sección transversal de una barra, varilla o alambre se reduce al tirar del material a través de la abertura
de un dado como se muestra en la figura 3.46. 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. Aunque la presencia de esfuerzos de tensión es obvia
en el estirado, la compresión también juega un papel importante ya que el metal se comprime al pasar a
través de la abertura del dado. Por esta razón, la deformación que ocurre en estirado se llama algunas
veces compresión indirecta.
FIGURA 3.46 Estirado de barras, varillas o alambre.
La diferencia básica entre el estirado de barras y el estirado de alambre es el diámetro del material
que se procesa. El estirado de barras se refiere al material de diámetro grande, mientras que el estirado
de alambre se aplica al material de diámetro pequeño. En el proceso de estirado de alambres se pueden
alcanzar diámetros hasta de 0.03 mm. Aunque la mecánica del proceso es la misma para los dos casos,
el equipo y la terminología son de alguna manera diferentes.
El estirado de barras se realiza generalmente como una operación de estirado simple, en la cual el
material se jala a través de la abertura del dado. Debido a que el material inicial tiene un diámetro grande,
su forma es más bien una pieza recta que enrollada. Esto limita la longitud del trabajo que puede
procesarse y es necesaria una operación tipo lote, Por el contrario, el alambre se estira a partir de rollos
de alambre que miden varios cientos (o miles) de metros de longitud y pasa a través de una serie de
dados de estirado. El número de dados varía entre cuatro y doce. El término estirado continuo (en inglés,
continuous drawing) se usa para describir este tipo de operación, debido a las grandes corridas de
producción que pueden realizarse con los rollos de alambre, ya que pueden soldarse a tope con el
siguiente rollo para hacer la operación verdaderamente continua.
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:
o
f o
A
A A
r
-
= (3.33) Capitulo III
UMSS – Facultad de Ciencias y Tecnología Ing. Mecánica – Tecnología Mecánica II
194
Donde
r = reducción de área en el estirado
Ao = 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:
f o D D d - = (3.34)
Donde
d = draft, (mm)
Do = diámetro original del trabajo. (mm)
Df = diámetro final del trabajo, (mm).
3.2.4.1. 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:
r A
A
f
o
-
= =
1
1
ln ln e (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:
f
o
f f
A
A
Y Y ln = = e s (3.36)
Donde
Yf = esfuerzo de fluencia promedio, basado en el valor de la deformación de la ecuación 3.35
Capitulo III
UMSS – Facultad de Ciencias y Tecnología Ing. Mecánica – Tecnología Mecánica II
195
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 [1, 2, 3 y 6].
Presentarnos a continuación la ecuación sugerida por Schey [3]:
f
o
f d
A
A
Y ln
tan
1 f
a
m
s
+ = (3.37)
Donde
d s = 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:
c L
D 12 . 0 88 . 0 + = f (3.38)
Donde
D = diámetro promedio del material de trabajo durante el estirado, (mm)
L = longitud de contacto del material de trabajo con el dado de estirado en la figura 3.46 (mm). Los
valores de D y L, se pueden determinar de las siguientes ecuaciones:
2
f o D D
D
+
...