Los procesos de conformado de metales

Introducción

Los procesos de conformado de metales comprenden un amplio grupo de procesos de manufactura, en los cuales se usa la deformación plástica para cambiar las formas de las piezas metálicas.

En los procesos de conformado, las herramientas, usualmente dados de conformación, ejercen esfuerzos sobre la pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometría del dado.

Al abordar los procesos de conformado es necesario estudiar una serie de propiedades metálicas influenciadas por la temperatura, dado que estos procesos pueden realizarse mediante un trabajo en frio, como mediante un trabajo en caliente.

Trabajo en Frio

Se refiere al trabajo a temperatura ambiente o menor. Este trabajo ocurre al aplicar un esfuerzo mayor que la resistencia de cedencia original de metal, produciendo a la vez una deformación.

Características

• Mejor precisión

• Menores tolerancias

• Mejores acabados superficiales

• Mayor dureza de las partes

• Requiere mayor esfuerzo

Trabajo en caliente

Se define como la deformación plástica del material metálico a una temperatura mayor que la de recristalización. La ventaja principal del trabajo en caliente consiste en la obtención de una deformación plástica casi ilimitada, que además es adecuada para moldear partes grandes porque el metal tiene una baja resistencia de cedencia y una alta ductilidad.

Características

• Mayores modificaciones a la forma de la pieza de trabajo

• Menores esfuerzos

• Opción de trabajar con metales que se fracturan cuando son trabajados en frío

Clasificación de los procesos de conformado

TREFILADO

Se entiende por trefilar a la operación de conformación en frío consistente en la reducción de sección o para cambiar el diámetro de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través de un orificio cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado. Los materiales más empleados para su conformación mediante trefilado son el acero, el cobre, el aluminio y los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.

Hay muchos usos para el trefilado, incluyendo el cableado eléctrico, cables, componentes estructurales tensión-cargados, resortes, clips de papel, rayos para las ruedas, y stringed los instrumentos musicales.

La acción del alambre o de la barra se dibuja con uno o más dado afilado del trefilado en la sucesión. Mientras que el alambre se tira a través de los dados, su volumen sigue siendo igual, así que el cambio en diámetro es inverso proporcional al cambio en longitud, es decir. mientras que el diámetro disminuye, la longitud aumenta, y viceversa. Las reducciones del diámetro del alambre pueden extenderse hasta 45 por ciento por alambres pasar-más pequeños que son reducidos 15-25 por ciento, y tamaños más grandes en 20-45 por ciento.

El alambre se hace trefilando en frío con uno o más dados similares a la figura 1, para disminuir su tamaño e incrementar sus propiedades mecánicas.

Figura 1. Dado de trefilado de alambre redondo

Pueden usarse los procesos de estirado simple o el proceso de estirado continuo. En el proceso de estirado simple se coloca una espira sobre un carrete y se aguza el extremo del alambre para que entre en el dado. El extremo es agarrado con tenazas sobre un banco de estirado y arrastrado a través de tal longitud que puede enrollarse alrededor de un bloque de estirado. Inmediatamente después, la rotación del bloque de estirado arrastra el alambre a través del dado y lo convierte en una bobina, esta operación se repite con dados y bloques más pequeños hasta que el alambre se estira a su tamaño final.

En el estirado continuo el alambre se alimenta a través de varios dados y bloques de estirado arreglados en serie.

Esto permite estirar la máxima cantidad en una operación. El número de dados en la serie puede variar según el diámetro final requerido, el tipo de máquina y el material a trefilar. Los dados generalmente, son de carburo de tungsteno, aunque pueden usarse también dados de diamante.

La trefilación es uno de los procesos de conformación de metales más comunes. Éste consiste en cambiar y/o reducir la sección de una barra, traccionándola a través de un dado cónico (Vial & Negroni, 1999). La trefilación puede ser usada en diversos materiales para generar variadas formas finales no necesariamente circulares (Bayoumi, 2001). Este proceso se realiza en frío y es posible trefilar tanto barras huecas como barras rellenas. La trefilación de barras huecas o tubos se puede realizar de cuatro maneras: sin herramientas, con pepa fija, con pepa flotante o bien con mandril (Bruni, Forcellese, Gabrielli, Simoncini, & Montelatici, 2007). En este último caso, no es posible asegurar un espesor preciso en el tubo trefilado, aunque éste tiende a mantener un espesor similar al original. En la Figura 1.1 es posible observar los diferentes tipos de trefilación más comunes.

Éstos son: a) trefilado sin herramienta, b) trefilado con pepa fija, c) trefilado con pepa flotante y finalmente d) trefilado con mandril.

 Mandriles para el trefilado

Muchas de las varillas, alambres, tubos de pared estrecha y perfiles especiales, se producen mediante un trefilado en frío. Dependiendo del producto que queramos obtener, realizaremos un trefilado simple, con mandril fijo o con mandril flotante:

Equipo: Las máquinas utilizadas para realizar este proceso se denominan trefiladoras. En ellas se hace pasar el alambre a través de las hileras, como se ha descrito anteriormente. Para lograrlo el alambre se enrolla en unos tambores o bobinas de tracción que fuerzan el paso del alambre por las hileras. Estas hileras se refrigeran mediante agua y las bobinas o tambores de tracción se refrigeran normalmente con agua y aire. Las trefiladoras pueden ser de acumulación en las que no hay un control de velocidad estricto entre pasos o con palpadores en las que sí se controla la velocidad al mantener el palpador una tensión constante.

Una de las ventajas de este proceso es el excelente acabado superficial del producto obtenido (Kwan, 2002), además de que generalmente implica un bajo costo en comparación con los demás procesos de conformación de tubos. También es importante el hecho de que, como es un proceso realizado en frío, las propiedades mecánicas del metal se ven afectadas, lo cual puede ser beneficioso según el uso que se le vaya a dar al producto

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