Procesos de Extrusión y Laminación en Metalurgia

Procesos de Extrusión

Tipos de Extrusión

• Extrusión Directa:
  • Ventajas: Mayor tamaño de los productos extruidos y mayor facilidad para el uso de las matrices.
  • Inconvenientes: Rozamiento en la cámara y dimensión del perfil a extruir menor.
• Extrusión Indirecta:
  • Ventajas: Menor fuerza de extrusión, la presión de extrusión es independiente del tocho, el calor producido por rozamiento es menor (por tanto, hay mayor velocidad de extrusión) y hay menor desgaste de la cámara.
  • Inconvenientes: Las impurezas de la superficie no se retienen y dimensión del perfil a extruir menor.
• Extrusión Hidrostática:
  • Ventajas: No existe rozamiento entre el material y la cámara, el rozamiento en la matriz es más reducido por la película de lubricante, menor fuerza de extrusión y se pueden extruir materiales muy rígidos.
  • Inconvenientes: Preparación laboriosa y conseguir la estanqueidad necesaria.
• Extrusión por Impacto:

Deformación en la Extrusión

La elevada reducción que se tiene en la extrusión da lugar a distorsiones en la estructura del producto. El paso por la matriz y el rozamiento con la cámara provocan que la deformación sea poco homogénea. Dan lugar a embudos al final de la extrusión, a separación tubular y a una variación transversal de las propiedades.

Partes de una Extrusora para Metal

Bombas de presión, cilindro de empuje, pistón, desplazamiento portaútiles, cizalla, cámara, tirantes y plato.

Composición de las Matrices de Extrusión

Portaútiles, disco de apoyo, contramatriz, matriz y portamatriz.

Operación de una Extrusión Directa

1. Carga del redondo y empuje con el émbolo en la cámara.
2. Extrusión.
3. Descompresión y retirada de la cámara.
4. Corte del residuo.
5. Cierre de la extrusora.

Operación de una Extrusión Indirecta

1. Colocación de la matriz.
2. Carga del redondo.
3. Extrusión.
4. Separación de la matriz y corte del residuo.

Operación de una Extrusión Hidrostática

1. Colocación de la matriz.
2. Carga del redondo.
3. Llenado de la cámara y presurizado.
4. Extrusión.
5. Separación de la matriz y corte del residuo.

Temperatura de Extrusión

La extrusión puede hacerse en frío o en caliente. Si se hace en frío, no existe oxidación y se obtienen buenas propiedades mecánicas. En caliente, se reduce la presión de extrusión. A mayor temperatura, menor tensión de fluencia y más fácil es la deformación. Sin embargo, la velocidad debe reducirse para evitar aumentar localmente la temperatura (incluso fusión) y que ésta dé lugar a defectos. La temperatura varía según el balance energía. Como fuentes de energía: deformación plástica, rozamiento con el recipiente y con la matriz, y cizallado, consecuencia del flujo. Como pérdidas: recipiente, émbolo, matriz y el producto extruido. La velocidad de extrusión y la temperatura del recipiente influyen en la temperatura del producto. La temperatura crece durante la extrusión, y decrece después de un incremento. Si se varía adecuadamente la velocidad durante la extrusión, se puede conseguir una extrusión isotérmica (Tª cte).

Esquema de una Instalación de Extrusión

Corte del material bruto desde barra para formar tochos, almacén de tochos, horno de calentamiento de matrices y de tocho (son 2 distintas), extrusora, camino de rodillo de salida de la extrusora, banco de rodillos de enfriamiento al aire de los perfiles, estriado del perfil, corte de perfil al tamaño de expedición, almacenamiento perfil terminado.

Proceso de Laminación

Proceso de deformación plástica que consiste en pasar un material entre dos rodillos que giran en sentidos opuestos, cambiando su forma. Los rodillos consiguen introducir el material entre ellos debido al rozamiento existente entre el rodillo y el material.

Finalidad

• Disminuir la sección del producto.
• Mejorar sus propiedades mecánicas y metalúrgicas.
• Conformar la forma final.

Productos

Largos de secciones sencillas, planos, chapa gruesa y delgada, barras o secciones más complejas como perfiles estructurales.

Laminación de Productos

Aproximadamente el 90% del acero utilizado ha sido procesado por laminación. Típicamente se obtienen: palanquilla, desbaste cuadrado o rectangular o plano, llantón, barra, pletina y chapa fina o media o gruesa. Se utilizan cilindros rectos o de forma, según el caso. Éstos van montados en una estructura (castillete), donde es posible ajustar la distancia de los cilindros. La obtención final de los productos se hace según una secuencia de deformación que supone varias pasadas. En el caso de perfiles, pueden realizarse en un tren reversible o en un tren de continuo.