proceso-de-trefilado

Transformación
plástica primaria
PROCESOS DE CONFORMADO MECÁNICO
PROCESOS DE
CONFORMADO
LINGOTES
LÁMINAS
PROCESAMIENTO
DE POLVO
FORJA
LAMINACIÓN
EXTRUSIÓN
CONFORMADO DE
LÁMINAS METÁLICAS
CONFORMADO
SUPERPLÁSTICO
PRENSADO Y
SINTERIZADO
PRESIÓN
ISOESTÁTICA
TREFILACIÓN DE
ALAMBRE
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESOS DE CONFORMADO MECÁNICO DE LINGOTES
PROCESO DE TREFILADO
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
DADO DE REDUCCIÓN O HILERA
Alambrón
de entrada
Dado
m
Alambre trefilado
Área de reducción
L c = longitud de contacto
PROCESOS DE MANUFACTURA
Características generales
del proceso similares a la de extrusión
El Dado ejerce compresión transversal mientras
que se aplica tensión al mismo tiempo
PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
TREFILACIÓN CONTINUA DE ALAMBRE
Alambrón
(en forma bobina)
Caja lubricante
Dado
Tambor de tracción (mantiene múltiples vueltas de alambre)
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
DADO DE REDUCCIÓN O HILERA
Recocido
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
DADO DE REDUCCIÓN O HILERA
Recocido
Trefilado se ejecuta normalmente en frío.
De acuerdo al tipo de lubricación: Trefilado en húmedo o trefilado en seco
En seco es solo para dar forma y acabado superficial.
La lubricación es el parámetro que caracteriza al proceso de trefilado.
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
PARTES Y ZONAS DE UNA HILERA
A B C D
a
A: Embudo o Cono de entrada
a: Ángulo de reducción
B: Zona de reducción o cono de trabajo
C: Zona cilíndrica o superficie de descanso
D: Cono de salida
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
PARTES Y ZONAS DE UNA HILERA
CONO DE ENTRADA:
‣ Facilita lubricación, dirige el flujo lubricante dentro zona trabajo
‣ Alambre arrastra el lubricante
ZONA DE TRABAJO:
ÁNGULO DE
REDUCCIÓN:
‣ Aquí ocurre la reducción total y compactación del lubricante
‣ Permite una deformación gradual
‣ Deforma a la dimensión deseada
‣ Esta sujeta a desgaste y corrosión
‣ Pequeño > área contacto > esfuerzo fricción, < Velocidad deformación
‣ Grande < área contacto > Velocidad deformación y > esfuerzo radiales
ZONA CILÍNDRICA:
ZONA SALIDA:
‣ No produce reducción, pero si resistencia al flujo por la fricción
‣ Mantiene alineado el material
‣ Controla el final del alambre para garantizar su redondez y acabado liso
‣ Permite el reacabado
‣ Libera tensiones
‣ Permite la expansión del metal
‣ Minimiza posibilidad de abrasión en caso el dado este desalineado
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
DADO DE REDUCCIÓN O HILERA
Dado de Tungsteno
Cono de entrada
Cono de salida
Porta hilera de Acero
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
DADO DE REDUCCIÓN ó HILERA
Entrada del alambre
Camisa soporte de
acero
Núcleo de carburo
de tungsteno
Pista u orificio
reductor
Salida del alambre
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PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
DADO DE REDUCCIÓN O HILERA
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
MÁQUINA TREFILADORA
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
MÁQUINA TREFILADORA
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
MÁQUINA TREFILADORA
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
MÁQUINA TREFILADORA
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
MÁQUINA AFILADORA DE PUNTA DEL ALAMBRÓN
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
MÁQUINA SOLDADORA DE ALAMBRÓN
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
MÁQUINA SOLDADORA DE ALAMBRÓN
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
APLICACIONES
BOBINAS DE ALAMBRE TREFILADO
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
APLICACIONES
Clips, resortes, argollas, clavijas, punzadores, rayos para bicicletas, hilo incandescente de bombillos
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
VARIABLES DEL PROCESO
PARÁMETROS PRINCIPALES QUE CONTRIBUYEN A LA ROTURA DEL ALAMBRE
‣ ALINEACIÓN DE LOS DADOS
‣ GEOMETRÍA DEL DADO
‣ PARÁMETROS DE LUBRICACIÓN
‣ FINOS METÁLICOS
‣ FACTORES MECÁNICOS EN LA MÁQUINA DE TREFILADO
‣ CONDICIONES DEL EQUIPO
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
PARÁMETROS PRINCIPALES QUE CONTRIBUYEN A LA ROTURA DEL ALAMBRE
ESQUEMA DE DESALINEACIÓN ENTRE EL ALAMBRE Y EL DADO
Altos esfuerzos causados
por la incorrecta alineación
del dado.
Es importante también la alineación entre el dado y el tambor
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
PARÁMETROS PRINCIPALES QUE CONTRIBUYEN A LA ROTURA DEL ALAMBRE
GEOMETRÍA DEL DADO
‣ % Reducción
‣ Ángulo de reducción
‣ Longitud de la zona cilíndrica
‣ Calidad superficial
‣ Entrada del alambre
‣ Longitud del dado de carburo de tungsteno
PARÁMETROS DE LUBRICACIÓN
‣ Lubricabilidad (resistencia de la película lubricante)
‣ Parámetros físicos y químicos:
I. Concentración de grasa
II. pH – Temperatura
III. Control bacterial
IV. Calidad del agua y aditivos químicos
PROCESO DE TREFILADO
PARÁMETROS PRINCIPALES QUE CONTRIBUYEN A LA ROTURA DEL ALAMBRE
FINOS METÁLICOS
‣ Concentración de finos
‣ Distribución de tamaño
‣ Fuentes de los finos
‣ Sistema de filtración (debe remover los finos, no la grasa)
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PROCESO DE TREFILADO
PARÁMETROS PRINCIPALES QUE CONTRIBUYEN A LA ROTURA DEL ALAMBRE
FACTORES MECÁNICOS EN LA MÁQUINA DE TREFILADO
‣ Distribución de esfuerzo y vibración
‣ Tambores de tracción (Capstans o molinete)
‣ Deslizamiento
‣ Puntos de contactos
‣ Contratensión
CONDICIONES DEL EQUIPO
‣ Limpieza
‣ Control de proceso
‣ Mantenimiento programado
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
DEFECTOS DEL ESTIRADO
PROPIO DEL PROCESO
‣ RAYAS LONGITUDINALES Causadas por trefilas defectuosas, mala
lubricación u óxidos presentes
‣ GRIETAS SUPERFICIALES Debido a lubricación inadecuada
PROVENIENTE DE LA MATERIA PRIMA
‣ ESCAMAS Alta resistencia del alambrón, filos en el alambrón
‣ PLIEGUES Debido a uniones frías que vienen en el material
‣GRIETAS Debido a pliegues o rechupes provenientes del alambrón
‣ INCLUSIONES Proveniente del proceso colada
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PROCESO DE TREFILADO
DEFECTOS DEL TREFILADO
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
DEFECTOS DE TREFILADO
MECANISMO DE ROTURA POR UNA MICRO-INCLUSIÓN SUB-SUPERFICIAL
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
DEFECTOS DE TREFILADO
MECANISMO DE ROTURA POR UNA MICRO-INCLUSIÓN SUB-SUPERFICIAL
Vista
transversal
Vista
longitudinal
1.- Inclusión subsuperficial
en
alambrón
PROCESOS DE MANUFACTURA
2.- Reducción sucesivas expone (aflora) la
inclusión a la superficie
3.- El resultado es
rotura del
alambre
PROCESO DE TREFILADO
TREFILADO DE TUBOS
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PROCESO DE TREFILADO
CÁLCULOS DE LAS TENSIONES DE CARGA
Cálculo del esfuerzo de trefilación ideal
Donde: =
= esfuerzo de deformación promedio basado en el valor
de e
K = es el coeficiente de resistencia (MPa),
n = es el exponente de endurecimiento por deformación
e = es el valor máximo de deformación durante el proceso de deformación
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
CÁLCULOS DE LAS TENSIONES DE CARGA
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
CÁLCULOS DE LAS TENSIONES DE CARGA
Cálculo del esfuerzo de trefilación (s T ) considerando la fricción y deformación
no homogénea:
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PROCESO DE TREFILADO
CÁLCULOS DE LAS TENSIONES DE CARGA
Cálculo del esfuerzo de trefilación (s T ) considerando la fricción y deformación
no homogénea:
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
CÁLCULOS DE LAS TENSIONES DE CARGA
Potencia de trefilación
P = F V s
V s = velocidad de salida del alambre
EJEMPLO:
Un alambre es trefilado a través de un dado que posee un ángulo de reducción de 15 o .
El diámetro inicial es de 2,5 mm y el final de 2,0 mm. El coeficiente de fricción en la
interfase dado-material es de 0,07. El metal tiene un coeficiente de resistencia K de
205 MPa y un exponente de endurecimiento por deformación “n” de 0,20. Determine el
esfuerzo y la fuerza de trefilación en esta operación.
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
PROCESOS DE MANUFACTURA
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PROCESO DE TREFILADO
Cálculo del esfuerzo de deformación promedio
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE TREFILADO
EJEMPLO DEMOSTRATIVO
¿Si el alambre se mueve a través del dado a 3 ms -1 , determine la potencia
requerida para producir la deformación?
Resolver en casa...
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PROCESO DE TREFILADO
FIN
PROCESOS DE MANUFACTURA
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