TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

download TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

of 124

Transcript of TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    1/124

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE INGENIERA

    ESCUELA DE INGENIERA MECNICA

    TREFILADOCURSO: PROCESOS DE MANUFACTURA II DOCENTE: DR. VICTOR MANUEL ALCANTARA ALZA

    INTEGRANTES: AZAEDO ATOCHE DEYNERCHUQUILLANQUI SEVILLANO SAULORBEGOSO JARA JULIOPOLO GARCA EDGARRODRGUEZ PREZ LUIS

    SIGUENZA DAVALOS GERSON

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    2/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    3/124

    Durante el siglo pasado, paralelamente al desarrollo de nuevosproductos, el aumento de las velocidades de procesos y a los mayores

    requerimientos de calidad, el trefilado ha ido pasando progresivamentede ser un arte, marcado por el secreto industrial, a empezar a convertirseen una autntica ciencia.Los estudios realizados han permitido la mejora y el control de diferentesparmetros del proceso. En particular, han sido los numerosos esfuerzos

    destinados al conocimiento del flujo del material en su paso por lamatriz, as como los dedicados a evitar la rotura de los alambres durantela fabricacin y optimizar la geometra de las hileras. Parmetros como lafuerza de trefilado, la lubricacin y la temperatura han centrado laatencin de los investigadores.

    En la dcada de los setenta y ochenta, Elices y su grupo fueron losprimeros en poner de manifiesto la influencia de las tensiones residualessobre las propiedades de los alambres de acero trefilados utilizados parael hormign pretensado.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    4/124

    GENERALIDADES

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    5/124

    El trefilado es uno de los procesos de conformacin de metales mscomunes. ste consiste en reducir de forma simtrica la seccin de una

    barra, traccionndola a travs de un dado cnico o tambin denominadomatriz.

    El trefilado puede ser usado en diversos materiales para generar variadasformas finales no necesariamente circulares. Este proceso se realiza en

    fro y es posible trefilar tanto barras huecas como barras rellenas.

    En tubos se puede realizar de cuatro maneras: sin herramientas, con pepafija, con pepa flotante o bien con mandril. En este ltimo caso, no esposible asegurar un espesor preciso en el tubo trefilado, aunque ste

    tiende a mantener un espesor similar al original.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    6/124

    Tipos de trefilados en alambres y tubos: a) trefilado sin

    herramienta, b) trefilado con pepa fija, c) trefilado con pepa

    flotante y finalmente d) trefilado con mandril.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    7/124

    Una de las ventajas de este proceso es el excelente acabado superficial delproducto obtenido, adems de que generalmente implica un bajo costo en

    comparacin con los dems procesos de conformacin de tubos. Tambines importante el hecho de que, como es un proceso realizado en fro, laspropiedades mecnicas del metal se ven afectadas, lo cual puede serbeneficioso segn el uso que se le vaya a dar al producto final.

    Mejora la resistencia a traccin y l limite elstico del material comoresultado del trabajo en frio. Esto permite al acero perltico trefilado, llegara tener resistencias del orden 2 MPa, conservando una buena ductilidad

    En cuanto a las aplicaciones de los alambres trefilados tenemos para

    fabricacin de ruedas, muelles, en la industria aeronutica, puentesatirantados. En la actualidad, en Japn se fabrican fibras de acero de 15micras de dimetro que pueden llegar a resistencias de 4 MPa.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    8/124

    El trefilado se realiza a temperatura ambiente y se trata de un proceso

    multipaso a travs de varias hileras colocadas en serie. Es adems unatcnica de conformado que se ejecuta a unas velocidades de paso delalambre por la hilera bastante altas. En la industria del alambre depretensar (dimetro de 5mm), las velocidades vinales estn alrededor de5 m/s y en la industria del alambre fino (dimetros inferiores a 1mm) las

    velocidades finales pueden llegar a 50-100m/s.

    El trefilado es una de las ms antiguas tcnicas de conformado demetales. Aunque lo que se conoce como ciencia del trefilado solo tieneunos 100 aos de vida, los alambres de una u otra forma ya estabanpresentes ya en el 2000ac

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    9/124

    Hoy en da, algunos museos exhiben herramientas y dibujos del siglo XV quenos permiten imaginar cmo se realiz en otras pocas. La fuerza de trefiladofue ejercida por hombre, caballos y molidos de agua hasta legar a losmotores elctricos.

    El gran salto se produjo en 1865, cuando Bessemer y otros desarrollaron unproceso de fabricar el acero de una forma mucho ms econmica. Tras ellos,lleg un siglo de crecimiento vertiginoso de la industria del acero, que seconvirti en un material ms barato y accesible. Las mquinas de trefiladocontinuo multipaso aparecieron en los ltimos aos del siglo XIX y lasmatrices widia (carburo de wolframio) fueron introducidas alrededor del ao1920. Estos inventos trajeron un aumento decisivo de la productividad.

    El siguiente gran avance vendra referido a la produccin de alambrn, unalambre grueso antes de ser sometido al proceso de reduccin propiamentedicho. El tratamiento patentado, que consiste en el paso por un bao deplomo fundido despus del austenizado para conseguir una fina estructurade perlita, era demasiado caro y lento. Por eso la aparicin del procesoStelmor (1964) constituyo un autntico paso adelante, sustituyendo al

    patentado por u enfriamiento continuo.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    10/124

    EL PROCESO DE

    TREFILADO

    Es el proceso de conformacin de metales que consiste enreducir de forma simtrica la seccin de una barra,

    traccionndola a travs de un dado cnico o tambindenominado matriz.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    11/124

    DESCRIPCIN DEL PROCESO DEL

    TREFILADO

    OPERACIONES PREVIAS Y PREPARACIN AL TREFILADO

    1. Patentado: se trata del tratamiento trmico utilizado para eliminar las

    tensiones residuales inducidas en la laminacin y para obtener una estructurauniforme de perlita con colonias lo ms finas posible.

    El patentado es un tratamiento especfico de la industria de los alambres.Consiste en austenizar el material, a una temperatura cerca de 900oC,evitando la descarburacin y la oxidacin excesiva., enfriando luego a la

    velocidad suficiente como para obtener una fina estructura perltica.Normalmente se enfra en un bao de plomo fundido (400 - 500 oC). Setermina con un enfriado en agua para facilitar su manipulacin posterior.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    12/124

    2. Preparacin superficial (decapado): para prevenir el dao en lasuperficie de la pieza o en la matriz durante el trefilado, se realizauna preparacin superficial. En primer lugar se debe limpiar la piezade contaminantes y a continuacin se le recubre con fosfatos.Adems de esta prelubricacin, existe una lubricacin posterior,durante el proceso.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    13/124

    3. Punteado: consiste en preparar una pequea longitud de un extremodel alambrn hasta dejarlo con unas dimensiones menores que lamatriz. Este extremo preparado, llamado punta est listo para pasarpor la hilera.

    4. Proceso de trefilado: En el proceso se hace pasar la punta ya

    preparada a travs de la hilera y se une a un tambor cilndrico que algirar lo ira enrollando. En las mquinas secas, la matriz es colocada enun adaptador dentro de una caja. Esta caja contiene grasa y otroslubricantes a travs de los cuales debe pasar el alambre antes de llegara la matriz. En este proceso, se obliga al material a pasar a travs de

    varias matrices colocadas en serie.Finalmente, se suele hacer pasar al material a travs de unaenderezadora por flexin rotativa, lo que produce una homogenizacinde las tensiones residuales internas y superficiales del material.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    14/124

    DIAGRAMA DE UNA MAQUINA CONTINUA DE TREFILADO

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    15/124

    TREFILADORA, VISTAS LATERAL Y SUPERIOR

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    16/124

    TREFILADORA

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    17/124

    TRATAMIENTOS POSTERIORES ALTREFILADOSu finalidad es relajar y redistribuir las tensiones residuales internas y superficialesdel acero.

    Recocido: contra tensiones a temperaturas menores que la de recristalizacindel material, con objeto de no perder las propiedades ganadas en el proceso dedeformacin plstica sufrido.

    Estabilizado: consiste en calentar el alambre a temperatura cercana a 400oCmanteniendo aplicada una carga de traccin aproximadamente igual a un mediode la de rotura. El mantenimiento a esta temperatura es corto, y el enfriadolento. Este tratamiento termomecnico tiene como objetivo disminuir lasperdidas por relajacin en el material, pero adems, origina una pequea

    deformacin plstica produciendo una redistribucin y homogenizacin de lastensiones residuales.Envejecido: se diferencia del estabilizado, porque en este caso no se aplicatensin al alambre durante el tratamiento. La temperatura puede ser pocosuperior a la del caso anterior. Este tratamiento produce una relajacin de las

    tensiones residuales.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    18/124

    PARMETROS QUE

    CONTROLAN EL

    PROCESO DEL

    TREFILADO

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    19/124

    LA CARGA DE TREFILADO

    Es la fuerza con la que se tira del alambre para hacerlo pasar atravs de la hilera. Es un parmetro bsico del trefilado que tieneuna estrecha relacin con el porcentaje de reduccin de seccindel material. En la prctica, la reduccin de rea por paso detrefilado rara vez supera el 30-35%. El porcentaje habitual en la

    industria americana es de 20%.Sin importar la forma en que se est analizando un problema detrefilado, ni las caractersticas geomtricas de ste, siempre lacarga necesaria para llevar a cabo la operacin estar asociada a

    tres grandes componentes energticos: la energa interna dedeformacin, la energa redundante de deformacin y la

    energa necesaria para superar el roce que existe entre el

    material trefilado y el dado.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    20/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    21/124

    PARMETROS GEOMTRICOS DEL TREFILADO

    : dimetro de entrada del material: dimetro de salida del material

    trefilado: fuerza de trefilado: velocidad del material

    : tensin de trefilado

    : semi-ngulo de trabajo: semi-ngulo de entrada: semi ngulo de salida: paso recto o largo del cilindro decalibracin

    : dimetro del cilindro de calibracin

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    22/124

    MATERIAL DE LA MATRIZLa seleccin del material depende del tamao, composicin, forma,tolerancia, entre otros factores. Las matrices utilizadas para el trefilado estn

    sujetas a severos esfuerzos de abrasin. Los materiales ms frecuentementeusados son carburos de wolframio y diamantes.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    23/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    24/124

    Ley de friccin constante de Tresca: Supone que el esfuerzo de corte

    es proporcional a la carga realizada sobre el material. Este coeficiente,conocido tambin como el coeficiente de Tresca, queda definidoentonces por:

    =

    3

    Donde, m ser el coeficiente de roce constante para las condiciones dela experiencia, tal que representa el esfuerzo de fluencia delmaterial. Este coeficiente est definido por un valor mnimo de 0, parael cual no existe roce alguno y un valor mximo de 1.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    25/124

    LUBRICACINUna lubricacin adecuada es esencial en el proceso, para dar menor

    coeficiente de rozamiento y mnimo de recubrimiento. Es importantetambin que el calor generado sea extrado, especialmente cuando eltrefilado se realiza a gran velocidad. En caso contrario el lubricante puedefallar y el alambre pierde propiedades.

    Lubricacin hidrodinmica: cuando el lubricante entra en la hilera, lapresin y temperatura transforman al lubricante en una pelcula plsticaque facilita el deslizamiento del alambre.Este tipo de lubricacin es altamente deseado en mquinas multipasos de

    alta velocidad, donde se utilizan aplicadores de lubricante y/o dados depresin.Es importante la correcta adhesin del lubricante sobre el alambre paraque fluya simultneamente con el alambre y mantenga lubricada toda lanueva superficie.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    26/124

    LUBRICACIN HIDRODINMICA

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    27/124

    Lubricacin en la interfase: el lubricante reacciona con la superficie delalambre ocasionando que la interfase del material sea menos dura quela hilera o el alambre, as la superficie reaccionada se deforma ms

    fcilmente y protege ambas superficies.

    LUBRICACIN EN LA INTERFASE

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    28/124

    CALOR GENERADO

    Las operaciones a las que se somete el material durante el proceso

    pueden traer consigo un incremento de varios cientos de grados,especialmente en la zona de contacto del alambre y la matriz.La deformacin plstica y el rozamiento generan una importante cantidadde calor y solo una parte del mismo es eliminado por la refrigeracin. Enel caso del rozamiento, el aumento de la temperatura puede conducir a

    disminuir la lubricacin. Adems de provocar una pobre calidadsuperficial del alambre y cambios metalrgicos cerca de la superficie.

    VELOCIDAD DE TREFILADO

    Este proceso trabaja a gran velocidad, del orden de varios metros porsegundo. Dentro de la mquina, la velocidad de paso del alambre por lahilera ir aumentando al ir reducindose la seccin del material.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    29/124

    NGULO PTIMO

    Entonces es posible considerar un conjunto de caractersticas bajo las cuales la carga

    necesaria para el trefilado debera minimizarse. Dada la influencia de cada una de lasdistintas energas que, como anteriormente se describi conforman este proceso, elngulo ptimo del dado quedar dada por:

    32

    ln 00

    1

    0

    Donde, m es el coeficiente de friccin segn el criterio de Tresca.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    30/124

    CAMBIOS PRODUCIDO POR EL

    TREFILADO

    CAMBIOS MICRO ESTRUCTURALES

    Luego del proceso de trefilado, se producen una serie de cambio en la

    microestructura del material: Las lminas de ferrita y cementita se encuentran fuertemente

    orientadas en la direccin longitudinal del alambre. El espacio interlaminar, parmetro muy importante, se ha reducido, es

    decir, las lminas se han estrechado.

    Se desarrolla en la ferrita una textura cclica muy acusada. En lacementita la textura es menos marcada.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    31/124

    CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES MECNICAS

    Los alambres trefilados sufren endurecimiento por deformacin y tienen

    alta resistencia, manteniendo ductilidad y tenacidad suficientes, lo que lespermite tener mltiples aplicaciones ingenieriles.En este comportamiento juega un papel decisivo el espaciadointerlaminar, este espaciado controla el lmite elstico enmicroestructuras perlticas. Disminuyendo el espaciado, aumenta el lmite

    elstico, ya que favorece el bloqueo de las dislocaciones en la interfaseferrita-cementita, a la vez que se incrementa la anisotropa plsticainducida por la alineacin micro estructural del material.Los tratamientos termomecnicos posteriores no introducen cambiosimportantes en la microestructura del acero, aunque si pueden variar laforma definitiva de la curva tensin-deformacin, aumentando laspropiedades mecnicas.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    32/124

    LEYES TENSIN-DEFORMACIN PARA LOS DISTINTOS TIPOS DETRATAMIENTOS DE LOS ALAMBRES TREFILADOS

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    33/124

    ECUACIONES

    PARA ELPROCESO DE

    TREFILADO

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    34/124

    FRMULA DE TRABAJO PARA ELTREFILADO

    El trabajo realizado por la fuerza de estirado hasta la longitud total

    Suponiendo una deformacin homognea, el trabajo necesario para deformar elalambre en la hilera

    Cuando no existe rozamiento

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    35/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    36/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    37/124

    ESTIRADO DE BARRA CILINDRICACON UNA MATRIZ CNICA

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    38/124

    caso consideraremos el equilibrio de un pequeo elemento de la zona detrabajo, tal como se muestra en la imagen inferior

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    39/124

    En la direccin axial tenemos:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    40/124

    Por equilibrio:

    Despreciando el producto de diferenciales y reduciendo:

    Adems:

    Reemplazando:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    41/124

    En la direccin radial tenemos:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    42/124

    Por equilibrio:

    *valores prcticos:

    Estado tensional cilndrico:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    43/124

    Aplicando criterios de deformacin:

    Para barras cilndricas:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    44/124

    De la ecuacin de equilibrio axial:

    Con:

    Resolviendo:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    45/124

    Evaluando para obtener la constante:

    *suponiendo que no existe ninguna tensin longitudinal a la entrada

    Reemplazando:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    46/124

    Expresin general para el esfuerzo longitudinal para B e Y constantes

    La fuerza de estirado en la salida

    la reduccin de seccin queda expresada como

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    47/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    48/124

    ESTIRADO SIN ROZAMIENTO DE BARRACILINDRICA (Y constante)

    la condicin de deformacin plstica:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    49/124

    Tomando Y constante e integrando :

    Para la constante c

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    50/124

    CONSIDERACIN DEL ENDURECIMIENTO PORACRITUD EN EL ESTIRADO DE REDONDO

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    51/124

    REDUCCIN MXIMA DE SECCIN PORPASADA

    El estirado en fro est limitado por la rotura traccional de la seccin estirada Si no existe endurecimiento por deformacin plstica la rotura tendr lugar auna tensin igual a la tensin de fluencia de la barra estirada. En la prctica, una barra estirada a su reduccin mxima en una pasada seendurecer tanto que su tensin de traccin mxima ser casi igual a sutensin de fluencia.El lmite prctico es aproximadamente de 60%, pero las pasadasnormalmente estn restringidas a reducciones mucho ms pequeas, confrecuencia del 35 a 45%, debido al empeoramiento de la lubricacin enpasadas con grandes deformaciones, y al consiguiente peligro de adherenciade metal estirado sobre la matriz.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    52/124

    Con rozamiento:

    Sin rozamiento:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    53/124

    ESTIRADO EN TNDEM

    Para evitar una traccin excesiva en el alambre que se estira, es normal queel hilo vaya enrollado una o dos vueltas alrededor de un cabrestante entre cadapar de hileras

    Los cabrestantes se mueven con velocidades cuidadosamente reguladas, demanera que existe una resistencia de rozamiento en la superficie del

    cabrestante, que tira del alambre a travs de la hilera

    El cabrestante tambin produce una pequea traccin de retroceso sobre elalambre que entra en la hilera siguiente

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    54/124

    Incluyendo la traccin de retroceso

    Para

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    55/124

    Al hallar c y volver a reemplazar:

    La tensin de estirado es:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    56/124

    DETERMINACIN DE LA TENSIN DE ESTIRADO PARA REDONDO, TENIENDOEN CUENTA EL TRABAJO ADICIONAL Y EL ENDURECIMIENTO PORDEFORMACIN

    Debido a que industrialmente se utilizan matrices con ngulos pequeos, y setrabaja con grandes reducciones, el factor del trabajo adicional frecuentementees pequeo. Si el material no se endurece por deformacin o si se puede utilizar una

    tensin de fluencia media, el efecto del rozamiento sobre la tensin de estiradose puede calcular a partir de la ecuacin:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    57/124

    Una manera ms sencilla para calcular el rozamiento es descomponer la fuerza de lamatriz paralela al eje, e igualar este componente a la fuerza de estirado y obtenemos:

    Se supone que la presin media de la matriz no est influenciada de formaapreciable por el rozamiento, de manera que :

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    58/124

    La tensin de estirado en la deformacin homognea viene dada por:

    Experimentalmente se ha hallado que la variacin de la presin de lamatriz con el rozamiento se puede despreciar para valores pequeos de B:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    59/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    60/124

    Entonces se puede calcular la influencia del trabajo adicional multiplicando latensin de estirado por el factor . El smbolo t se usa para corregir la tensin deestirado

    Para la ecuacin de tensiones:

    Los valores numricos de para el metal no endurecido, determinados por R.W.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    61/124

    Johnson utilizando la ltima ecuacin concuerdan con los de Wistreich se ha hallado quepara un gran nmero de metales y de lubricantes existe una relacin aproximada:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    62/124

    NGULOS PTIMOS DE MATRICES

    Existe un ngulo ptimo de matriz para una reduccin de seccin y un coeficientede rozamiento dados, el cual proporciona la menor tensin de estirado

    El factor del trabajo adicional es mayor para el estirado en redondo, de manera quelos ngulos ptimos de la matriz son ms pequeos que para el estirado en pletina.

    Las contribuciones del trabajo adicional y del rozamiento incrementan ydisminuyen respectivamente a medida que se incrementa el ngulo de la matriz

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    63/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    64/124

    TREFILADO DE TUBOSProcedimientos principales de estirado en frio para la produccin de tubos.

    Alargamiento de un tubo estirado

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    65/124

    Estirado con tapn y pasada cerradapara una matriz cnica

    Suponemos que no hay tensiones circunferenciales y que la presin de la matrizes igual a la presin del tapn

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    66/124

    Las componentes axiales de las fuerzas que actan sobre el elemento de tubo son:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    67/124

    La contribucin del rozamiento a la presin de la matriz es pequea y que las

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    68/124

    La contribucin del rozamiento a la presin de la matriz es pequea y que lastensiones principales se pueden tomar como:

    La tensin de fluencia en un ensayo de compresin para deformacin plana estdada por:

    Sustituyendo la presin en la ecuacin anterior:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    69/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    70/124

    Estirado con mandril y pasada cerrada para una

    matriz cnica

    La ecuacin de la tensin y su solucin son exactamente las misma que para el estirado contapn, excepto que el parmetro se cambia a

    As si , como ocurre con frecuencia, toma el valor de cero. En estos casos la

    integracin anterior no se puede utilizar. La ecuacin diferencial con el valor se transformasimplemente en:

    Esto se puede integrar directamente con la condicin de entorno

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    71/124

    TECNOLOGAS

    DEL PROCESODE TREFILADO

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    72/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    73/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    74/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    75/124

    Normalmente se utilizan dos tipos de materiales para fabricar los ncleos: Carburo deTungsteno y Diamante.

    CARBURO DE TUNGSTENOMaterial ms usado para fabricar ncleos.

    Duro y resistente al desgaste

    Resistente al calor

    Por su longitud produce una mejor lubricacin que el diamante

    DIAMANTENormalmente usado para fabricar alambres finos, debido a que a altas velocidadesel Carburo de Tungsteno se desgasta rpidamente y no es viable econmicamente.

    Ncleo

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    76/124

    Poseen gran resistencia al desgaste

    Excelente acabado superficial Permiten altas reducciones de rea con menor lubricacin

    Tambin se utiliza para la trefilacin de aluminio y extrapulidos (Grapas, Clips,mallas, etc.)

    COMPARACIN ENTRE EL CARBURO DE TUNGSTENO Y EL DIAMANTE Vida til:

    Diez toneladas de alambre de dimetro de 1mm de SAE 1065 para el Carburo deTungsteno y 180 toneladas del mismo alambre para el diamante.

    Costo:

    El diamante 100 veces ms que el Carburo de Tungsteno. En reparacin eldiamante 30 veces ms que el Carburo de Tungsteno

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    77/124

    Ncleo de Tungsteno

    Ncleo de Diamante

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    78/124

    El material de la encajadura es un acero normal (ST37) que puede ser comparadocon un material 1040 hasta 1060 (normalmente con una aleacin para evitar laoxidacin).

    Su funcin bsica es la de transferencia de calor y la proteccin del ncleo.

    Encajadura

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    79/124

    Geometra del Dado

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    80/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    81/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    82/124

    El desempeo de la operacin de trefilado depende en extremo de lageometra correcta del dado. Sin embargo con frecuencia suele olvidarsede la geometra del ncleo, y cuando suceden fallas en la operacin,suelen atribuirse las causas al alambrn, al lubricante y otros insumos, sinestar seguros que el dado se encuentre en condiciones apropiadas.

    El diseo de dados puede ser un tema complejo y controversial,considerando los diversos aspectos de detalles geomtricos y diferenciasen condiciones de operacin.

    La mayora de los problemas relacionados al diseo de dados son trazablesa un solo parmetro de diseo, el parmetro que optimiza la geometradel dado se denomina DELTA ().

    Parmetro : Se entiende como la FORMA de la zona de deformacinplstica en el dado.

    DISEO DE DADOS

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    83/124

    Es determinado por dos caractersticas:

    ngulo de reduccin: 2

    Reduccin de rea por paso: %RA

    La FORMA se considera mejor como la relacin entre la altura de la zonade deformacin a la longitud de la misma.

    Es importante hacer nfasis que los efectos del ngulo de reduccin deldado y la reduccin deben considerarse juntos, debido a que estos afectan

    a la FORMA de la zona de deformacin (). Por tanto se puede elaborarun anlisis ms eficiente evaluando directamente que evaluando elngulo y la reduccin separadamente.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    84/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    85/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    86/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    87/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    88/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    89/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    90/124

    DEFORMACIN NO CENTRICA

    Durante la trefilacin el alambre tiene que entrar perfectamente centrado en eldado. De no ser as, la deformacin del alambre no ser cntrica.

    Las consecuencias de este problema es: la deformacin desigual que a su vezproduce tensiones desiguales en el alambre (causas de roturas) y la friccin a un

    lado, que resulta en calentamiento, produciendo: alambre brillante a un lado (nosiempre), formacin de Martensita (para aceros de alto contenido de carbono),ovalidad en el alambre, grietas en el alambre (producen roturas), prdida deductilidad (ms a un lado del alambre).

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    91/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    92/124

    En la trefiacin la masa del alambre se mantiene, ya que la masa que sereduce en la seccin se compensa en el alargamiento del mismo.

    CLCULO DE UNA SERIE DE DADOS

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    93/124

    PORCENTAJE DE ALARGAMIENTO (V%)

    PORCENTAJE DE REDUCCIN (RA%)

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    94/124

    Relacin entre el porcentaje de Reduccin de rea(RA%) y el porcentaje de alargamiento:

    CLCULO DE LA SERIE DE DADOS UTILIZANDO

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    95/124

    CLCULO DE LA SERIE DE DADOS UTILIZANDOLAS VELOCIDADES REALES DE LA MAQUINA

    Alargamiento:

    Reducciones:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    96/124

    Dimetro de alambre antes y despus del dado:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    97/124

    EJEMPLO DE CLCULO DE UNA SERIE DE DADOS

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    98/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    99/124

    AVANCE TECNOLOGICOS Y

    MAQUINARIAS DEL TREFILADO

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    100/124

    Ilustracin del trefilado de un alambre en etapas mltiples, comnmenteutilizado para alambres de cobre para cableado elctrico

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    101/124

    p p

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    102/124

    La trefiladora se puede dividir en 4 ensamblajesprincipales:

    Estructura de la mquina

    Dado de traficacin

    Bobina de alambre trefilado

    Sistema de transmisin de potencia

    Panel de control elctrico

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    103/124

    Vista frontal de la maquina Vista posterior de la mquina

    Estructura de la mquina

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    104/124

    Tambor y bobina

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    105/124

    Otros componentes:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    106/124

    Tanque y bomba de aceite que conforman elsistema de lubricacin

    Si t d f i i t i

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    107/124

    Sistema de enfriamiento con aire

    Sistema de transmisin de potencia

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    108/124

    Cuando se requieren fuerzas de traccin grandes,velocidades bajas y potencias de motor grandes, sehace uso de las cajas de engranajes.

    Cuando la velocidad es ms elevada, la fuerza detraccin ms ligera y la potencia de los motoresms reducida, se pueden utilizar de una manerafiable las transmisiones directas por correa.

    Tipos de transmisin:

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    109/124

    Transmisin paralela Transmisin recta

    1 2

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    110/124

    3 4

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    111/124

    Movimiento y mecanismo

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    112/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    113/124

    DevanadorEl devanador es un equipo necesario dentro delproceso, ya que tiene como funcin sostener elalambrn. El trabajador debe colocar sobre el

    devanador el rollo de alambrn para poder alimentarla mquina trefiladora.

    Equipos secundarios en el Proceso de Trefilado

    Decapador mecnico

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    114/124

    p

    Equipo auxiliar de una mquina trefiladora que

    contiene una serie de rodillos decapadores ubicadosadecuadamente fabricados de tungsteno,normalmente ubicados antes de la primera caja dedados.

    Polea tensora

    El l b t i t

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    115/124

    El alambre pasa por sta pieza que se encuentraubicada en la parte superior de cada bobina y tiene

    como funcin tensar la vuelta de alambre,permitiendo una mejor direccin al momento de queel mismo ingrese a la siguiente cada de dados paracontinuar con el proceso. Prcticamente existe unapolea tensora por cada paso trefilador.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    116/124

    Sacapuntas (Punteador)

    Este equipo es utilizado para sacar punta alalambre que ha sufrido una rotura o bien almomento de introducir un nuevo rollo dealambrn para su posterior proceso detrefilacin. Cuenta con dos rodillos que

    poseen ranuras de distintos dimetrosdebidamente espaciadas que permitendesgastar el alambre hasta obtener eldimetro necesario. Estos sacapuntas poseenun pedal de activacin, el cual debepresionarse siempre que se desee hacer usodel equipo.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    117/124

    Soldadora a tope

    Conocida como soldadora a tope o deresistencia y es utilizada dentro delproceso de trefilacin para unir dospuntas de alambre y lograr con ellomantener un proceso continuo. Consisteen hacer pasar una corriente elctrica de

    gran intensidad a travs de los metalesque se van a unir, como en la unin de losmismos la resistencia es mayor que en suscuerpos se generar el aumento detemperatura, aprovechando esta energa ycon un poco de presin se logra la unin.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    118/124

    Pruebas de Dimetro y OvalidadEl alambre debe ser medido usando un micrmetro con una exactitud mnima de 0.0001 in. (0.002 mm) para todos los dimetros (ASTM A 1007)

    Diametro Ovalidad

    PRUEBAS Y ENSAYOS PARA ALAMBRES

    TREFILADOS

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    119/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    120/124

    Prueba de esfuerzo a la

    tensin

    La muestra a ensayar debe tener unalongitud mnima de 450 mm (18pulgadas). La distancia entre mordazas

    debe tener una longitud mnima de 305mm (12 pulgadas). La velocidad delcabezal mvil bajo ninguna carga nodebe exceder 1 in/min (0.4mm/s).Cualquier muestra que fracture a depulgada (6 mm) de las mordazas debeser omitida y se debe efectuar otra vez

    el ensayo solo en caso de que elresultado no sea satisfactorio.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    121/124

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    122/124

    Ensayo de Dobles

    Doblar la muestra de un lado a otro 90alternadamente en direcciones opuestas.Un doblez inicia en posicin vertical y termina cuando se regresa a su posicinoriginal despus de haber doblado la muestra de un lado a otro 90.

    nsayo de nrollado

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    123/124

    Enrollar la probeta larga 10 vueltas en forma de empalme, verificando queel enrollado este quedando uniforme y que no se formen grietas en la

    probeta

    nsayo de espesor de capa de Zinc

    Probeta de 300mm de largo.

  • 8/10/2019 TREFILADO- PROCESOS DE MANUFACTURA

    124/124

    Bureta, ceras especiales.