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• LeidaColmenaresBeltrán

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Trefilado El estirado o trefilado 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 una hilera o dado. 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 trefilado se llama algunas veces compresión indirecta.

Máquinas de Trefilado

Objetivos del Trefilado

El objetivo principal del proceso de trefilado es obtener un producto final que tenga las características que estén ligadas entre sí, las cuales son: A) Propiedades Mecánicas (Resistencia a la tensión, torsiones, dobleces, etc.

B) Tratamiento térmico (Patentado en plomo Normalizado y Recocido ) C) Composición Química. D) Dimensiones geométricas (diámetro y sus tolerancias. E) Acabado superficial (Galvanizado, tropicalizado, fosfatizado, etc.) Características Del Trefilado 1.- El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es paulatinamente menor. Esta disminución de sección da al material una cierta acritud en beneficio de sus características mecánicas. 2.- Dependiendo de la longitud y el diámetro de las barras a trabajar, varían las reducciones que se pueden llegar a obtener mediante este proceso. A las barras de hasta 15 mm de diámetro o mayores, se les suele dar una ligera pasada para mejorar el acabado superficial y las tolerancias dimensionales reduciendo su diámetro hasta 1,5 mm. 3.- La disminución de sección en cada paso es del orden de un 20% a un 25% lo que da un aumento de resistencia entre 10 y 15 kg/mm2. Pero alcanzado cierto límite, variable en función del tipo de acero, no es aconsejable continuar con el proceso de trefilado pues, a pesar que la resistencia a tracción sigue aumentando, se pierden otras características como la flexión. Las ventajas que aporta el trefilado propias del conformado en frío son las siguientes:  Buena calidad superficial.

 Precisión dimensional.  Aumento de resistencia y dureza.  Y por supuesto la posibilidad de producir secciones muy finas. Proceso del Trefilado El proceso de trefilado utiliza como materia prima el alambrón de acero, que es un alambre de diámetro mayor a 5 mm y con composición química y propiedades mecánicas acordes a la resistencia y ductilidad deseados en el alambre de amarre. Durante el trefilado el alambrón es sucesivamente forzado mediante tensión y compresión a pasar dentro de unos dados de carburo de tungsteno que reducen su sección transversal hasta conseguir el diámetro deseado, posteriormente es enrollado en bobinas para mantener una forma conveniente para su manejo y almacenamiento. Durante el proceso de trefilado, se altera la estructura interna del acero y como consecuencia de ello cambian sus propiedades mecánicas. Para contrarrestar este efecto se eleva la temperatura del acero gradualmente hasta recuperar la estructura original del mismo y luego se deja enfriar lentamente. Este último proceso es conocido como recocido y es el que permite que el alambre de amarre del rayo sea resistente y maleable. Finalmente el alambre de amarre es etiquetado de acuerdo a sus especificaciones y almacenado en bodegas con condiciones ambientales acordes al producto.

Proceso de Trefilado

Trefilado En Frio La estructura vinática da al material una ductilidad suficiente para facilitar su deformación en frío durante el proceso de trefilado. El alambre así tratado pasa a continuación por un proceso de desoxidación en medio ácido, en el cual se eliminan los óxidos y la cascarilla que lo recubren al salir del horno de patentado. Antes del trefilado conviene proteger la superficie del alambre con una capa de fosfatos, (bonderización) o bien cobre, cal u otro depósito que servirá de soporte del lubricante de trefilería. El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es paulatinamente menor. Esta disminución de sección

por deformación

plástica

da

al

acritud (endurecimiento por deformación plástica).

material

una

cierta

Trefilado En Caliente Tanto los materiales como las máquinas empleados en caliente y en frío, son las mismas, la única diferencia es que se utilizan hornos para mantener el material a trefilar en el rango caliente. Debido a que se trabaja en caliente, el material obtenido presenta menor (o nula) acritud, generalmente debe someterse a algún tratamiento térmico posterior al trefilado (debido a la diferencia de propiedades mecánicas), es más fácil de trefilar (debido a que el material se regenera) y posee una terminación superficial de menor calidad que el trefilado en frío (puede sufrir oxidación). Variables Del Trefilado La variable principal del trefilado es el esfuerzo de trefilado, el cual a su vez depende de los siguientes factores:  Del ángulo de la hilera.  Del porcentaje de reducción;  Del esfuerzo de fluencia del material y (d) de la fricción en la trefila, que, a su vez, depende del material de dicha trefila, del lubricante y de la velocidad de trefilado.

Clasificación Del Trefilado

1.- Trefilado en Seco: En este proceso de trefilado se utiliza como lubricante jabón seco en polvo con alta presión, logrando con esto una rápida deformación logrando también una mayor reducción por paso.

En este trefilado el alambre nunca entra en contacto con el agua ya que lo podría deformar (ovalar) y además no se podrían conseguir diámetros pequeños. Debido a la mayor disminución de sección por paso se logra un rápido aumento a la resistencia de tracción, pero también debido a lo mismo la ductilidad final no será la mejor. 2.- Trefilado en Húmedo: La trefilación en húmedo se realiza con lubricantes líquidos en reemplazo del jabón seco. Así se disminuye la presión del lubricante, de modo que se obtenga una reducción por paso gradual permitiendo con esto una buena ductilidad y calidad superficial final del alambre. La mayor parte de las veces se utiliza este tipo de trefilación para

lograr

diámetros

pequeños,

por la

buena

ductilidad

que

se logra. En este Proceso el alambre se encuentra siempre en contacto con el lubricante que puede ser aceite en reemplazo del jabón seco, el aceite presta utilidad por un periodo de un años mientras que el jabón seco debe ser cambiado cada 8 horas. 3.- Hileras: Las hileras son matrices que posibilitan la trefilación, se montan una serie de hileras sobre las maquinas trefiladoras cada una de un diámetro cada vez menor por las cuales pasa el alambrón disminuyendo en cada pasada un porcentaje su diámetro. Equipo De Trefilado El equipo necesario puede encontrarse desde un simple banco de estirado para trabajo intermitente, hasta bloques múltiples para operación continua.

El estirado de barras se realiza en una maquina llamada banco de estirado que consiste en una mesa de entrada, un bastidor del dado (que contiene el dado de estirado), la corredera y el armazón de salida. La corredera se usa para jalar el material a través del dado de estirado. Esta accionado por cilindros hidráulicos o cadenas movidas por un motor. El bastidor del dado se diseña frecuentemente para contener más de un dado, de manera que se puedan estirar varias barras simultáneamente a través de los respectivos dados. Defectos De La Trefilacion 1.- Los defectos en los alambres que han sido trefilados son parecidos a los que se observan en la extrusión, en especial el agrietamiento central. 2.- Las roturas del alambre entre dados. 3.-La película puede romperse por un ángulo inadecuado de penetración del alambre en el dado. 4.-Baja resistencia a la tracción del alambre.

Dados De Trefilado La parte más importante de la máquina de estirado de alambre es el dado. Este consiste de dos partes, la cubierta y la boquilla. La cubierta está hecha de acero para dados de gran diámetro y de bronce para los pequeños, su función principal es proteger la boquilla.

La boquilla, que está contenida dentro de la cubierta está hecha de carburo de tungsteno en los dados grandes y de diamante industrial en los pequeños. Debe ser hecha de un material extremadamente duro puesto que es la parte en donde se lleva a cabo la reducción. La boquilla tiene un agujero en su centro el cual tiene un perfil definido: 1.- Angulo de campana: sirve para guiar el alambre a la entrada del dado. 2.- Angulo de entrada, su función es la de dirigir el flujo de lubricante dentro del dado compactándose con la superficie del alambre durante el trefilado. 3.- Chumacera, la finalidad es de controlar el diámetro del alambre. La longitud de la chumacera debe ser entre el 25% al 50% de su diámetro, para evitar el desgaste prematuro del dado. 4.- Angulo de trabajo, es donde inicia la reducción de área y se compacta el lubricante en la superficie del alambre. La superficie de este ángulo debe estar pulida para obtener un buen acabado superficial en el alambre. 5.- Angulo de alivio, está diseñado para dar fortaleza a la salida del dado y evitar fracturas en la pastilla de carburo de tungsteno Los dados de estirado se hacen de acero de herramienta o carburo cementado.

Desgaste de los Dados del Trefilado -

Se debe a la falta de lubricante en la superficie del alambre, éste

-

se abrillanta. Provoca ralladuras, rebaba, ovalamiento. El diseño del dado inapropiado. Aparece un anillo de desgaste al observar interiormente el dado. Se incrustan partículas de metal. El no tener buen enfriamiento y lubricación llega a destruir la pastilla de carburo.

Fases Del Trefilado 1.- DESBOBINADO

El sistema de desbobinado a tensión constante para máquinas trefiladoras está caracterizado generalmente por la instalación de un motor eléctrico C en cada porta carretes A, un sensor B de tensión del hilo, un circuito

impreso con

un

micro-controlador

y los

componentes

necesarios para controlar el motor siguiendo una consigna de tensión deseada en el hilo. 2.- DECAPADO QUIMICO Este procedimiento químico previo a la trefilación que se utiliza para eliminar cascarilla de laminación, óxidos y otros materiales extraños al metal por medio de la acción de ácidos inorgánicos que los disuelven o transforman en otros productos eliminables por lavado posterior con agua. 3.- LUBRICACION Para evitar el contacto directo de la Hilera (matriz cónica) con el acero en proceso de trefilación, se utiliza un lubricante en polvo de alta presión que durante su acción, se convierte en una pasta que sale adherida en forma de película, a la superficie del material procesado. El lubricante seco más utilizado en el proceso de trefilación es el granito en polvo. 4.- MECANIZADO EN FRIO Método mecanizado por el cual el alambre se va reduciendo y moldeando hasta la forma deseada mediante rodillos y dados. La disminución de sección en cada paso es del orden de un 20% a un 25% lo que da un aumento de resistencia entre 10 y 15 kg/mm2.Alcanzado cierto límite, variable en función del tipo de acero, no es aconsejable continuar con

el proceso de trefilado pues, a pesar que la resistencia a tracción sigue aumentando, se pierden otras características como la flexión. 5.- RECOCIDO El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad una temperatura que permita obtener plenamente la fase estable a falta de un enfriamiento lo suficientemente lento como para que se desarrollen todas las reacciones completas. Se emplea para ablandar metales y ganar tenacidad, generalmente aceros. Se obtienen aceros más mecanizables y evita la acritud del material. La temperatura de calentamiento está entre 600 y 700 °C. 6.- CALIBRACION Estrechas tolerancias (h9 en Normas DIN) tanto en la redondez de la sección como en el diámetro de la barra, son características del material trefilado. Las cualidades anteriores junto a muchas otras nombradas, permiten fabricar a partir de éste, piezas y partes de maquinarias. 7.- ENCARRETADO Instalación colocada al final de la máquina que en carreta el alambre trefilado perfectamente conformado.