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Estirado de Barras y AlambresRepblica Bolivariana de VenezuelaUniversidad Nacional Experimental Politcnica Antonio Jose de SucreVic. Luis Caballero Mejas

Estirado de Barras y Alambres

Estirados de Barras y AlambresEl estirado de varillas, alambres y tubos es fundamentalmente el proceso de jalar el material a travs de una matriz o dado. Aunque las secciones transversales de la mayor parte de los productos estirados son redondas, tambin se pueden estirar otras formas. Para productos tubulares y reducir su dimetro o su espesor se requiere; normalmente, el uso de mandriles internos

CaractersticasLa diferencia bsica entre el estirado de barras y el estirado de alambre es el dimetro del material que se procesa. Aunque la mecnica del proceso es la misma para los dos casos, el equipo y la terminologa son de alguna manera diferentes.El estirado de barras se realiza generalmente como una operacin de estirado simple, en la cual el material se jala a travs de la abertura del dado. Debido a que el material inicial tiene un dimetro grande, su forma es ms bien una pieza recta que enrollada.El alambre se estira a partir de rollos de alambre que miden varios cientos (o miles) de metros de longitud y pasa a travs de una serie de dados de estirado.

El estirado de barras se refiere al material de dimetro grande, mientras que el estirado de alambre se aplica al material de dimetro pequeo. En el proceso de estirado de alambres se pueden alcanzar dimetros hasta de 0.03 mm. 3

UsosPara el estirado se alambre:Cables y alambres elctricos.Alambre para cercas.Varillas para producir clavos, tornillos, remaches, resortes, etc.Para el estirado de barras:Producir barras de metal para maquinado.Tuberas

EquipoEl equipo necesario puede encontrarse desde un simple banco de estirado para trabajo intermitente, hasta bloques mltiples para operacin continua.

Estirado de barrasEl estirado de barras se realiza en una mquina llamada banco de estiradoque consiste en una mesa de entrada, un bastidor para dado (que contiene el dado de estirado), lacorredera y el armazn de salida, El arreglo se muestra en la figura siguiente figura.

o El estirado de barras se realiza en una mquina llamada banco de estiradoque consiste en una mesa de entrada, un bastidor para dado (que contiene el dado de estirado), lacorredera y el armazn de salida, El arreglo se muestra en la figura 3.47. La corredera se usa para jalar elmaterial a travs del dado de estirado. Est accionado por cilindros hidrulicos o cadenas movidas por unmotor. El bastidor del dado se disea frecuentemente para contener ms de un dado, de manera que sepuedan estirar varias barras simultneamente a travs de los respectivos dados6

Estirado de alambresEl estirado del alambre se hace con mquinas estiradoras continuas que contienen mltiples dados de estirado separados por tambores de acumulacin, como se ilustra en la figura mostrada. Cada tambor, llamado cabestrante o molinete, es movido por un motor que provee la fuerza apropiada para estirar el alambre a travs del dado correspondiente.

El estirado del alambre se hace con mquinas estiradoras continuas que contienen mltiples dadosde estirado separados por tambores de acumulacin, como se ilustra en la figura 3.48. Cada tambor,llamado cabestrante o molinete, es movido por un motor que provee la fuerza apropiada para estirar elalambre a travs del dado correspondiente. Tambin mantiene una tensin regular en el alambre quepasa al siguiente dado de estirado. Cada dado realiza una cierta reduccin en el alambre, y as sealcanza la reduccin total deseada. Algunas veces se requiere recocido del alambre entre los grupos dedados, dependiendo del metal que se procesa y de la reduccin total que se realiza.7

Dados de estirado

En la figura mostrada se identifican las caractersticas de un dado tpico de estirado. Las cuatro regiones del dado que se pueden distinguir son las siguientes: Entradangulo de aproximacinSuperficie del cojinete (campo)Relevo de salida.

La figura 3.49 identifica las caractersticas de un dado tpico de estirado. Lascuatro regiones del dado que se pueden distinguir son las siguientes: 1) entrada, 2) ngulo deaproximacin, 3) superficie del cojinete (campo), 4) relevo de salida. La regin de entrada esgeneralmente una abertura en forma de campana que no entra en contacto con el material de trabajo. Supropsito es hacer un embudo lubricante en el dado y prevenir el rayado en la superficie del material detrabajo. La aproximacin es donde ocurre el proceso de estirado. Es una abertura en forma de cono conun ngulo (medio ngulo) que flucta normalmente de 6 a 20. El ngulo correcto vara de acuerdo almaterial de trabajo, La superficie del cojinete o campo determina el tamao final del material estirado.Finalmente el relevo de salida es la ltima zona. Se provee con un relevo hacia atrs con un ngulo de30. Los dados de estirado se hacen de acero de herramienta o carburo cementado Los dados para altavelocidad en las operaciones de estirado de alambre usan frecuentemente insertos hechos de diamante(sinttico o natural) para las superficies de desgaste.8

Estirado de tubos

El proceso de estirado se puede usar para reducir el dimetro o el espesor de la pared de tubos sincostura y caos, despus que se ha producido el tubo inicial por medio de alguna otra operacin comoextrusin. El estirado del tubo se puede llevar a cabo con o sin un mandril.9

Preparacin del Material de TrabajoRecocido: incrementa la ductilidad del material para aceptar la deformacin durante el estirado.Limpieza: se requiere para prevenir daos en la superficie del material de trabajo y en el dado de estirado.Afilado: implica la reduccin del dimetro del extremo inicial del material, de manera que pueda insertarse a travs del dado de estirado para iniciar el proceso.

Lubricacin:Para evitar el contacto directo de la Hilera (matriz cnica) con el acero en proceso de trefilacin, se utiliza un lubricante en polvo de alta presin que durante su accin, se convierte en una pasta que sale adherida en forma de pelcula, a la superficie del material procesado.

Fases del Proceso de TrefiladoEl trefilado, al igual que todo proceso, tiene una serie de etapas o pasos tecnolgicos para lograr el producto deseado:

Desbobinado.Decapado Qumico.

Mecanizado en Fro y CalienteFro: es el trefilado mismo, este es un mtodo mecanizado por el cual el alambre se va reduciendo y moldeando hasta la forma deseada mediante rodillos y dados. La disminucin de seccin 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.Caliente (Recocido): el recocido es el tratamiento trmico 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.

Calibracin:Estrechas tolerancias (h9 en Normas DIN, norma DIN6880 para barras en aceros) tanto en la redondez de la seccin como en el dimetro de la barra, son caractersticas del material trefilado. Las cualidades anteriores junto a muchas otras nombradas, permiten fabricar a partir de ste, piezas y partes de maquinarias.

Anlisis Matemtico

Reduccin del reaEn una operacin de estirado, la modificacin en el dimetro del material de trabajo se da generalmente por la reduccin de rea definida como sigue: (1)Donde:r = reduccin de rea en el estiradoAo = rea original del trabajo, (mm2)Af = rea final, (mm2).

En una operacin de estirado, la modificacin en el dimetro del material de trabajo se da generalmente por la reduccin de rea definida como sigue: (1)Donde:r = reduccin de rea en el estiradoAo = rea original del trabajo, (mm2)Af = rea final, (mm2).La reduccin de rea se expresa frecuentemente como un porcentaje.

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Diferencia de tamaoEn el estirado de barras, estirado de varillas y en el estirado de alambre de dimetro grande para operaciones de recalcado y forjado de cabezas se usa el trmino draft para denotar la diferencia de tamaos antes y despus de procesar el material de trabajo, El draft es simplemente la diferencia entre el dimetro original y final del material: (2)Donde:d = draft, (mm)Do = dimetro original del trabajo. (mm)Df = dimetro final del trabajo, (mm).

En el estirado de barras, estirado de varillas y en el estirado de alambre de dimetro grande para operaciones de recalcado y forjado de cabezas se usa el trmino draft para denotar la diferencia de tamaos antes y despus de procesar el material de trabajo, El draft es simplemente la diferencia entre el dimetro original y final del material:

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DeformacinSi no ocurre friccin o trabajo redundante en el estirado la deformacin real puede determinarse como sigue: (3)

En esta seccin se revisar la mecnica del estirado de alambres y barras, y el clculo de esfuerzos y fuerzas en el proceso. Consideraremos tambin la posibilidad de grandes reducciones en las operaciones de estirado.Si no ocurre friccin o trabajo redundante en el estirado la deformacin real puede determinarse como sigue: (3)Donde:Ao y Af son las reas originales y final de la seccin transversal del material de trabajo, como se definieron previamente; y r = reduccin del estirado, definida en la ecuacin 1.

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EsfuerzoEl esfuerzo que resulta de esta deformacin ideal est dado por: (4)

Donde:Yf = esfuerzo de fluencia promedio, basado en el valor de la deformacin de la ecuacin 3.

Debido a que la friccin est presente en el estirado y aunque el metal de trabajo experimenta deformacin no homognea el verdadero esfuerzo es ms grande que el proporcionado por la ecuacin 4. Adems de la relacin Ao/Af, otras variables que tienen influencia en el esfuerzo del estirado son el ngulo del dado y el coeficiente de friccin en la interfase trabajo-dado. Se han propuesto numerosos mtodos para predecir el esfuerzo de estirado con base en los valores de estos parmetros [1, 2, 3 y 6].

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Como existen varios factores que influyen en el esfuerzo como lo son: el roce, el ngulo del dado y el coeficiente de friccin entre el dado y el material. Por lo tanto se puede determinar el valor real del esfuerzo como sigue: (5)

Donde:d = esfuerzo de estirado (MPa) = coeficiente de friccin dado-trabajo; = ngulo del dado (medio ngulo) como se define en la figura 3.46, = es un factor que se usa para deformacin no homognea

Para conocer el factor , se determina para una seccin transversal redonda de la siguiente manera: (6)Donde:D = dimetro promedio del material de trabajo durante el estirado, (mm)L = longitud de contacto del material de trabajo con el dado de estirado en la figura 3.46 (mm). Los valores de D y L, se pueden determinar de las siguientes ecuaciones:

(7) (8)

FuerzaLa fuerza correspondiente al estirado es entonces, el rea de la seccin transversal del material estirado multiplicada por el esfuerzo de estirado: (9)

Donde:F = fuerza de estirado, (N); los otros trminos se definieron previamente.

La potencia requerida en una operacin de estirado es la fuerza multiplicada por la velocidad de salida del trabajo.

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VentajasEstrecho control dimensional.Buen acabado de la superficie.Propiedades mecnicas mejoradas, como resistencia y dureza.Adaptabilidad para produccin econmica en masa o en lotes

GRACIAS POR SU ATENCIN