Deformacion Extrusion Chero

7/25/2019 Deformacion Extrusion Chero

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DEFORMACION EN LA EXTRUSIN

La presin necesaria para producir extrusin depende de la forma en que el metal fluya

en el cuerpo de extrusin y en la matriz, y tambin algunos defectos que se presentan enlas piezas extrusadas se relacionan directamente con la manera en el que el metal se

deforma durante el proceso. Se han llevado a cabo investigaciones minuciosas sobre las

caractersticas del fluo de metales blandos, tales como el plomo, el esta!o y el

aluminio, empleando la tcnica de la palanquilla partida. "ay que tener en cuenta la

deformacin del metal tanto en el cuerpo de extrusin como en la matriz.

#n la figura $%&' muestra el diagrama de fluo, obtenido con una retcula cuadrada, en la

extrusin directa con matriz plana. La figura $%&' corresponde al caso de la extrusin de

una palanquilla bien lubricada, que se desliza a lo largo de las paredes del cuerpo. La

deformacin es relativamente uniforme hasta las inmediaciones de la entrada de la

matriz, donde el metal fluye m(s f(cilmente a travs de esta )ltima que a lo largo de las

paredes del cuerpo. #n las esquinas de la matriz hay una zona muerta de metal

estancado que sufre poca deformacin. Los elementos del centro de palanquilla soportan

casi exclusivamente un alargamiento puro hacia la varilla extrusada, que corresponde al

cambio en la seccin transversal de la palanquilla al producto extrusado.Los elementos

prximos a los lados de la palanquilla sufren un intenso cizallamiento. La deformacin

por cizallamiento, que se produce en una seccin transversal mucho mayor que de la

barra extrusada, requiere un consumo de energa que no est( en relacin con el cambio

en dimensiones experimentado por la palanquilla al formar el producto extrusado.

#ste trabao superfluo es la causa principal de la discrepancia que se encuentra entre las

presiones de extrusin reales y las calculadas sobre la base de una deformacin ideal.

*uando la friccin entre la palanquilla y el cuerpo de extrusin es elevada, se produce

intenso cizallamiento tanto en la palanquilla como en el fluo del metal a travs de lamatriz +ig. $%&' b-. *omo la velocidad del metal del centro es m(s elevada que la del


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prximo a las paredes del cuerpo de extrusin, hay tendencia a la acumulacin del metal

sobre las paredes y eventualmente se mover( hacia el centro de la palanquilla. #sto da

lugar al llamado defecto de extrusin. Si el metal tiene una resistencia al cizallamiento,

a lo largo de las paredes, menor que las tensiones de friccin, se producir( una

separacin a lo largo de estas paredes y quedara una delgada pelcula de metal en el

cuerpo de extrusin.

#l fluo no homogneo a travs de una matriz de extrusin se puede modificar variando

el angulo de la matriz. "aciendo disminuir el angulo de una matriz cnica, para que se

aproxime al angulo natural del fluo frente a una matriz plana, es menor la deformacin

de cizallamiento, pero aunque el fluo sea m(s uniforme con las matrices de angulo

peque!o, las fuerzas de friccin son m(s elevadas. or esta razn no se puede llegar a la

conclusin de que la presin de extrusin sea m(s peque!a cuando el fluo es m(s

uniforme.

#n la extrusin indirecta no hay friccin entre la palanquilla y las paredes del cuerpo de

extrusin. *on una matriz plana existe una zona muerta, como la de la figura $%&' a, y

el fluo no es uniforme.

Se han desarrollado varias soluciones del campo de deslizamiento en la extrusin bao

condiciones de deformacin plana. #n estos an(lisis se tiene en cuenta la existencia de

una zona muerta, con lo que se logra una buena aproximacin a los diagramas de fluo

observado.

DEFECTOS DE EXTRUSION

/ebido a la deformacin heterognea en la extrusin directa el centro de la palanquilla

se mueve m(s r(pidamente que la periteria y el resultado es la aparicin de una zona

muerta que se extiende a lo largo de la superficie externa. /espus que se han extrusado

los dos tercios aproximadamente, de la palanquilla, se desplaza hacia el centro del metal

externo y fluye a travs de la matriz en las proximidades del ee de la barra. *omo la

superficie de la palanquilla suele estar cubierta por una pelcula de xido, el tipo

indicado de fluo origina sartas internas de xido. #ste defecto puede considerarse

como an(logo a un rechupe interno y se denomina defecto de extrusin. #n la seccintransversal del producto extrusado aparecer( como un anillo de xido. La tendencia al

defecto de extrusin aumenta con la friccin con las paredes del cuerpo. Si la

palanquilla caliente se coloca en un cuerpo de extrusin m(s frio, se puede endurecer la

capa superficial y aumentar su resistencia al fluo. *on ella es mayor la tendencia al

centro de la palanquilla a extrusar antes que la capa superficial e incrementa la

posibilidad de formacin del defecto de extrusin.

0na forma de evitar el defecto de extrusin es realizar esta solamente hasta el momento

en que el xido de la superficie comienza a entrar en la matriz y, entonces, desechar el

resto de la palanquilla.


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#ste procedimiento tiene serios inconvenientes econmicos, porque el defecto de

extrusin puede aparecer cuando a)n queda en el cuerpo el 1%2 aproximadamente de la

palanquilla. 3tro procedimiento, empleado con frecuencia en la extrusin del latn,

consiste en emplear un embolo de di(metro ligeramente inferior al del cuerpo. 0na

solucin parecida, que se emplea para el nquel y las aleaciones de alta temperatura, es

mecanizar la superficie de la palanquilla antes de introducirla en el cuerpo de extrusin.

ara que este procedimiento tenga xito es necesario evitar que la palanquilla

mecanizada se oxide al calentarla a la temperatura de extrusin.

#n la extrusin indirecta, por la forma del fluo, la superficie oxidada de la palanquilla

se acumula en la superficie del producto extrusado, produciendo lo que suele llamarse

rechupe externo4 este defecto se puede eliminar empleando un embolo de di(metro

ligeramente m(s peque!o que el interno del cuerpo, a fin de que corte circularmente la

capa oxidada y le dee dentro del cuerpo de extrusin.

*uando se contin)a la extrusin hasta que solo queda dentro del cuerpo de extrusin

una longitud de palanquilla aproximadamente igual a la cuarta parte de su di(metro, el

r(pido fluo radial hacia la matriz origina un orificio interno, o embudo, en el extremo

posterior del producto extrusado. #ste orificio puede extenderse hasta alguna distancia

del extremo posterior del producto extrusado y es necesario despuntar este y desechar el

metal afectado. La longitud de este defecto puede aminorarse considerablemente si la

cara de la herramienta que empua al metal forma cierto (ngulo respecto del ee del

v(stago.

Se puede producir agrietamiento superficial por extrusar a demasiada velocidad o a

excesiva temperatura. 0na forma grave de denteado de la superficie llamado 5defecto

de pinabete6, es el resultado del agarramiento instant(neo del metal en el campo de lamatriz. La presin se eleva r(pidamente cuando el metal intenta extrusar internamente

para sobrepuar la elevada friccin en la pared de la matriz.

La deformacin no uniforme que se produce en la extrusin da lugar a una considerable

variacin de la estructura y las propiedades, desde el extremo frontal al posterior, en la

direccin longitudinal del producto extrusado, y desde la superficie al centro, en la

seccin transversal. #l primer metal que extrusa a travs de la matriz se deforma menos

que el restante y la resistencia mec(nica ser( m(s baa. La resistencia mec(nica a lo

largo del producto extrusado depende de la relacin de extrusin en la forma que indica

la figura $%&7. /entro del intervalo de valores de la relacin de extrusin que se emplea

en los procesos industriales, hay muy poca variacin longitudinal de la resistencia

mec(nica, m(s all( del extremo frontal del producto. Los procesos de extrusin indirecta

son de particular eficacia para producir un trabaado uniforme en la direccin

longitudinal.

La fuerte deformacin de cizalladura de las capas superficiales del producto extrusado

hace que estas capas estn mucho m(s deformadas que el centro. Si se calienta el

producto extrusado, despus que este abandona la prensa, las capas superficiales y el

centro responder(n de manera diferente. *uando se produce recristalizacin, el tama!o

de grano de las capas superficiales ser( mayor.


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EXTRUSION EN CONDICIONES IDEALES

Se puede hacer una estimacin de la presin requerida para la extrusin en condiciones

ideales, a partir de un an(lisis de las variaciones de dimensiones producidas en la

operacin. *onsideremos la extraccin de una palanquilla cilndrica de longitud Lo y

seccin transversalAOen una varilla de longitudLfy seccinAf. #n la hiptesis de que

no hay friccin y que la deformacin es uniforme, por lo que ni habr( regiones de

elevada deformacin de cizallamiento ni trabao superfluo, el trabao por unidad de

volumen requerido para aumentar la longitud del producto extrusado en dL esta dado

por8

d9: d ;: odL

L

#l trabao total necesario para deformar el metal es8

9: nV Lo

Lf dL

L

en donde V=ALes el volumen del metal. or lo tanto8

9: nV lnLf

Lo


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#l trabao producido por el v(stago al desplazarse la distancia Lest( dado por8

W=PL=pAL

#n donde8

P= uerza sobre el v(stago,

p=presin de extrusin.

%2 aproximadamente. ?l deducir esta ecuacin se ha supuesto que el criterio de

fluencia es el de tensin de cizallamiento m(xima. Si se hubiera partido de la #c. @;'&

;7A, que se basa en el criterio de la energa de distorsin, se podra utilizar en la

ecuacin del lmite el(stico para la deformacin plana.

p=2

3

oln

AO

AF

#n estas deducciones no se ha tenido en cuenta ni la fraccin ni la heterogeneidad de la

deformacin, por lo que no es de extra!ar que las formulas conduzcan a valores baos

para la presin de extrusin.

EXTRUSIN CON FRICCIN Y DEFORMACIN NO

HOMOGENEA

#l fluo del metal durante la extrusin en las condiciones reales es demasiado

complicado para que sea posible una solucin analtica exacta respecto a las fuerzas

implicadas. ara la extrusin a travs de una matriz plana se puede encontrar una

expresin para el efecto de friccin de palanquilla y el cuerpo de extrusin, sobre la

misma base que se ha utilizado en el captulo ;7 para la fora del cilindro8

p= o@+ lnR&;- exp

4 fL

D B ;A

#n la que8


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=: relacin de extrusin

f: coeficiente de frotamiento entre la palanquilla y el cuerpo de di(metro /

L: Longitud de la palanquilla sin extrusar.

1.5=factor de forma para tomaren cuentael trabajo superfluo .

#l coeficiente de frotamiento se puede determinar midiendo las presiones para extrusar

dos palanquillas de diferentes longitudes porque8

p1

p2=exp

4 fL

D +L;&L$-

3tros investigadores han demostrado que la presin en la extrusin directa se puede

expresar, en funcin de la relacin de extrusin, mediante ecuaciones de la forma8

p= o+ *;B*$lnR-

#n donde las constantes *;y *$dependen de las condiciones de friccin y del (ngulo de

la matriz. ara la extrusin indirecta es v(lida una ecuacin de la forma8

p=

o@+ *;&*$cot

- B + *1&*Ccot LnR

en la que es el semiangulo de la matriz.

#n la extrusin con matrices cnicas el fluo se hace m(s uniforme a medida que los

(ngulos empleados son m(s peque!os. ara este caso parecen mucho m(s adecuadas las

ecuaciones utilizadas para el trefilado, que se exponen en el prximo captulo, que las

presentadas interiormente para la extrusin a travs de matrices planas.

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