Procesos Industriales

LaminaciónRolado yTrefiladode metales

Ing. Ulrich Scharer S.

Colección cidi

Tecnología

CENTRO DE INVESTIGACIONES DE DISEÑO INDUSTRIALFacultad de Arquitectura Universidad Nacional Autónoma de México 1

Laminación 3

Laminación en caliente 5Especificación de láminas metálicas 5Espesores de láminas (No. de calibres) 7Laminación en caliente Perfiles, soleras y barras 8Laminación en frío 10Laminación de tubos sin costura 13(Procesos tradicionales)

Laminación de tubos sin costura 14(Alta demanda)

Trefilado 15

Trefiladoras para alambre 16Trefiladora en húmedo 17Equipo auxiliar 18Rolado 19Perfiles rolados en frío Rolado - Trefilado 20Perfiles fabricados en combinacióncon estos procesos

Glosario y Bibliografía 23

Índice

En el capítulo 2 fig. 2.5.7 del libro Ingeniería deManufactura1 se visualizan los procesos para laobtención de acero. La línea directa hacia losprelaminados se demuestra esquemáticamenteaquí:

De los tochos obtenemos:Planchas o placas.Láminas roladas en caliente (Hot Rolled).Láminas roladas en frío (Cold Rolled).Perfiles.

La herrramienta en contacto con el metal, caliente ofrío se llama rodillo o cilindro de laminación; para lafabricación de láminas los rodillos son lisos y paraperfiles son ranurados o multiformas.

3

fig. 1 Procesos Primarios

fig.2

K L B

Dd1d

ALTO HORNO

HORNOS PRELAMINADOS

REFINACIÓN (TIPO ASEA-SKF)

DESGASIFICADO

LINGOTESPREFORMADO

FUNDICIÓN CONTINUA TOCHOS

LAMINACIÓN DE TOCHOS

REDUCCIÓN

1. Ing. Ulrich Scharer S., Ingeniería de Manufactura.

Ed. Continental, Mexico, 1984. Página 45

LAMINACIÓN

El grano de un tocho fundido se orienta (sentido degrano= S.G.) por el efecto de amasado que ejercenlos rodillos al formar el metal, la velocidad de entra-da Vo, es menor que la velocidad de salida V2.

La laminación tiene por objeto: adelgazar y estirar elmetal en caliente o en frío, pasandolo entre rodillos(herramientas) que giran en sentidos opuestos.Cada paso resulta en una reducción del espesor.

Los rodillos o cilindros de laminación (herramientas)van montados en bastidores llamados castillos; a unconjunto de castillos lo nombramos:tren de laminación.

Los castillos pueden tener:- Dos rodillos (Duos)- Tres rodillos (Tríos)- Cuatro rodillos (Tetra o doble Duos), etcétera.Ejemplos en la fig. 5.

1.- Duo: Para trenes pesados de prelaminación reversible.2.- Trío: Para trenes de laminación de perfiles (aplicaciónantigua y de poco rendimiento).3.- Trío: (Lauthsche)

Para láminas delgadas roladas en caliente.4.- Doble duo:

Para perfiles sencillos en materiales de alta resistencia.5.- Cuarto:

Castillo tradicional para trenes de laminación paraláminas.6.- Sexto:

Para láminas de alta resistencia.7.- Universal:

Rodillos abombados para lograr espesores precisos.8.- Múltiple:

Para lograr tolerancias cerradas en espesoresde láminas de alta resistencia.

4

∞

S.GV0 V

1V2

aa

22

fig.3

A1

A 2

S.G

S.G

SENTIDO DE GRANO

fig. 4

1

4

2

5

87

6

3

fig. 5

LAMINACIÓN EN CALIENTE

Trenes primarios de laminación

En estas líneas primarias, se transforman a partir delos tochos resultantes de la fundición continua, lámi-nas, preformas de perfiles y perfiles sencillos.

Los hornos que anteceden a estos trenes de lami-nación reciben los tochos de la fundición continua,los cuales en su interior todavía mantienen unnúcleo líquido.

Para restablecer un calor uniforme núcleo-superficie,el tocho pasa por un horno de recalentamiento con-tinuo.

Los rodillos de desbaste son de perímetro dentado yprovocan un efecto de amasado. Al pasar por variasreducciones en cada castillo, este efecto de amasa-do llega hasta el núcleo del tocho.

Las capas quebradizas de la descarbonización en lasuperficie no resisten esta deformación, se rompen yse eliminan mediante chorros de agua a presión.

El producto desbastado y limpio todavía calienteentra ahora a los trenes de afinado en caliente porlaminadoras de tipo reversible o tandem, en dondecada castillo subsecuente logra una reducción hastallegar al espesor final.

LA ESPECIFICACIÓN DE LÁMINAS METÁLICAS

Como herencia de Inglaterra, donde surgieron lasprimeras plantas siderurgicas ( Steel Mills) llegó víaU.S.A. a México la norma de expresar los espesoresen No. de calibres y los anchos y largos de las hojasde lamina en pies (ft).

En México solamente se fabrican láminas metálicasen calibres pares y anchos en 3’ y 4’ pies (915 y1220 mm) respectivamente. Los largos de estasláminas se ofrecen de 6’-12’ pies ( 1 ft=305 mm ).

Las láminas roladas en caliente (lámina negra) nogarantizan un espesor uniforme, su textura es matey ligeramente rasposa, excelente base para laadherencia de pintura.

5

LARGO = PIES (ft)e (ESPESOR)No. DE CALIBRE

S.G.

ANCHO = PIES (ft)S.G.

fig. 6

Para dar una idea sobre laminadoras actuales quefabrican láminas roladas en caliente citamos losdatos de algunos molinos.

De los rodillosde trabajo 900 - 1200 mmDe los rodillos de apoyo 1500 - 2400 mm

Largo de los tochos 3500 - 5500 mmÁrea de la estructura del castillo 7000 -11000 cm2

Peso del castillo 180 - 380 tMódulo del castillo 5 - 10 MN/mm(constante de flexión en el centro del tocho)

Fuerza de laminación 30 - 100 MNMomento de accionamiento 4 - 8 MN/mVelocidad de laminación 4 - 8 m/sPotencia de accionamiento 6000 - 24000 kwLargo de producto laminado 30 - 65 mTolerancia de espesor 0.1 mmTolerancia de ancho 10 mmProducción anual de 3 - 106 t/año

Las láminas roladas en frío (Cold Rolled) ofrecenespesores calibrados y textura brillante, ideal paraacabados galvano-plásticos.

La dureza en general se menciona como duro, semi-duro y blando, para especificar un rango de durezaexacto, se debe indicar con la norma que ofrecenRockwell y Brinell .

El material para láminas de acero al carbón, aceroinoxidable y de metales no ferrosos se especificasegún la norma oficial mexicana ‘NOM’ basada enla Norma ‘AISI’.

6

tabla 1 American Iron and Steel Institute

CarbónC

0.08 MAX.0.10 MAX.0.08-0.130.13-0.180.13-0.180.15-0.200.15-0.200.15-0.200.18-0.230.18-0.230.18-0.230.19-0.250.22-0.280.22-0.280.22-0.290.28-0.340.30-0.360.32-0.380.32-0.380.30-0.370.35-0.420.37-0.440.37-0.440.36-0.440.40-0.470.40-0.470.43-0.500.43-0.500.46-0.530.48-0.550.47-0.550.50-0.600.55-0.650.54-0.650.60-0.700.60-0.700.60-0.710.65-0.750.70-0.800.72-0.850.75-0.880.80-0.930.82-0.950.85-0.980.90-1.03

ManganesoMn

0.25-0.400.25-0.500.30-0.600.30-0.600.60-0.900.30-0.600.60-0.900.70-1.000.30-0.600.60-0.900.70-1.001.35-1.650.30-0.600.60-0.901.20-1.500.60-0.900.70-1.000.50-0.800.60-0.901.20-1.500.60-0.900.70-1.000.60-0.901.35-1.650.60-0.900.70-1.000.60-0.900.70-1.000.60-0.900.60-0.901.20-1.500.60-0.900.60-0.900.85-1.150.50-0.800.60-0.900.85-1.150.60-0.901.50-0.800.30-0.600.60-0.900.70-1.000.30-0.500.60-0.900.30-0.50

FósforoP (Máx.)

0.040.040.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04

AzufreS (Máx.)

0.050.050.05 0.050.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.050.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.050.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05

AISINo.

C1006C1008C1010C1015C1016C1017C1018C1019C1020C1021C1022C1024C1025C1026C1027C1030C1033C1034C1035C1036C1038C1039C1040C1041C1042C1043C1045C1046C1049C1050C1052C1055C1060C1062C1064C1065C1066C1070C1074C1078C1080C1085C1086C1090C1095

SAENo.

100610081010101510161017101810191020102110221024102510261027103010331034103510361038103910401041104210431045104610491050105210551060106210641065106610701074107810801085108610901095

Aceros carbonosos

ESPESORES DE LÁMINAS

(No. de calibre).

Los calibres de las láminas una vez expresados enmilésimas de pulgada o en mm varían de formaequivalente a su No. según la norma inglesa oamericana.

A continuación la norma inglesa "Birmingham" o"Stubs".

Nota: En México se consiguen solamente calibres denúmeros pares, los números no pares (nones) re-quieren pedido mínimo bajo contrato o importación(Con la globalización éstas condiciones cambiarán).

La norma "U.S. standard gage" se basaba en elpeso específico o sea que una placa de acero de unpie cuadrado y una pulgada de grueso debe pesar640 onzas. Esta relación fue imprecisa y se optópor esta nueva norma basándose en un peso de41,820 libras por pie cuadrado por pulgada de espe-sor, este peso permite incluir recortes al confec-cionar la lámina a dimensiones exactas, y toma encuenta que el espesor de la lámina puede variar(más grueso en el centro que en las orillas).O sea, los equivalentes del espesor al Nº de calibrese basan en: 0,0014945 "por onza por pie cuadradoó 0,023912" por libra por pie cuadrado (y en formarecíproca de la base anterior de 41,820 libras porpie cuadrado por pulgada de espesor). Es decir3,443329 pulgadas por libra por pulgada cuadrada(uff que complicado!).

7

tabla 2 Norma STUBS tabla 3 Norma U.S. Standard

Calibrador No.

12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334

Pulgadas

0.3000.2840.2590.2380.2200.2030.1800.1650.1480.1340.1200.1090.0950.0830.0720.0650.0580.0490.0420.0350.0320.0280.0250.0220.0200.0180.0160.0140.0130.0120.0100.0090.0080.007

Milímetros

7.627.2166.5796.0455.5885.1664.5724.1913.7693.4043.0482.7692.4132.1081.8291.6611.4731.2451.0670.8890.8130.7110.6350.5590.5080.4570.4060.3560.330.3050.2540.2290.2030.178

No. de calibreStd. fabricante

345

678910

1112131415

1617181920

2122232425

2627282930

3132333435

363738

Onzas porpie cuadrado

160150140

13012011010090

8070605045

4036322824

2220181614

12111098

76.56

5.55

4.54.25

4

Libras porpie cuadrado

109.3758.75

8.1257.5

6.8756.255.625

54.3753.753.1252.8125

2.52.25

21.751.5

1.3751.251.125

10.875

0.750.68750.6250.5625

0.5

0.43750.406250.3750.3430.3125

0.281250.26562

0.25

Espesor enmilésimas “

0.23910.22420.2092

0.19430.17930.16440.14950.1345

0.11960.10460.08970.07470.0673

0.05980.05380.04780.04180.0359

0.03290.02990.02690.02390.0209

0.01790.01640.01490.01350.012

0.01050.00970.0090.00820.0075

0.00670.00640.006

LAMINACIÓN EN CALIENTE

PERFILES, SOLERAS Y BARRAS

8

fig. 8 Laminadora de barras

fig. 9 Laminadora DUO Pesado

fig. 7 Perfiles, soleras y barras

MOTOR ACOPLAMIENTO

REDUCTORRODILLO SUP.

AJUSTABLE

RODILLO INF.FIJO

MOTOR PARA AJUSTARRODILLO SUPERIOR

ACOPLAMIENTO(TIPO TREBOL)

PORTACHUMACERA

PORTACHUMACERA

CUADRADOENTRANTE

ÓVALOENTRANTE

No. 1

ÓVALO No. 1PASES

CUADRADO ENTRANTE

No. 1

No.2

BARRASALIENTERODILLO

GUIASCASTILLO

CASTILLO

Existen laminadoras "Twin-Drive" donde cada rodilloes accionado por su propio motor. Los castillos sonintercambiables para atender una producción flexi-ble, el cambio de un castillo en un tren de laminaciónno ocupa más de 5-15 minutos.

El herramental para la fabricación de soleras y ba-rras (rodillos) es elaborado con los siguientes mate-riales:

Rodillos calibradores para la fabricación de soleras.La diferencia en los diámetros del rodillo inferior ysuperior provocan una deformación en la punta tipo"ski", la cual evita que el perfil se pegue al rodillo aliniciar un siguiente paso.

Herramental para la fabricación de perfil angular.

Paso Nº 1: Preformado del tocho (barra en caliente).Paso Nº 2: Repaso de la preforma Nº1 alargada.Paso Nº 3: Repaso de la preforma Nº 2 alargada.

Paso Nº 4: Repaso de la preforma Nº 3 alargada,obteniendo el perfil estructural angular terminado.Paso final: El perfil pasa por la enderezadora paracorregir defectos de alineación.

Herramental para la fabricación de un perfil “T”

Paso Nº 1: Preformado del tocho (barra en caliente)Paso Nº 2: Repaso de la preforma Nº 1 alargada.Paso Nº 3: Repaso de la preforma Nº 2 alargada.Paso Nº 4: Repaso de la preforma Nº 3 alargada,obteniendo el perfil estructural "T" terminado.Paso final: El perfil pasa por la enderezadora paracorregir desalineamiento.

Herramental para la fabricación de un perfil “I” o doble “T”

Paso Nº 1: Preforma del tocho (solera en caliente).Paso Nº2: Repaso de la preforma Nº 1 alargada,obteniendo el perfil estructural doble "T" terminado.Paso final: El perfil pasa por la enderezadora paracorregir desalineaciones.

9

2 200

870

875

fig. 10 Rodillos calibradores

MATERIAL USO

1. Acero forjado Prelaminados

2. Acero fundido Prelaminados(una vez desgastadospueden ser reparados mediante depósito de

soldadura resistente)

3. Acero fundido en Láminas y perfilescoquilla enfriada

fig. 11 Perfil angular

fig. 12 Perfil “T”

fig. 13 Perfil “I”

1 2 3 4

1 2 3 4

LAMINACIÓN EN FRÍO

La laminación en frío, proveniente de la laminaciónen caliente, tiene por objeto obtener una superficielisa y densa para lograr propiedades físicas contro-ladas con o sin tratamiento térmico posterior.

El producto terminado es utilizado para hoja de lata,carrocerías para vehículos y para una gran variedadde artículos industriales y domésticos.

EL PROCESO

El rollo laminado en caliente con espesor de hastaun 10% superior al espesor final es decapado, seca-do, aceitado y enrollado nuevamente.

Existen varios molinos, que constan de uno a cincocastillos en línea, generalmente del tipo doble duo, ohasta los múltiples.

Al ir reduciendo el espesor consecutivamente enfrío, se requieren mayores presiones y potencias,debido al endurecimiento de la lámina por el trabajoen frío; también se genera calor (entre 60° y 200°C)por lo que es necesario enfriar la lámina y rodillosmediante agua o aceite soluble. El ultimo paso delaminación en frío determina el espesor final por loque es usual tener un dispositivo de calibraciónautomático que ajusta la presión y separación de losrodillos.

El producto laminado en frío es frágil, duro y pocoductil, requiriendo de tratamientos térmicos paraobtener las propiedades físicas deseadas.

Es usual hacer este tratamiento térmico en hornoscontinuos utilizando una atmósfera controlada, paraevitar la reoxidación de la superficie.

Para la hoja de lata se aplica después del tratamien-to térmico una relaminación en frío, llamada templeen frío, en trenes de laminación de temple querestablece la tenacidad que requiere el productopara su aplicación posterior.

LAMINADO CONTINUO EN FRÍO (un proceso moderno)

En un tiempo la fabricación de acero era un procesopor “tandas” -un paso a la vez. La fundición conti-nua fue un adelanto importante, en este proceso unacolada de acero se funde en una línea continua.Esto elimina una cantidad de recalentamientos y tra-bajos de laminado que absorben gran cantidad deenergía y tiempo. Lo que se llama el complementode la fundición continua para la terminación deaceros, quedará demostrado en la laminación enfrío.

La fabricación de la chapa de acero laminada enfrío, que se usa en automóviles, artículos del hogar,muebles de oficina y productos similares, comienzacon un proceso llamado laminado en caliente,durante el cual un desbaste plano de acero de 25 cmde espesor se calienta a 1,200°C y se reduce a unabobina de chapa fina de un espesor menor de 3 mm.

Esta chapa de acero laminado en caliente, no poseesin embargo las propiedades requeridas paramuchos de los productos especiales y por lo tantodebe pasar por un segundo proceso llamado lami-nado en frío. Los principales pasos de este procesoson decapado, tren laminador, recocido, laminadorde revenido, inspección de rebobinado. Estas dife-rentes etapas se realizan por separado y a menudoen distintos edificios. Se requieren normalmentedoce días para el proceso y las bobinas tienen quemoverse por lo menos 14 veces y rebobinarse por lomenos cinco veces. Esto disminuye el rendimientode la producción. Las bobinas están propensas asufrir daños cada vez que hay que moverlas yrebobinarlas.

Las nuevas tecnologías desarrolladas en recocidocontinuo, monitoreo automatizado de calidad, mejo-ras en los equipos de trabajo, prácticas de mante-nimiento y técnicas de control computarizadas,hacen posible ahora la vinculación de las etapas delproceso en una sola secuencia continua.

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CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO

La vinculación de las etapas de laminado en frío enuna sola secuencia continua ofrece varios benefi-cios: mejora la calidad del producto, aumenta la pro-ducción y reduce la mano de obra.

Las características principales del laminado continuoen frío incluyen:* Soldadura eléctrica a tope por presión totalmenteautomática, que une firmemente bobina tras bobinaformando una cinta continua, en un ciclo de 75segundos.* Una línea de decapado que incorpora un novedosoeliminador de cascarilla.* Un tren laminador continuo vertical de 6 rodillospor etapa y cuatro diferentes rodillos en cada una,equipado con un cambiador rápido de rodillos queposibilita cambiarlos en 120 segundos, asegurandopor lo tanto un trabajo continuo.* Un horno de recocido de gran capacidad con unaatmósfera limpia.

* Un tren laminador de revenido vertical de 6 rodillos.* Una red coordinada de computadoras que integranla secuencia total de una operación totalmenteautomatizada y monitorea cientos de puntos a lolargo de todo el proceso.

Además, el sistema de trabajo continuo elimina lanecesidad de variaciones de velocidad que ocurrencuando se trabaja con una sola bobina, especial-mente cuando se está terminando, lo que a su vezreduce los problemas de producción y los defectosdel producto que resultan en un trabajo cíclico.

¿CÓMO TRABAjA?

Primero, se sueldan las chapas laminadas encaliente con la soldadura eléctrica a tope, formandouna sola cinta continua. Se pasa luego esta cinta porla sección de descascarillado que tiene un nivelador

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fig. 14 La longitud de la línea es de 610 m y el acero en proceso mide 4,8 m. El proceso de laminado en frío hace en un día lo que una línea convencional hace en 12 días.

REVENIDO CONTINUO

TANDEM

DECAPADO

INSPECCIÓN

TEMPLE

de tensión y cuatro tanques de decapado que con-tienen ácido hidroclorhídrico. Esto sacará las esca-mas de óxido formadas durante el proceso de lami-nado en caliente.

La cinta pasa luego por el laminador de 4 rodillosque reduce su espesor laminándola bajo unatremenda presión. Normalmente una cinta de menosde cuatro milímetros de espesor y 800 m de largo,reduce su espesor al de dos naipes de póker y sulongitud llega a los 3,200 m. La cinta no se calientaantes de este laminado, de ahí su denominación delaminación en frío.

Luego pasa a la línea de recocido continuo. Duranteel laminado en frío el acero se ha endurecido, por lotanto debe recalentarse en el horno recocido parahacerlo más maleable. La línea debe ser tambiéncapaz de modificar la resistencia y mejorar significa-tivamente las características metalúrgicas de lachapa de acero.

Antes de entrar en el horno de recocido, la cintadebe primero limpiarse para sacarle los restos deaceite del laminado, esto se hace en una sección delimpieza electrolítica, un tanque de lavado encaliente y un secador. Pasa luego por variascámaras de un horno vertical de 25 m de altura. Aquíse calienta primero con tubos radiantes que que-man gas, roc iadores de agua y tanques deenfriamiento a 70°C. El proceso total dura 10 minu-tos, mientras que en el proceso usual por tandasdura de seis a siete días.

La fina capa de óxido que se forma en la superficiede la chapa durante el enfriado con agua se eliminanen un segundo decapado, la chapa pasa por el la-minador de recocido donde recibe el tratamientofinal de la superficie.

En la parte final del proceso, la cinta pasa por la sec-ción de inspección donde se verifica automática-mente el espesor, técnicos perfectamente entrena-dos controlan visualmente la superficie. En estepunto la cinta se recubre con una capa de antióxidousando una aceitera tipo electrostática. Luego unacizalla divide la bobina y saca una muestra paraensayo. Después rebobina la cinta en carreteles quese envían a la línea de embalaje y se almacenanpara el futuro despacho.

Las nuevas instalaciones del laminado en frío ten-drán una producción triple, respecto a las unidadesexistentes. Este nuevo proceso bajará los costos deproducción y aumentará la respuesta a los pedidosde despacho justo a tiempo, de los usuarios.

12

13

(Este proceso compite con la extrusión de tubos cir-culares sin costura).

Los tochos destinados para convertirse en tubos sincostura son revisados cuidadosamente contra fallasvisibles superficiales.

Una vez desbastados y seleccionados se alimentan aun horno giratorio para recalentarlos uniformemente.

El tocho caliente se guía hacia un par de rodillos noparalelos, con diámetros exteriores variados, ambosgiran en el mismo sentido.

El tocho es atrapado por los rodillos y adquiere unavance helicoidal girando en sentido contrario de losrodillos.

Este avance empuja al tocho caliente hacia la lanzaestática, la cual provoca una abertura continua,desplazando el material del tocho hacia afuera,logrando así un perfil tubular de pared gruesa ydiámetro interior calibrado y alisado.

Los tubos obtenidos por este proceso, tambien lla-mado Mannesmann son relaminados para ahorareducir el espesor de la pared, manteniendo eldiámetro interior calibrado, del proceso anterior.

El molino peregrino se encarga de reducir por lami-nación la pared del tubo, provocando un alargamien-to del mismo. (El peregrinar de los rodillos lami-nadores hacia adelante y de regreso justificó el nom-bre de molino peregrino).

fig. 15 Laminado continuo en frio

LAMINACIÓN DE TUBOS SIN COSTURA (procesos tradicionales)

fig. 16 Molino peregrino

A) Posicionar y pellizcar el tocho tubular.

B) Alargar el material pellizcado.

C) Calibrar el tubo alargado.

D) Acercar el siguiente tramo del tocho a laminar.

Y se repite esta secuencia hasta consumir el tocho tubular completo.

LANZATOCHO

MANDRIL

A) B)

C) D)

14

LAMINACIÓN DE TUBOS SIN COSTURA (alta demanda)

La alta demanda del producto, obligó a industriasespecializadas a desarrollar procesos más eficien-tes, esto resultó en trenes o avenidas continuas demolinos.

Una reducción de pasos se obtiene en la avenida demolinos combinados: lanza/mandril

fig. 18 Avenida de molino de mandril

fig. 17 Avenida de Molino de lanza

TOCHO

TOCHO

HORNO GIRATORIO

HORNO GIRATORIO

DEVANADOR-CALIBRADORINTERNO

ABERTURA No.1

HORNO DERECALENTAMIENTO

HORNO DERECALENTAMIENTO

MESA DEENFRIAMIENTO

MESA DEENFRIAMIENTO

TUBOS SINCOSTURA

TUBOS SINCOSTURA

ABERTURA No.2 MOLINO DE LANZA

MOLINO DE LANZA MOLINO DE MANDRIL (8 EST.)

REDUCCIÓN POR ESTIRAMIENTO (24 EST.)

MANDRIL VIAJERO

(Redución de pared) (Redución de pared)

MOLINO DE CALIBRACIÓNEXTERNO

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El estiramiento de una barra o alambre por un dadoreductor de área se llama Trefilado.

Según el perfil del dado reductor, el producto final esuna barra o alambre de diámetro preciso o una barrao alambre perfilado.

El área del sustrato se reduce bajo la acción defuerzas radiales estrangulando el material en suslímites de fluencia.

Esta acción produce como consecuencia un aumen-to de dureza y resistencia mientras la tenacidad ylímite de alargamiento se reduce.

La materia prima entrante ha sido producida porfundición continua o laminación en caliente endiámetros comerciales en un rango de 30 mm. má-ximo y 4, 5 mm. mínimo.

La superficie de estos materiales producidos encaliente esta descarbonizada y oxidada.

Una vez decapada y lubricada entra al proceso dereducción de área por estiramiento o sea el llamadoTrefilado.

Los términos utilizados para denominar estos mate-riales son:

-Barras desde 16 mm. hasta 30 mm.-Alambrones de 10 mm. hasta 15.8 mm.-Alambres hasta 9.5 mm.

Las categorías para los alambres trefilados sedefinen como :-Basto de 30 mm a 4.2 mm.-Afinado de 4.2 mm a 1.6 mm.-Fino de 1.6 mm a 0.7 mm.-Superfino de inferiores a 0.7 mm.

Trefilado

d d 1

fig. 19

PORTA-DADO

ENFRIAMIENTOTAPA

V1V2

DADO: WC DIN1547

DIAMANTE: DIN1546

REDUCCIÓN YALARGAMIENTO

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MÁQUINAS

Pueden clasificarse en:a) Trefiladoras en seco (sin deslizamiento) simples,dobles y múltiples.

b) Trefiladoras en húmedo (con deslizamiento) múlti-ples, tandem y de conos.

TREFILADORAS PARA ALAMBRE

fig. 20

Dado enfriable

Perfiles Trefilados

Dados de Trefilado

Dados: Con insertos de carburo de tungsteno o con insertos de diamante.

fig. 21

TREFILADORA EN HÚMEDO

Cada conjunto de rodillos jaladores, se encuentra encompartimientos aislados. Los discos se lubrican poraspersión, los dados son enfriados a presión desdeel porta-dado con el mismo líquido soluble.

Un sistema sensorial, se encarga de regular lasvelocidades tangenciales del producto alargado,después de cada paso de reducción y alargamiento.

El alambre de cobre se logra en trefiladoras múlti-ples de hasta 31 reducciones por alambre y con unaalimentación de 12 alambres simultáneamente.

Se logra una reducción desde los 1.8 mm iniciales alos 0.05 mm del producto terminado con una veloci-dad de más de 40 m/s.

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fig. 22

CABEZAL

FRENO

PORTA-DADO

JALADOR DIFERENCIAL

ENDEREZADOR

AJUSTE MANUAL

VARIADOR

PIV

BOBINA

EMBOBINADOR

Trefiladora en seco de cabezal simple con jalador diferencial.

Con bobina horizontal el alambre no guarda torsión. Con doble y múltiple bobina vertical el alambre guardauna torsión.

CABEZAL

PORTA-DADO

BOBINA

EMBOBINADOR

AJUSTE AUT.

PARA VARIADOR

VARIADOR PIV

ENDEREZADOR

SENSOR

DISCO JALADOR DIFERENCIAL

Trefiladora con doble disco / bobina jalador (en seco).

El disco jalador diferencial compensa la velocidad tangencial por alargamiento del alambre, el ajuste se regula automaticamente con sensores conectados hacia el control del variador.

Con cabezales tandemy múltiples el alambreguarda una torsión.

fig. 23

fig. 24

PORTA-DADOS

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EQUIPO AUXILIAR

Todo el material que se achica en su área y se alargapor el efecto de trefilado, tiene que ser reducido enla punta para poder entrar en cada dado de lospasos subsecuentes.

Para lograr esto, existen aparatos ‘saca-puntas’ parabarras y laminadoras ‘saca-puntas’ para alambres.

Estas máquinas pueden ser estacionarias oportátiles.

fig. 25 Fotografía de una trefiladora en seco de ocho cabezales

PORTA-DADO BLOQUE O CABEZAL CABEZAL (P.E. 550 mm) VELOCIDAD 7.3 m/seg.

FIN

AL

5.5

mm

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PERFILES ROLADOS EN FRÍO

Una vez trefilado el alambre a secciones redondas,este puede ser rolado a los perfiles arriba mostra-dos, previo tratado térmico, como el recocido.

Conociendo el área en mm2del perfil final deseado,

se calcula el diámetro del alambre correspondiente.Cabezales disponibles ejecutan la tarea de la trans-formación con rodillos planos o con forma.

fig. 29 Máquina roladora

CABEZAL PARA EL ROLADO DE PERFILES DE ALAMBRE

CABEZAL ENDEREZADOR

BOBINA VERTICAL

BOBINA HORIZONTAL

fig. 27 Máquina roladora y ejemplosfig. 26 Ejemplos

fig. 28 Recocido y revenido de rollos

Rolado

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ROLADO Y TREFILADO

Perfiles fabricados en combinación con estos procesos

Como muchas aleaciones de acero no son extruiblesen frio, mediante esta combinación de manufacturase fabrican perfiles en barra por medio de:

ROLADO. Para lograr una aproximación a la formadel perfil final, con los recocidos necesarios entrepaso y paso.

TREFILADO. En operaciones subsecuentes, selogra, con los recocidos necesarios, el perfìl final.

Algunos perfiles requieren hasta 20 pasos, entrerolados recocidos, enderezados y trefilados.

Unas trefiladoras son de bancada larga, con un solocabezal jalador. Las pinzas agarran las puntasreducidas una vez enfilados al dado y jalan la barra completa, incluyendo su alargamiento por el efectode reducción de área.

fig. 32 Recocido y revenido de barras

fig. 33 Enderezado

RECOCIDO RECOCIDO RECOCIDO RECOCIDO

PERFIL FINAL

fig. 30 Cabezales

fig. 31 Ejemplos de perfiles combinados

PERFILES EN GENERAL

ROLADO TREFILADO

PERFILES PLANOS Y CONSECUTIVOS

PERFILES ESPECIALESCON BASE TRIANGULAR

EN BLOQUE A 90˚ EN DOS BLOQUES A 90˚ EN BLOQUE A 120˚

Los dados (herramientas) se fabrican en acero rápi-do (HSS) o en carburo de tungsteno (WC) y se fijanen el porta dado.

Otras trefiladoras para barras son de bancada corta,tienen un enfilador (saca-punta) que empuja la puntadel perfil por el siguiente dado reducido. La punta esrecibida por la pinza del jalador No. 1, el cual avan-za hacia el jalador No. 2.

Este no. 2 inicia su carrera oprimiendo el perfìl jalan-do un trayecto corto junto con el No. 1, mientras elNo. 2 sigue su carrera, las pinzas No. 1 se abren yNo. 1 regresa a posición inicial, oprimiendo nueva-mente y avanzando paralelo al No. 2, el No. 2 termi-na su carrera y regresa acompañando nuevamentela estafeta del No. 1, recibiendo la tarea de jalar unpoco antes de que No. 1 termina y regresa.

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fig. 35 Trefiladora con enfilador de empuje y dos jaladores tipo estafeta

ENFILADOR DEEMPUJE

PORTA-DADO

PERFIL TREFILADO

JALADOR No. 2

JALADOR No. 1

fig. 34 Trefiladora de bancada larga, con un solocabezal jalador.

fig. 36 Ejemplos de productos resultantes del proceso combinado: ROLADO - TREFILADO

Dados Barra trefilada Producto terminado

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fig. 37 Otros ejemplos de productos resultantes del proceso combinado ROLADO - TREFILADO

Dados Barra trefilada Producto terminado

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DecapadoProceso de limpieza superficial. P. E. desengrasar oremover las escamas superficiales poducidas por una la-minación en caliente.

DescarbonizaciónFenómeno que ocurre al calentar un acero al carbón. Elcarbón viaja a la superficie dejando escamas en la misma.

EstafetaMientras el primer jalador está en acción, el segundoregresa a la posición final del primero, para recibir esteavance y seguir jalando sin interrupción, mientras el primerjalador regresa para entrar en acción al término del avancedel segundo.

No. de calibreNominación de espesores o diámetros. Herencia de normas inglesas y americanas.

Rodillos

Herramental aplicado en la laminación.

RoladoRodillos que en conjunto conforman un perfil.

Sentido del granoPropiedad que adquiere el material durante la formaciónplástica.

TandemDos discos jaladores en línea, que jalan el alambre porcada dado, obteniendo mayor reducción por cabezal.

TochoPreforma o forma y tamaño del material antes de suprimera transformación.

TrefiladoPerfil pre-rolado, que es jalado por uno o varios dadossubsecuentes para obtener, por reducción, un productofinal, un perfil preciso.

Glosario

Ulrich Scharer S., Ingeniería de Manufactura.

Ed. Continental, Mexico, 1984.

SME (Society of manufacturing Engineers)

Tool Engineers Handbook. Mc. Graw Hill BookCompany Inc., 2000.

Joseph Flimm, Spanlose Formgebung.

(Transfomación sin arranque de viruta) Hanser, 1996Folleto

Rathbone, (Handy & Harman Company) Cold

Drawn Profile Shapes and Pinion Rods

Folleto

Mannesmann Demag Hütten Technik D 4050

Mönchengladbach 1

Alemania,Folleto

Carpenter Specilality Alloys, Grupo Carpenter

Technology S.A. de C.V.

Tlalnepantla, México. T.5328 0946

Draht (Alambre)

Arboga Drahtziehmaschinen

Revista

Industrial World (En español)

Revista

Bibliografía

Diseño editorial y de portada:Cecilia Sánchez MonroyDiagramas:Elena C. Silva Navarro

DR© 2003Centro de Investigaciones de Diseño Industrial Facultad de Arquitectura Universidad Nacional Autónoma de MéxicoCiudad Universitaria, 04510México, D.F.

ISBN: 970-32-1285-9

Impreso en México/Printed in Mexico