El trefilado es el proceso que convierte el material de aluminio fundido o extruido en alambre, barra, tubo o una carcasa moldeada tirando del material a través de una matriz o empujando un punzón a través de una pieza en bruto sujeta. Ambas variantes se basan en el mismo principio: el metal se ve obligado a fluir plásticamente a temperatura ambiente, por lo que la geometría de la herramienta, la reducción por pasada y la película lubricante determinan si la pieza sale sana o se rompe.
Estirado en frío de varillas, alambres y tubos
El estirado en frío se utiliza para alcanzar una precisión dimensional y un acabado superficial que la extrusión no puede ofrecer. Las varillas y el alambre se trefilan para lograr una tolerancia de diámetro estrecha y una rectitud mejorada, mientras que el tubo sin costura se trefila sobre un mandril, que controla tanto el diámetro exterior como el espesor de la pared en una sola pasada. El tubo de aluminio estirado sin costura se especifica según ASTM B210, y las barras, varillas y alambres laminados o{3}}acabados en frío según ASTM B211. La reducción total típica desde el material extruido o -laminado en caliente hasta el tamaño final se logra en varias pasadas en lugar de una, porque la carga de tracción sobre el producto saliente debe permanecer muy por debajo de su límite elástico o el material se estrechará y romperá en la salida del troquel.
Geometría del troquel y reducción por pasada
El diseño del troquel controla el equilibrio entre la fuerza de embutición y la calidad de la superficie. Un ángulo de aproximación de la matriz demasiado pronunciado aumenta la tensión de embutición y aumenta el riesgo de agrietamiento central; uno que es demasiado superficial aumenta la fricción y el desgaste del troquel. Para tubos de aluminio, un punto de partida común es un medio ángulo de aproximación en el rango de 12 a 24 grados con una superficie de apoyo de aproximadamente 30 a 50 % del diámetro terminado. La reducción por pasada normalmente se mantiene entre aproximadamente el 15 y el 25 % del área para tubos y trefilados, siendo aceptables reducciones mayores en temples más suaves. El tubo estirado con mandril-puede requerir reducciones mayores, pero requiere un control cuidadoso del espacio entre el mandril-y-el tubo para evitar el adelgazamiento de la pared y rayaduras internas.
| Parámetro | Rango inicial típico | Efecto si se excede |
|---|---|---|
| Reducción por pase | 15 - 25 % del área | Estricción o rotura en la salida del troquel |
| El troquel se acerca al medio-ángulo | 12 - 24 grados | Grietas en el centro o alta fricción |
| Longitud del terreno de rodamiento | 30 - 50 % del diámetro | Levantamiento de troquel-, rayado, fuerza de tracción excesiva |
| Velocidad de dibujo | Establecido por la estabilidad de la película lubricante. | Ruptura de la película y desgarro de la superficie. |
Lubricación y condición de la superficie
El aluminio tiene una fuerte tendencia a adherirse a las herramientas de acero, por lo que el lubricante debe formar una película estable que separe las dos superficies a alta presión. Se utilizan aceites minerales puros con aditivos de ácidos grasos, aceites emulsionables y lubricantes sintéticos, cuya viscosidad se adapta a la velocidad de estirado y a la temperatura de salida. La preparación de la superficie antes del embutición es tan importante como el lubricante: la materia prima normalmente se desincrusta química o mecánicamente, y se puede aplicar un recubrimiento de conversión para llevar el lubricante al troquel. Después del estirado, el lubricante debe eliminarse por completo, porque el aceite residual en el tubo y el alambre se convierte en una fuente de porosidad durante la soldadura posterior y de falla en la adhesión de la laca durante el recubrimiento.
Recocido Intermedio y Control de Templado
Cada pasada de estirado en frío aumenta la densidad de dislocación y, por tanto, la dureza. Una vez que el material se haya reducido aproximadamente entre un 50 y un 70 % en total, se debe recocer mediante proceso antes de continuar con el embutido, de lo contrario se agrietará. El proceso de recocido del aluminio se lleva a cabo a temperaturas moderadas, generalmente en la región de 340 a 380 C para las aleaciones comunes no -tratables térmicamente-, y el templado O recocido es la condición más suave y completamente recristalizada. La pasada final determina el temperamento entregado, desde O hasta las designaciones endurecidas por el trabajo de la serie H--. Las propiedades mecánicas de los tubos y barras estirados en frío-se especifican en las partes pertinentes de las normas del producto, y EN 754-2 cubre las propiedades mecánicas de las barras, barras y tubos de aluminio estirados en frío en el sistema europeo.
Embutición profunda de láminas en contenedores y carcasas
El embutición profunda es una disciplina separada en la que un punzón empuja una pieza en bruto a través de un troquel para formar una copa. Las aleaciones utilizadas difieren de las utilizadas para alambres y tubos: 1100, 1200, 3003 y 8011 son los caballos de batalla para recipientes de aluminio y utensilios de cocina porque combinan baja resistencia con alto alargamiento. El diseño de herramientas se centra en la relación de estiramiento, el radio del punzón y la matriz, la fuerza del portapiezas y la lubricación, todo lo cual controla el equilibrio entre el adelgazamiento y las arrugas. El desgaste, la formación de paredes irregulares causadas por la textura cristalográfica, está controlada por el programa de laminación y por el recocido final. Las pruebas de tracción de la pieza terminada siguen las normas ASTM B557 o ASTM E8/E8M, y la formabilidad a menudo se monitorea mediante pruebas de valor r-y de copa tipo Erichsen- durante el desarrollo.
Preguntas frecuentes
Q:¿Cuánta reducción se puede obtener en una sola pasada de sorteo?
R: Para tubos y alambres trefilados, es normal una reducción de aproximadamente entre el 15 y el 25 % del área de la sección transversal-por pasada. El límite práctico es el punto en el que la tensión de estiramiento se aproxima al límite elástico del producto saliente.
Q:¿Por qué el aluminio trefilado necesita un recocido intermedio?
R: El trabajo en frío acumula dislocaciones y aumenta la dureza hasta que se agota la ductilidad. Un proceso de recocido a aproximadamente 340 a 380 C restablece la capacidad de realizar una reducción adicional sin agrietarse.
Q:¿Qué norma cubre el tubo de aluminio sin costura?
R: ASTM B210 cubre tubos de aleación de aluminio-estirados sin costura, y ASTM B211 cubre barras, varillas y alambres de aluminio-acabados en frío o laminados. EN 754-2 proporciona los requisitos de propiedades mecánicas para varillas, barras y tubos estirados en frío en Europa.
Q:¿Qué calidades se utilizan para los contenedores de aluminio-embutidos profundamente?
R: Las aleaciones 1100, 1200, 3003 y 8011 dominan porque combinan una tensión de flujo baja con un alto alargamiento. Los grados tratables con calor- generalmente se evitan en casos de abstinencia severa.
Q:¿Qué causa las marcas en la superficie dibujada?
R: Las rayas generalmente son causadas por la rotura de la película lubricante, la recogida de aluminio en el troquel o una superficie de rodamiento demasiado larga. Normalmente se soluciona aumentando la viscosidad del lubricante o reduciendo la longitud del terreno.
Q:¿Cómo se controla el estado final del alambre o tubo trefilado?
R: La cantidad total de reducción en frío después del último recocido determina el estado de ánimo. Se dimensiona la pasada final para que quede en la banda de templado H- requerida, y las pruebas de dureza o tracción confirman el resultado.