Extrusión de metales no ferrosos

Abstract

El objeto primordial de este tratado es estudiar los aspectos teóricos y prácticos de un proceso mecánico denominado extrusión. Con el propósito de definir el mencionado proceso, nos vamos a referir al origen del vocablo EXTRUSION: Proviene del latín extrudere, que literalmente significa “forzar hacia afuera". Por este significado y fijándonos en el proceso en sí, lo podemos definir como "el acto de expulsión por medio de fuerza mecánica" En esencia, el proceso de extruir consiste en hacer pasar por el orificio de un dado o matriz. un lingote de metal sólido, utilizando para el efecto alta presión que fuerza al metal a fluir a través del orificio y transforma el lingote en una longitud continua de sección uniforme. Principalmente es un proceso que se lleva a cabo en caliente, es decir el lingote de metal es calentado a una temperatura que se obtiene un grado de plasticidad adecuado que permite el flujo del metal bajo presión, Sin embargo, la extrusión también se realiza en frío, pero está limitada a casos especiales de materiales muy blandos y de bajo punto de fusión. Los primeros estudios que dieron origen a este procedimiento fueron en el siglo XVIII y se aplicaron a la fabricación de tubos de plomo sin costura, usándose máquinas elementales como vemos en la figura (1): El plomo en. estado de fusión era forzado por una bomba manual dentro de un tubo de hierro que tenía concéntricamente colocado otro tubo, soportado en un extremo por medio de un puente. El plomo fluía por el ¿espacio anular que dejaban ambos tubos, formándose la cañería de plomo. Luego de este primer: avance, el desarrollo del proceso no tuvo mayores progresos, siguiéndose, utilizando la primitiva idea para la fabricación de tubos de plomo: Fundir un lingote cilíndrico hueco para luego trefilarlo a través de huecos en una plancha de hierro, o bien laminándose con-un mandril o alma en el centro, hasta llegar a la. medida que se deseaba. Este estado de estancamiento duró más de veinticinco años, luego de los cuales el proceso fue desarrollándose poco a poco debido sobre todo a la demanda de tubería de plomo para transporte de agua y licores. Así pues, -tenemos que un inglés desarrollo una prensa para fabricar tubería de plomo que era operada hidráulicamente. Esta máquina se operaba de la siguiente manera: El plomo era vaciado en estado líquido a un conteniente cilíndrico bien fuerte de hierro que estaba fijado en la base de la prensa y que tenía en un extremo un dado u orificio de salida. Luego de esperar que el plomo se solidificara, se accionaba hidráulicamente un pistón que entraba en el conteniente casi sin juego y que en su extremo tenía fijado un mandril, figura (2). La fuerza ejercida por el pistón forzaba al plomo a fluir por el espacio anular que dejaban el mandril y el dado, formándose el tubo. Este equipo tenía notables progresos, tales como: Permitir vaciar: "el plomo-líquido en el conteniente una vez retirado el pistón, lo que hacía posible retirar la escoria que flotaba sobre el plomo, consiguiendo de esta forma una mejor calidad en las tuberías obtenidas. Posteriormente se desarrolló el uso de un acumulador de presión en el sistema hidráulico que permitía tener una reserva de presión en determinado momento-de la operación. Como podemos apreciar, el proceso de extrusión se ciñó en sus comienzos a trabajar metales blandos, fáciles de manejar como el plomo; y debido al atractivo comercial del proceso se fueron desarrollando nuevas ideas, perfeccionándose las maquinarias para la producción de tuberías. De esta manera pasaron los primeros 75 a 80 años desde el inicio del proceso. Posteriormente, el desarrollo de la fabricación de cables eléctricos sirvió para que surgieran nuevas aplicaciones para la extrusión y se estudiaron y fabricaron prensas que ponían sobre los cables eléctricos una capa de plomo perfectamente concéntrica a ellos, en forma económica. Luego de esta primera etapa de la vida del proceso do extrusión que prácticamente era en frío, se desarrolló la hoy en día llamada "extrusión en caliente” para aleaciones mucho más duras, lo que necesitó que al mismo tiempo se mejorara las maquinarias, los materiales de las que estaban, construidas, las aleaciones para las matrices que llamaremos dados, encontrándose nuevas aleaciones capaces de resistir altas temperaturas y soportar tremendas presiones cuando calientes. Esta segunda etapa en sus principios, se limité a la producción de perfiles de formas simples y a tubos, siendo los desperdicios de retacería muy grandes y no consiguiéndose una calidad que llenara totalmente los requerimientos de los usufructuarios del producto Pero, luego de una serie de estudios, se fueron desarrollando tanto técnica como maquinaria, con lo que se logró resolver en forma gradual estos problemas, aguijoneados por las grandes ventajas del proceso de conseguir en una forma rápida y económica un material con las características del forjado y, teniendo buenas propiedades mecánicas., dimensiones con poca tolerancia y con el maquinado hasta la etapa de consumo, reducido. a operaciones simples y económicas. Durante la última guerra mundial el proceso de extrusión fue desarrollado al máximo, hallándose las grandes posibilidades innatas del método que posteriormente han encontrado innumerables aplicaciones en la industria y mercado de posguerra. En los últimos años, con el desarrollo de la técnica y diseño de maquinarias y herramientas, así como de las aleaciones para fabricarlas, se ha podido desarrollar el proceso de la extrusión de manera que día a día se encuentran nuevas aplicaciones y nuevos mercados para las aleaciones aceptables al proceso, qué a su vez han sido sujetas a innovaciones, llegándose a producir lingotes de materiales homogéneos que dan los mejores resultados del proceso. Una de las principales aplicaciones desarrolladas últimamente, ha-sido el extender la extrusión a la manufactura de productos de acero y otros metales de alto punto de fusión, habiéndose logrado perfeccionar grandes prensas para la fabricación de tubos de acero sin costura y para aleaciones a base de aluminio de mucha demanda en la industria aeronáutica. Es así como se puede afirmar, sin temor a- equivocarse, que el proceso de extrusión está todavía, en desarrollo. En este estudio trataremos de dar en forma clara y general-, los principios de la extrusión en caliente de metales no ferrosos, con sus principales aplicaciones, maquinaria y herramientas necesarias a fin de darlo a conocer a nuestro medio y ojalá sirva de ayuda para ampliar los conocimientos de los profesionales que lo lean.