- Tutorial nº 140 -

Fundamentos de los Procesos de Extrusión

Índice de contenidos:

1- Introducción

2- Tipos de extrusión

2.1- Extrusión directa

2.2- Extrusión indirecta

2.3- Extrusión lateral

2.4- Extrusión hidrostática

2.5- Extrusión en frío

2.6- Extrusión por impacto

3- Variables características de los procesos de extrusión

3.1- Lubricación

3.2- Temperatura

3.3- Velocidad de extrusión

3.4- Geometría de la matriz

3.5- Relación de extrusión

4- Materiales usados en los procesos de extrusión

5- Defectos en los procesos de extrusión

5.1- Agrietamiento interno o en V

5.2- Defecto tubo o de cola de pescado

5.3- Agrietamiento de la superficie

 

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DESARROLLO DEL CONTENIDO

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1- Introducción

La extrusión es un proceso de fabricación mecánica que se utiliza principalmente para la producción de piezas que poseen una sección transversal definida e invariable en toda su longitud, como pueden ser perfiles de sección hueca, como tubos, perfiles huecos cuadrados, etc.

Básicamente, el proceso de fabricación de piezas por extrusión consiste en, al material de partida llamada preforma, que generalmente se suministra en forma de barras cilíndricas, forzarlo mediante una fuerza de compresión a fluir a través de una apertura, denominada matriz, que tiene la forma geométrica de la sección transversal deseada para la pieza final.

—  Proceso de Extrusión  —

Aunque este tutorial se va a centrar en el estudio de la extrusión aplicado a la fabricación de piezas metálicas, la extrusión, como método de conformado y fabricación, también es ampliamente empleado para fabricar piezas hechas con otros materiales, como son, polímeros, materiales cerámicos, de hormigón, e incluso con productos alimenticios.

—  Piezas fabricadas por extrusión  —

Históricamente, los procesos de fabricación mecánica por extrusión empezaron a emplearse de manera habitual para trabajar metales como el cobre y el latón, y a partir de mediados del siglo pasado su uso se generalizó para piezas de aluminio y para los aceros. Actualmente, el proceso de extrusión es ampliamente utilizado como proceso de fabricación de piezas metálicas de gran longitud y que presenta una sección transversal constante, como puedan ser la fabricación de barras y perfiles, tubos, etc.

Atendiendo a la temperatura a la que tiene lugar el proceso la extrusión, éste puede ser en frío o en caliente. Básicamente, el equipo necesario para llevar a cabo los procesos de fabricación por extrusión constan de tres elementos principales:

1.  Una prensa, que es el mecanismo que aplica la fuerza

2.  Un contenedor en el cual se deposita el material base de partida

3.  Una matriz a través de la cual se fuerza al material base a pasar a su través para que la sección transversal adquiera finalmente la forma deseada.

Entre las principales ventajas que presentan los procesos de fabricación mecánica por extrusión destacan las siguientes:

•  Es un método que permite fabricar barras con secciones transversales complejas.

•  Es un proceso de fabricación que minimiza los riesgos de sufrir fracturas en las piezas, dado que durante el proceso de extrusión el material solamente estará sometido a esfuerzos de compresión.

•  Es un proceso de fabricación muy eficiente que aprovecha al máximo el material disponible, minimizando las pérdidas por excesos y rebabas.

•  En general, el proceso de extrusión dota a la pieza final de un aceptable acabado superficial.

2- Tipos de extrusión

2.1- Extrusión directa

En la extrusión directa, el material base de partida es presionado por medio de un pistón que obliga a la preforma a deformarse para poder atravesar y salir a través de la matriz de extrusión.

En la extrusión directa la dirección en la que sale el material al final del proceso es la misma que la del movimiento del pistón que presiona a la preforma.

La extrusión directa es posiblemente el tipo de extrusión más fácil de implementar por su diseño simple y sencillo. No obstante, para llevar a cabo un proceso de extrusión directa se requiere de elevados niveles de esfuerzos que debe realizar el pistón que presiona a la preforma, debido principalmente al rozamiento que se establece entre el material y las paredes de la cámara contenedor.

Dicho esfuerzo de rozamiento va disminuyendo a medida que va saliendo el material por el orificio de la matriz, dado que la superficie de contacto entre el material y las paredes del contendor también va disminuyendo progresivamente.

A fin de disminuir los esfuerzos de rozamiento, y por tanto, la presión necesaria para llevar a cabo la extrusión, se utilizan lubricantes sobre las paredes de la cámara contenedor donde se introduce el material de partida.

—  Extrusión Directa  —

 

2.2- Extrusión indirecta

En la modalidad de extrusión indirecta, el pistón es la propia matriz de extrusión. En este caso, cuando se fabrican piezas de sección llena mediante la extrusión indirecta, el vástago que empuja a la matriz contra la preforma es hueco, con objeto que la pieza pueda salir por dentro del mismo.

Por otro lado, para el caso de la fabricación de piezas huecas, en esta ocasión el vástago quedaría por dentro de la pieza.

Como se puede apreciar, en la extrusión indirecta, no hay movimiento relativo entre el material y el contenedor, por lo que no tendrá lugar fricción entre ambos materiales.

Sin embargo, aunque las presiones para llevar a cabo la extrusión indirecta no sean tan elevadas como el caso de la extrusión directa, el pistón no puede ser tampoco tan robusto como en la extrusión directa. Esta limitación en la resistencia de este elemento implica que no se puedan desarrollar fuerzas tan grandes como en el caso de la extrusión directa.

—  Extrusión Indirecta  —

 

2.3- Extrusión lateral

La extrusión lateral se puede considerar en realidad como una variante de la extrusión directa antes estudiada.

En este caso, la preforma o material inicial se aloja en un contenedor y el pistón empuja el material para forzarlo a salir a través de la matriz.

La característica principal de la extrusión lateral radica en que la dirección de salida del producto resultante del proceso y la del movimiento del pistón son perpendiculares, como se indica en la siguiente figura.

—  Extrusión Lateral  —

 

2.4- Extrusión hidrostática

En realidad también la extrusión de tipo hidrostática es una modificación de la extrusión directa antes vista. Con la extrusión hidrostática se persigue eliminar la fricción que se origina entre el material y las paredes del contenedor, y a la vez, generar un estado de tensiones internas en la preforma que facilite su salida a través de la matriz.

El método en que se basa la extrusión hidrostática consiste en interponer un fluido entre la preforma, las paredes del contenedor y el pistón de empuje. De esta manera, cuando el pistón empuja al fluido, éste transmite una presión hidrostática por igual a todos los puntos de la superficie de la preforma.

El principal inconveniente de este tipo de extrusión radica en garantizar la estanqueidad de la cámara, para evitar fugas indeseadas del fluido, debido a la presión a la que se ve sometido el mismo.

Además, este método requiere de un ligero mecanizado previo del material que constituye la preforma con objeto de facilitar un ajuste previo de la pieza con la matriz desde el comienzo de la extrusión. Con este pequeño mecanizado de la preforma se consigue facilitar la salida del material a través de la matriz.

—  Extrusión Hidrostática  —

 

2.5- Extrusión en frío

En general, gran parte de los procesos de fabricado de piezas por extrusión pueden llevarse a cabo en frío o en caliente.

Para el caso concreto de la extrusión en frío, éste se trata de un proceso de fabricación mecánica que combina la extrusión directa, extrusión indirecta y el proceso por forja.

—  Extrusión en Frío  —

 

2.6- Extrusión por impacto

En el caso de la extrusión por impacto, su característica principal, como su propio nombre indica, es la forma de aplicación de la fuerza de extrusión, la cual se realiza por medio de un impacto súbito.

En la extrusión por impacto, el pistón, en vez de empujar la preforma de forma gradual y progresiva, golpea al material de la preforma de forma súbita mediante un impacto de mucha intensidad.

Este método de extrusión se realiza normalmente en frío y, sobre todo, en materiales que presentan una buena ductilidad.

La extrusión por impacto tiene como su principal aplicación la fabricación en serie de piezas o elementos de paredes muy delgadas.

—  Extrusión por Impacto  —

3- Variables características de los procesos de extrusión

3.1- Lubricación

La extrusión es un procedimiento de fabricación mecánica donde la fricción entre los materiales juega un papel muy importante. De esta manera, el uso de un lubricante apropiado para el proceso puede hacer que la fuerza de extrusión necesaria para hacer fluir el material por el orificio de salida disminuya considerablemente.

Por tanto, el uso de lubricantes en los procesos de extrusión tiene como principal objetivo disminuir la fricción entre el material de la preforma, la matriz y el contenedor, además de proteger a las herramientas del desgaste y de un calentamiento excesivo.

Por otro lado, la fricción tiene una gran influencia en la forma en la que el material fluye durante la extrusión, lo cual influye directamente en la presión de extrusión necesaria para llevar a cabo el proceso. Además, los defectos que se pueden dar en el proceso de extrusión tienen mucho que ver con la manera en que el material se va deformando a lo largo del proceso.

A continuación, en la siguiente figura se muestra de manera gráfica, el efecto que tiene el usar o no algún tipo de lubricación en los procesos de extrusión:

—  Efectos de la lubricación en los procesos de extrusión  —

Así, la figura (a) anterior se corresponde con un proceso de extrusión donde se usa una lubricación adecuada. De esta forma, la preforma se encuentra bien lubricada, por lo que el material se desliza por las paredes del contenedor hacia la matriz de salida. En este caso, la deformación que sufre el material de la preforma es relativamente uniforme hasta justo antes a la zona de entrada a la matriz, donde el material crea una especie de zona muerta para favorecer el flujo del mismo hacia la matriz de salida. Esta zona muerta de material estancado sufre poca deformación. Además, en la figura (a) se observa que el centro de la preforma sufre un alargamiento prácticamente uniforme, mientras que el material que se encuentra próximo a la superficie sufre un intenso cizallamiento al atravesar la matriz.

Por otro lado, la figura (b) representa un proceso de extrusión donde la preforma se encuentra sin lubricación. En este caso el material de la preforma se adhiere a las paredes del contenedor debido a la presión ejercida durante el proceso. La deformación no es uniforme y la zona muerta es mucho mayor que la originada para el caso (a). Como en este caso, la velocidad del material es mayor en el centro que en la superficie, y los esfuerzos de cizallamiento ocurren en la entrada de la matriz y en el contenedor.

Aunque algunas aleaciones de aluminio son posibles someterlas a procesos de extrusión sin utilizar lubricación, incluso para producir piezas con secciones complejas, lo normal es que para la mayoría de las aleaciones del resto de metales se necesite del uso de algún tipo de lubricante para realizar este proceso. Entre los lubricantes más destacados en el proceso de extrusión están el grafito y también son comunes el uso de una variedad de lubricantes de base de vidrio.

En el mercado se pueden encontrar una gran variedad de lubricantes para su aplicación en los procesos de extrusión, entre los que se pueden encontrar lubricantes formados por mezclas comerciales de grasa que contienen películas lubricantes de grafito, grafito en polvo o el vidrio en polvo. También se usan algunos polímeros para procesos de extrusión a elevadas temperaturas.

En general, la selección de uno u otro tipo de lubricante se basa principalmente en la temperatura de operación que se alcance durante el proceso de extrusión. Así, si el proceso tiene lugar a temperaturas relativamente bajas, el uso de un lubricante tendrá como objetivo principal reducir la fricción entre el material y las paredes del contenedor y la matriz, mientras que si el proceso ocurre a temperaturas medias o altas, el uso de lubricantes buscará además evitar el sobrecalentamiento del equipo e impedir la oxidación del material.

De este modo, atendiendo a la temperatura que se alcance durante el proceso de extrusión, los tipos de lubricantes que deben utilizarse son:

•  Para temperaturas de extrusión < 1000°C: Grasas lubricantes, grafito, mica, bentonita, bisulfato de molibdeno y plásticos.

•  Para temperaturas de extrusión > 1000°C: Vidrio, basalto y polvos cristalinos.

 

3.2- Temperatura

La temperatura, como es bien sabido, es una variable que afecta de una forma importante en las propiedades mecánicas de los materiales. De hecho, en el caso de la mayoría de los metales, al aumentar la temperatura disminuye su resistencia mecánica y aumentan tanto la ductilidad como la tenacidad del metal. Por eso, en los trabajos de forja se calientan las piezas de acero, con objeto de poder trabajar el metal con mayor facilidad.

Para el caso particular de los procesos de extrusión, éstos implican someter al material a grandes deformaciones, por lo que la mayoría de los materiales y, en particular los metales, suele ser más ventajoso someterlos a una extrusión en caliente, salvo ciertas aleaciones de aluminio que permiten ser sometidas a una extrusión en frío.

De hecho, con los procesos de fabricación por extrusión en frío se logra alcanzar una mayor resistencia mecánica en las piezas finales, debido principalmente a que sufren durante el proceso un endurecimiento por deformación en frío. Además, con la extrusión en frío se pueden alcanzar mejores acabados superficiales, unas tolerancias más estrechas en las dimensiones finales de las piezas, ausencia de capas de óxido debido a que al no existir elevadas temperaturas el material no se oxida fácilmente y, además, con los procesos de extrusión en frío se pueden alcanzar altas velocidades de producción en la fabricación de piezas en serie.

Sin embargo, es una realidad que la mayoría de los procesos de fabricación por extrusión se realizan en caliente, debido fundamentalmente a que los niveles de presión y fuerza necesaria van a ser mucho menores, lo que implica un ahorro importante en el gasto de energía durante el proceso, haciéndolos más eficientes y baratos.

A continuación, se incluye una tabla resumen con los principales metales que se emplean en los procesos de extrusión y el rango de temperaturas normales para llevar a cabo el proceso para cada material:

 

Como se ha indicado anteriormente, con la extrusión en caliente se consigue disminuir mucho más los niveles de presiones y esfuerzos necesarios para llevar a cabo el proceso. No obstante, el empleo de altas temperaturas en el proceso de fabricación también acarrea algunos inconvenientes que merecen ser tenidos en cuenta, tales como:

•  Mayor desgaste de las matrices

•  Deformación no uniforme de la pieza debido a un enfriamiento desigual en la cámara

•  Peor acabado superficial de las piezas debido a la aparición de una capa de óxido por la presencia de elevadas temperaturas que facilita la oxidación de los metales.

Por tanto, aún cuando se realice una extrusión en caliente, el rango de temperaturas del proceso deberá ser el mínimo imprescindible para evitar en lo posible los anteriores inconvenientes, pero la necesaria como para dotar al material de la ductilidad suficiente para llevar a cabo el proceso de una manera más eficiente.

De hecho, el empleo de una temperatura más elevada de la necesaria, puede acarrear la aparición de una mayor fragilidad en caliente de la pieza, o incluso, en el caso de trabajar con metales puros, poder alcanzar su punto de fusión en la cámara.

También hay que tener en cuenta, que el empleo de temperaturas muy elevadas en el proceso implica la posibilidad de que aparezcan mayores deformaciones en las piezas. Por tanto, a la hora de someter a la preforma a un precalentamiento previo, se deberá extremar la atención de no sobrecalentar el material en exceso, con objeto de evitar que aparezcan fenómenos de fragilidad en caliente o que simplemente se alcance el punto de fusión del material.

Por tanto, la temperatura final de trabajo para un proceso de extrusión estará condicionada por múltiples factores, entre los que se destacan:

•  Generación de calor debido a la severa deformación plástica de la preforma

•  Generación de calor debido a la fricción entre la preforma, el contenedor y la matriz de extrusión

•  Transferencia de calor a través de la preforma, y entre la preforma y la matriz y el contenedor.

Evidentemente, todos estos fenómenos tienen lugar durante el proceso de una manera simultánea, lo que implica una compleja relación entre el tipo de material y el resto de variables del proceso: lubricación, velocidad de extrusión, geometría de la matriz, relación de extrusión, etc.

En la siguiente figura se puede observar la relación entre la temperatura con la presión de extrusión para distintos materiales. La gráfica es resultado de numerosos ensayos de varios metales utilizando para todos ellos la misma reducción porcentual (96%), excepto para el aluminio (90%):

—  Efectos de la temperatura en los procesos de extrusión  —

Nota: Una tonelada/pulgada al cuadrado equivale aproximadamente a 13,79 MPa.

 

3.3- Velocidad de extrusión

La velocidad de extrusión es un parámetro esencial y necesario a tener en cuenta para llevar a cabo cualquier proceso de extrusión en caliente. Una velocidad de extrusión excesivamente alta puede causar un sobrecalentamiento de la palanquilla, además de roturas y otros defectos superficiales. Y por otro lado, una velocidad baja conlleva a una baja productividad del proceso y lleva aparejado además un incremento de la presión de extrusión necesaria debido al enfriamiento que se produce de la preforma.

A continuación, se incluye una tabla donde se indican las velocidades de extrusión típicas para algunos de los metales más comunes empleados en los procesos de extrusión:

 

Otro aspecto que es preciso tener en cuenta es que la velocidad de extrusión es una variable que está directamente relacionada con la temperatura del proceso.

Por ello, en cualquier proceso de extrusión que se lleve a cabo será necesario estudiar el incremento y la distribución de temperaturas que van a tener lugar, dado que estos valores van a influir en los de las otras variables del sistema.

En la literatura técnica se puede encontrar un amplio registro de datos que relacionan entre sí los valores de velocidad, temperatura y presión para los procesos de extrusión según el tipo de material.

Por ejemplo, a continuación se incluye una gráfica donde se representan en forma logarítmica la relación entre los valores de velocidad, presión y temperatura para la extrusión de metales blandos como son el plomo o el cadmio:

—  Relación entre velocidad, presión y temperatura para la extrusión de cadmio y plomo  —

Si se quiere, la ley matemática que rige las rectas de la anterior gráfica se puede aproximar mediante el uso de la siguiente expresión:

v = b · p ^a

donde:

"v"  y  "p"  son la velocidad y la presión de extrusión, mientras que  "a"  y  "b"  son constantes que van a depender de la temperatura a la que tiene lugar el proceso.

En esta otra gráfica se representan los resultados obtenidos de ensayos donde se han utilizado preformas cilíndricas de plomo con dimensiones de 50 mm de diámetro y 70 mm de largo y una velocidad de extrusión de 76 mm/min, con objeto de investigar el efecto de la velocidad en el incremento de la temperatura del proceso. Las relaciones de extrusión utilizadas en los ensayos han sido de 61:1, 29,5:1 y 16:1.

—  Efecto de la velocidad en el incremento de temperatura en la extrusión de piezas de plomo  —

A continuación se incluye los resultados de otro experimento similar, esta vez para dos aleaciones de aluminio distintas, resultando los siguientes datos:

—  Efecto de la velocidad en el incremento de temperatura en la extrusión de piezas de aluminio  —

En ambos casos, la temperatura medida en los ensayos ha sido la superficial de la pieza, que siempre resultará más alta que en el centro del producto debido a la generación de calor que se produce por fricción entra la pieza y las paredes del contenedor. Los resultados de los anteriores ensayos se han obtenido bajo condiciones en las cuales el contenedor, la matriz y la preforma estaban inicialmente a igual temperatura.

Como conclusión de los resultados de los anteriores ensayos se puede extraer que para el caso de procesos de extrusión de aleaciones duras el incremento de temperatura máximo alcanzado no va a exceder nunca de los 100°C. Mientras que para la extrusión de aleaciones blandas, que requieren menos presión de trabajo durante la extrusión, se puede estimar que el incremento máximo de temperatura no va a exceder de los 50°C.

Como la temperatura del producto resultante de la extrusión es uno de los factores más influyentes en la calidad final de éste, el procedimiento más recomendable para poder establecer cuál será la máxima velocidad de extrusión es mediante ensayos previos con objeto de ir midiendo la temperatura superficial del producto, a fin de poder ajustar en cada caso la velocidad idónea del proceso.

 

3.4- Geometría de la matriz

Como ya se ha indicado, los procesos de extrusión son especialmente recomendables para la fabricación de perfiles de secciones complejas. Una de las variables que siempre es necesario determinar antes de llevar a cabo el proceso es la presión de extrusión que hay que aplicar.

Sin embargo, en la mayoría de las ocasiones, el proceso para el cálculo de la presión de extrusión para la fabricación de piezas con este tipo de geometrías más complejas es bastante difícil de determinar, especialmente para aquellos perfiles que tienen secciones delgadas.

—  Diferentes geometrías que se pueden lograr mediante la extrusión  —

En los procesos de extrusión existen algunas modificaciones que proponen utilizar coeficientes de corrección para determinar el valor de la presión de extrusión para otras geometrías de secciones complejas a partir de otras conocidas.

Estos modelos de cálculo se basan en el hecho de que, a igualdad de áreas, la sección más sencilla es el círculo, que además es la sección de menor perímetro que contiene un área dada.

A partir de este dato, diversos autores proponen distintas aproximaciones que llevan a estimar un coeficiente de corrección para cada pieza con una determinada geometría de su sección.

 

3.5- Relación de extrusión

La relación de extrusión es la relación existente entre las secciones transversales de la preforma inicial y la del producto final resultado de la extrusión:

Es importante destacar que la relación de extrusión es uno de los parámetros fundamentales a la hora de diseñar un proceso de extrusión. De hecho, en función del valor de la relación de extrusión se calculan otras variables que definen el sistema como la presión y la fuerza de extrusión necesarias.

No obstante, a la hora de hablar de un proceso de extrusión se usa más el término de grado de deformación en términos de reducción porcentual del área:

Para establecer una estimación entre la relación de extrusión y la presión de extrusión necesaria se suele emplear datos de ensayos previos, o bien de literatura técnica basados en la experiencia.

De esta manera, se han ido desarrollando fórmulas matemáticas y tablas que permiten estimar los valores de la presión de extrusión necesaria a partir de la fricción presente en el proceso, la forma, la temperatura, la velocidad de extrusión, etc.

Así, y como una primera aproximación, para la extrusión de piezas con formas geométricas sencillas la presión de extrusión es una función aproximadamente lineal del logaritmo neperiano de la relación de extrusión.

Para las aleaciones blandas como son las del estaño, el plomo, el latón o el cinc se pueden conseguir unas reducciones de entorno al 99%, mientras que para las aleaciones más duras, como pueden ser las de titanio, las relaciones de extrusión son mucho menores.

A continuación, se incluye una tabla con la relación de extrusión y presión necesaria para la extrusión de plomo a una temperatura de 15 ºC:

—  Relación de extrusión y presión necesaria para extrudir plomo a 15 ºC  —

La anterior tabla refleja las presiones de extrusión obtenidas para los procesos de extrusión de plomo a 15°C, según se va variando la relación de extrusión.

Como se puede observar de la anterior tabla, para grados de deformación alrededor del 90%, se tiene que pequeños aumentos del grado de deformación conllevan grandes incrementos en la presión de extrusión. De hecho, la presión de extrusión del plomo casi se duplica cuando el porcentaje de reducción pasa del 95 al 99%.

Finalmente, al igual que con la velocidad, la combinación de altas temperaturas y una gran relación de extrusión conllevan un gran aumento de la temperatura del material resultado del proceso de extrusión. Este incremento de temperatura se localiza sobretodo en la superficie de la pieza debido a la fricción, lo que puede causar que aparezcan defectos superficiales.

4- Materiales usados en los procesos de extrusión

Dentro de los materiales metálicos, los más usados para los procesos de extrusión son los que a continuación se especifican:

•  Aluminio (Al): El aluminio es posiblemente el material más utilizado con diferencia en los procesos de extrusión. Se utiliza el aluminio en los procesos de extrusión tanto en frío como en caliente (300-600 ºC). El aluminio se suele utilizar para la fabricación de barras, tubos, perfiles, piezas para la industria aeronáutica y automotriz, etc.

•  Cobre (Cu): El cobre se suele emplear en los procesos de extrusión en caliente (600-1100 ºC). Este material se utiliza fundamentalmente para la fabricación de cañerías, alambres, barras, tubos y electrodos de soldadura.

•  Plomo (Pb) y estaño (Sn): También tanto el plomo como el estaño se emplean para la extrusión en caliente (200-300 ºC). Estos materiales se usan fundamentalmente para la fabricación de cañerías, alambres, tubos y forros exteriores de cables.

•  Magnesio (Mg): El magnesio también se usa para la extrusión en caliente (300-600 ºC) y con este material se fabrican componentes para la industria aeronáutica, principalmente.

•  Cinc (Zn): Se usa para la extrusión en caliente (200-350 ºC), y principalmente para la fabricación por extrusión de barras, tubos, componentes electrónicos, entre otros productos.

•  Aceros: El acero se emplea para los procesos de extrusión en caliente (1000-1300 ºC). Con el acero se pueden obtener barras y perfiles por extrusión. No obstante, con este material será necesario el empleo de prensas de una gran capacidad de carga necesarias para hacer efectivo la extrusión del acero.

•  Titanio (Ti): El titanio aunque también se utiliza, es un material difícil de manejar en los procesos de extrusión debido principalmente a su elevada resistencia. Por ello, el titanio se utiliza para la extrusión en caliente (600- 1000 ºC), y sobretodo para la fabricación de ciertos componentes para la industria aeronáutica.

5- Defectos en los procesos de extrusión

5.1- Agrietamiento interno o en V

El agrietamiento interno se produce cuando en la parte interna y central de la pieza resultado del proceso se desarrollan grietas o espacios vacíos interiores.

Estos vacíos o grietas interiores se producen cuando el material del centro se deforma mucho menos que el material de la periferia de la pieza. En estos casos se crea un estado de tensiones en el interior del material que puede dar lugar a la rotura del mismo.

Generalmente, el tamaño de estas grietas aumentan al aumentar el ángulo de la matriz y la concentración de impurezas dentro del material de partida y, por el contrario, disminuye al aumentar la relación de extrusión y la fricción.

Este tipo de defectos son muy peligrosos, dado que, si no se inspecciona a las piezas terminadas mediante ensayos que puedan detectar estas grietas internas, estos defectos pueden pasar inadvertidos y podrían dar lugar a la rotura prematura de la pieza ya trabajando.

 

5.2- Defecto tubo o de cola de pescado

Este tipo de defecto suele aparecer cuando existe una fuerte fricción que puede provocar que el flujo de metal lleve los óxidos e impurezas superficiales de la preforma al centro de la pieza final.

Estos defectos se pueden evitar lubricando bien la preforma antes del comienzo del proceso de extrusión, con objeto de asegurar que no exista ningún tipo de adherencia entre la preforma, el contenedor y la matriz.

 

5.3- Agrietamiento de la superficie

Otro de los defectos que pueden aparecer en los procesos de extrusión es la aparición de grietas en la superficie de la pieza final resultado de la extrusión.

La aparición de grietas en la superficie de las piezas suele ser como consecuencia del empleo de elevadas temperaturas durante el proceso, aunque también pueden aparecer como consecuencia de una excesiva fricción del material con las paredes de la matriz, o bien, que se haya empleado durante el proceso una velocidad de extrusión excesivamente alta.

No obstante, con procesos de extrusión a bajas temperaturas también pueden aparecer grietas en la pieza final, y suele ocurrir como consecuencia de quedarse adherido alguna parte de la propia pieza a las paredes de la matriz durante el proceso de extrusión.

—  Defectos típicos en los procesos de extrusión  —

 

 

>> FIN DEL TUTORIAL

 

 

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Hermenegildo Rodríguez Galbarro

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