DEFORMACIÓN EN EXTRUSIÓN

La presión necesaria para producir extrusión depende de la forma en que el metal fluya en el cuerpo de extrusión yen la matriz, y también algunos defectos que se presentan en las piezas extrusadas se relacionan directamente con la manera en que el metal se deforma durante el proceso. Hay que tener en cuenta la deformación del metal tanto en el cuerpo extrusor como en la matriz.

Figura. Diagrama de flujo en la extrusión directa. A) Palanquilla lubricada; b) elevada fricción palanquilla-cuerpo

En la figura se muestra el diagrama de flujo, obtenido con una retícula cuadrada, en la extrusión directa con matriz plana. La figura corresponde al caso de extrusión de una palanquilla bien lubricada, que se desliza a lo largo de las paredes del cuerpo. La deformación es relativamente uniforme hasta las inmediaciones de la entrada de la matriz, donde el metal fluye más fácilmente a través de esta última que a lo largo de las paredes del cuerpo. En las esquinas de la matriz hay una zona muerta de metal estancado que sufre poca deformación. Los elementos del centro de la palanquilla soportan casi exclusivamente un alargamiento puro hacia la varilla extrusada, que corresponde al cambio en la sección transversal de la palanquilla al producto extrusado. Los elementos próximos a los lados de la palanquilla sufren un intenso cizallamiento. La deformación por cizallamiento, que se produce en una sección transversal mucho mayor que la de la barra extrusada, requiere un consumo de energía que no está en relación con el cambio de dimensiones experimentado por la palanquilla al formar el producto extrusado. E trabajo superfluo es la causa principal de la discrepancia principal que se encuentra ente las presiones de extrusión reales y las calculadas sobre la base de una deformación ideal.

Cuando la fricción entre la palanquilla y el cuerpo de extrusión es elevada, se produce intenso cizallamiento tanto en la palanquilla como en el flujo del metal a través de la matriz. Como la velocidad del metal del centro es más elevada que la del próximo a las paredes del cuerpo de extrusión, hay tendencia a la acumulación del metal sobre las paredes y eventualmente se moverá hacia el centro de la palanquilla. Esto da lugar al llamado defecto de extrusión. Si el metal tiene una resistencia al cizallamiento, a lo largo de las paredes, menor que las tensiones de fricción, se producirá una separación a lo largo de esas paredes y quedara una delgada película de metal en el cuerpo de extrusión. Haciendo disminuir el ángulo de una matriz conica para que se aproxime al angulo natural del flujo frente a una matriz plana, es menor la

deformación de cizallamiento, pero, aunque el flujo sea más uniforme con las matrices de ángulo pequeño, las fuerzas de fricción son más elevadas.

En la extrusión indirecta no hay fricción entre la palanquilla y las paredes del cuerpo de extrusión.

Se han desarrollado varias soluciones teóricas del campo de deslizamiento en la extrusión bajo condiciones de deformación plana. En estos análisis se tiene en cuenta la existencia de una zona muerta.

LUBRICACION EN EXTRUSION

A veces resulta difícil lubricar adecuadamente la matriz y el cuerpo de extrusión. Para la extrusión de cobre y aleaciones de niquel se utilizan dispersiones de grafito. Si se consigue una lubricación eficaz se asegura el logro de mayores relaciones de extrusión en una prensa de capacidad determinada además, se puede emplear velocidades de extrusión mayores, porque, con buena lubricación, es menor el calor engendrado.

La lubricación es importante en la extrusión en caliente, el vidrio es un lubricante excelente para los aceros, aceros inoxidables, y metales y aleaciones para alta temperatura, en un proceso desarrollado en la década de 1940, llamado proceso Séjournet, se coloca una placa de vidrio en la entrada del dado, en la cámara. La palanquilla caliente lleva el calor a la placa de vidrio, que actúa como depósito de vidrio fundido y lubrica la interfase del dado, a medida que avanza la extrusión. Antes de poner la palanquilla en la cámara, se recubre su superficie cilíndrica con una capa de vidrio en polvo para proporcionar el lubricante en la interfase entre él y la cámara.

Para metales con tendencia a pegarse a la cámara y al dado, la palanquilla se puede encerrar en un recipiente de pared delgada hecho de un metal mas suave de menor resistencia, como cobre o acero suave. A este proceso se le llama enchaquetado o enlatado. Además de formar una interfase con baja friccion, esta chaqueta evita la contaminación del lingote por el ambiente. También se puede usar esta técnica para extruir polvos metálicos reactivos.

En trabajo en frio la lubricación es crítica ya que el material tiende a pegarse a la herramienta extrusora.

La caída de presión en el dado de sección transversal contante es, relativamente, mayor

cuando lo es el valor de la relación A friccion

A seccion transversal , la resistencia a la fluencia de la película que

desliza y la velocidad de extrusión. Un lubricante efectivo puede reducir el valor de la resistencia a la fluencia y el factor de sensibilidad a la velocidad de la película que desliza.

Tipos de lubricación:

- Estirado en húmedo: los dados y la varilla se sumergen en el lubricante.- Estirado en seco: la superficie de la varilla por estirar se recubre con un lubricante.- Recubrimiento: la varilla o alambre se recubre con un metal suave que funciona como

lubricante sólido.

- Vibración ultrasónica para reducir la friccion al estirar secciones solidas o huecas, así como en procesos de trabajo con metales.

Antes del estirado de tubos y del extrusado, normalmente, de realiza por inmersión del acero fosfatado en el lubricante, asegurando así el que la reacción se produzca. Para obtener las condiciones más satisfactorias, se ha de cuidar la composición del lubricante, concentración, pH temperatura y tiempo de inmersión.