Prensa Hidraulicafabricadora de Perfiles de Aluminio

8/7/2019 Prensa Hidraulicafabricadora de Perfiles de Aluminio

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1

1. DESCRIPCION DEL PROCESO DE PRENSADO Y EXTRUSION DIRECTA

La fabricación de tubos o perfiles sobre punta de punzón se hace las más de las veces partiendo

de un tocho macizo.

La extrusión se caracteriza fundamentalmente por un corrimiento de las moléculas de un metal

dúctil, producido como consecuencia de un fuerte impacto sobre el mismo, que eleva la

temperatura de la masa metálica que lo recibe y provoca, como consecuencia, un flujo plástico

de la misma.

La primera operación consiste en comprimir el tocho en el interior del recipiente, condición

indispensable para obtener una concentricidad correcta en la perforación, que se efectúa

seguidamente por medio del punzón a gran velocidad, cuando se trata del aluminio puro o de

aleaciones blandas con poca tendencia a la formación de grietas (ver gráfico de extrusión 1).

Una vez realizada la perforación, se introduce alta presión en el cilindro principal para efectuar

la extrusión propiamente dicha (ver gráfico de extrusión 2).

Para asegurar una buena concentridad del tubo, deben tomarse, sin embargo, ciertas

precauciones. Así, el juego recipiente-tocho debe ser mínimo, por ejemplo, para un recipiente

de 150mm, 3mm como máximo en frío.

También el perforado previo del tocho ha de ser bien centrado, y las caras transversales del

tocho no deben presentar una falsa escuadra. Finalmente, el punzón será perfectamente

rectilíneo y su cabeza cónica rigurosamente centrada con relación al cuerpo.

La concentricidad de los tubos y su estado superficial interior es tanto mejor, cuanto menos

lubricante se utilice. Se engrasa ligeramente con sebo o grasa grafitada únicamente la

extremidad de la punta del punzón.

2. METODOS SEGUIDOS EN LA FABRICACION DEL ALUMINIO DESTINADO ALA EXTRUSION

La preparación del aluminio que se ha de someter a la extrusión tiene una gran importanciapara los resultados que más tarde se obtienen al someter el material a la extrusión en frío.

Son dos los métodos seguidos:

1- Preparación por fusión de un lingote de sección rectangular, que se lamina en forma de

cinta del espesor necesario, de la cual se cortan los discos que se recocerán antes de extruir.

2- Preparación por fusión de una pieza de forma cilíndrica, que se extruye en caliente en forma

de barra o lingote, para cortar después los discos, con matriz, o bien seccionarlos con

herramientas de corte; estos discos también serán recocidos antes de someterlos a la

extrusión.



2

Método 1: material laminado. Generalmente, la fusión se efectúa en hornos de gas, de los

cuales se saca el caldo para la colada y se vierte en moldes de 500 mm de profundidad por 365

mm de anchura y 35 mm de espesor, procurando mantener la pureza generalmente sobre el 99,6

% y dejando enfriar los lingotes después de efectuar la colada.

Una vez completamente fríos, vuelven a calentarse hasta 450 ºC, en hornos de gas, se laminan

en la primera pasada a 25 mm y se emplea, durante la laminación, una lubricación de aceite

pesado. Después, y antes de la segunda pasada, se recuece a una temperatura que oscila entre

los 450ºC y 500ºC reduciendo el espesor en esta forma:

Segunda pasada 450ºC, reducción a 18 mm

Tercera pasada 450ºC, reducción a 10 mm

Cuarta pasada 500ºC, reducción a 5 mm

Después de la cuarta pasada se realiza un segundo recocido entre 450º y 500ºC durante doshoras.

Preparado el material en estas condiciones, se relamina en frío hasta el espesor requerido para

los discos a extruir, los cuales serán cortados a matriz.

Método 2: material extruído. El aluminio para la preparación por extrusión se suele fundir en

hornos eléctricos, con preferencia basculantes, manteniendo la temperatura de fusión

constantemente a 700ºC; la pureza del material oscila dentro de los límites que anteriormente

hemos indicado.

El material se vierte en unos moldes de un metro de longitud aproximadamente, y una vez

obtenido el lingote, se recorta en sus extremos en unos 10 cm, se decapa mediante la separación

por corte de toda la capa exterior del lingote, y se deja solamente el núcleo del mismo en

condiciones de someterlo a extrusión.

Antes de la extrusión, que se hace en caliente, los lingotes, preparados como se ha indicado

más arriba, se calientan en hornos eléctricos de túnel, que se encuentran a su entrada a 700ºC de

temperatura, y a 600ºC a la salida. El calentamiento de las piezas se mide con pirómetros de

contacto; la temperatura a que éstas se deben encontrar es de 430 a 460ºC.

Una vez sometida a la temperatura, la pieza pasa a la operación de extrusión, aplicando, para la

reducción, el método directo, lo cual evita defectos tales como vías, grietas, etc.

El material así extruido tendrá perfiles adecuados, de donde se seccionarán las piezas que se

someterán luego a la extrusión en frío.



3

3. RECOCIDO DE LAS PIEZAS ANTES DE PROCEDER A LA EXTRUSION

Todas las piezas deben ser recocidas antes de someterlas a la extrusión; esta operación tiene por

objeto la máxima plasticidad del metal. Corrientemente, las piezas se recuecen a 520 ºC durante

12 minutos, o también a 400ºC durante 30 min.; un tipo u otro de calentamiento es indiferente,

y la única particularidad que indique la conveniencia del primero es la economía de tiempo.

La operación suele efectuarse en hornos continuos, aunque también pueden emplearse hornos

de mufla. El pirómetro empleado será de contacto.

Parece, sin embargo, que las mejores condiciones de tamaño de grano y plasticidad se obtienen

de la siguiente manera: Primeramente, la temperatura se va elevando lentamente hasta que

empieza la recristalización, fenómeno que sobreviene alrededor de los 250ºC; haciendo durar el

proceso tres cuarto de hora, una vez pasado este tiempo y alcanzada la temperatura indicada, la

temperatura se eleva rápidamente hasta los 530ºC, a la que serán mantenidas las piezas durante

10 min. aproximadamente.

Esta combinación de calentamiento lento hasta 250ºC, seguido de calentamiento rápido hasta

530ºC, produce el máximo ablandamiento y ductilidad en un material terminado. La velocidad

de enfriamiento a partir de la temperatura de recocido no se considera crítica, pero se obtienen

los mejores resultados si las piezas se dejan enfriar fuera del contacto del aire, por ejemplo

sumergiéndolas en agua, o mejor aún, recubriéndolas de fibras de asbesto.

Es conveniente no extruir las piezas inmediatamente después de recocerlas. Es prudente dejar

transcurrir un mínimo de 8 días antes de su empleo, lo cuáles debido a que las transformaciones

no se realizan tan rápidamente como puede parecer, sino que el metal sigue reaccionando en

frío durante algún tiempo.

Personalmente el autor ha empleado un recocido de 400ºC, durante media hora, utilizando un

horno eléctrico de mufla. El enfriamiento se efectúa en agua, obteniendo con ello buenos

resultados. Generalmente, en algunas ocasión en que se han trabajado metales de elevado

contenido de cobre, el recocido aplicado ha sido el siguiente: se ha elevado la temperatura delhorno hasta 600ºC, dejando, una vez alcanzada la misma, que descienda lentamenta hasta los

400ºC, operación que dura aproximadamente media hora; en tales condiciones, las piezas se

enfrían por el método habitual.

Las piezas se han empleado normalmente, después de haber transcurrido un promedio de dos a

tres días después de su recocido; en estas condiciones se observa una fluidez mayor que cuando

se han empleado inmediatamente después de recocido, o pocas horas después del mismo.



4

4. ALEACIONES DE ALUMINIO DE EXTRUSIÓN

Todas las aleaciones de aluminio de deformación plástica son susceptibles de aceptar el

proceso de extrusión y su empleo permite cubrir numerosos sectores y resolver problemas tan

diferentes como los que se presentan en decoración, construcción mecánica, resistencia a la

corrosión atmosférica y a los agentes químico, etc.

Desde el punto de vista de extrusión se distinguen tres clases de aleaciones:

- aleaciones blandas, poco cargadas con elementos de adición:

A4, A5, AB, A9, A-G1, A-SG, A-GS, A-M1.

- aleaciones semiduras:

a base de magnesio: A-G3;

a base de cinc: A-Z4G, A-Z5G.

- aleaciones duras:

a base de magnesio: A-G4, A-G5;

a base de cobre y magnesio: A-U4G, A-U4SG, A-U4G1;

a base de cinc, magnesio y cobre: A-Z5GU, A-Z8GU.



5

EXTRUSION 1:

EXTRUSION 2:

Disco de

presión

Mandril o

punzón

depresión

Macho

depresión

Mesa

Alojamiento

del tocho

Placa de

presión

Apoyo de

la matriz

Soporte

de lamatriz

Matrizcompresora

Tocho de

aluminio



6

5. DIMENSIONES DEL PERFIL Y TOCHO DE ALUMINIO

12 x 12 mm

espesor 1 mm

Largo del perfil = 1.000 mm

( ) ( )[ ]

( )

( ) ( )

( )

mm84121062presióndediscoesp.delLL

mm9725106225LL

mm2,10100707

200.6

1010-A

V

1010AV

mm200.6621010V

mm62707

000.44

A

V L

mm7074

30

4

D A

mm000.44100010101212V

TOCHO RECIPIENTE

TOCHO PUNZON

TOCHO

PUNZON

TOCHO PUNZON

PUNZON

TOCHO

TOCHO

TOCHO

TOCHO

TOCHO

PERFILTOCHO V

=++=++=

=++=++=

=−

=×

=⇒

⇒××−×=

=××=

===

===

=××−×==

l

l

l

ll

π π



7

6. ESFUERZOS DE COMPRESION QUE SOLICITAN EL PUNZON Y LA MATRIZ

EXTRUSION 1:

EXTRUSION 2:

cm

kg 225

mm

kg 2,25

matrizlaypunzónelsolicitanquecompresióndeEsfuerzo

kg1.5900,1515707P

1laver tab15%15

0,15607

707 ln

A-A

Aln

mm607100-707A-A

mm1001010A

mm7074

30 A

A-A

AlnRdAP

PERFILTOCHO

TOCHO

PERFILTOCHO

PERFIL

TOCHO

PERFILTOCHO

TOCHO TOCHO

==

=××=

=⇒=

==

==

=×=

==

××=

c

mm

kg Rd

σ

ϕ

π



8

P = 40.000 kg

σc = 66 kg/mm2

= 6.600 kg/cm2

Tabla 1. - Valores de la resistencia Rd en función del tanto por ciento de deformación que sedesea obtener

% deformación

ϕ

Valor de la resistencia a la

deformación Rd en kg/mm2

0 a 10 10 a 13

10 a 20 13 a 16

20 a 40 16 a 19

40 a 60 19 a 20

Sup. a 60 20 a 25

7. PANDEO

Ver gráfico extrusión 1 y extrusión 2.

( )

( ) ( )

1laver tab25%260

2,644

607 ln

A

A-Aln

mm441010-1212A

mm6071010-707A-A

A

A-AlnRdA-AP

PERFIL

PERFILTOCHO

PERFIL

PERFILTOCHO

PERFIL

PERFILTOCHO PERFILTOCHO

mm

kg Rd =⇒=

==

=××=

=×=

××=

ϕ

cm

kg 6.600

mm

kg 66

matrizlaypunzónelsolicitanquecompresióndeEsfuerzo

kg40.0002,625607P

==

=××=

cσ



9

Distancia aproximada de las partes empotradas ≈ 110 mm

Empotrado - Empotrado ⇒ k = 4

1.590 kg < 640.000 kg El mandril o punzón de presión soporta el pandeo.

Distancia aproximada de las partes empotradas ≈ 90 mm

Empotrado - Empotrado ⇒ k = 4

40.000 kg < 21.804.444 kg El macho de presión soporta el pandeo.

8. COLUMNAS

4 columnas de acero SAE 1025:

Tensión de tracción = 54 kg/mm2

Tensión de fluencia = 28 kg/mm2

Tensión de fatiga = 24 kg/ mm2

Dureza HB = 160

Templado en agua, temperatura de revenido 700ºC

La tensión admisible es de 900 a 1000 kg/cm2

kg640.00011

0,08 102,2 104

l

JE KP

cm0,0812

1

12

h J

=××

××=×

=

===

π

kg21.804.4449,0

2,23 102,2 104

l

JE KP

cm2,2364

)2,0 - 2,8(

64

)d-D( J

=××

××=×

=

===

π

π π



10

d1 = 40 mm

La rosca de las columnas de las prensas poderosas se hace de sección trapezoidal, con una

inclinación de 30º, y las tuercas con una ranura para la colocación de los pernos.

Norma DIN 103: rosca trapecial de un filete

de tabla:

diámetro del núcleo del tornillo d1 = 43,5 mm

diámetro de la rosca del tornillo d = 52 mm

profundidad de la rosca del tornillo t1 = 4,25 mm

diámetro medio de la rosca d2 = 48 mm

paso h = 8 mm

profundidad de apoyo t2 = 3,5 mm

diámetro de la rosca de la tuerca D = 52,5 mm

diámetro del agujero de la tuerca D1 = 45 mm

profundidad de la rosca de la tuerca T = 3,75 mm

mm40mm37,6cm3,76A4

d

4

d A

cm11,11900

10.000

P A

A

P

kg10.0004

40.000 P

1

1

≈==

×=⇒

⇒×

=

===⇒

⇒=

==

π

π

σ

σ

adm

adm



11

Tuercas en bruto: se sacan de una barra de perfil hexagonal

Norma DIN 555 para las tuercas:

m = 0,8 d hexagonales en bruto

m = 0,8 x 52

m = 41,6 ≈ 42 mm

La circunferencia de base tiene un diámetro D que es igual al ancho de la llave S. Según el

DIN 27 se toma como promedio aproximadamente:

D = 1,4 x d + 0,4 cm

D = 1,4 x 5,2 + 0,4 = 7,68 cm = 76,8 mm

D = 77 mm



12

La rosca de las columnas experimenta tensiones por flexión, aplastamiento y corte y se

calcula con las fórmulas siguientes:

Los casquillos de deslizamiento son hechos de acero SAE 1025, templado en agua,

temperatura de revenido 700ºC.

La superficie de las columnas donde se va a deslizar la mesa móvil y los respectivos

casquillos son rectificadas.

9. CILINDRO QUE COMANDA EL PUNZON O MANDRIL DE PRESION

Línea de presión de 250 kg/cm2

mm

kg48,2

4842

10.0005,0

dm

P0,5

mm

kg1,74

43,542

10.0003184,0

dm

P0,3184

mm

kg3,83

5,4324

10.0007,0

dm

P 0,7

2

a

1

c

1

f

=×

×=

×

×=

=×

×=

×

×=

=×

×==

σ

σ

σ



13

P = 1590 kg

De catálogo CILINDROS HIDRAULICOS MODELO CH:

Determino un cilindro hidráulico CH 15 serie 250 línea de alta presión

Diámetro interior del émbolo = 38,1 mm recorrido del émbolo = 170 mm

Montaje frontal cuadrado

Ver dimensiones, características técnicas, y sistema de montaje en catálogo ALECAR.

10. EMBOLO QUE COMANDA EL MACHO DE PRESION

Línea de presión de 250 kg/cm2

P = 40.000 kg

De acero, deben tener la superficie bien pulida y ser de dureza bien elevada, la tensión

admisible es de 600 a 700 kg/cm2

Acero SAE 1045, templado en agua, temperatura de revenido 425ºC




Dureza HB = 235

mm28,4cm84,26,364A4

D

cm6,36 250

PA

==×=×=

==

π π



14

Sellado del vástago

Tabla de selección del ovnipak (ver catálogo)

Dimensiones nominales del ovnipak:

Nº de ovnisa: O-37507000-625B (sección 3/8")

F = diámetro interior = 177,8 mm

Diámetro exterior = 196,85 mm

H = altura = 15,88 mm

S = sección = 3/8" = 9,52 mm

Dimensiones del alojamiento:

Al diámetro del vástago F se le suman dos secciones nominales obteniendo de esta manera la

cota exterior diametral V:

V = F + 2 S = 177,8 + 2 x 9,52 = 196,84 mm

Si a F se le agrega el juego diametral K resulta el diámetro interior del cilindro D:

D = F + K = 177,8 + 0,20 = 178 mm

El ancho del alojamiento M deberá ser un 10% mayor que la altura del sello H:

M = 10% H + H = 1,588 + 15,88 = 17,468 mm

( )

mm91,4D

cm9,140,4

600

2501,73-600 3,17D

0,5a0,3p1,73-

DD

mm173diseñodemm30mm143DD

mm143cm27,14

1604A4

D

cm160 250

PA

int.

int.

ext.int

ext.embolo

=

=−×

×=

=−×=

=+==

≈=

×

=

×

=

==

adm

adm

σ

σ

π π



15

Limpiavástago

Tabla de selección de limpiavástagos (ver catálogo)

Dimensiones nominales del limpiavástago:

Código L-7000

Diámetro del vástago = 177,8 mm

P = diámetro exterior = 196,85 mm

V = espesor de la base = 3/8 = 9,52 mm

Diámetro real entre labios = 176,4 mm


D = 196,77+0,006 -0,000

T = 9,50+0,004 -0,000

K = 190,32+0,010 -0,000

Banda antifricción

Tabla de selección de ovnibaf (ver catálogo)

Dimensiones nominales del ovnibaf:

T = espesor de la banda oscila entre 3,048 y 3,175 mm


Al diámetro máximo del vástago K le sumamos dos veces el espesor máximo de la banda T y

obtendremos el diámetro mínimo del alojamiento P:

Pmín. = K + 2 x Tmáx = 177,8 + 2 x 3,175 = 184,15 mm

Si al valor Pmín. le sumamos la tolerancia de mecanizado obtendremos el diámetro máximo de

alojamiento Pmáx :

Pmáx = Pmín. + tolerancia de mecanizado = 184,15 + 0,006 = 184,156 mm

P = diámetro del alojamiento = 184,15+0,006 -0,000

Q = diámetro interno del cilindro = 178 mm

V = la ranura para alojar la banda = 13 mmSellado del vástago



16

Tabla de selección del ovnipak (ver catálogo)

Dimensiones nominales del ovnipak:

Nº de ovnisa: O-18701187-312B (sección 3/16")

F = diámetro interior = 30,16 mm

Diámetro exterior = 39,68 mm

H = altura = 7,94 mm

S = sección = 3/16" = 4,76 mm


Al diámetro del vástago F se le suman dos secciones nominales obteniendo de esta manera la

cota exterior diametral V:

V = F + 2 S = 30,16 + 2 x 4,76 = 39,68 mm

Si a F se le agrega el juego diametral K resulta el diámetro interior del cilindro D:

D = F + K = 30,16 + 0,12= 30,28 mm

El ancho del alojamiento M deberá ser un 10% mayor que la altura del sello H:

M = 10% H + H = 0,794 + 7,94 = 8,734 mm

Limpiavástago

Tabla de selección de limpiavástagos (ver catálogo)

Dimensiones nominales del limpiavástago:

Código L-1187

Diámetro del vástago = 30,16 mm

P = diámetro exterior = 39,68 mm

V = espesor de la base = 3/16 = 4,76 mm

Diámetro real entre labios = 29,16 mm


D = 39,62+0,006 -0,000

T = 4,75+0,004 -0,000

K = 36,45+0,010 -0,000



17

Banda antifricción

Tabla de selección de ovnibaf (ver catálogo)

Dimensiones nominales del ovnibaf:

T = espesor de la banda oscila entre 3,048 y 3,175 mm


Al diámetro máximo del vástago K le sumamos dos veces el espesor máximo de la banda T y

obtendremos el diámetro mínimo del alojamiento P:

Pmín. = K + 2 x Tmáx = 30,16 + 2 x 3,175 = 36,51 mm

Si al valor Pmín. le sumamos la tolerancia de mecanizado obtendremos el diámetro máximo de

alojamiento Pmáx :

Pmáx = Pmín. + tolerancia de mecanizado = 36,51 + 0,006 = 36,516 mm

P = diámetro del alojamiento = 36,51+0,006 -0,000

Q = diámetro interno del cilindro = 30,28 mm

V = la ranura para alojar la banda = 13 mm

El largo del émbolo se determina por la fórmula:

L = carrera del émbolo + profundidad del sellado, limpiavástago, banda antifricción +

profundidad de diseño

L = 154 mm + 52 mm + 25 mm = 231 mm

El radio del émbolo:

R ≥ 0,25 x (diámetro del émbolo / 2) = 0,25 x (177,8 / 2) =

R ≥ 22 mm

11. CILINDRO QUE COMANDA EL MACHO DE PRESION

Acero SAE 1045, templado en agua, temperatura de revenido 425ºC






18

Dureza HB = 235

Deben tener la superficie bien pulida.

La tensión admisible es 750 kg/cm2

δ: fondo del cilindro

δ = (1,5 a 2,5) x ( re - ri) = 1,7 x (133 - 88,9) = 76mm

El diámetro de la abertura para el paso del líquido de trabajo debe proyectarse tomando la

velocidad de aquel no superior a 10 m/s.

10 m/s = 600 m/min

Q = v x S ⇒

⇒ S = Q / v = 0,9636 m3

/ 600 m/min = 0,001606 m2

= 16,06 mm2

S = π D2

/ 4 = 16,06 ⇒ D = 4,52 mm

D > 4,52 mm

12. MATERIAL UTILIZADO EN LAS MESAS

Fundición gris de alta calidad GG-26, espesor de paredes en la pieza de fundición de 8 hasta

15 mm:


Tensión a la flexión = 48 kg/mm2

Flecha de rotura = 5 mm

Según DIN 1691

13. MESA QUE SOSTIENE LA MATRIZ

mm266D

cm6,26 2501,73750

750 17,3D

p1,73 DD

ext.

ext.

int.ext.

=

=×−

=

=−

=adm

adm

σ

σ



19

Diagrama de cargas y de momentos flectores de la mesa de prensa.

l = 433 mm

P = 40.000 kg

Bajo la acción de estas cargas, la mesa experimenta esfuerzos de flexión. El momento

máximo de flexión puede ser calculado por la fórmula:

Mf max. = P/2 x l/2 = 1/4 (P x l) =

= 0,25 x 40.000 kg x 433 mm =

Mf max. = 4.330.000 kg mm

Sección crítica de la mesa.

P/2p

P/2

l

a1 a2

b2

b1

xx

C



20

a1 = 235 mm

a2 = 39 mm

b1 = 190 mm

b2 = 34 mm

Para determinar el centro de gravedad de una sección de la mesa, ésta se divida en superficies

de acuerdo a la siguiente fórmula:

2 x [(a1 x b1 ) x b1 /2 + (a2 x b2 ) x b2 /2] = 2 x [(a1 x b1 ) + (a2 x b2 )] x C ⇒

⇒ C = [(a1 x b1 ) x b1 /2 + (a2 x b2 ) x b2 /2] / [(a1 x b1 ) + (a2 x b2 )] =

C = [(235 x 190 ) x 190/2 + (39 x 34 ) x 34/2] / [(235 x 190 ) + (39 x 34 )] =

C = 92,75 mm

El momento de inercia de la sección de la mesa referido al eje x-x, que pasa por el centro de

gravedad de la sección, se determina por la fórmula:

Ix = 2 x [a1 x (b1)3

/ 12 + (b1 /2 - C)2

x (a1 x b1)] + 2 x [a2 x (b2)3

/ 12 + (C - b2 /2)2

x (a2 x

b2)] =

= 2 x [235 x (190)3

/ 12 + (190/2 - 92,75)2

x (235 x 190)] + 2 x [39 x (34)3

/ 12 + (92,75 -

34/2)2

x (39 x 34)] =

Ix = 2,8456907 x 108 mm4

La tensión máxima de tracción debida a la flexión es:

σ = (Mf max. x C) / Ix =

= (4.330.000 kgmm x 92,75 mm) / 2,8456907 x 108

mm4

=

σσσσ = 1,41 kg/mm2

el material que seleccionamos para la mesa soporta esta tensión.



21

14. MESA QUE SOSTIENE EL CILINDRO QUE COMANDA EL PUNZON


l = 433 mm

P = 1.590 kg



Mf max. = P/2 x l/2 = 1/4 (P x l) =

= 0,25 x 1.590 kg x 433 mm =

Mf max. = 172.117 kg mm


P/2pP/2

l

a1

b1

b2

a2

xx

C



23

15. MESA QUE SOSTIENE EL CILINDRO QUE COMANDA EL MACHO DE

PRESION


l = 433 mm

P = 40.000 kg



Mf max. = P/2 x l/2 = 1/4 (P x l) =

= 0,25 x 40.000 kg x 433 mm =

Mf max. = 4.330.000 kg mm


P/2p

P/2

l

a1

b1

xx

C



24

a1 = 147 mm

b1 = 321 mm

c = b1 / 2

El momento de inercia de la sección de la mesa referido al eje x-x, que pasa por el centro de

gravedad de la sección, se determina por la fórmula:

Ix = 2 x [a1 x (b1)3

/ 12 = 2 x [147 x (321)3

/ 12 =

Ix = 8,1036594 x 108 mm4

La tensión máxima de tracción debida a la flexión es:

σ = (Mf max. x C) / Ix =

= (4.330.000 kgmm x 160,5mm) / 8,1036594 x 108

mm4

=

σσσσ = 0,85 kg/mm2

el material que seleccionamos para la mesa soporta esta tensión.

16. CONDICIONES GENERALES PARA EL DISEÑO DE LOS ÚTILES DESTINADOS

A LA EXTRUSIÓN

La extrusión se caracteriza fundamentalmente por un corrimiento de las moléculas de un

metal dúctil, producido como consecuencia de un fuerte impacto sobre el mismo, que eleva la

temperatura de la masa metálica que lo recibe y provoca, como consecuencia, un flujo

plástico de la misma.

La construcción por extrusión de piezas en forma de receptáculo aprovecha ese flujo plástico

para su conformación y, como consecuencia, el diseño de las herramientas destinadas al

desarrollo de este procedimiento de trabajo deberá tener, como fin concreto, el facilitar hasta

el máximo la creación de las condiciones favorables para permitir, con el mínimo de esfuerzo,

el corrimiento del flujo plástico del metal, provocado por el impacto.

El macho produce la parte hueca del objeto, experimentando en el prensado fuertes tensiones

a la contracción, lo que provoca su desgaste. Para contrarrestar este inconveniente, se trata de



25

darle formas lo más cónicas posible. El perfil ideal, es aquel que forma un ángulo de 120º de

abertura, con redondeados suaves en su vértice y en la unión del fondo con las paredes

laterales, con un radio de 0,3 mm. No es posible descender por debajo de este valor a causa de

la fragilidad de las herramientas. Cuanto más dura es la aleación a extruir mayor es el riesgo

de que se parta la herramienta y, en consecuencia, no se recomienda el radio mínimo de 0,3

mm.

Una condición importantísima, tanto para la matriz como para el punzón, es el perfecto

bruñido de las superficies por las cuales ha de fluir el metal, el cual se refleja en la calidad de

la superficie del artículo prensado. Sin embargo, para evitar la flexión del punzón, y en los

casos en que no se coloca pivote de centrado, la superficie de ataque suele dejarse rugosa,

pues es la misma rugosidad la que evita la flexión. No obstante, aun en estas circunstancias

deben siempre bruñirse muy escrupulosamente los bordes del punzón que determina el filado.Es conveniente, incluso, después que la matriz haya llevado trabajando cierto tiempo, repulir

las piezas que la componen, para quitar toda aspereza que se haya podido formar durante el

trabajo, especialmente si se trata de aluminio, debido a las cualidades abrasivas del mismo.

La matriz comunica al lingote los contornos exteriores. En las fábricas se emplean matrices de

tres tipos: con el orificio cilíndrico (a), el cónico (b), y el cónico redondeado (abocinado) (c).

De acuerdo con los datos de ensayo obtenidos con una misma sección del orificio de la

matriz, el esfuerzo máximo se necesita cuando el orificio es cilíndrico; le sigue el abocinado

y, por último, el esfuerzo mínimo cuando el orificio es cónico. El ángulo de conicidad β es

aproximadamente 25 a 30º.

En el prensado de metales livianos el largo del cuello b se toma entre 4 y 8 mm; para los

pesados, corresponden valores entre 8 y 12 mm.



26

La rosca del punzón de presión se hace de sección trapezoidal, con una inclinación de 30º.


de tabla:



profundidad de la rosca del tornillo t1 = 1,75 mm

diámetro medio de la rosca d2 = 8,5 mm

paso h = 3 mm



diámetro del agujero de la tuerca D1 = 7,5 mm

profundidad de la rosca de la tuerca T = 1,5 mm

La rosca del vástago que sostiene el punzón de presión se hace de sección trapezoidal, con

una inclinación de 30º.


de tabla:



profundidad de la rosca del tornillo t1 = 2,25mm

diámetro medio de la rosca d2 = 18 mm

paso h = 4 mm



diámetro del agujero de la tuerca D1 = 16,5 mm

profundidad de la rosca de la tuerca T = 2 mm



27

Aceros para la construcción de los útiles:

Utilización Designación según DIN 17006 Dureza de trabajo en HRC

Macho de presión 30 WCrV 15 41 - 47

Soporte del macho de presión 55 NiCrMoV 6 41 - 46

Disco sujetador del macho de presión 55 NiCrMoV 6 41 - 46

Disco de presión 30 WCrV 15 41 - 46

Mandril de presión 56 NiCrMoV 7 46 - 51

Porta vástago de presión 56 NiCrMoV 7 46 - 51

Vástago de presión 56 NiCrMoV 7 46 - 51

Alojamiento del tocho 40 CrMnMo 7 35 - 41

Matriz 30 WCrV 34 II 43 - 47

Soporte de la matriz (anillo de boca) 45 CrMoV 67 32 - 38

Apoyo de la matriz 45 CrMoV 67 38 - 43

Placa de presión 40 CrMnMo 7 35 - 41

Soporte del anillo de boca 40 CrMnMo 7 38 - 42



28

Se mecaniza con el acero en estado recocido haciéndose a continuación el tratamiento de

estabilización, después el temple y, finalmente, el revenido.

El mecanizado por chispa o electroerosión permite el mecanizado de las matrices en discos

previamente tratados, lo que evita gran número de deformaciones.

La tolerancia en los radios varía:

de ± 0,4 para un radio mínimo de 3 mm;

a ± 7 % para radios de 6 a 10 mm.

La tolerancia de ángulos varía de 1 a 2º.

La rugosidad de la superficie admisible varía:

de 0,06 mm para espesores inferiores a 1,6 mm;

a 0,2 mm para espesores superiores a 16 mm.

17. CIRCUITO HIDRAULICO

Cálculo de los caudales de los dos cilindros para las velocidades de desplazamiento extremas:

Velocidades de extrusión medias de las diversas aleaciones de aluminio:

AleacionesVelocidad de extrusión (media)

m/minA-SG 6 a 20

A-G3 3 a 6

A-G5 2 a 4

A-U4G 2 a 4

A-U4G1 1,5 a 3

A-Z8GU 1,5 a 3

Cilindro que comanda el punzón o mandril de presión:

S = ( π x D2

) / 4 = π x (0,178m)2

/ 4 = 0,024 m2

= 240 cm2

p = F / S = 40.000 kg / 240 cm2

= 166 kg / cm2

vmáx = 20 m/min

vmín

= 1,5 m/min

Qmáx = vmáx x S = 20 m/min x 0,024 m2

= 0,48 m3 /min = 480 l/min



29

Qmín = vmín x S = 1,5 m/min x 0,024 m2

= 0,036 m3 /min = 36 l/min

Cilindro que comanda el macho de presión:

S = ( π x D2

) / 4 = π x (0,0381m)2

/ 4 = 0,00114 m2

= 11,4 cm2

p = F / S = 1.590 kg / 11,4 cm2

= 139 kg / cm2

vmáx = 20 m/min

vmín = 1,5 m/min

Qmáx = vmáx x S = 20 m/min x 0,00114 m2

= 0,0684 m3 /min = 22,8 l/min

Qmín = vmín x S = 1,5 m/min x 0,00114 m

2

= 0,00171 m

3

/min = 1,71 l/min

En los dos cilindros hay que colocar válvula reguladora de caudal variable:

Cilindro que comanda el punzón o mandril de presión: el caudal debe variar de 36 l/min a 480

l/min.

Cilindro que comanda el macho de presión: el caudal debe variar de 1,71 l/min a 22,8 l/min.

Elementos que componen el circuito hidráulico:

Cilindro hidráulico CH 15 serie 250 línea de alta presión

Ver dimensiones, características técnicas, y sistema de montaje en catálogo ALECAR.

Cilindro hidráulico buzo 250 línea de alta presión

Ver dimensiones, características técnicas, y sistema de montaje en pag.12.

Bomba de pistones axiales de caudal constante

Qmáx = 516 l/min

Pmáx = 310 kW

rpm máx. = 1500

hasta 400 bar

Referencia:

A2F 355 R 5 P 1



30

Bomba constante A2F, tamaño nominal 355, sentido de rotación a la derecha, serie 5,

extremo de eje con chaveta, placa de conexión 1.

Ver catálogo REXROTH

Motor eléctrico

Linea - 380V - 50Hz

4 polos

P = 400 kW = 500 HP

rpm = 1484

Ver catálogo WEG

Válvula limitadora de presiónhasta 315 bar

hasta 600 l/min

Qtotal = 480 + 22,8 = 502,8 l/min

Referencia:

DB 25 A 1 30/315 U G24 N Z4


Válvula de protección de manómetro

hasta 300 bar

Referencia:

A F 6 E A 30/Y 400


Depósito de aceite rectangular con pies

Referencia:

1000 AB 40-01/M


Válvula direccional 3/2

hasta 350 bar

hasta 650 l/min

Referencia:



31

3 WE 10 A 10 L G24 N Z4



hasta 350 bar

hasta 650 l/min

Referencia:

3 WE 10 B 10 L G24 N Z4


Válvula 2/2

hasta 350 barhasta 650 l/min


hasta 350 bar

hasta 80 l/min

Referencia:

4 WE6 T 50 A G24 N Z4


Válvula reguladora de caudal variable con retención

hasta 315 bar

hasta 400 l/min

Referencia:

MK 30 G 10/V




32

SECUENCIA:

A+ B+ A+ B- A-

Nota: el cilindro A retrocede gracias a la acción de avance del cilindro neumático C. Ver

circuito neumático.

Diagrama Hidráulico



34

Una válvula 2/2 pilotada neumáticamente y con retorno por muelle.

Un compresor para una presión de 8 bar.

Grupo de acondicionamiento del aire con filtro, regulador y lubricador.

Nota: los perfiles de aluminio son retirados de la mesa por el cilindro neumático D.

Nota: el retroceso del cilindro buzo A es realizado por el avance del cilindro neumático C

Circuito neumático

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