Procesos de Manufactura I

Laminación

Laminación.

Laminación.

Su definición

Reducción de la sección transversal de un material, al hacerlo pasar entre dos

rodillos cilíndricos que giran en sentido opuesto.

Éstos producen la deformación plástica del material por medio generando esfuerzos

de compresión y corte.

La compresión se debe a que la separación de los rodillos es menor del espesor

inicial del material.

Los cortantes se generan por efecto de la fricción entre rodillos y material.

Laminación.

En frío

En

caliente

Laminación.

Fig. 7.1 (a) Tren de laminación en caliente de productos planos. (b) Enrrollador en caliente

de planos.

(a) (b)

Fig. 7.2 Molino de laminación accionado por vapor, segunda mitad del siglo XIX.

Laminación.

Laminación de planos

Laminación de perfiles

Laminación en frío:

•Buen acabado superficial

•Buen control dimensional

•Bajo porcentaje de reducción posible. Se hace necesario un recocido para aliviar tensiones

por deformación plástica en frío (acritud)

• Laminación en caliente:

•Posibilidad de altos porcentajes de reducción

•Deficiente acabado superficial

•Bajo control dimensional

•Menores cargas de deformación

Fig. 7.3 Proceso de laminación.

Fig. 7.4 (a)Laminador dúo.

Disposición de los

rodamientos en los soportes

de los rodillos.

Los engranes en la caja

de piñones se disponen

de manera similar

(piñones o engranes de

doble paso helicoidal).

Fig. 7.4 (b)Laminador dúo de grandes dimensiones con ajuste hidráulico (Cauffiel

Technologies).

Fig. 7.5 (a)Laminador trío (vista frontal y lateral).

Fig. 7.5 (b)Caja trío (dongyun, China).

Fig. 7.6 Laminador cuarto, (a) Descripción esquemática de un laminador cuarto con

enrollador y freno (desenrollador), (b) caja de laminación, (c) Laminador cuarto reversible con

enrollador y freno.

(a)

(b)

(c)

Fig. 7.7 Laminador en racimo.

Fig. 7.8 Laminador Sendzimir.

Fig. 7.9 Laminador planetario.

Fig. 7.10 Tren de Laminación de tipo continuo.

Fig. 7.11 Tren de laminación en zig-zag.

Fig. 7.12 (a)Tren en línea combinado con un continuo.

Fig. 7.12 (b) y (c) Tren en línea.

(b)

(c)

Fig. 7.13 Partes principales de un tren de laminación.

(a) Caja de Laminación

Fig. 7.13 Partes principales de un tren de laminación.

(b) Transmisión

Fig. 7.14 (a)Motor de CD para caja de laminación. (b)Rotor de un motor de CA para un

molino de laminación.

(a) (b)

Elementos auxiliares del tren de laminación.

El número y tipo de los elementos auxiliares que se presentan en un tren dependerá del

tipo de éste, del producto que se va a fabricar y del grado de automatización de la planta,

entre otros son comunes:

•Horno de precalentamiento.

•Mesas fijas y basculantes.

•Tijeras de despunte y descole.

•Guías de entrada y salida.

•Repetidores.

•Arrastradores.

Además de los anteriores se tienen Tijeras de emergencia, canaletas, frena colas y mesas de

enfriamiento, así como otros equipos que dependerán del caso particular.

Fig. 7.15 El control del proceso de laminación se efectúa a través de complejos sistemas

computacionales y de adquisición de datos.

Sensores de rayos X

Fig. 7.15 El control del proceso de laminación se efectúa a través de complejos sistemas

computacionales y de adquisición de datos.

RELACIONES GEOMÉTRICAS EN EL LAMINADO.

El gasto volumétrico a la entrada y salida es

igual:

b-ancho

h - espesor

v - velocidad

0 - condición de entrada

f - condición de salida

0 0 0 f f fb h v = b h v

En el laminado de planos el ensanchamiento es nulo,

por lo que:

f 00

f

v = vh

h

La reducción está definida por:

En el caso de planos queda:

A

)A-A(=r

0

f0

r =(h - h )

h

0 f

0

La longitud del arco de contacto se

expresa como:

Lo cual se puede simplificar a:

)2

h-h(R=L

2

p

2

1

h)(R=L1/2

p

La carga de laminado se expresa:

Donde representa la presión promediop

0p

pP = pbL

El ángulo de mordedura queda:

= angsenL

R

p

La máxima reducción se expresa:

R= h2

m

El rodillo se deforma por efecto de la carga:

R = R(1+cP

b h)

c = 161-

E

donde:

R- Radio de contacto

R’- Radio del rodillo

P- Carga

c- Constante elástica del material del

rodillo

La carga de laminación se puede calcular de diversas maneras:

P = 1.2 b L0 p

P = bL

Q(e -1)0

p Q

Q =L

h

p

La carga de laminación se puede calcular de diversas maneras:

P = b L 1+L

4h0 p

p

P = b L 1+L

2h0 p

p

p

0 p0

0 f

1.6 -1.2 hL= b (1+ )P L

+h h

Fórmula de Ekelund

Para el curso:La carga o fuerza de laminación (ecuación de Bland y Ford mediante un análisis de líneas

de deslizamiento):

0

0 f

LpP = bLp +

2 ( + )3 h h

El par de laminación:

0 2

o f

Lp= b 1.6 +0.91Lp

( + )3 h h

W T

La potencia de laminación:

Para el curso:De igual forma se puede calcular, idealizando la distribución de carga de laminación, el par

aplicado por un rodillo:

2

p

R

LT = P

Por lo que el par de laminación

efectivo es igual a:

p= PL

W T

La potencia de laminación:

Cálculo par y potencia

PaT 2

TW

pL

a

Para laminado en caliente, toma el valor de 0.5, mientras que para laminado

en frío se propone calcular a través de

2

12

1

5.05.0

R

R

R

R

El espesor mínimo que se puede obtener

mediante un arreglo de laminación es:

El coeficiente de fricción promedio

se puede calcular a través de:

minh c R0

=T

PR

1

El avance se define por :

Donde éste se determina como :

s =1

4

r

1- r1 -

2

2

V

V-V=s

R

Rf

Operaciones de relaminado

Fig. 7.17 Distintos Métodos para Laminar Palanquilla

Defectos de laminación

Defectos de laminación

Otras cuestiones relacionadas:

Se habla de deformación homogénea siempre y cuando se cumpla que:

4

donde:

ancho

longitud proyectada

p

p

b

L

b

L

En el caso de laminado en caliente de aceros, de forma aproximada,

puede ser medido el coeficiente de fricción como:

1.05 0.0005 0.8 para cilindros de fundición gris

1.05 0.0005 para cilindros de acero

donde:

coeficiente de fricción

temperatura en °C

Ejemplo:En un proceso de laminación se va a producir, por laminado en caliente, una placa de 1.5 cm.

de espesor por un metro de ancho (el lingote original es de 12 cm. de espesor). Para la última

etapa de laminación el material llega de 2 cm.

Para el proceso se emplea una caja de laminación dúo equipada con rodillos de 50 cm. de

diámetro.

Con base en lo anterior determine:

a) Reducción en la última etapa

b) Longitud proyectada del arco de contacto

c) ¿Es factible el proceso de reducción si el coeficiente de fricción es de 0.25?

Ejemplo:Considerando las mismas condiciones que en el problema anterior, si la presión promedio de

laminación esta dada por la ecuación (1), y el esfuerzo de cedencia es 40 MPa y la carga de

laminación está dada por la presión promedio por el área proyectada de contacto

, donde b representa el ancho de la placa. Se sabe por otra parte que los rodillos

giran a 60 rpm.

Con base en lo anterior determine:

a) La carga de laminación

b) Par de Laminación

c) La potencia de laminación (Kw)

d) Determine los mismos parámetros marcados en los incisos (a), (b) y (c) mediante las

ecuaciones de Bland y Ford.

01.2 (1)p

p pA bL

Ejemplo:

0 0

2 2

1.2 40 MPa

Area proyectada 3.53 10 m

Carga de laminación 1697 k-new 173 ton

p p

p

p

A bl x

P pA

2

min

2 59.9

376.4

60 1 /

22

60

p

R

l

l R p

l

lP

Par de la ación

Pl knew m

W kwatt

N rpm ciclo seg

velocidad en radianes

N rad

s

Para mover el rodillo