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2.5.2.- Parámetros de laminación (II).

Esfuerzos de laminación

En cada punto de contacto (a lo largo del arco marcado en rojo en este esquema) aparecen una fuerza de reacción normal, y una fuerza de rozamiento tangencial, ambas dan lugar a una fuerza resultante R.

Esfuerzos de Laminación
Esquema donde se detallan los esfuerzos que se producen en Laminación
Ángulos
de Esfuerzos
Esquema donde se detallan los ángulos de Esfuerzos en Laminación

En el esquema se ve la velocidad Vr, la velocidad lineal o periférica de los rodillos, y su valor es v1 < Vr < v2. Hay un punto en el que la velocidad del material y la periférica de los cilindros se igualan, denominado zona neutra, (el punto N del esquema). Este punto N, marca el límite entre dos zonas a lo largo de la longitud de contacto, del punto M al punto N, del punto N al punto O.

Se analiza lo qué ocurre en cada zona.

Del punto N al O: v1 < vr < v2, y que en el punto N v1 = vr = v2. Está claro que de M a N la velocidad del material es v1, y v1 < vr; y que de N a O la velocidad del material es v2, siendo vr < v2.
Del punto M al N: v1 < vr < v2, y que en el punto N v1 = vr = v2. Está claro que de M a N la velocidad del material es v1, y v1 < vr; y que de N a O la velocidad del material es v2, siendo vr < v2.

Cuando la velocidad periférica del rodillo es superior a la del material, el rodillo patina con relación a la chapa, mientras que cuando la velocidad del material es superior ocurre lo contrario.

Por otro lado, la fuerza resultante R, puede descomponerse en sus componentes vertical Rv, y horizontal Rh.

  • Rv. Es la fuerza con la que los cilindros comprimen el material, conocida como carga de laminación.
  • Rh. Es la fuerza que hace posible el avance del material por entre los cilindros.

Para que sea posible el avance del material tiene que cumplirse una condición respecto a Rh: "El avance del material se producirá siempre y cuando Rh > 0". Ahora bien, para que esto se cumpla, se tiene que cumplir a su vez otra condición: que en el punto M se da la igualdad: α = θ. Entonces, para que en este punto el material pueda avanzar ha de cumplirse:

De la comparación del coeficiente de rozamiento µ con el ángulo de contacto θ depende si el material pasa o no por los cilindros. El valor de µ varía a lo largo de la superficie de contacto, no obstante por la dificultad que conlleva su cálculo, se le considera como constante. Hay que determinar de qué factores depende su valor, que varía según si la laminación se realiza en caliente (su valor oscila entre 0.20 y 0.70), o en frío (de 0.03 a 0.12).

Asimismo, depende también del radio de los cilindros, de su acabado superficial, de su velocidad de giro, o de la velocidad con la que pasa el material. Y lógicamente, también varía dependiendo de la lubricación.

En relación a Rv, carga de laminación o fuerza con que los cilindros comprimen el material, se designará por Q y se suele referir a la unidad de superficie de contacto proyectada (la coloreada en rojo), la sección C x a.

Esquema donde se detallan la proyección de los Esfuerzos

El lado “C” de la superficie proyectada se suele estimar de esta manera,

Para calcular la carga de laminación Q:

  • a: es la anchura.
  • Yf: tensión o esfuerzo medio específico.

Lubricación

En general, dos cuerpos en contacto dinámico producen fricción que da lugar a pérdidas de material (desgaste) y generación de calor. Para contrarrestar estos efectos se emplean los lubricantes.

En el laminado en frío, se emplean para reducir el rozamiento. Sin la película de lubricante se produciría el contacto directo entre superficies, favoreciendo así el desgaste de las mismas, una disminución de la viscosidad y un calentamiento excesivo. Se emplean lubricantes de poca viscosidad. En caliente, además de reducir el rozamiento, el lubricante sirve también como refrigerante de los cilindros. En caliente se utiliza principalmente el agua como refrigerante de los cilindros. Para la laminación en frío se emplean distintas variedades de aceites.

Autoevaluación

Determina si es o no cierta la siguiente afirmación:

Pregunta 1

Cuando la velocidad periférica del rodillo es superior a la del material, el rodillo patina con relación a la chapa, mientras que cuando la velocidad del material es superior, ocurre lo contrario.