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3.4.- Maquinaria y utillaje empleado en extrusión.

Vista general de una máquina extrusora de aluminio.

En los trabajos de extrusión se utilizan prensas hidráulicas que pueden ser verticales u horizontales.

Las prensas extrusoras verticales permiten una mayor facilidad de alineación del vástago y de las herramientas, además de tener una mayor velocidad de producción y menor exigencia de espacio, aunque necesitan de una gran altura en la nave.

En las prensas horizontales, el tocho reposa sobre el cuerpo, por lo que la parte inferior se enfría más rápido. Esto se evita calentando el cuerpo internamente. Éste tipo de máquinas son las más empleadas, como puedes ver en la imagen de la derecha donde se muestra una máquina extrusora de aluminio de Aluminum Extrusion Co.

La principal consideración al elegir la prensa es la potencia requerida, la cual depende de:

  • Del material y perfil a extruir.
  • Del tamaño del tocho.
  • De la velocidad de extrusión.
  • De la relación de extrusión.
  • Del rozamiento entre la matriz y el contenedor.

Utillaje para extrusión

El utillaje empleado en una máquina de extrusión se compone de los siguientes elementos:

Esquema numerado del utillaje para extrusión.
  1. Cuerpo principal del cilindro.
  2. Émbolo.
  3. Punzón.
  4. Contenedor: se construye en su totalidad, o al menos la camisa interior en contacto con el metal, de aceros aleados al cromo-molibdeno-vanadio capaces de soportar elevadas presiones y choques térmicos.
  5. Contra matriz: es un bloque de acero, de inferior calidad que el empleado para las matrices, que copia también el hueco u orificio de la matriz pero con una amplia tolerancia, para que no roce la pieza extruída. Ayuda a la matriz a resistir las elevadas presiones del proceso.
  6. Porta matriz: tiene como misión facilitar la fijación de la matriz y contramatriz en el cabezal fijo de la prensa.
  7. Cabezal fijo.
  8. Pieza extruída.
  9. Matriz: es un bloque cilíndrico construido de acero aleado con cromo y wolframio (trabajo en caliente) o de metal duro (en frío), con una boquilla cuya forma coincide con la de la pieza que se desea extruir, y de sección longitudinal cónica para favorecer la deformación del material.
  10. Tocho a extruir.
  11. Disco de empuje: transmite la presión del punzón al lingote o material de trabajo.

A continuación, se describe el papel que desempeña cada uno de estos elementos tanto en extrusión directa como en la indirecta. Para ello se recomienda echar un vistazo a las animaciones inferiores.

Extrusión directa:

Fase 0

Extrusión directa: Fase 0

Se posiciona el contenedor (elemento 1) contra la matriz (elemento 2) situada en el cabezal fijo de la prensa y se bloquea el conjunto. Al mismo tiempo, el dispositivo de carga (elemento 3) eleva el tocho (elemento 4) y el disco de empuje (elemento 5) , y los posiciona para poder ser introducidos al contenedor.

Fase 1

Extrusión directa: Fase 1

El punzón (elemento 6), empuja el tocho (elemento 4) por medio de el disco de empuje (elemento 5) al interior del contenedor (elemento 1).

Fase 2

Extrusión directa: Fase 2

El punzón (elemento 6) obliga al material a pasar por la abertura de la matriz (elemento 2) quedando un pequeño resto de material en el contenedor (elemento 1).

Fase 3

Extrusión directa: Fase 3

El punzón (elemento 6) retrocede a su posición inicial, donde se le adapta un disco limpiador (elemento 7), y el contenedor (elemento 1) se separa de la matriz (elemento 2) . A continuación una sierra o cizalla (elemento 8) corta el producto extruído (elemento 9) quedando el resto de material dentro del contenedor (elemento 1).

Fase 4

Extrusión directa: Fase 4

El contenedor (elemento 1) retrocede hasta que el punzón (elemento 6), que permanecía fijo, entra dentro de su cavidad y expulsa el resto de material (elemento 10) fuera de él.

Extrusión indirecta:

Fase 0

Extrusión indirecta: Fase 0

El dispositivo de carga (elemento 4) posiciona el tocho (elemento 2), y el punzón de carga (elemento 3) lo empuja dentro del contenedor (elemento 1).

Fase 1

Extrusión indirecta: Fase 1

Se monta la matriz (elemento 5) en el porta-matriz (elemento 7) , situado en la parte anterior del contenedor (elemento 1), y no en la posterior como en la extrusión directa. Se cambia el punzón de carga (elemento 3) por el punzón hueco (elemento 6).

Fase 2

Extrusión indirecta: Fase 2

El punzón hueco (elemento 6) comprime el tocho (elemento 2) contra el disco de empuje (elemento 9), de manera que la pieza extruída (elemento 8) fluye en sentido contrario al avance del punzón hueco (elemento 6), pasando a través de su cavidad hueca y de la boquilla de la matriz (elemento 5).

Fase 3

Extrusión indirecta: Fase 3

Todo el conjunto retrocede, y la sierra o cizalla (elemento 10), cortará el resto de material (elemento 11), que ha quedado en el contenedor (elemento 1).

Fase 4

Extrusión indirecta: Fase 4

El contenedor (elemento 1) se separa del punzón hueco (elemento 6), y a éste se le coloca en la punta el disco limpiador (elemento 12).

Fase 5

Extrusión indirecta: Fase 5

El punzón hueco (elemento 6) vuelve a entrar en el contenedor (elemento 1) expulsando la matriz (elemento 5) fuera de éste.

Autoevaluación

Determina si son o no ciertas las siguientes afirmaciones:

Pregunta 1

La principal consideración al elegir una prensa de extrusión es la potencia requerida, la cual sólo depende del rozamiento entre la matriz y el contenedor.

Pregunta 2

La matriz empleada en procesos de extrusión en caliente se construye de acero aleado con cromo y wolframio, con una boquilla cuya forma coincide con la de la pieza que se desea extruir, y de sección longitudinal cónica para favorecer la deformación del material.

Pregunta 3

En el proceso de extrusión indirecta, el punzón empuja al tocho de material para que pase por la abertura de la matriz.