Saltar la navegación

4.5.1.- Parámetros de estirado y trefilado (I).

Reducción del área transversal

Banco de estirado
Vista de un banco de estirado de barras rectas

La reducción de la sección transversal por pasada es uno de los parámetros principales del proceso. El factor de reducción se calcula así:

Expresion matematica

Donde:

  • r: reducción.
  • A0: Sección transversal inicial del material de trabajo.
  • Af: Sección transversal final de la pieza estirada.

Los valores máximo de r admisibles son función del material que se estire. Los valores más utilizados en la industria son de alrededor del 20 % en cada pasada. Por ello, si se quieren unas reducciones mayores, se consiguen mediante varias pasadas.

La fotografía de la derecha, propiedad de BÜLTMANN, muestra un banco de estirado de barras rectas.

Esfuerzo de estirado

Si se supone deformación ideal, la tensión necesaria para deformar el material se calcula así:

Expresion matematica

Donde:

  • Yf: Tensión o esfuerzo de fluencia promedio.

Pero el esfuerzo de estirado real es mayor que el proporcionado por la ecuación, debido a que hay otros factores que también influyen decisivamente en su valor. Aquí tienes algunos de ellos:

  • La fricción está presente en el estirado, por lo que se requiere un esfuerzo adicional para superarlo.
  • El ángulo de la matriz. Para ciertas condiciones hay un ángulo óptimo con el que el esfuerzo es mínimo.
  • La longitud total de la pieza no influye en el esfuerzo de estirado.

Teniendo en cuenta el rozamiento y el ángulo de la matriz, ésta es una de las ecuaciones para predecir los esfuerzos:

Donde:

  • Φ: Factor de deformación (para deformación no homogénea) de una sección transversal redonda:

Donde:

  • μ: Coeficiente de rozamiento entre matriz y material de trabajo
  • α: Ángulo de la matriz
  • D: Diámetro promedio del material durante el proceso
  • Lc: Longitud de contacto del material de trabajo con la matriz

Vas a ver ahora cómo influyen las diferentes condiciones de trabajo en el esfuerzo o presión de estirado:

  • La velocidad de estirado, con la que se deforma el material, influye en el esfuerzo de estirado. Un aumento de la velocidad implica un incremento de la resistencia a la deformación del material, que supone un aumento del esfuerzo para deformarlo, sobre todo en caliente (en frío, la influencia es mínima).
  • La naturaleza del material de trabajo, cuanto más dúctil es un material, menor es la resistencia que opone a la deformación, y menor será el esfuerzo necesario para estirarlo.
  • La reducción del área transversal, se traduce en mayores deformaciones y por tanto mayores esfuerzos de deformación. Cuanto se trata de estirados sucesivos, el material va endureciéndose, lo que hace que aumente su resistencia a la fluencia, y se requieran mayores esfuerzos. Por eso, entre cada dos pasadas, se somete al material a un recocido, para reducir su resistencia y poder seguir estirándolo.
  • La temperatura de trabajo no tiene sentido en el análisis del estirado, pues se realiza normalmente en frío.

A partir de la fórmula para el cálculo de la presión de estirado se va a determinar la Fuerza de estirado, que se define como la fuerza con la que la mordaza debe tirar del material para que fluya a través del orificio de la matriz.

Si es necesario realizar el estirado en varias fases, ¿cuál es la reducción máxima que puede realizarse en cada pasada? A medida que aumenta la reducción, aumentan también los esfuerzos, hasta el punto de que si la reducción es demasiado grande, los esfuerzos de estirado pueden llegar a exceder la resistencia a la fluencia del material de salida. Si se tira del material con una fuerza que supera su resistencia a la fluencia, ese material se puede llegar a romper.

Autoevaluación

Determina si es o no cierta la siguiente afirmación:

Pregunta 1

En el caso concreto del trefilado de alambre hay casos en los que puede ocurrir que sea necesario hacer varias pasadas para alcanzar la reducción prevista, en vez de realizar sólo una.