ELEMENTOS QUE INFLUYEN EN EL TREFILADO DE ALAMBRE A ALTAS VELOCIDADES Ing. Javier A. Granados Granados Laba L abast stid ida a javi j avi er@ac er@acero ero s ti tan .co m
JUEVES 25 NOVIEMBRE 2010
Objetivo: Analizar los elementos básicos que tienen influencia directa en la operación de trefilado de alambres de acero bajo y alto carbono, para obtener altas velocidades.
Objetivo: Analizar los elementos básicos que tienen influencia directa en la operación de trefilado de alambres de acero bajo y alto carbono, para obtener altas velocidades.
CONTENIDO 1.- Introd Introducc ucción ión.. 2.- Materia Materia Prima Prima Alambrón Alambrón Defectos Defectos.. 3.- Equipo Equipo de trefilado trefilado y su mantenimie mantenimiento. nto. 3.1.- Maquinas Maquinas de alta velocidad velocidad.. 3.2.- Sistema Sistema de Alimentación Alimentación de de alambrón alambrón 3.3. 3.3.-- Sist Sistem ema a de de Rec Recogi ogida da 3.4.- Alineación Alineación de Cajas Cajas porta porta hileras hileras 3.5.3.5.- Metaliz Metalizados ados 4.- Preparació Preparación n y decapados decapados de alambrones. alambrones. 5.5.- Tref Trefila ilado do 5.1.5.1.- Hilera Hilerass optimas optimas 5.2.-Lubricantes 5.3.5.3.- Enfri Enfriamie amiento nto 6.- Resumen de elementos influyentes en el trefilado a altas velocidades 7.- Conclu Conclusion siones. es.
1.- Introducción.
INTRODUCCIÓN Para operar TREFILADO A ALTA VELOCIDAD es necesario considerar un enfoque de sistema y comprender que éste tema refiere al manejo y control integral de las variables o elementos que actúan en el TREFILADO A ALTA VELOCIDAD. En la grafica inferior, se representa un sistema en el cual los resultados de salida dependerán directamente de las entradas y variables de proceso, es decir, si entramos al sistema con 100% podemos esperar a la salida del sistema un resultado del 100%; en contra parte, si ingresamos al sistema con un valor deficiente 50% por ejemplo, y/o las variables de proceso también son deficientes será imposible lograr el objetivo 100%. El éxito de lograr ALTAS VELOCIDADES radica en gran medida en el compromiso del líder del sistema o cuerpo directivo de la empresa. El resultado de conseguirlo será también equivalente a PRODUCTIVIDA y RENTABILIDAD. COMPROMISO DE LIDER (DIRECCION)
VARIABLES DE
PROCESO TREFILADO
E N T R A D A S
S A L I D A S X1 * X2 * X3 * X4
VARIABLE DE ENTRADA X0 = 'MATERIA PRIMA (Alambones de Cali dad)
X1 X2 X3 X4 X5 X6 , , , Xn
= = = = = =
(1) (1)
(1)
*
Y = ALTA VELOCIDAD
RENTABILIDAD $$$
(1)
*
VARIABLE DE SALIDA
= OTROS
(X1)
(0,50)
EQUIPO TRTEFILADO DADOS LUBRICANTES MANTENIMIENTO SISTEMA ENFRIAMIENTO OPERADOR
PRODUCTIVIDAD
(X0 ) *
*
* X5 * X6 ……………Xn-1 * Xn
*
(X2)
*
(X3)
*
(1)
*
(1)
*
(1)
*
(1)
(0,50)
*
(0,70) *
(1)
*
(X4) *
( X5)
(Y)
*
(1) *
( 1)
1 = 100%
*
(1) *
( 1)
0,50 = 50%
*
(1) *
( 1)
0,35 = 35%
m/seg .
2.- Materia Prima Defectos en Alambrón.
DEFECTOS EN ALAMBRON Grietas: Las grietas son discontinuidades en el material que penetran el alambrón vertical o angularmente con respecto a la superficie. Las grietas medianas a grandes se pueden detectar a simple vista o con una magnificación baja (lupa) después de decapado químico o mecánico del alambrón. También se pueden detectar grietas sin decapar el alambrón por medio de pruebas de torsión.
Incrustaciones: Las incrustaciones se producen cuando materiales externos de diferente tipo y tamaño se incrustan en el alambrón al ser laminado. Estas se pueden detectar a simple vista o con una magnificación baja (lupa) y para detectar el origen del material incrustado se puede usar una microinspección o análisis químico. las grietas son discontinuidades en el material que penetran el alambrón vertical o angularmente con respecto a la superficie.
DEFECTOS EN ALAMBRON Rayaduras: Son pequeñas depresiones en la superficie del alambrón que siempre corren longitudinalmente. La forma y tamaño de la rayadura varía considerablemente acorde a la fuente del defecto, desde depresiones diminutas y agudas casi como grietas hasta grandes surcos con bordes traslapados o proyectados. Las rayaduras se pueden identificar a simple vista o con una magnificación baja (lupa) incluso aún sin decapar. A diferencia de las grietas o traslapes, las rayaduras rara vez se abren en las pruebas de torsión.
Traslapes: Los traslapes Son discontinuidades en el material que generalmente corren a cierto ángulo de la superficie del alambrón, son largas y de forma uniforme, casi siempre corren longitudinalmente al alambrón y pueden presentarse más de 1 repartidos en la superficie del alambrón. Algunas veces aparecen como líneas paralelas dobles. Para detectar traslapes y determinar su tamaño se pueden emplear los mismos métodos empleados para detectar grietas como decapado, torsión.
DEFECTOS EN ALAMBRON Marcas de Rodillos: Las marcas de rodillos son elevaciones o depresiones que se presentan periódicamente sobre el alambrón y varían grandemente en forma y tamaño. Estos son originados en los rodillos de laminación El defecto se puede identificar a simple vista o con una magnificación baja (lupa) con o sin decapar el alambrón. Escamas: Las escamas se observan a simple vista como láminas adheridas a la superficie o exfoliaciones, que pueden ser aisladas o alineadas siguiendo una directriz Estas anomalías suceden durante el proceso de laminación, como por ejemplo golpes en guías.
DEFECTOS EN ALAMBRON Pliegues: Los pliegues se aprecian a simple vista como un solape en la superficie del alambrón o barra, en la dirección de laminación, que puede ser continuo o no. El pliegue es un defecto originado durante el proceso de laminación, que puede producirse por un sobrellenado de material en la luz entre rodillos o aristas vivas provocadas por guías mal alineadas
Segregaciones: La segregación refiere a la distribución irregular de los elementos de aleación En está grafica se origina cementita secundaria en los bordes de granos ocasionando la rotura tipo “copa y cono” en el trefilado
RESUMEN DE ELEMENTOS INFLUYENTES EN EL TREFILADO A ALTAS VELOCIDADES 6.- Lubricación 6.1.- Acarreo pobre de lubricante Coloque un dado de presión , recuerde que el diámetro de éste debe ser de un 5% a un 8% superior al diámetro de entrada del alambre. Revise sus reducciones de área y geometría de dado , ésta debe responder a su % de reducción de área ( Utilice el Parámetro DELTA) 6.2.- Uso inapropiado de lubricantes. Es recomendable iniciar en los primeros pasos con lubricante cálcico, rico en estearato de calcio y usar en últimos pasos lubricante sódico rico en estearato de sodio. 6.3.- Lubricante mojado en caja de lubricación Repare fuga de agua en sistema de refrigeración de hilera y cambie totalmente el lubricante. 7.- Refrigeración 7.1.- Caja porta hileras muy caliente Es conveniente revisar el flujo de agua correcto hacia la caja de refrigeración del dado. 7.2.- Agua muy caliente en el dado. Revise el sistema de refrigeración del cabezal anterior, éste puede estar generando exceso de temperatura en el agua de refrigeración. 7.3.- Alambre en cabezal muy caliente mayor a 145 grados centígrados. Revise los niveles correctos de acumulación de alambre en el cabezal, llene el cabezal a su máximo posible; baje momentáneamente la velocidad final de trefilado hasta que regrese a su temperatura adecuada de operación.
DEFECTOS EN ALAMBRON
CONCLUSIÓN: La limpieza en el acero en un factor determinante para obtener trefilados eficientes y efectivos con altas velocidades de operación. Actualmente empresas productoras de alambrón de acero, se encuentran desarrollando prácticas que contribuyan a cubrir éste objetivo, por ejemplo: Una de éstas practicas es en alambrón SAE 1006 BR, la utilización del boro en 30 a 65 ppm y relación 1 a 1 con el nitrógeno, afín de eliminar nitruros y obtener curvas de endurecimiento menor en función a la reducción de área.
3.- Equipo de trefilado y su mantenimiento.
EQUIPO DE TREFILADO Entrega de Alambrón
Entregador Vertical típico
Para operar a alta velocidad es necesario que la entrega del alambrón se realice de una manera correcta teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: No deben producirse tirones bruscos ni cambios de tensión en el alambre Evitar las vibraciones
Entregador Vertical típico
Entregador para alto carbono con brazo motorizado y sincro nizado co n trefiladora
El entregador deberá permitir el cambio de rollo de alambrón y la soldadura entre ellos sin necesidad de paros en la producción El tipo adecuado de entregador dependerá de las velocidades del proceso, diámetro de los alambrones y características del material (alto o
EQUIPO DE TREFILADO
Trefiladora
Equipamiento relevante trefiladora
El numero de pasos del equipo se puede determinar en función de la reducción media admisible por el material y de la capacidad de refrigeración de la máquina
+ Caja de dados eficientes Dados Rotativos Refrigeración directa Sistema de cambio de dados rápida sin Hta.
Usualmente las reducciones medias serán del orden del 20% al 25%. Potencia requerida en función del tipo de material, reducciones requeridas y velocidad de proceso Dimensionamiento de los bloques en función de las necesidades de
+ Blocks Sistema de enfriamiento eficiente turbulencia y alta resistencia a la corrosión
alta
+ Brazo de sincronización de velocidades entre blocks. + Potencia adecuada de acuerdo a velocidad y fuerza requerida para estirar
EQUIPO DR TREFILADO
Recogida de Alambre Los sistemas de recogida del alambre dependen del tipo de producto elaborado, de la manera que quiera ser entregado y de la velocidad del proceso. La recogida puede ser en carrete, en portarrollos (atriles)
Recogedor en portarrollos o atriles (Vel. < 30 m/seg. Recomendada)
Para velocidades elevadas (>30m/s) se usa la recogida en carrete, ya sea en vertical o en horizontal. Recogida en portarrollos (atriles) para procesos donde las velocidades son <30m/s. ●
Re
edor en carretes (Vel. > 30 m/seg. Recomendada)
EQUIPO DR TREFILADO
Excesiva vibración por alta velocidad Es conveniente primero detectar el paso o los pasos en los cuales existe vibración Eliminar vibración con elementos adecuados, se puede utilizar un rodillo posterior a la caja porta hileras, como se muestra en la grafica Mantener cajas perfectamente alineadas minimiza la posibilidad de vibraciones. Elemento antivibración
EQUIPO DE TREFILADO ALINEACION DE LAS CAJAS CORRECTA
VISTA SUPERIOR
Alineación de Cajas Porta hilera
Caja Alineada
INCORRECTA Caja Desali Desalineada (Alambrecon quiebres)
INCORRECTA Caja Desalineada (Alambrec on quiebres)
La alineación correcta es mantener una línea tangencial del alambre trefilado con respecto al cabezal o block de la máquina. Las cajas de dados deben estar alineadas tanto horizontal como verticalmente de tal forma que el alambre corra perpendicular al dado.
VISTA LATERAL
CORRECTA Caja alineada
INCORRECTA Caja desalineada (Alambre con Quiebre)
INCORRECTA Caja desalineada (Alambre con Quiebre)
La alineación de las cajas de dados es determinante para asegurar un desgaste uniforme de los dados de reducción, lo cual nos deriva una operación sin alambres rayados, ovalados o reventones. Las cajas desalineadas genera desgaste no uniforme en los dados y
METALIZADOS DE TAMBORES En blocks de trefilado de alambre es muy importante tener la geometría correcta, esto es, tener el radio y ángulos adecuados. Radio.
R= radio El valor del radio oscila entre 1/8 a ½ pulgada
Normalmente se tienen 2 ángulos : X= ángulo (Zona de trabajo) Y= ángulo (Zona de salida) ‘X’ es el ángulo en zona de trabajo que sus valores van de 0.5°a 3°, siendo los mas comunes de 0.5° a 1.5° ‘Y’ es el ángulo de salida y este tiene un valor normalmente menor a ‘X’, por lo general se utiliza 0.5° MATERIALES Y PROCESOS PARA RECUPERAR BLOCKS METALIZADO Existen diversos materiales para recuperar blocks entre los que destacan: •Acero al alto carbón: se recomienda cuando se trefila acero al bajo carbón •Molibdeno: se recomienda cuando se trefila acero al alto carbón •Oxido de Cromo (cerámica) •Acero al alto cromo •Acero Inoxidable
METALIZADOS Y MANTENIMIENTO DE TAMBORES Y POLEAS ANTES DE MANTENIMIENTO
CON MANTENIMIENTO Zona de refrigeración Se recomienda cubierta de aluminio
Zona de refrigeración con sarro Superficie Rectificada y metalizada
POLEAS Rectificada y metalizada
Superficie acanalada
4.- Preparación y decapados de alambrones.
PREPARACIÓN Y DECAPADO DE ALAMBRONES Decapado Fe2 O3
Oxido Férrico
Fe3 O4
Oxido Ferroso-Férrico
Fe O Rod (Fe)
Oxido Ferroso
DECAPADO de “DE” “CAPAR”, Significa eliminación de una capa exterior o superficial. Por tanto el proceso de decapado implica eliminar de la superficie del alambrón la capa de escama de óxidos que lo cubre. La capa de oxido se deriva del proceso de enfriamiento durante la laminación del alambrón Esta escama esta compuesta por 3 capas de oxido como se muestra en la gráfica: Oxido Ferroso ( Gustita) Oxido Ferroso-Férrico (magnetita) Oxido Férrico ( Hematita)
PREPARACIÓN Y DECAPADO DE ALAMBRONES Decapado Químico El decapado químico se realiza por inmersión en acido sulfúrico o clorhídrico. Los tiempos de inmersión están en función de la concentración de acido, temperatura y sales diluidas como el sulfato ferroso por ejemplo. Un tiempo excesivo de inmersión y el no usar un inhibidor eficiente derivará que las moléculas de hidrogeno que se liberan en la reacción química del decapado, penetren hasta los limites de grano del acero quedando como pequeñas estacas entre los granos, de tal forma que éstas actuarán derivando fracturas en el alambre cuando la reducción de área en el trefilado las haya alcanzado. Decapado Mecánico El decapado mecánico puede ser a través de: + Cepillos o cardas + Poleas + Lijas + Granallado + Combinación entre las anteriores.
PREPARACIÓN Y DECAPADO DE ALAMBRONES (RUGOSIDADES Ra) LIJADO
Ra = 3,3 µ
DECAPADO CON ACIDO
GRANALLADO
Ra = 2,7 µ
DECALAMINADO POR POEAS
Ra = 1,9 µ
PHOSPHATE
CEPILLOS
Ra = 1,1 µ
Ra = 0,9 µ
PREPARACIÓN Y DECAPADO DE ALAMBRONES ACARREADORE PARA ALTA VELOCIDAD Para poder obtener velocidades muy elevadas (>30m/s) o trabajos con altos contenidos de carbono (>0.45%) es prácticamente obligado el uso de acarreadores de lubricantes como Bórax Cal Fosfatos Mezcla de sales de bórax
BORAX
(200 g/l)
Ra = 0,14 µ
MEZCLA SALES MINERALES Y BORAX
(180 g/l)
Ra = 2,6 µ
5.- Trefilado
TREFILADO Para un buen trefilado a alta velocidad es recomendable series con reducciones decrecientes, empezando por valores elevados (32% y terminando con valores del orden del 16%) y reducción media de 20% para bajo carbono Para alto carbono se recomienda iniciar con reducciones <= 26% y terminar con valores del orden de 10% y reducción media de 16% a 18%
Serie Bajo Carbono
Serie Alto Carbono 5.5 mm SAE 1074 a 1.57 mm.
5.5 mm SAE 1006 a 1.20 mm. PASOS
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R
MEDIDAS
AREA
% REDUCCION PARCIAL
mm.
PULLG.
mm2
5,54 4,55 3,77 3,14 2,64 2,27 1,97 1,72 1,52 1,35 1,20 1,20
0,218 0,179 0,148 0,124 0,104 0,089 0,078 0,068 0,060 0,053 0,047 0,047
24,081 16,273 11,159 7,764 5,479 4,031 3,047 2,333 1,810 1,422 1,132 1,132
32,43 31,43 30,43 29,43 26,43 24,43 23,43 22,43 21,43 20,43 0,00
PASOS
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R
MEDIDAS
AREA
% REDUCCION
mm.
PULLG.
mm2
PARCIAL
5,54 4,77 4,14 3,61 3,18 2,81 2,50 2,24 2,02 1,83 1,67 1,57
0,218 0,188 0,163 0,142 0,125 0,111 0,099 0,088 0,080 0,072 0,066 0,062
24,081 17,883 13,459 10,264 7,930 6,206 4,919 3,948 3,208 2,639 2,197 1,948
26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 11
TREFILADO (HILERAS OPTIMAS) An gul o De entrada
An gu lo De Reducción
Ang ul o de salida Chumacera
Geometría Simétrica Dado Optimo
L1
L2
Geometría Asimétrica Dado No Optimo
TREFILADO (HILERAS OPTIMAS) Diseño de dado El parámetro que optimiza la geometría de dado se denomina DELTA PARAMETRO DELTA : Es la FORMA de la zona de deformación plástica en el dado la cual soporta el trabajo o esfuerzo de la operación. La FORMA es determinada por dos características + Ángulo de reducción α + Reducción de área por paso %RA
Por tanto: Δ=
(α / 2)
( 1+ % RA
2
1 − % RA
)
Donde: α = Es el ángulo de reducción expresado en radianes. %RA = Es la reducción de área en porcentaje.
TREFILADO (HILERAS OPTIMAS) DELTA = 0.97
DELTA = 3.14
DELTA = 6.65
Reducción área 25%
Reducción área 20%
Reducción área 10%
Angulo Reducción
= 4 grados
Angulo Reducción
= 10 grados
Angulo Reducción
= 10 grados
DELTA DECRECIENTE
DELTA OPTIMO
DELTA CRECIENTE
+ Incremento de área de contacto
+ Promueve un flujo uniforme de metal con trabajo redundante reducido.
+ Decrece el área de contacto
+ Incrementa fuerza de fricción + Incremento de temperatura + Aumenta la presión del dado + Maximiza esfuerzo de trefi lado + Tendencia hacia una tensión residual en la superficie del alambre (cambios metalúrgicos)
TRABAJO REDUNDANTE es deformación sobre y arriba de aquel trabajo implicado en la reducción de l a sección transversal
+ Decrece la fuerza de fricción. + Incrementa el t rabajo redundante + Incrementa posibi lidad de obtener alambre con diámetro desuniforme , ondulado y ovalado.
+ Minimiza la lubricación.
CONCLUSIÓN PARAMETRO DELTA: Criterios Europeos indican que entre mas cercano a 3 este DELTA es mejor, no obstante criterios Norteamericanos prefieren este mas cercano a 2.
TREFILADO (HILERAS OPTIMAS) Geometría de Hileras De acuerdo al PARAMETRO DELTA, en la tabla de abajo se resalta con color verde el valor del mismo que optimiza la geometría en función al ángulo de reducción y porcentaje de reducción.
%RA
ANGUL O DE REDUCCION
2º 4º 6º 8º 10º 12º 14º 16º
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
2.73 5.46 8.19 10.9 13.6 16.3 19.0 21.7
1.33 2.66 3.99 5.32 6.65 7.94 9.27 10.6
0.86 1.72 2.59 3.45 4.31 5.15 6.01 6.87
0.63 1.26 1.88 2.51 3.14 3.75 4.38 5.01
0.49 0.97 1.46 1.95 2.44 2.91 3.40 3.89
0.39 0.79 1.18 1.57 1.97 2.35 2.74 3.14
0.33 0.65 0.98 1.30 1.63 1.95 2.27 2.60
Garantiza geometria optima en hilera
Lubricantes
TREFILADO LUBRICANTES
Son sustancias cuya función principal es separar las superficies de la hilera y del alambre que se trefila para disminuir el desgaste que sufren los materiales al estar en contacto. A nivel microscópico tanto la superficie del alambre como la de la hilera son rugosas y existen un gran número de puntos de contacto. Debido a las altas presiones que se generan, estos puntos en contacto provoca que el lubricante se funda y se suelde localmente. Las uniones o soldaduras que se generan se fracturan con el movimiento del alambre lo que resulta en desprendimiento de lubricante de una o ambas superficies generando un desgaste y rayado de la hilera. Composition Quimica
Materia Grasa
Aditivos
Tamaño de grano
Punto de fusión
Tipos de lubricación Hidrodinámica Separa completamente las superficies en contacto Interfase Reacciona con una o ambas superficies haciendo que esta sea mas fácilmente deformable.
TREFILADO LUBRICANTES Lubricación hidrodin ámica Cuando entra el lubricante en la hilera, la presión y temperatura transforman al lubricante en una película plástica que facilita el deslizamiento del alambre y reduce la fricción. Este tipo de lubricación se alcanza cuando la película plástica de lubricante separa por completo las dos superficies. Este tipo de lubricación es altamente deseado en las máquinas multipasos de alta velocidad, donde para lograr el efecto, se utilizan aplicadores de lubricante y/o dados de presión. Es importante la correcta adhesión del lubricante sobre el alambre para que este fluya simultáneamente con el alambre y mantenga lubricada toda la nueva superficie creada en el estirado
C a r b u r o o D ia m a n t e Lubricante Alambre
Dado o P e l íc u l a d e L u b r i c a n t e
Alam mb b rr e e
TREFILADO LUBRICANTES Lubricación en la interfase En ciertas condiciones el lubricante reacciona con la superficie del alambre ocasionando que en la interfase el material sea menos duro que la hilera o el alambre, así la superficie reaccionada se deforma más fácilmente y protege ambas superficies. Carburo o Diamante
Alambre
Dado Lubricante
Alambre
TREFILADO LUBRICANTES Dados de presión Los dados de presión es una herramienta que comprime al lubricante contra la superficie del alambre. Estas herramientas ayudan a mejorar la capa de lubricante desde la primer caja portahileras y mantenerla en los siguientes pasos. El sistema consta de dos insertos, el primero por lo general con un diámetro de un 5% a un 8% superior al diámetro de entrada del alambre.
Aplicadores de Lubricante Los aplicadores de lubricante se recomienda u uso en los primeros pasos, su función especifica es presionar al lubricante contra la superficie del alambre. Estas herramientas ayudan a lograr una mejor capa de lubricante desde el primer paso de trefilado y mantener la lubricación en los pasos subsecuentes.
TREFILADO (ENFRIAMIENTO) El sobrecalentamiento de alambre durante el trefilado, o en su forma mas simple el aumento de temperatura, esta en función de la reducción de área, resistencia a la tracción del alambre, velocidad del trefilado, constante de metal trefilado, lubricantes Por tanto, si la reducción de área, resistencia ala tensión y velocidad decrecen, normalmente reducirá la temperatura del alambre, así que con el incremento de altas velocidades es un factor que promoverá el calentamiento. Se ha demostrado que temperatura elevada en el alambre de aceros medio y alto carbono deriva, la aceleración del mecanismo de endurecimiento por envejecimiento, reduce la ductilidad y disminuye sus propiedades de torsión, de tal forma que para cubrir el objetivo de trefilar a velocidades elevas, es determinante atender y controlar el enfriamiento del alambre durante. Flujo del calor a través del dado En la gráfica se aprecia la distribución de temperatura durante el trefilado a 1400 ft/min (7.1 m/seg). El dado debe ser enfriado, de lo contrario sería un peligro debido a las diferencia en el coeficiente de dilatación del acero y carburo de tungsteno que puede derivar que la pastilla de carburo pierda su consistencia y puede fracturarse o formar geietas impidiendo con esto la operación de trefilado.
TREFILADO (ENFRIAMIENTO) T° = 80°c
T° = 180°c
Acumulación en Cabezal para evacuar temperat ura del alambre
Temperatura en el alambre La temperatura del alambre y cabezales aumenta con cada paso de trefilado múltiple, en le rango de 60 a 80 grados centígrados para aceros bajo carbono y 100 a 160 grados centígrados para aceros alto carbono, si este aumento progresivo de temperatura no se controla, las propiedades del alambre y capa de lubricante se verán afectadas provocando fracturas del alambre durante la operación del trefilado.
TREFILADO (ENFRIAMIENTO) Churro d e lubri cante apelmasado
Lubricante quemado por falta de enfriaminto en dado
Resumen Para incrementar la velocidad de trefilado y al mismo tiempo obtener mejores propiedades del alambre, los siguiente pasos lógico deben aplicarse: a) Verificar que todos las líneas de paso del agua de refrigeración de dados y cabezales existentes están en operación, y que la superficie o paredes internas de cabezales de refrigeración están limpios y libres de óxido y/o sarro. b) Asegurar que los cabezales se llenan completamente de manera que el alambre tendrá el máximo contacto con la superficie fría. Mientras que el bloque de enfriamiento puede ser relativamente eficiente, un mínimo de tiempo del alambre en la zona de refrigeración del cabezal entre los pasos de trefilado, permitirá que el alambre entre al dado siguiente a alta temperatura y generará la acumulación peligrosa de temperatura. c) Se puede considerar el incremento de diámetro y la altura del cabezal
para aumentar el tiempo
6.- Resumen de elementos influyentes en el trefilado a altas velocidades
RESUMEN DE ELEMENTOS INFLUYENTES EN EL TREFILADO A ALTAS VELOCIDADES 1.- Materia Prima 1.1.- Limpieza del Acero Se recomienda revisión de inclusiones no metálicas y erradicar uso con 4 y mayores 1.2.- Grietas y Traslapes en el Acero La profundidad máxima de las grietas no deberá se r mayor al 2% 1.3.- Alambrón rayado o con costilla Eliminar o descartar espiras defectuosas. 1.4.- Evitar otros defectos de alambrón como rechupe, ovalamiento fuera de norma, hojeaduras, grano dúplex, suciedades como grasa superficial, golpes mecánicos. Se recomienda trabajo integrado con proveedor de alambrón y selección previa al trefilado. 2.- Equipo 2.1.- Equipo de trefilado en buenas condiciones de mantenimiento Se recomienda poleas rectificadas y que giren, cabezales no acanalados, alineación de cajas porta hileras alineadas tangencialmente al cabezal, brazos o bailarinas de sincronización de velocidad deben estar bien calibrados, sistema de refrigeración adecuada en cajas porta hileras y cabezales, congruencia de velocidades de maquinas trefiladoras con alimentadores de alambrón y sistemas de recogida, 3.- Preparación y decapado 3.1.- Hidrogeno en el alambre Se recomienda utilización de inhibidores eficientes y revisión de concentraciones de acido y sales disueltas en el baño, también es recomendable usar secadores con aire caliente 120 a 150 grados
RESUMEN DE ELEMENTOS INFLUYENTES EN EL TREFILADO A ALTAS VELOCIDADES 3.2.- Rayaduras derivadas por decapador de Cardas o Lijas Se recomienda ajustar presión optima a cardas o lijas sin que estas dañen la superficie del alambrón, la presión estará en función a requerimientos de la superficie del alambrón (cascarilla y polvo de carbón). 3.3.- Restos de cascarilla en primer paso de trefilado Se recomienda cambiar o corregir lijas o cardas 3.4.- Bórax y/o Fosfato. Para poder obtener velocidades muy elevadas (>30m/s) con alambres con altos contenidos de carbono (>0.45%) es prácticamente obligado el uso de acarreadores de lubricantes como el fosfato y bórax. 4.- Trefilado 4.1.- Reducciones de trefilado por paso excesivos. Se recomiendan calculo de series escalonadas con objeto de minimizar los esfuerzos de trefilado en cada paso y tener mayor fluidez de estiraje. 4.2.- Secuencia de dados incorrecta Revise su calculo, puede tener mayor o menor número de reducciones en su serie de trefilado. 5.- Dados o hileras 5.1.- Dados usados sin rectificado previo. Se recomienda control en el taller de dados, clasificación de dados usados y rectificados, ordenar dados rectificados en función a su perfil o geometría asignada. 5.2.- Diseño inadecuado de dado, demasiada fricción: Revise valores del parámetro DELTA , y cambie el ángulo de reducción, chumacera, y de ser
RESUMEN DE ELEMENTOS INFLUYENTES EN EL TREFILADO A ALTAS VELOCIDADES 6.- Lubricación 6.1.- Acarreo pobre de lubricante Coloque un dado de presión , recuerde que el diámetro de éste debe ser de un 5% a un 8% superior al diámetro de entrada del alambre. Revise sus reducciones de área y geometría de dado , ésta debe responder a su % de reducción de área ( Utilice el Parámetro DELTA) 6.2.- Uso inapropiado de lubricantes. Es recomendable iniciar en los primeros pasos con lubricante cálcico, rico en estearato de calcio y usar en últimos pasos lubricante sódico rico en estearato de sodio. 6.3.- Lubricante mojado en caja de lubricación Repare fuga de agua en sistema de refrigeración de hilera y cambie totalmente el lubricante. 7.- Refrigeración 7.1.- Caja porta hileras muy caliente Es conveniente revisar el flujo de agua correcto hacia la caja de refrigeración del dado. 7.2.- Agua muy caliente en el dado. Revise el sistema de refrigeración del cabezal anterior, éste puede estar generando exceso de temperatura en el agua de refrigeración. 7.3.- Alambre en cabezal muy caliente mayor a 145 grados centígrados. Revise los niveles correctos de acumulación de alambre en el cabezal, llene el cabezal a su máximo posible; baje momentáneamente la velocidad final de trefilado hasta que regrese a su temperatura adecuada de operación.
7.- Conclusiones. Para lograr con éxito el trefilado a alta velocidad es necesario considerar de forma integral las variables o elementos influyentes, como el alambron de acero y todas las variables de proceso. Es importante que la dirección asuma el liderazgo y la responsabilidad para gestionar con éxito la operación. Los beneficios resultantes serán, mayor volúmen de producción de alambre, reducción de tiempos de entrega en pedidos, alta productividad y mejorará el nivel de RENTABILIDAD de la empresa.
BIBLIOGRAFIA 1.- STEEL WIRE HAND BOOK ( THE WIRE ASSOCIATION,INC) 2.- PHISICAL METALURGY FOR ENGINERS ( ALBERT G. GUY) 3.- INTRODUCCIÓN A LA METALURGICA FÍSICA PARA INGENIEROS (EVNER)
