Este documento describe los procesos de extrusión y estirado. La extrusión implica empujar material a través de una matriz para darle forma, mientras que el estirado implica jalar material a través de una matriz para reducir su sección transversal. Ambos procesos someten al material a grandes deformaciones plásticas y se utilizan comúnmente para producir piezas continuas como barras, tubos y alambres. El documento explica los tipos de extrusión, las fuerzas involucradas, posibles defectos y aplicaciones de estos procesos de

1. Procesos de Manufactura
Unidad 3. Extrusión y Estirado
Extrusión
Introducción
Procesos de Extrusión. Fuerzas
Extrusión en Caliente
Extrusión en Frio
Defectos de la Extrusión
Estirado
Introducción. Proceso de Estirado.
Fuerzas
Defectos del Estirado

2. Procesos de Manufactura
Extrusión y Estirado
Introducción
La extrusión es un proceso de deformación plástica en el cual se
producen productos continuos y discretos a partir de una gran
variedad de metales y aleaciones. La extrusión consiste en hacer
pasar una palanquilla cilíndrica sometida a una fuerza a través de
un dado o matriz. (Similar al tubo de pasta dental o Play-Doh).
Una de las características de este proceso son las grandes
deformaciones sin fractura porque el material se somete a
compresión elevada. Debido a la geometría del dado, los
productos extruidos tiene sección transversal constante y como
se usan palanquillas es un proceso por lotes y de semi-
producción. Es económica y el costo del herramental es bajo.
El estirado (trefilado) es un proceso en el que la sección
transversal de una barra solida, alambrón o tubería se reduce o
reduce de forma al pasarla a través de un dado. El estirado se
visualiza en el proceso de fabricación de un alambre.

3. Procesos de Manufactura
Extrusión
Proceso de Extrusión (utiliza como materia prima planchones)
Existen tres tipos básicos de extrusión puede ser: directa, indirecta y
hidrostática.
La extrusión directa se realiza por medio de una palanquilla en una
cámara y se aplica una fuerza o presión de accionamiento hidráulico
haciendo pasar el material por un dado que puede tener forma redonda
o de la forma deseada.
La extrusión indirecta consta de los mismos elementos de la
extrusión directa, pero con la diferencia que la presión se aplica en el
dado.
La extrusión hidrostática es igual a la extrusión directa pero con la
diferencia que la palanquilla es de menor diámetro que la cámara (este
espacio se llena de fluido) y la presión se transmite por medio de un
pistón.

4. Procesos de Manufactura
Extrusión
Fuerza de Extrusión (EC)
La fuerza de extrusión depende de: la ductilidad del material, la relación de
extrusión ( R= Ao / Af ), la fricción del material entre la cámara y el dado, la
temperatura y la velocidad de extrusión. La fuerza se puede calcular:
F= Ao x k x Ln (Ao / Af), donde:
K: es la constante de extrusión, psi
Ao y Af: son las áreas de la palanquilla y del producto extruido
k: es una medida de la resistencia del material que se extruye y la fricción
Ej. Una palanquilla hecha de latón se extruye a una temperatura de 1250° F
(675°C). Su diámetro es de 5 plg (125 mm) y el diámetro de la extrusión es de
2 plg (50 mm). Calcule la fuerza requerida si la k es de 35000 psi (250 MPa).
F = 20 x 35000 x ln ( 20 / 3,14 ) = 1296056 lb = 630 tn = 5.5 MN

5. Extrusión en caliente
Este proceso de extrusión se realiza cuando los metales o el material
a ser extruido carece de ductilidad a temperatura ambiente. En esta
operación el dado se debe precalentar para reducir la fricción y
alargar la vida del mismo. El material para la fabricación del dado son
aceros especiales de alta dureza para trabajos en calientes. Aquí no
se producen excelentes acabados superficiales y generalmente en
este proceso ocurren zonas de material muerto.
Intervalos de temperatura en extrusión en caliente
Plomo 200-250 °C
Aluminio 375-475°C
Cobre 650-975 °C
Aceros 975-1300 °C
Aleaciones 975 °C-2200 °C
La lubricación es importante, se utiliza en algunos casos vidrio entre
el dado y el material extruido. Tiene efectos sobre la superficie del
material (acabado y integridad) y disminuye las fuerzas de extrusión.
Procesos de Manufactura
Extrusión

6. Extrusión en frío
Es una operación que se basa en el forjado. Es un proceso de fabricación
discreta, ya que utiliza trozos de metal cortado.
La fuerza en la extrusión en frío se puede estimar como:
F = 1,7 x Ao x σ x ε, donde:
Ao: es el área transversal inicial
σ: es el esfuerzo promedio del material
ε: es la deformación real entre el área transversal original y final
Ln (Ao / Af)
Ej. Suponga que un trozo de metal redondo de 10 mm de diámetro
producido con un metal de 50000 psi se reduce a un diámetro final de 7
mm. Calcule la fuerza para realizar una extrusión en frio.
F = 1,7 x 78,5 x 50000 x ln(10/7)² = 480000 lb
Procesos de Manufactura
Extrusión

7. Procesos de Manufactura
Extrusión
Extrusión en frío
La extrusión en frio:
1.- Mejora las propiedades mecánicas como resultado del endurecimiento
por trabajo.
2.- Da buen control de las tolerancias dimensionales, reduciendo la
necesidad de operaciones de maquinado o acabado posteriores.
3.- Da mejor acabado superficial siempre que la lubricación sea eficaz.
4.- Las velocidades y costos de producción son competitivos respecto a
otro método de producción.
La lubricación es importante porque existe la posibilidad que la pieza se
adhiera al extrusor.

8. Procesos de Manufactura
Extrusión
Defectos de la extrusión
Los trabajos de extrusión puede causar:
1.- Agrietamiento de la superficie: si la fricción y la velocidad son altas la
temperatura tiende a aumentar y puede causar agrietamiento y
desgarre.
2.- Agrietamiento interno: en el centro del material se tiende a producir
grandes esfuerzos lo que produce fisuras o agrietamiento central . La
tendencia al agrietamiento central:
a.- Aumenta con el incremento del ángulo del dado.
b.- Aumenta cuando el material tiene muchas impurezas.
c.- Disminuye al reducirse la relación de extrusión. Ao/Af.

9. Procesos de Manufactura
Estirado (trefilado)
Estirado
En el estirado se reduce o se cambia la sección transversal de una barra o
alambre largo jalándolo (carga F) a través de un dado conocido como dado
de estirado. La diferencia entre la estirado y la extrusión, es que en la
extrusión se empuja el material a través de un dado mientras que el estirado
se jala el material a través del dado.
Las variables principales en el estirado son la reducción del área, el ángulo
del dado (este ángulo influye en la fuerza y la calidad del producto), la
fricción a lo largo del contacto del dado, la velocidad y la pieza de trabajo.
Fuerza de estirado
La fuerza de estirado bajo condiciones ideales y sin fricción se puede
calcular como: F = σ x Af x ln (Ao / Af), donde:
σ: es el esfuerzo real promedio del material
Considerando la fricción y la energía interna que se produce:
F = σ x Af x ( (1 + µ/α) x ln (Ao / Af) + (2/3) x α)
α: es el ángulo del dado en radianes

10. Procesos de Manufactura
Estirado
Diseño de los dados
Es el dispositivo trefilador, es por donde pasa la reducción del diámetro del
material (alambre), posee ángulos que puede variar entre 6°y 15°. En
un dado típico existe la campana, el ángulo de entrada, de aproximación, la
superficie de soporte y el ángulo posterior de salido de material.
Material de los dados
Los dados se hacen de aceros duros, de alta resistencia. Para el estirado
en caliente se utilizan dados de aceros fundidos, por su alta resistencia al
desgaste a temperaturas elevadas. Los dados de diamantes se emplean
para el estirado de alambres finos.
Lubricación
En este proceso la lubricación es fundamental porque aumenta la vida útil
del dado y mejora el acabado superficial del producto. Reduce las fuerzas y
la temperatura del estirado. Los algunos metodos básicos son:
Estirado húmedo: Los dados y el alambre se sumergen
completo.
Estirado en seco: Ambos se recubren con aditivos.

11. Procesos de Manufactura
Estirado
Defectos del estirado
En el material estirado se puede producir:
1.- Agrietamiento central
2.- Dobleces longitudinales en el material.
3.- Esfuerzos residuales por fricción y calentamiento, estos pueden
agrietamiento.

12. Procesos de Manufactura
Extrusión y estirado