teoria

1. Reseñahistórica
La extrusión es un proceso de conformado mecánico cuyos antecedentes se remontan
a principios del sigloXIX en Inglaterra .donde larevolución industrial cuando esepaís iba
a la vanguardia de las innovaciones tecnológicas. Sus primeras aplicaciones fueron en
la fabricación de tuberías de plomo para la conducción de gas y agua. Un paso
importante se dio en Alemania alrededor de 1890, cuando se construyó la primera
prensa horizontal de extrusión para metales con puntos de fusión más altos que los de
plomo .la característica que hizo posible esto fue el uso de un bloque simulado que
separaba el pisón del tocho de trabajo
Extrusión
Es un procesode formadode compresiónenel cual el metal de trabajoes forzadoa fluira
travésde la aberturade undado para darle formaa suseccióntransversal,el procesopuede
parecerse aapretar un tubode pasta de diente
Ventajas del Proceso
 Se puede aplicar en una gran variedad de formas, especialmente con extrusión
en caliente.
 La estructura del grano y las propiedades de resistencia se mejoran con la
extrusión en frío o en caliente.
 Son posibles tolerancias muy estrechas, en especial cuando se usa extrusión en
frío
 En algunas operaciones de extrusión se genera poco o ningún desperdicio.
Desventajas del Proceso
 Una limitación es la geometría de la sección transversal que debe ser la misma a
lo largo de toda la parte.
Tipos de extrusión

2. Configuración del Equipode Trabajo
Extrusión Directa
Es también llamada extrusión hacia adelante
Un tocho de metal se carga a unrecipiente yunpisóncomprime el material forzándoloafluira
través de una o más aberturas que hay en un dado situado al extremoopuesto del recipiente.
Al aproximarse el pisónal dado,unapequeñaporcióndeltochopermaneceynopuede forzarse
a través de la abertura del dado. Esta porción extra llamada tope o cabeza, se separa del
producto, cortándola justamente después de la salida del dado.
El problemade este tipode extrusióneslagran fricciónqueexisteentrelasuperficiedeltrabajo
y la pared del recipiente al forzar su deslizamiento del tocho hacia la abertura del dado,esta
fricción ocasiona un incremento sustancial de la fuerza requerida.
La extrusión en caliente se agrava por la presencia de una capa de óxido en la superficie del
tocho que puede ocasionar defectos .para resolver este problema se usa un bloque simulado
entre pisto y el tocho de trabajo.
A través de este tipo de extrusión se puede hacer secciones huecas, por ejemplo tubos.
El tocho inicial en el extrusión directa es generalmente redondo, pero la forma final queda
determinadaporlaaberturadel dado .laextrusióndirectahace posibleunainfinitavariedadde
formas en la sección trasversal.

3. Extrusión Indirecta
El dadoestá montadosobre el pisón,enlugarde estar enel extremoopuestodel recipiente.Al
penetrar el pisón en el material de trabajo fuerza al metal a fluir a través del claro en una
dirección opuesta a la del pisón.
Hay limitaciones prácticasenla longitudde laparte de extruidaque puede resolverse poreste
método

4. Extrusión indirecta para producir una sección transversal hueca
Temperatura de Trabajo
 Frio
El trabajoque se realizaenlaextrusiónesauna temperaturaambiente, unode losmetales
que se trabaja esel aluminio
 Tibio
Se realiza calentando previamente el tocho pero menor a su temperatura de cristalización .lo
cual dará una menor resistencia y una mayor facilidad en el trabajo
En la extrusión en frio y en tibio, se logra mayor resistencia debida al endurecimiento por
deformación, tolerancias estrechas, acabados superficiales mejorados, ausencia de capas de
óxidos y altas velocidades de producción
La extrusión en frio y en tibio se usa para producir partes discretas en forma terminada
 Caliente
Se realizael calentamientopreviodel tochoa una temperaturapor encimade su temperatura
de cristalización .esto reduce la resistencia y aumenta la ductilidad del metal, permitiendo
mayores reduccionesdetamañoyel logrode formas máscomplejas coneste proceso.También
lareducciónde lafuerza del pisón,mayor velocidaddelmismoyreducciónde lascaracterísticas
del flujo del grano en el producto final
La lubricaciónesun aspectocriticoen este procesode ciertos metales, porejemploel aceroy
existe lubricantes que sonefectivosbajolascondicionesagresivas de la extrusión en caliente

5. Algunasvecesse usael vidriocomolubricante de le extrusiónen caliente,locual proporciona
aislamientoterminoentreel tochoyel recipiente de extrusión
Losmaterialesque seextruyenencaliente sonlasaleacionesde acero, aluminio, magnesio, zinc,
estaño y sus aleaciones.
Otros Procesos de Extrusión
 Extrusión por Impacto
Como su nombre lo indica, el punzóngolpea a la parte de trabajo más que aplicar presión. Se
puede llevaracabocomo extrusiónhacia adelante, extrusión haciaatrás o unacombinaciónde
ambas.
Se realiza a altas velocidades y carreras más cortas.
Se usa para hacer componentes individuales.
Este proceso se realiza usualmente en frio con diferentes metales
Se realizan grandes reducciones y altas velocidades de producción.
Ejemplosenel uso de la extrusiónporimpactoson los tubospara pastas de dientes yCajas de
Baterías.
 Extrusión hidrostática
Este tipo de extrusión es una adaptación de la extrusión directa.
Al colocar en contacto el tocho de un fluidoenel interiordel recipiente ypresionandoel fluido
por el movimientohacia adelante del pisón, de tal manera que no exista fricción dentro del
recipiente y se reduzca la fricción en la abertura del dado .la fuerza del pisón es menor a la
extrusión directa , se puede realizarse a temperatura ambiente o a temperatura elevada
La presión hidrostática sobre el material de trabajo incrementa la ductilidad del material.
Se puede usar con metales que son demasiado frágiles para operaciones de extrusión
convencional. También se aplica en metales dúctiles.

6. Una desventajadel procesoesque se requiere prepararlostochos inicialesde trabajo.El tocho
debe formarse conunhusoenunodesus extremosparaajustarloal ángulode entradadeldado.
Tipos de prensas de extrusión
Pueden ser horizontales o verticales, depende de la orientación de los ejes de trabajo
.las presas de extrusión sin accionadas normalmente por fuerzas hidráulicas
.frecuentemente se usa la impulso mecánica para extrusión en frio de partes
individuales, tales como la extrusión por impacto
Prensa de extrusión horizontal

7. Prensa de extrusión vertical
Análisis de laextrusión
Análisis usando este grafico

8.  Relación de extrusión o relación de reducción
𝑟𝑥 =
𝐴0
𝐴𝑓
𝐴0 = 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑜𝑐ℎ𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 , 𝑝𝑢𝑙𝑔2
(𝑚𝑚2
)
𝐴𝑓 = 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑒 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑢𝑖𝑑𝑎
La relación se aplica en la extrusión directa como la indirecta
El valor de 𝑟𝑥 , se puede usar para determinar el esfuerzo real en la extrusión
Deformación ideal
∈= 𝒍𝒏𝑟𝑥
 La presión aplicada por el pisón para comprimir el tocho (una extrusión sin
fricción)
𝑝 = 𝛾𝑓ln(𝑟𝑥)
𝛾𝑓 = 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑙𝑎 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 ,
𝑙𝑏
𝑝𝑢𝑙𝑔2
(𝑀𝑃𝐴)
 La ecuación empírica propuesta por Johnson para estimar la deformación de
extrusión
∈ 𝑥= 𝑎 + 𝑏𝑙𝑛𝑟𝑥
∈ 𝑥= 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑢𝑠𝑖𝑜𝑛
a y b son constantes empíricas para el ángulo dado
𝑎 = 0.8 𝑦 𝑏 = 1.2 𝑎 1.5
Los valores de ay b tienden a aumentar cuando se incrementa el ángulo
 La presión del pisón para la extrusión indirecta
𝑝 = 𝛾𝑓 ∈ 𝑥
𝛾𝑓 = 𝑠𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑛 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑎 𝑙𝑎 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙

9. , sin 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛
En la extrusión directa, el efecto de fricción entre las paredes del recipiente y el tocho
ocasiona que la presión del pisón sea más grande que la extrusión indirecta
 Para calcula la presión en el pisón en la extrusión directa:
𝑝 = 𝛾𝑓 (∈ 𝑥+
2𝐿
𝐷0
)
2𝐿
𝐷0
= 𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡𝑎 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑎
𝑙𝑎 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑒𝑑𝑜 − 𝑡𝑜𝑐ℎ𝑜
𝐿 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑜𝑐ℎ𝑜 𝑟𝑒𝑚𝑎𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑢𝑖𝑟
𝐷0 = 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑜𝑐ℎ𝑜
Si p disminuye al reducir la longitud remanente del tocho durante el proceso
 La fuerza de pisón en la extrusión directa o indirecta es la presión multiplicada
por área
𝐹 = 𝑝𝐴 𝑂

10. Grafica de presión vs carrera del pisón
 Formula de la potencia
𝑃 = 𝐹𝑣
𝑃 = 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 .
𝑝𝑢𝑙𝑔 − 𝑙𝑏
𝑚𝑖𝑛⁄ (
𝑗
𝑠
)
𝐹 = 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑠𝑜𝑛 , 𝑙𝑏(𝑁)
𝑣 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑠𝑜𝑛 .
𝑝𝑢𝑙𝑔
𝑚𝑖𝑛
( 𝑚
𝑠⁄ )
 Dados y prensas de extrusión
Los factores importantes en un dado, es el ángulo del dado y la forma del orificio
La mitad del ángulo del dado se muestra en la figura, es el ángulo 𝛼

11. Para ángulos menores, el área superficial del dado aumenta y también la fricción en la
interface dado-tocho
Un ángulo grande del dado ocasiona mayor turbulencia del flujo del metal durante la
reducción y aumento de la fuerza en el pisón
El ángulo depende como el material de trabajo, temperatura del tocho y lubricación.
 El efecto de la forma del orificio del dado puede valorarse por el factor forma.
𝐾𝑥=0.98 + 0.02(
𝐶 𝑥
𝐶𝑐
)^2.25
𝐾𝑥= 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑢𝑠𝑖𝑜𝑛
𝐶 𝑥 = 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑖𝑑𝑎, 𝑝𝑢𝑙𝑔( 𝑚)
𝐶𝑐 = 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑐𝑖𝑟𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑚𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑢𝑖𝑑𝑎 , 𝑝𝑢𝑙𝑔( 𝑚)
𝑒𝑛 𝑢𝑛 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒
𝐶 𝑥
𝐶𝑐
𝑑𝑒𝑠𝑑𝑒 1 ℎ𝑎𝑠𝑡𝑎 6
La ecuación puede no ser válida para valores mayores al límite superior de la escala
 Para formas distintas a la redonda la expresión de extrusión indirecta para la
presión es:
𝑝 = 𝐾𝑥 𝛾𝑓 ∈ 𝑥
 Para la extrusión directa:

12. 𝑝 = 𝐾𝑥 𝛾𝑓 (∈ 𝑥+
2𝐿
𝐷0
)
𝐾𝑥= 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎
Esfuerzo de Fluencia
El esfuerzo de fluencia se define corno el valor instantáneo del esfuerzo requerido para
continuar la deformación del material o mantener "fluyendo" al metal. El esfuerzo de
fluencia de un metal en función de la deformación puede expresarse como:
𝛾𝑓 = 𝐾 ∈ 𝑛
𝛾𝑓 = 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
𝐾 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑒𝑡𝑛𝑐𝑖𝑎
𝑛 = 𝑒𝑥𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑑𝑢𝑟𝑒𝑐𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛
Esfuerzo de Fluencia Promedio (𝜸 𝒇 )
𝛾𝑓 =
𝐾 ∈ 𝑛
1 + 𝑛
∈= 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙
Defectos enproductos extruidos
Reventado central
Este defecto es una grieta interna que se desarrolla como resultado de los esfuerzos de
tensión a lo largo de la línea central de la parte de trabajo.
Tubificado (bolsa de contracción)
La tubifificacion es un efecto asociado con la extrusión directa. es el hundimiento en ele
extremo del tocho

13. Agrietado superficial
Es resultado de las altas temperaturas de la pieza de trabajo que causan el desarrollo de
grietas superficiales. Ocurre cuando la velocidad de extrusión es demasiado alta y
conduce a altas velocidades de deformación asociadas congeneración de color, también
la alta fricción y el enfriamiento rápido de la superficie
Ejercicios
Un tocho de 3 pulga de largo y 1 pulga de diámetro se extruye en una operación de
extrusión directa con una 𝑟𝑥 = 4 .la extrusión tiene una sección recta transversal. El
ángulo del dado (medio ángulo) =90 .el metal de trabajo tiene un coeficiente de
resistencia de 60000 lb/𝑝𝑢𝑙𝑔2
y un exponente de endurecimiento por deformación de
0.18. use la formula de Johnson con a=0.8 y b=1.5 para estimar el esfuerzo de extrusión
.determine la presión aplicado al extremo del tocho cuando el pisón se mueve hacia
adelante
Solución
Deformación real ideal

14. ∈= 𝒍𝒏𝑟𝑥
∈= 𝒍𝒏4 = 1.386
Ecuación de Johnson
∈ 𝑥= 𝑎 + 𝑏𝑙𝑛𝑟𝑥
∈ 𝑥= 0.8 + 1.5𝑙𝑛4 = 2.879
Esfuerzo de fluencia
𝛾𝑓 =
𝐾 ∈ 𝑛
1 + 𝑛
𝛾𝑓 =
60000𝑥1.3860.18
1 + 0.18
= 53924.56lb/𝑝𝑢𝑙𝑔2
El tocho será forzado a través de la abertura del dado con longitud de 3pulg y con
ángulo de 90 grados
L=3 pulgada
𝑝 = 𝛾𝑓 (∈ 𝑥+
2𝐿
𝐷0
)
𝑝 = 53924.56(2.879 +
2𝑥3
1
) = 478796.17lb/𝑝𝑢𝑙𝑔2
L=2pulgada
p = 370947.05lb/𝑝𝑢𝑙𝑔2
L=1 pulgada
p = 263097.93lb/𝑝𝑢𝑙𝑔2

15. http://alumedsistemas.com/extrusion-de-aluminio-historia/