Laminado de perfiles


Laminado de perfiles

Introducción

El laminado es un proceso de deformación plástica en que el material circula de modo continuo y en una dirección preferente, por cilindros que originan fuerzas de compresión. La laminación se aplica tanto en frío como en caliente.

La laminación en caliente suele ser la primera etapa del proceso de transformación de materiales fundidos en productos acabados, pudiendo producirse grandes reducciones de sección. Es importante que toda la masa del metal se caliente uniformemente hasta la temperatura conveniente antes de sufrir la deformación, ya que se pueden producir problemas de agrietamiento y rotura. Los productos acabados más habituales por laminación en caliente son: chapas, barras, flejes y redondos que serán utilizados posteriormente en operaciones de conformado en frío o de mecanizado.

La laminación en frío se pueden obtener piezas totalmente acabadas con excelente acabado y características mecánicas. En este caso, no pueden producirse grandes reducciones en la sección.

FIGURA 1. Esquema sobre el funcionamiento del proceso de laminado

Proceso de conformado

Los procesos de laminación, generalmente, se realizan en un tren de laminación, es decir diversas unidades de rodillos que encadenadas unas detrás de otras forman la pieza final. Se clasifican de la siguiente manera:

  • Trenes de desbaste: desbastan lingotes en caliente para transformarlos en desbastes de sección cuadrada (tochos) o rectangulares (petacas). Las dimensiones de los productos obtenidos en estos trenes oscilan entre 130-140 mm de espesor y 130-550 mm de ancho.
  • Trenes de palanquilla: Laminan el desbaste procedente de los trenes de desbaste y lo transforman en productos de secciones cuadradas de 40-125 mm (Llamados Palanquillas) o de sección rectangular con dimensiones de entre 11-125 mm de espesor y 200-600 mm de anchura (llamados llantones).
  • Trenes de acabado: Se obtienen los productos acabados a partir de los obtenidos en los trenes de palanquillas. Dependiendo de la forma de los cilindros de los trenes de acabado, pueden obtenerse chapa, pletina, fleje,etc.; si son lisos y si son acanalados, se obtienen barras macizas, perfiles, carriles, etc.

Laminado de perfiles

En el laminado de perfiles se generan contornos en la sección transversal. Los productos elaborados por este procedimiento se les genera un perfil en I, en L, en doble T, canales en U. El proceso se realiza pasando el material de trabajo a través de rodillos que tienen impreso el reverso de la forma deseada. Los principios que se aplican al laminado plano se pueden aplicar al laminado de perfiles. El material inicial, de forma generalmente cuadrada, requiere una transformación gradual a través de varios rodillos para alcanzar la sección final. El diseño de la secuencia de las formas intermedias y los corresponientes rodillos se llama diseño de pases de laminación, su meta es lograr una deformación uniforme a través de las secciones transversales de cada reducción. De otra forma ciertas porciones de trabajo se reducen más que otras, causando una mayor elongación en estas secciones. Las consecuencias de una reducción no uniforme pueden ser torceduras y agrietamientos del material. Se utilizan rodillos horizontales y verticales para lograr una reducción consistente del material de trabajo.

File:I-BeamCrossSection.svg

  • FIGURA 2. Perfil metálico IPE-HE empleado en la construcción

Materiales y formas

Se laminan los aceros, aluminio,cobre, magnesio, plomo, estaño, zinc y sus aleaciones. Casi todos los metales utilizados en la industria han sufrido una laminación en alguna etapa de su conformación. El producto de partida es, en general, el lingote que proviene de una fusión, el cual una primera laminación lo desbasta dando oringen al llamado desbaste.

Equipo necesario

Este proceso requiere equipos pesados llamados molinos laminadores o de laminación que son los encargados de ejercer la presión necesaria al tocho o la palanquilla para reducir el espesor en los diferentes pasos. El molino de laminación consiste en dos rodillos opuestos que se denomina molino de dos rodillos. Estos pueden tener varias configuraciones: reversible y no reversible. En la no reversible los rodillos giran en la misma dirección. Y en la reversible los rodillos pueden girar en ambas direcciones y permite una serie de reducciones a través de los mismos rodillos pasando varias veces el material desde direcciones opuestas.

Referencias

  • Carlos Vila Pastor, Fernando Romero Subirón, Gracia M. Bruscas Bellido y Julio Serrano Mira, “Tecnología Mecánica: Metrología y procesos de conformado de metales sin arranque de viruta.”, Colección “Materials” de la UJI, nº 233.

Categoría:

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Dureza Brinell


Se denomina dureza Brinell a la medición de la dureza de un material mediante el método de indentación, midiendo la penetración de un objeto en el material a estudiar. Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900, siendo el método de dureza más antiguo.

Durómetro

Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El indentador o penetrador usado es una bola de acero templado de diferentes diámetros. Para los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo típico se suele utilizar una bola de acero de 10 a 12 milímetros de diámetro, con una fuerza de 3.000 kilopondios. El valor medido es el diámetro del casquete en la superficie del material. Las medidas de dureza Brinell son muy sensibles al estado de preparación de la superficie, pero a cambio resulta en un proceso barato, y la desventaja del tamaño de su huella se convierte en una ventaja para la medición de materiales heterogéneos, como la fundición, siendo el método recomendado para hacer mediciones de dureza de las fundiciones.

La bola penetra dejando una marca.

La carga a utilizar en el ensayo se puede obtener con la siguiente expresión:

P = K\cdot D^2\,

donde:

P\,: carga a utilizar medida en [kilopondio(kp)].
K\,: constante para cada material, que puede valer 5 (aluminio, magnesio y sus aleaciones), 10 (cobre y sus aleaciones), y 30 (aceros).
D\,: diámetro de la bola (indentador) medida en [mm].

Este ensayo sólo es válido para valores menores de 600 HB en el caso de utilizar la bola de acero, pues para valores superiores la bola se deforma y el ensayo no es válido. Se pasa entonces al ensayo de dureza Vickers. Para saber si el ensayo es válido o no, debemos usar el espesor de la pieza y la profundidad de la huella; mediante la formula siguiente: espesor de la pieza > ó = a 8 veces la profundidad de la huella. De este modo, si el valor resultante es menor al que tiene el espesor de la pieza diremos que el ensayo es válido, en caso contrario, no lo será; y por tanto pasaríamos al ensayo Vickers.

Fórmula aplicada

Para determinar el valor de la dureza Brinell se emplea la siguiente ecuación:

\mbox{HB}=\frac{2P}{\pi D^2}\left(\frac{1}{1-\sqrt{1-\frac{d^2}{D^2}}}\right)

donde:

P\,: carga a utilizar medida en kp.
D\,: diámetro de la bola (indentador) medida en [mm].
d\,: diámetro de la huella en superficie en [mm] (se toma como la media de d1 y d2).

Valores típicos

Durómetro Brinell portátill.

El valor HB suele ser menor que 600.

Esquema de una medición de este tipo de dureza

Dureza; Tipo de ensayo; Diámetro de la bola; Fuerza aplicada; Tiempo del ensayo Ejemplo:

250 HB 10 500 30

Donde las unidades son:

kp/mm^2 HB mm kp seg

Normativa

  • Madera – ISO 3350
  • Metales (de dureza blanda a media) – EN ISO 6506-1 a EN ISO 6501-4:
    • EN ISO 6506-1:2005: Metales – Prueba Brinell – Parte 1: Método de la prueba
    • EN ISO 6506-2:2005: Metales – Prueba Brinell – Parte 2: Verificación y calibración de la máquina de pruebas
    • EN ISO 6506-3:2005: Metales – Prueba Brinell – Parte 3: calibración de los bloques de referencia
    • EN ISO 6506-4:2005: Metales – Prueba Brinell – Parte 4: Tablas de valores de dureza

En Estados Unidos, ASTM

  • ASTM E10-08: Método estándar para la prueba de dureza Brinell para materiales metálicos.

Véase también

vía Dureza Brinell – Wikipedia, la enciclopedia libre.

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