Extrusiones metálicas sa de cv del proceso de extrusión metálica

Extrusiones Metálicas SA de CV, como muchas empresas del sector, se basa en un proceso de fabricación de gran importancia: la extrusión metálica. Este método, utilizado para la creación de perfiles metálicos con una amplia variedad de formas y secciones transversales, es clave en diversas industrias. Este artículo profundiza en el proceso de extrusión metálica, sus diferentes tipos, el equipo utilizado y los defectos comunes, proporcionando una comprensión integral para aquellos interesados en Extrusiones Metálicas SA de CV o la industria en general.

Historia de la Extrusión Metálica

La invención de la extrusión metálica se remonta a 1797, gracias a Joseph Bramah, quien impulsó metal blando a través de una matriz utilizando un émbolo accionado manualmente para formar tubos metálicos. Posteriormente, en 1820, Bramah desarrolló la primera prensa hidráulica, con la que se fabricaron los primeros tubos de plomo, revolucionando la industria del conformado de metales. Esta innovación sentó las bases para las tecnologías actuales de Extrusiones Metálicas SA de CV y otras empresas similares.

¿Qué es la Extrusión Metálica?

La extrusión metálica es un proceso de conformado en el que se fuerza un metal (caliente o frío) a través de una matriz. Esto le imprime la forma de la matriz al metal extruido a medida que pasa a través de la cavidad. El material que emerge de la matriz se conoce como “extruido”. El metal soporta esfuerzos de compresión y cizallamiento para lograr la forma de la matriz. La naturaleza de estas fuerzas y las temperaturas elevadas permiten conformar materiales con propiedades que de otra manera serían frágiles. Además de metales, también se pueden extruir no metales como cerámica, plástico, arcilla, concreto, polímeros, etc.

Características Clave de la Extrusión Metálica:

• Proceso de bajo costo debido a la reducción de residuos y alta tasa de producción.
• Puede conformar materiales frágiles ya que solo aplica fuerzas de compresión y cizallamiento.
• Los productos resultantes tienen una excelente estructura de grano alargado en la dirección del material.
• Los productos también tienen un acabado superficial liso que reduce la cantidad de postratamiento.
• Se puede lograr un espesor de pared extremadamente delgado (~3 mm para acero y ~1 mm para aluminio).
• La extrusión puede crear secciones transversales extremadamente complejas con un espesor de pared uniforme en todo el producto.

El Proceso de Extrusión Metálica

El proceso de extrusión metálica ha experimentado muchos cambios desde sus inicios. Además de la extrusión directa de productos finales, se utiliza este proceso de fabricación para obtener una alimentación de material uniforme para aplicaciones de fabricación aditiva, como la impresión 3D. Este material se deposita luego capa por capa para crear el producto deseado. Un proceso genérico de extrusión metálica consta de los siguientes pasos:

Proceso de Extrusión en Caliente:

1. Preparación del metal de alimentación: El lingote o tocho es el metal de alimentación que se utiliza como materia prima en el proceso de producción. Este metal de alimentación debe cumplir con ciertos estándares prescritos por los diseñadores. Por lo general, tiene un perfil circular o cuadrado, pero también puede tener otras formas. El metal de alimentación en sí se crea utilizando métodos como el laminado en caliente o la colada continua.
2. Preparación para la extrusión: La materia prima estándar se coloca en el equipo de extrusión, como una prensa, y se calienta a la temperatura recomendada para el método de extrusión en caliente. La extrusión en frío no requiere ningún precalentamiento, ya que el proceso tiene lugar a temperatura ambiente.
3. Extrusión metálica: El proceso de extrusión tiene lugar mediante la aplicación de una fuerza de compresión que empuja el material hacia la matriz. La matriz tiene una pequeña abertura. Debido a las altas presiones, el metal sale de la matriz a través de la abertura, adoptando la forma de la matriz en el proceso. Una vez completado este proceso, se libera la presión y el producto pasa al siguiente paso.
4. Tratamiento térmico y postratamiento: El producto se somete a un tratamiento térmico para mejorar sus propiedades y prepararlo para sus condiciones de servicio. El proceso de tratamiento térmico es diferente para diferentes metales. Por ejemplo, en el caso del aluminio, primero se enfría la pieza extruida, luego se estira y se corta a las longitudes deseadas. Luego, las piezas se someten a un proceso de envejecimiento donde se calientan a 350 grados Fahrenheit y se mantienen durante cuatro horas para endurecerlas.

Tipos de Procesos de Extrusión

Existen varios tipos de formas de extrusión metálica para elegir. Si bien los principios básicos siguen siendo invariables, se aplican de manera diferente para lograr una gran variedad de productos. Todos los procesos de extrusión metálica se pueden clasificar en uno de los siguientes tipos:

• Extrusión en caliente: En la extrusión en caliente, se calienta el metal de alimentación por encima de su temperatura de recristalización. Esto ablanda el metal, lo que le permite fluir a través de la abertura de la matriz. La alta temperatura de trabajo evita que el material se endurezca por trabajo. La alta presión significa que es necesario el uso de lubricante. La configuración para la extrusión en caliente es costosa de comprar y mantener. Solo puede generar ganancias cuando el tamaño del producto es grande.
• Extrusión en frío: Cuando la extrusión se lleva a cabo a temperatura ambiente, se denomina extrusión en frío. El método sigue siendo el mismo, excepto que el material no se calienta en absoluto, o solo ligeramente, antes de la extrusión. Este proceso de fabricación tiene una serie de ventajas y desventajas en comparación con la extrusión en caliente. Las ventajas incluyen tiempos de lote más cortos, tolerancias más finas, acabado superficial más suave y ausencia de oxidación. Las desventajas incluyen la necesidad de más potencia porque el material no es fácil de trabajar. Además, las propiedades mecánicas del material están sujetas a cambios en el curso del proceso de extrusión en frío. La velocidad de extrusión es menor a tales temperaturas.
• Extrusión en tibio: Cuando la extrusión se realiza a temperaturas entre la temperatura ambiente y la temperatura de recristalización del metal, se denomina extrusión en tibio. En comparación con los procesos de fabricación mencionados anteriormente, la extrusión en tibio ofrece beneficios como un mayor control sobre las propiedades del extruido, como la ductilidad. Las temperaturas para la extrusión en tibio oscilan entre 424 °C y 975 °C. La temperatura nunca supera el punto de fusión crítico en ninguna etapa del proceso de conformado del metal.
• Extrusión por fricción: La extrusión por fricción es un proceso algo pasado por alto que recientemente ha ganado mucha más atención debido a sus ventajas en la fabricación aditiva. En la extrusión por fricción, el calor generado por la fricción entre la matriz y el metal de alimentación se utiliza para calentar el metal de alimentación. Por lo tanto, el metal de alimentación no requiere ningún precalentamiento, sino que utiliza la energía interna para elevar la temperatura de extrusión. La aplicación de carga empuja el metal de alimentación a través de la abertura de la matriz y la pieza extruida sale por la parte superior con la forma de la matriz. La ventaja de la extrusión por fricción sobre otras es que se puede agregar metal reciclable como alimentación directamente. Los residuos, como pequeños desechos, bloques, virutas de mecanizado y polvo, se pueden utilizar para fabricar productos terminados sin ningún pretratamiento.
• Microextrusión: El proceso de microextrusión crea productos en el rango submilimétrico para aplicaciones especiales. El proceso sigue siendo el mismo, pero requiere matrices y émbolos pequeños, lo que representa un desafío con requisitos de precisión estrictos. Los productos de microextrusión caben dentro de un cuadrado de 1 mm. Varios otros problemas también entran en juego cuando se trata de productos pequeños, como los límites de grano y la estructura, los defectos de deformación y la estabilidad de formación.

Equipo de Extrusión

Hay varios equipos disponibles para la extrusión. Se pueden clasificar de diferentes maneras según las características del equipo. Algunos de estos son la dirección de la aplicación de la fuerza, el medio para la aplicación de la fuerza, etc. Algunos tipos populares de equipos de extrusión son los siguientes:

• Extrusión directa: La extrusión directa utiliza una matriz estacionaria mientras que el émbolo crea la presión sobre el metal fluido. Debido a esta presión, el fluido escapa a través de la abertura de la matriz. La abertura de la matriz está en el contenedor en el lado opuesto del punzón. Por lo tanto, la pieza extruida sale en la dirección del movimiento del émbolo. Es por eso que también se conoce como extrusión hacia adelante. La extrusión directa es el proceso de extrusión más popular. Tiene ventajas tales como: utillaje simple, compatible con extrusión en caliente y en frío, sin modificación en el tocho. Algunas desventajas de este proceso son: alta fuerza de fricción entre el tocho y el contenedor, por lo que se necesitan fuerzas altas para la extrusión, fuerza variable durante el curso de la extrusión, el extremo del tope permanece en el interior.
• Extrusión indirecta: En la extrusión indirecta, la abertura de la matriz está en el émbolo. A medida que el punzón comprime el metal fluido, fluye a través de la abertura de la matriz en la dirección opuesta al émbolo. Es por eso que también se conoce como extrusión hacia atrás. La extrusión indirecta consume menos energía debido a la fricción reducida entre el tocho y el contenedor. Similar a la extrusión directa, la extrusión indirecta se utiliza para la extrusión en caliente y en frío. Un inconveniente de este proceso es que es difícil soportar el extruido. El émbolo es hueco, lo que limita la carga aplicable.
• Extrusión hidrostática: En los métodos anteriores, el émbolo estaba en contacto directo con el tocho. Pero en la extrusión hidrostática, el tocho se presuriza mediante un fluido. El tocho está rodeado de fluido en todas las direcciones, excepto donde toca la matriz. Esto elimina la fricción entre el tocho y el contenedor, lo que a su vez reduce la cantidad de fuerza requerida para la extrusión. Cuando se aplica la fuerza, la abertura de la matriz es el único punto de liberación y se produce la extrusión. Las ventajas de utilizar la extrusión hidrostática son: fuerzas más bajas para la extrusión, un flujo de material uniforme, temperatura más baja del tocho. Esta configuración elimina cualquier residuo de tocho en el contenedor. Hay ciertos inconvenientes de la extrusión hidrostática que debemos tener en cuenta: preparación del tocho necesaria para la extrusión, solo se puede utilizar para la extrusión en frío, mantener altas presiones es un desafío.
• Extrusión por impacto: En la extrusión por impacto, el punzón se pone en contacto con el tocho a alta velocidad. La presión resultante empuja el extruido hacia afuera a través del espacio libre entre el punzón y la matriz. Esta cavidad de la matriz le da al extruido la forma requerida. Una vez que se levanta el punzón, el extruido sube con él y se separa de él utilizando una placa separadora. La extrusión por impacto se basa en la extrusión en frío y generalmente forma metales más blandos como aluminio, cobre y plomo.
• Extrusión lateral: En la extrusión lateral, la abertura de la matriz está en el lateral del contenedor. A medida que el punzón presiona el tocho, el extruido sale por el lateral del contenedor. Puede haber más de una abertura de matriz. En la extrusión lateral, el flujo de metal es perpendicular a la dirección del punzón. La extrusión lateral es una subdivisión especial del forjado en matriz cerrada. Por lo general, se utiliza como alternativa al encabezado, ya que es capaz de crear productos de gran longitud en una sola operación.

Defectos Comunes en la Extrusión Metálica

Los defectos son un subproducto inevitable de cualquier proceso. Pero siempre se pueden reducir en tamaño y número utilizando las precauciones correctas y el postratamiento. Hay tres tipos principales de defectos que se encuentran en los extruidos que pueden afectar significativamente la calidad del producto final:

• Fisuración superficial: La causa principal de la fisuración superficial son las tensiones excesivas en la superficie del material. Si hay una mayor fricción presente durante el proceso de extrusión, se produce una fisuración superficial.
• Fisuración interna: Cuando se forman grietas en el centro del producto extruido, se conoce como fisuración interna. La baja fricción y las bajas relaciones de extrusión en la zona de deformación conducen a este defecto. Se puede controlar aumentando la fricción en la interfaz herramienta-tocho.
• Tubería: Tubería se refiere a un vacío en forma de embudo en el producto final. Cuando hay impurezas u óxidos presentes en el material de partida, provoca un defecto de tubería.

Extrusiones de Aluminio: Un enfoque específico

Las extrusiones de aluminio representan una parte importante del mercado de Extrusiones Metálicas SA de CV y otras empresas similares. El aluminio, por su ligereza y maleabilidad, es ideal para este proceso. Se calienta a altas temperaturas (alrededor de 900 ºF) y se fuerza a través de una matriz, obteniendo así una forma moldeada. Posteriormente, se enfría y endurece, y se corta a la longitud deseada.

Aleaciones de Aluminio para Extrusión:

Las aleaciones de la serie 6xxx son especialmente aptas para la extrusión. Entre ellas destacan:

• Aluminio 6005: Alta resistencia a la corrosión y fuerza moderada. Ideal para tubos, conectores de automoción, escaleras y aplicaciones estructurales.
• Aluminio 6063: Excelente acabado, resistencia a la corrosión y conductividad eléctrica. Utilizado en marcos de puertas y ventanas, tubos, disipadores térmicos, etc.
• Aluminio 6463: Alta densidad y límite elástico. Apto para aplicaciones de arquitectura y construcción (barras, tubos, varillas, etc.).

Beneficios de las Extrusiones de Aluminio:

• Peso ligero: Facilita el manejo y el transporte.
• Resistencia y maleabilidad: Permite refuerzos y adaptaciones al diseño.
• Resistencia a la corrosión: No se oxida, gracias a su película de óxido natural.
• Excelente conductividad térmica y eléctrica: Ideal para aplicaciones que requieren disipación de calor o conducción de electricidad.
• Incombustible y sin chispas: Seguro para entornos inflamables.
• Propiedades no magnéticas: Útil en aplicaciones con campos magnéticos.
• Cualidades reflectantes: Protección contra la luz o radiación.
• Mecanizado sin juntas: Reduce la posibilidad de fugas o aflojamiento.
• Perfiles personalizables: Adaptación a necesidades específicas.
• Sostenibilidad: Altamente reciclable.

Aplicaciones Comunes de las Extrusiones de Aluminio:

• Aeroespacial y militar
• Arquitectura y construcción
• Sistemas electrónicos y eléctricos
• Equipos médicos
• Equipamiento deportivo
• Telecomunicaciones
• Material de exposición
• Aplicaciones industriales
• Transporte

Formas de Extrusión de Aluminio:

• Canales: En C, Z, U, etc.
• Perfiles con ranura en T: Facilitan el ensamblaje modular.
• Extrusiones 80/20: Sistemas de montaje.
• Marcos: Estructuras metálicas.
• Tubos: Cilindricos, cuadrados o rectangulares.

La extrusión metálica, y en particular la extrusión de aluminio, es un proceso fundamental en la fabricación de una amplia gama de productos. Comprender sus detalles técnicos es clave para apreciar la calidad y la versatilidad de las piezas producidas por empresas como Extrusiones Metálicas SA de CV.