cont. APLICACION DE LOS MATERIALES DE INGENIERIA
Titanio
TREFILADO
Se entiende por trefilar a la operación de conformación en frío consistente en la reducción de sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través de un orificio cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado. los materiales más empleados para su conformación mediante trefilado son el acero, el cobre, el aluminio y los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.
Proceso de obtención del alambre
Tras el proceso de fundición del acero, se obtiene la palanquilla, de sección cuadrada, después por laminación en caliente se obtienen los rollos de alambrón con cascarilla. Este sufre un tratamiento térmico de austempering o patentado durante el cual, la austenita se transforma en bainita. La estructura bainítica da al material una ductilidad suficiente para facilitar su deformación en frío durante el proceso de trefilado.
Si se trata de alambres de acero con un bajo contenido en carbono, es suficiente un recocido, que recristaliza la ferrita dejando el material apto para trefilar.
El alambre así tratado pasa a continuación por un proceso de desoxidación en medio ácido, en el cual se eliminan los óxidos y la cascarilla que lo recubren al salir del horno de patentado. Antes del trefilado conviene proteger la superficie del alambre con una capa de fosfatos, (bonderización) o bien cobre, cal u otro depósito que servirá de soporte del lubricante de trefilería.
Trefilado
El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es paulatinamente menor. Esta disminución de sección da al material una cierta acritud en beneficio de sus características mecánicas.
La disminución de sección en cada paso es del orden de un 20% a un 25% lo que da un aumento de resistencia entre 10 y 15 kg/mm2. Alcanzando cierto límite, variable en función del tipo de acero, no es aconsejable continuar con el proceso de trefilado pues, a pesar que la resistencia a tracción que sigue aumentando, se pierden otras características como la flexión.
Si es imprescindible disminuir el diámetro del alambre, se hace un nuevo tratamiento térmico como el recocido que devuelve al material sus características iniciales.
Las máquinas utilizadas para realizar este proceso se denominan trefiladoras. En ellas se hace pasar el alambre a través de las hileras, como se ha dicho antes. Para lograrlo el alambre se enrolla en unos tambores o bobinas de tracción que fuerzan el paso del alambre por las hileras. Estas hileras se refrigeran mediante unos lubricantes en polvo y las bobinas o tambores de tracción se refrigeran normalmente con agua y aire. Las trefiladoras pueden ser de acumulación en las que no hay un control de velocidad estricto entre pasos o con palpadores en las que sí se controla la velocidad al mantener el palpador una tensión constante.
RECOCIDO
El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad una temperatura que permita obtener plenamente la fase estable a falta de un enfriamiento lo suficientemente lento como para que se desarrollen todas las reacciones completas.
§ Se emplea para ablandar metales y ganar tenacidad, generalmente aceros.
§ Se obtienen aceros más mecanizables.
§ Evita la acritud del material.
§ La temperatura de calentamiento está entre 600 y 700 °C.
§ El enfriamiento es lento.
TIPOS DE RECOCIDO
§ Recocido de regeneración o total
Cuando se trata de ablandar el acero y regenerar su estructura. Consiste en calentar el acero a una temperatura entre 30 °C y 50 °C superior a la crítica, mantener la temperatura durante un tiempo y dejarlo enfriar lentamente con objeto de conseguir un grano fino que facilite su mecanizado y una perlita con una configuración más dislocada. En general se deja enfriar dentro del mismo horno y se consiguen estructuras con grandes masas de perlitas rodeadas de ferrita o cementita.
§ Recocido de globalización
Se utiliza normalmente en aceros hipereutectoides para favorecer el mecanizado. Se calienta la pieza unos 15 °C a 50 °C por encima del equilibrio y se deja enfriar.
§ Recocidos subcríticos
Es decir, realizados a temperaturas inferiores a la crítica. Los principales recocidos subcríticos son:
§ Recocido de ablandamiento o globulización. Es un tratamiento que se da a los aceros después de la forja o laminación en caliente, para eliminar tensiones y dureza en vista a un mecanizado posterior. Se calienta la pieza a una temperatura inferior a la crítica y después se deja enfriar al aire libre.
§ Recocido contra acritud. Se hace en los materiales laminados o perfilados en frío, para quitarles la acritud y aumentar su tenacidad y favorecer la formación de cristales. Es un tratamiento similar al anterior pero realizado a temperatura inferior.
PROCESOS DE FABRICACIÓN APLICADOS AL MATERIAL TREFILADO
· Tratamiento Térmico de Recocido: En ciertas etapas del proceso, para importantes reducciones de área de la sección circular y/o en aceros de mayor aleación, su rápido endurecimiento hace necesario aplicar un tratamiento térmico de recocido, que recupera la ductilidad original y permiten continuar su trefilación.
· Decapado Químico: Es un proceso químico previo a la trefilación, que permite desprender de la superficie del material, la dura cáscara de óxido gris-negro que éste trae de su proceso de laminación en caliente (al ser fabricado en la acería), permitiendo además una perfecta adherencia del lubricante de trefilación. El proceso anterior evita el desgaste prematuro de las Hileras de Trefilación que tienen un alto costo.
· Lubricación: Para evitar el contacto directo de la Hilera (matriz cónica) con el acero en proceso de trefilación, se utiliza un lubricante en polvo de alta presión que durante su acción, se convierte en una pasta que sale adherida en forma de película, a la superficie del material procesado.
· Calibración: Estrechas tolerancias (h9 en Normas DIN) tanto en la redondez de la sección como en el diámetro de la barra, son otras de las características del material Trefilado. Las cualidades anteriores junto a muchas otras nombradas, permiten fabricar a partir de éste, piezas y partes de maquinarias. Con poca modificación, una barra trefilada pueden pasar a constituir un eje, montársele un rodamiento, ser materia prima para fabricación de piezas en serie torneadas en un torno automático o constituir materia prima para tornos C.N.C., etc.
· Superficie Terminada: La superficie del material Trefilado liso, están libres de rayas, de manera que cortando dichas barras en trozos adecuados, permiten que una parte o la totalidad de su superficie se transforme en una pieza mecánica terminada (caso de ejes de máquinas). Ello produce un gran ahorro de mano de obra y de maquinado respecto del uso de material Laminado en Caliente, cuya superficie natural es rugosa.
· Rectitud Longitudinal (flecha): Además de todas las características enumeradas anteriormente, cuando una barra de acero Trefilado es suspendido verticalmente desde un extremo, su eje de simetría no se desvía en más de 1% de una línea perfectamente recta o sea no más de 6 mm. en 6 metros. Esto permite su uso como materia prima para tornos automáticos, girando sin vibración a velocidades superiores a 5000 r.p.m. Si para dicha aplicación se utiliza material no trefilado, la herramienta de corte dejará una superficie torneada irregular.
· Propiedades Mecánicas: Como referencia el alambre duro y semiduro de acero SAE 1010 tiene una resistencia a la ruptura entre 60 y 75 [Kg/mm2] y el alambre de acero SAE 1045 tiene una resistencia a la ruptura entre 100 y 140 [Kg/mm2].
· El alambre o vara que se va a trefilar es introducida en uno o más dados sucesivos para reducir la sección.
· En la siguiente figura se puede ver un esquema del funcionamiento de trefilacion por etapas. Dado que la longitud del cable va aumentando, la velocidad a la entrada y a la salida de un dado es distinta, por lo que se necesita de reguladores de velocidad entre cada etapa. En general se utilizan rodillos que contienen parte del alambre trefilado y lo van entregando a la próxima etapa.
 En la siguiente figura se muestra un proceso manual de trefilacion, donde el alambre es sujetado con un alicate o alguna herramienta similar, y es tirado a través de una placa con agujeros que reducen la sección del alambre.
 DADOS
Los dados para trefilacion son típicamente de aceros para herramientas o carburos, como carburo de tungsteno; en alambres finos, se pueden utilizar dados de diamante. Para trefilacion de acero, se utiliza un inserto de carburo de tungsteno en un dado de acero, esto para aminorar costos y al mismo tiempo obtener una buena resistencia al desgaste en la parte en contacto con el alambre. Los ángulos del dado usualmente son entre 6 y 15 grados, y cada dado tiene tanto un ángulo de aproximación y un ángulo de entrada a la sección menor.
Así tenemos que en la figura siguiente se puede ver la estructura de una herramienta para este proceso. Esta presenta un área de entrada, seguida de un área de reducción, donde vemos el ángulo de aproximación. Luego viene una parte recta, donde el alambre es calibrado al tamaño requerido. A continuación, en la salida podemos ver que esta tiene un perfil suave, lo que permite que el cable salga suavemente.
 Vista en corte de un dado para trefilacion
EXTRUSION
La extrusión es un proceso usado para crear objetos con sección transversal definida y fija. El material se empuja o se extrae a través de un troquel de una sección transversal deseada. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesos manufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos, porque el material solamente encuentra fuerzas de compresión y de cizallamiento. También las piezas finales se forman con una terminación superficial excelente.
La extrusión puede ser continua (produciendo teóricamente de forma indefinida materiales largos) o semi continua (produciendo muchas partes). El proceso de extrusión puede hacerse con el material caliente o frío.
Los materiales extruidos comúnmente incluyen metales, polímeros, cerámicas, hormigón y productos alimenticios.
Historia
En 1797, Joseph Bramah patentó el primer proceso de extrusión para hacer un tubo de plomo. Éste consistía en el precalentamiento del metal para luego pasarlo por un troquel mediante un émbolo a mano. El proceso no fue desarrollado sino hasta 1820, cuando Thomas Burr construyó la primera prensa hidráulica. Hasta ese momento el proceso se llamó squirting. En 1894 Alexander Dick expandió el proceso de extrusión al cobre y aleaciones de bronce.  PROCESO
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