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EXTRUSION

PROCESOS INDUSTRIALES
by

OSCAR ORLANDO LOPEZ GOMEZ

on 9 October 2012

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Transcript of EXTRUSION

La extrusión es un proceso utilizado 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 cizalla miento. También las piezas finales se forman con una terminación superficial excelente.
La extrusión puede ser continua (produciendo teóricamente de forma indefinida materiales largos) o semicontinua (produciendo muchas partes). El proceso de extrusión puede hacerse con el material caliente o frío.
PROCESOS EXTRUSION PROCESOS El proceso comienza con el calentamiento del material. Éste se carga posteriormente dentro del contenedor de la prensa. Se coloca un bloque en la prensa de forma que sea empujado, haciéndolo pasar por el troquel. Si son requeridas mejores propiedades, el material puede ser tratado mediante calor o trabajado en frío.2
El radio de extrusión se define como el área de la sección transversal del material de partida dividida por el área de sección transversal del material al final de la extrusión. Una de las principales ventajas del proceso de extrusión es que este radio puede ser muy grande y aún producir piezas de calidad.
EXTRUSION EN CALIENTE.
La extrusión en caliente se hace a temperaturas elevadas para evitar el trabajo forzado y hacer más fácil el paso del material a través del troquel. La mayoría de la extrusión en caliente se realiza en prensas hidráulicas horizontales con rango de 250 a 12.000 t. Rangos de presión de 30 a 700 Mpa (4400 a 102.000 psi), por lo que la lubricación es necesaria, puede ser aceite o grafito para bajas temperaturas de extrusión, o polvo de cristal para altas temperaturas de extrusión. La mayor desventaja de este proceso es el costo de las maquinarias y su mantenimiento. EXTRUSION EN FRIO La extrusión fría es hecha a temperatura ambiente o cerca de la temperatura ambiente. La ventaja de ésta sobre la extrusión en caliente es la falta de oxidación, lo que se traduce en una mayor fortaleza debido al trabajo en frío o tratamiento en frío, estrecha tolerancia, buen acabado de la superficie y rápida velocidad de extrusión si el material es sometido a breves calentamientos.
Los materiales que son comúnmente tratados con extrusión fría son: plomo, estaño, aluminio, cobre, circonio, titanio, molibdeno, berilio, vanadio, niobio y acero.
Algunos ejemplos de productos obtenidos por este proceso son: los tubos plegables, el extintor de incendios, cilindros del amortiguador, pistones automotores, entre otros.
EXTRUSION TIBIA La extrusión tibia se hace por encima de la temperatura ambiente pero por debajo de la temperatura de recristalización del material, en el rango de temperaturas de 800 a 1800 °F (de 424 °C a 975 °C). Este proceso es usualmente usado para lograr el equilibrio apropiado en las fuerzas requeridas, ductilidad y propiedades finales de la extrusión.3
La extrusión tibia tiene varias ventajas rentables comparada con la extrusión fría: reduce la presión que debe ser aplicada al material y aumenta la ductilidad del acero. La extrusión tibia incluso puede eliminar el tratamiento térmico requerido en la extrusión en frío.
EXTRUSION DIRECTA La extrusión directa, también conocida como extrusión delantera, es el proceso más común de extrusión. Éste trabaja colocando la barra en un recipiente fuertemente reforzado. La barra es empujada a través del troquel por el tornillo o carnero. Hay un dummy block reusable entre el tornillo y la barra para mantenerlos separados. La mayor desventaja de este proceso es la fuerza requerida en la extrusión de la barra, es mayor que la necesitada en la extrusión indirecta porque la fuerza de fricción introducida por la necesidad de la barra de recorrer completamente el contenedor. Por eso la mayor fuerza requerida es al comienzo del proceso y decrece según la barra se va agotando. Al final de la barra la fuerza aumenta grandemente porque la barra es delgada y el material debe fluir no radialmente para salir del troquel. El final de la barra, llamado tacón final, no es usado por esta razón. EXTRUSION INDIRECTA En la extrusión indirecta, también conocida como extrusión retardada, la barra y el contenedor se mueven juntos mientras el troquel está estacionario. El troquel es sostenido en el lugar por un soporte el cual debe ser tan largo como el contenedor. La longitud máxima de la extrusión está dada por la fuerza de la columna del soporte. Al moverse la barra con el contenedor, la fricción es eliminada. Ventajas:
Una reducción del 25 a 30% de la fuerza de fricción, permite la extrusión de largas barras.
Hay una menor tendencia para la extrusión de resquebrajarse o quebrarse porque no hay calor formado por la fricción.
El recubrimiento del contenedor durará más debido al menor uso.
La barra es usada más uniformemente tal que los defectos de la extrusión y las zonas periféricas ásperas o granulares son menos probables. Desventajas:
Las impurezas y defectos en la superficie de la barra afectan la superficie de la extrusión. Antes de ser usada, la barra debe ser limpiada o pulida con un cepillo de alambres.
Este proceso no es versátil como la extrusión directa porque el área de la sección transversal es limitada por el máximo tamaño del tallo. EMPUJE Muchas de las prensas modernas de extrusión directa como indirecta usan empuje hidráulico, pero hay pequeñas prensas mecánicas que aún se usan. De las prensas hidráulicas hay dos tipos: prensa empuje-directo de aceite y empuje- acumulador de agua.
Prensa de empuje-directo de aceite son las más comunes porque son fiables y robustas. Estas pueden producir sobre 5000 psi (34,5 MPa). Suple una presión constante a lo largo de toda la barra. La desventaja es que son lentas, entre 2 y 8 ips (51 a 203 mm/s).
Empuje por acumulador de agua son más caras y más grandes que la prensa de empuje directo de aceite, esta pierde sobre el 10% de su presión sobre el golpe, pero son más rápidas, sobre los 15 ips (381 mm/s). Por esto son usadas en la extrusión del acero. También son usadas en materiales que tienen que ser calentados a altas temperaturas por razones de seguridad.
Las prensas de extrusión hidrostática usualmente usan aceite ricino con presiones por encima de 200 ksi (1380 MPa). El aceite de ricino es usado por su buena lubricación y su alta propiedad de presión.
TIPOS DE EXTRUSION EN POLIMEROS HOJA / EXTRUSIÓN DE PELÍCULA Por extrusión-soplado de película de plástico Para los productos tales como láminas de plástico o una película, el enfriamiento se consigue tirando a través de un conjunto de rodillos de enfriamiento (calendario o "frío" rollos), generalmente 3 o 4 en número. Correr demasiado rápido crea una situación indeseable llamado "nervio" - básicamente, el tiempo de contacto insuficiente se le permite disipar el calor presentes en el plástico extruido. En la extrusión de láminas, los rollos no sólo entregan la refrigeración necesaria, sino también determinar el espesor dela chapa y la textura de la superficie (en el caso de los rollos estructurado, es decir, lisa, Levante, haircell, etc.)A menudo, co-extrusión se usa para aplicar una o más capas para obtener propiedades específicas, tales como la absorción UV, tacto suave o "agarre", superficie mate, o reflexión de la energía. EXTRUSION DE PELICULA SOPLADA El proceso de extrusión de película soplada o película tubular es el método más común para la fabricación de películas o films, y en general se utiliza para fabricar bolsas de plásticos termoplásticos. Más de la mitad de las películas producidas hoy en día se hacen de polietileno, en su mayoría de baja densidad. OVER JACKETING EXTRUSIÓN En un proceso de recubrimiento de alambre, alambre desnudo (o haces de cables de camisa, filamentos, etc) se tira por el centro de una matriz. Se usan diferentes materiales para este fin en función de la aplicación. En esencia, un cable aislado es un tubo de pared delgada que se ha formado alrededor de un alambre desnudo. EXTRUSION DE TUBO Proceso de tubo extrusionado, como popotes y tubería médica, se fabrica lo mismo que un proceso de extrusión regular hasta la muerte. Secciones huecas suelen ser expulsadas para colocar un alfiler o un mandril en el interior de la matriz, y en la mayoría de los casos de presión positiva se aplica a las cavidades internas a través de los pines. Tubo con luces múltiples (agujeros) debe hacerse para aplicaciones especiales. Para estas aplicaciones, la herramienta se realiza mediante la colocación de más de un alfiler en el centro de la muerte, para producir el número de luces necesarias. En la mayoría delos casos, estos pines se suministran con la presión de aire de diferentes fuentes. De esta forma, el tamaño de luz individuales se puede ajustar mediante el ajuste de la presión de los pasadores individuales. COEXTRUSION Es la extrusión de varias capas de material de forma simultánea. Este tipo de extrusión utiliza dos o más extrusoras para fundir y entregar un caudal volumétrico constante de diferentes plásticos viscoso a un punto único de extrusión (die), que extrusión de los materiales en la forma deseada. Esta tecnología se utiliza en cualquiera de los procesos descritos más arriba (de film soplado, over jacketing, tubos, hojas). Los espesores de las capas son controladas por las velocidades relativas y tamaños de las extrusoras que hayan suministrado los materiales. Hay una variedad de razones, el fabricante puede elegir más de coextrusión de extrusión de una sola capa. Un ejemplo es en la industria de la esgrima de vinilo, donde coextrusión se utiliza para adecuar las capas en función de si están expuestos a la intemperie o no. Normalmente una fina capa de compuesto que contiene aditivos resistentes a la intemperie caros se alzan en el exterior, mientras que el interior tiene un paquete de aditivos que es más adecuado para la resistencia al impacto y el desempeño estructural. RECUBRIMIENTO DE EXTRUSION Recubrimiento de extrusión se utiliza un proceso de película soplada o emitidos para cubrir una capa adicional sobre un rollo de papel existente, papel de aluminio o de película. Por ejemplo, este proceso puede ser utilizado para mejorar las características del papel, con recubrimiento de polietileno para hacerla más resistente al agua. La capa de extrusión también puede ser utilizada como adhesivo para traer a dos de las demás materias juntos. Un producto conocido que utiliza esta tecnología es tetra pack. Características: •Su estructura se divide en una mitad inferior fija y una media móvil superior.
•La mitad estacionario es íntegramente compuesto de una parte del labio constante
•Media móvil está provisto de una porción de base y la porción de los labios flexibles.
•La porción de labio flexible está provisto de una pluralidad de ranuras en forma deU
•La continuidad de funcionamiento de la parte del labio flexible puede ser mejorada mediante el ajuste de la profundidad de la ranura, de conformidad con la forma de corte transversal de la misma.
RECICLADO
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