Proceso de trefilado en metales con ejercicios

1. TEMA: TREFILADO.
DOCENTE: ING. PANTA MESONES, JULIO.
CURSO: PROCESAMIENTO DE MATERIALES METÁLICOS.
ALUMNOS: PASACHE CAMACHO, ERIK.
RUIZ ALARCON, GARY ALEXANDER.
POZO VERA, ANDRES.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE
TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERIA
E.A.P DE INGENIERIA DE MATERIALES

2. TREFILAD
O

3. INTRODUCCION
 Durante el siglo pasado, paralelamente al desarrollo de nuevos productos, el
aumento de las velocidades de procesos y a los mayores requerimientos de
calidad, el trefilado ha ido pasando progresivamente de ser un arte, marcado por
el secreto industrial, a empezar a convertirse en una auténtica ciencia.
 Los estudios realizados han permitido la mejora y el control de diferentes
parámetros del proceso. En particular, han sido los numerosos esfuerzos
destinados al conocimiento del flujo del material en su paso por la matriz, así
como los dedicados a evitar la rotura de los alambres durante la fabricación y
optimizar la geometría de las hileras. Parámetros como la fuerza de trefilado, la
lubricación y la temperatura han centrado la atención de los investigadores.

4. CONCEPTOS
 El trefilado es uno de los procesos de conformación de metales más
comunes. Éste consiste en reducir de forma simétrica la sección de una
barra, traccionándola a través de un dado cónico o también denominado
matriz.
 El trefilado puede ser usado en diversos materiales para generar variadas
formas finales no necesariamente circulares. Este proceso se realiza en frío
y es posible trefilar tanto barras huecas como barras rellenas.

5. TIPOS DE TREFILADO
 Tipos de trefilados en alambres y tubos:
a) trefilado sin herramienta.
b) trefilado con pepa fija.
c) trefilado con pepa flotante.
d) trefilado con mandril.

6. ¿POR QUÉ TREFILAR ?
TREFILADO
 El excelente acabado superficial del producto obtenido.
 Mejora la resistencia a la tracción y limite elástico del
material como resultado del trabajo en frio.
 Además de que generalmente implica un bajo costo en
comparación con los demás procesos de conformación
tubos.

7. OPERACIONES PREVIAS Y PREPARACIÓN AL
TREFILADO
1.Patentado: Se trata del tratamiento térmico utilizado para eliminar las tensiones residuales
inducidas en la laminación y para obtener una estructura uniforme de perlita.
2.Preparación superficial(decapado): Para prevenir el daño en la superficie de la pieza en la
matriz durante el trefilado, se realiza una preparación superficial. En primer lugar se debe
limpiar la pieza de contaminantes y a continuación se le recubre con fosfatos. Además de esta
pre lubricación, existe una lubricación posterior, durante el proceso.
3.Punteado: Consiste en preparar una pequeña longitud de un extremo del alambrón hasta
dejarlo con unas dimensiones menores que la matriz. Este extremo preparado, llamado punta
está listo para pasar por la hilera.
4.Proceso de trefilado: En el proceso se hace pasar la punta ya preparada a través de la hilera
y se une a un tambor cilíndrico que al girarlo ira enrollando. En las máquinas secas, la matriz
es colocada en un adaptador dentro de una caja. Esta caja contiene grasa y otros lubricantes
a través de los cuales debe pasar el alambre antes de llegar a la matriz. En este proceso, se
obliga al material a pasar a través de varias matrices colocadas en serie. Finalmente, se suele
hacer pasar al material a través de una enderezadora por flexión rotativa, lo que produce una
homogenización de las tensiones residuales internas y superficiales del material.

8. DIAGRAMA DE UNA MAQUINA CONTINUA
DE TREFILADO

9. TRATAMIENTOS POSTERIORES AL TREFILADO
Su finalidad es relajar y redistribuir las tensiones residuales internas y superficiales del acero.
 Recocido: Contra tensiones a temperaturas menores que la de recristalización del
material, con objeto de no perder las propiedades ganadas en el proceso de
deformación plástica sufrido.
 Estabilizado: Consiste en calentar el alambre a temperatura cercana a 400°C
manteniendo aplicada una carga de tracción aproximadamente igual a un medio de la
de rotura. El mantenimiento a esta temperatura es corto, y el enfriado lento. Este
tratamiento termomecánico tiene como objetivo originar una pequeña deformación
plástica produciendo una redistribución y homogenización de las tensiones residuales.
 Envejecido: Se diferencia del estabilizado, porque en este caso no se aplica tensión al
alambre durante el tratamiento. La temperatura puede ser poco superior a la del caso
anterior. Este tratamiento produce una relajación de las tensiones residuales.

10. PARÁMETROS QUE CONTROLAN EL PROCESO
DEL TREFILADO
LA CARGA DE TREFILADO
 Es la fuerza con la que se tira del alambre para hacerlo pasar a través de la hilera. Es un
parámetro básico del trefilado que tiene una estrecha relación con el porcentaje de
reducción de sección del material. En la práctica, la reducción de área por paso de trefilado
rara vez supera el 30 -35%. El porcentaje habitual en la industria americana es de 20%.
MATERIAL DE LA MATRIZ
 La selección del material depende del tamaño, composición, forma, tolerancia, entre otros
factores. Las matrices utilizadas para el trefilado están sujetas a severos esfuerzos de
abrasión. Los materiales más frecuentemente usados son carburos de wolframio y
diamantes.
FRICCIÓN EN EL PROCESO DE TREFILADO
 La fricción normalmente se la caracteriza por medio de la variable μ que representa el
coeficiente de roce entre el material y el dado. Existen varias definiciones para este
parámetro, las cuales dependerán de distintos factores tales como la rugosidad superficial.

11. LUBRICACIÓN
 Una lubricación adecuada es esencial en el proceso, para dar menor coeficiente de
rozamiento y mínimo de recubrimiento. Es importante también que el calor generado se
extraído, especialmente cuando el trefilado se realiza a gran velocidad. En caso contrario
lubricante puede fallar y el alambre pierde propiedades.
CALOR GENERADO
 Las operaciones a las que se somete el material durante el proceso pueden traer consigo
incremento de varios cientos de grados, especialmente en la zona de contacto del
y la matriz. La deformación plástica y el rozamiento generan una importante cantidad de
calor y solo una parte del mismo es eliminado por la refrigeración. En el caso del
rozamiento, el aumento de la temperatura puede conducir a disminuir la lubricación.
Además de provocar una pobre calidad superficial del alambre.
VELOCIDAD DE TREFILADO
 Este proceso trabaja a gran velocidad, del orden de varios metros por segundo. Dentro
máquina, la velocidad de paso del alambre por la hilera irá aumentando al ir
la sección del material.

12. PARÁMETROS GEOMETRICOS DEL TREFILADO
 𝐷𝑜: diámetro de entrada del material
 𝐷𝑓: diámetro de salida del material trefilado
 𝐹𝑡: fuerza de trefilado
 𝑉: velocidad del material
 𝜎𝑡: tensión de trefilado
 𝛼: semi-ángulo de trabajo
 β: semi-ángulo de entrada
 𝛾: semi-ángulo de salida
 𝐻𝑐: paso recto o largo del cilindro de calibración
 𝐷𝑐:diámetro del cilindro de calibración

13. CAMBIOS PRODUCIDO POR EL
TREFILADO
CAMBIOS MICROESTRUCTURALES
Luego del proceso de trefilado, se producen una serie de cambios en la
microestructura del material:
•Las láminas de ferrita y cementita se encuentran fuertemente orientadas en la
dirección longitudinal del alambre.
•El espacio interlaminar, parámetro muy importante, se ha reducido, es decir, las
láminas se han estrechado.
•Se desarrolla en la ferrita una textura cíclica muy acusada. En la cementita la
textura es menos marcada.

14. MAQUINARIAS DEL TREFILADO
La trefiladora se puede dividir en 5 ensamblajes principales:
 •Estructura de la máquina
 •Dado de traficación
 •Bobina de alambre trefilado
 •Sistema de transmisión de potencia
 •Panel de control eléctrico

19. TIPOS DE DADOS :
1.CARBURODE TUGSTENO
2. DIAMANTE

21. EJERCICIOS DE TREFILADO:
EJERCICIO 1.
 Un alambre de acero 1010 se estira a través de un dado con un ángulo de entrada
= 15º. El diámetro inicial es 2.5 mm y el diámetro final es 2 mm. El coeficiente de
fricción en la interfase trabajo-dado es 0.07. El metal tiene un coeficiente de
resistencia K = 207 MPa y un exponente de endurecimiento por deformación
n = 0.20.
 Determine el esfuerzo de estirado y la fuerza de estirado en esta operación.
(F)FUERZA DE ESTIRADO; donde:
Yf: Esfuerzo de fluencia promedio.
d : Esfuerzo de estirado
µ: Coeficiente de fricción
: Ángulo del dado
Lc: Longitud de contacto
del material de trabajo con
el dado de estirado

22.  Solución: Calculando los valores de D y Lc.
𝐷 =
𝐷𝑜+ 𝐷𝑓
2
= 2,25 mm
𝐿𝑐 =
𝐷𝑜− 𝐷𝑓
2 𝑠𝑒𝑛 15º
= 0,9659 mm
 Entonces:
∅ = 0,88 + 0,12
𝐷
𝐿𝑐
= 1,1595
 Se calculan las áreas respectivas antes y después del estirado y se obtienen:
Ao=
πDo
2
4
=
π 2,5
2
4
4,91mm2
Af =
πDf
2
4
=
π 22
4
= 3,14mm2
 La deformación real resultante
𝜀 = 𝑙𝑛
𝐴𝑜
𝐴𝑓
= ln
4,91
3,14
= 0,4470
: Factor que se usa para
deformación de una sección
transversal redonda

23. K:Valor de esfuerzo para ε=1
n:Coeficiente de
endurecimiento por
deformación
ECUACIÓN DE SCHEY

24. EJERCICIO 2.
 Se quiere trefilar un alambre de Cobre de 6mm de diámetro, cuyo comportamiento plástico
puede aproximarse por la ley:
a) Calcular la deformación máxima admitida por el cobre.
b) Calcular el diámetro final mínimo que podría obtenerse con el material dado en una pasada.
a)