INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERA EN METALURGIA Y MATERIALES

2° Examen DepartamentalEstancia Industrial III

AlumnoCerda  Sánchez  Omar Francisco.

Grupo MM81

1. Explicar en que consiste el proceso de estirado /trefilado de alambre, cual es la diferencia de uno con el otro .¿ Cuál es su objetivo y de que materia prima se parte?.

Estirado: Proceso de conformación plástica por el cual se produce una disminución de la sección de un material, modificando sus propiedades mecánicas. Se consigue haciéndolo pasar a través de unos orificios calibrados (hileras). Para que un metal o aleación pueda ser estirado debe:

Ser suficientemente dúctil.

Ser suficientemente tenaz.

Tener excelente calidad y uniformidad (para evitar la rotura al estirarse).

Se realiza en unas máquinas horizontales llamadas bancos de estirar.

En ellos se obliga a pasar el material por una boca, en la que se pone un cono mayor o menor dependiendo de la sección de material que se quiera reducir

Trefilado: Proceso de reducción de secciones, de un sólido, que se lleva a cabo a través de dos o más operaciones seguidas, Es un mecanismo de endurecimiento por deformación el cual consiste en estirar un alambrón ó redondo de acero. Se lleva acabo usualmente a temperatura ambiente (25°) dando un número de pases o reducciones consecutivas a través de un dado.

ESTIRADO TREFILADO

Barras y tubos de 4-6 m Redondos por laminación enrollados

Diámetro mayor de 10 mm Diámetro de 5-8 mm

Objetivo primario:

Endurecer o dar una forma determinada a una barra

Objetivo primario:

Adelgazar el material

Objetivo secundario:

Adelgazamiento del material

Objetivo secundario:

Calibrado y endurecimiento

La operación se realiza de una sola vez La operación se realiza en varias pasadas

Diferencias

1. Elaborar un diagrama de flujo que comprenda hasta el acero galvanizado.

La preparación de la superficie del acero es el paso más importante en la aplicación de cualquier

tipo de revestimiento. Una preparación inadecuada es generalmente la causa de falla prematura

del recubrimiento antes de cumplir su vida útil esperada.

Por esta razón el galvanizado requiere un pre-tratamiento de la superficie. Esta preparación

superficial tiene un control de calidad intrínseco al proceso, simplemente porque el zinc no

reaccionará metalúrgicamente con el hierro en una superficie de acero que no esté perfectamente

limpia. Cualquier falla en la preparación superficial será detectada inmediatamente, al sacar la

pieza del baño de zinc fundido porque estas áreas no serán recubiertas y se toman entonces

acciones correctivas antes de que el producto abandone la planta. La Figura 2 muestra un

diagrama de flujo del proceso industrial del galvanizado

En el primer baño se eliminan la grasa y aceites que se encuentran sobre la superficie del acero.

En la mayoría de los casos se utiliza una solución de soda cáustica caliente. Existen otras

tecnologías a base de soluciones ácidas. Inmediatamente se eliminan los restos de detergentes

por medio de enjuagues con agua.

El próximo baño es un ataque por medio de una solución de ácido clorhídrico o ácido sulfúrico.

El objetivo es eliminar los óxidos que cubren la superficie a galvanizar dejando el acero desnudo.

Este paso es seguido de un enjuague con la finalidad de eliminar vestigios de acido evitando así su

arrastre hacia los procesos siguientes.

Decapado – Enjuague

El tercer paso es la inmersión en una solución de cloruros de amonio y de zinc a la que

comúnmente se denomina “flux”. Este flux tiene dos funciones: producir un ataque decapante o

“mordiente” que termina de preparar la superficie y al mismo tiempo deja una patina protectora

sobre el acero para que no se oxide.

La próxima operación es la inmersión en un baño de zinc fundido a 465 grados centígrados para

producir la aleación superficial zinc-hierro deseada. Una vez galvanizada la pieza, se le enfría para

luego ser sometida a un proceso de inspección en el cual se evaluará su aspecto final como así

también el espesor del recubrimiento obtenido.

3. Explicar qué importancia tiene una reducción costo por pase en comparación a una baja reducción ; por pase en la pureza y resistencia a las tracción del acero obtenido y a que se debe dicho comportamiento .

Si la reducción se incrementa, también los esfuerzos de estirado aumentan. Si la reducción es lo suficientemente grande, los esfuerzos de estirado excederían la resistencia a la fluencia del material que sale. Cuando esto pasa, el alambre estirado simplemente se alarga, en lugar de que el nuevo material se comprima a través de la abertura del dado. Para que el estirado de alambre sea exitoso, el esfuerzo máximo de estirado debe ser menor que el esfuerzo de fluencia del material que sale. Es fácil determinar este esfuerzo de estirado máximo y la posible reducción máxima que puede hacerse en un paso bajo ciertas suposiciones. Supongamos un metal perfectamente plástico (n = 0), sin fricción y sin trabajo redundante. En este caso ideal, el esfuerzo de estirado máximo posible es igual a la resistencia a la fluencia del material de trabajo. Si expresarnos esto usando la ecuación para el esfuerzo de estirado bajo condiciones de deformación ideal, ecuación, e igualamos Yf = Y (porque n = 0):

El valor dado por la ecuación 3.41(c) se usa frecuentemente como la reducción teórica máxima posible en un solo paso, aun cuando éste ignora:

1) los efectos de fricción y del trabajo redundante que podrían reducir el valor máximo,

2) el endurecimiento por deformación que podría incrementar la reducción máxima posible, debido a que el alambre a la salida podría ser más resistente que el metal inicial.

En la práctica, las reducciones por paso están muy por debajo de los límites teóricos. Los límites superiores en la práctica industrial parecen ser reducciones de 0.50 para estirado simple de barras y 0.30 para estirado múltiple de alambre

4. Describir en el caso del alambre de acero en que consiste el Patentado , como se logra , ¿ Cual es su objetivo ? ¿ qué microestructura se obtiene ? ¿ que acero se aplica ?

Es un proceso que comienza con una formación austenita a 900°C, seguido por un enfriamiento a 550°C. La idea del patentado es un rápido enfriamiento en plomo líquido a 550°C en 1 segundo.

5. Los defectos que puede presentar el alambron son :A) Originados por la obtención de aceroB) Originados en el proceso de la laminación.

De acuerdo con la condición del material y las variables del proceso, los productos extruidos pueden desarrollar varios defectos que pueden afectar en forma apreciable su resistencia y su calidad. Algunos defectos son visibles a ojo; otros sólo se pueden descubrir con las técnicas de ensayos no destructivos. Hay tres defectos de extrusión principales: agrietamiento de la superficie, tubos y agrietamiento interno. Agrietamiento de la superficie. Si la temperatura de extrusión, la

fricción o la velocidad son demasiado altas, la temperatura en la superficie se incrementan significativamente y esta condición puede causar el agrietamiento o desgarre de la superficie.

6. Explicar que importancia tiene el contenido de C en el posible , caso de reducción de area total

El carbono es el principal elemento químico en el acero. Al incrementar el contenido de Carbono en el acero aumentara la resistencia a la tensión pero disminuye la ductilidad.

Las reducciones totales arriba del 85% para aceros de medio y alto carbono disminuyen las propiedades mecánicas en en el acero como la ductilidad, torsiones, dobleces, etc.

7. Enumerar las pruebas de laboratorio las que es sometido el alambre y ver si llena los requisitos de calidad solicitados.

Requisitos mecánicos.

Propiedades a la tensión.

El material debe cumplir con los requisitos de tensión, indicados en la tabla, basados en el área nominal del alambre.

Notas:

a) Cuando se pruebe material con una resistencia a la tensión mayor de 687 MPa (70 kgf/mm2) el alargamiento no debe ser menor de 5%.

b) Cualquiera que se cumpla (alargamiento o reducción de área)

Doblado.

La probeta de doblado debe soportar un doblez en frío a 180º (a una temperatura no menor de 288 k (15º C) sobre un mandril, sin que se presenten grietas, a simple vista, en la parte exterior de la porción doblada, tal como se indica en la tabla 4.

Tabla .- Requisitos de tensión (a)

Resistencia a la tensión, mín., en

MPa (kgf / mm2)559 (57)

Resistencia de fluencia, mín., en

MPa (kgf / mm2)490 (50)

Alargamiento, mín. en %, en

10 Diámetros6% (b)

Reducción del área mín. 30% (b)

Requisitos de doblado.

Diámetro nominal del alambre, en mm

Tipo de alambre Características de la prueba

Hasta 7,79

LisoDoblado sobre un mandril de diámetro igual al de la probeta

CorrugadoDoblado sobre un mandril de diámetro igual a dos veces el de la probeta

Mayores de 7,79

LisoDoblado sobre un mandril de diámetro igual a dos veces el diámetro de la probeta

CorrugadoDoblado sobre un mandril de diámetro igual a cuatro veces el diámetro de la probeta.

Tolerancias.

Corrugaciones.

El espaciamiento promedio de las corrugaciones debe determinarse dividiendo una longitud determinada de la probeta entre el número de corrugaciones individuales, en cualquier línea de corrugaciones y en cualquier lado de la probeta. Una longitud determinada de la probeta debe considerarse como la distancia de un punto de una corrugación a otro punto igual de cualquier otra corrugación sobre la misma línea de corrugaciones en el alambre.

Altura

La altura promedio mínima de las corrugaciones debe determinarse a partir de mediciones efectuadas, como mínimo en dos corrugaciones típicas, en cada línea de corrugación del alambre. Las mediciones deben hacerse en el centro de las corrugaciones.

Masa (peso)

La variación permisible en masa (peso) de cualquier alambre corrugado es 6% de su masa (peso nominal). Las masas (pesos) teóricas indicadas en la tabla 1, o cálculos similares en diámetros no indicados, deben usarse para establecer la variación.

Diámetro

La tolerancia en el diámetro es de 3% del diámetro normal especificado. La diferencia entre los diámetros máximo y mínimo, medidos en cualquier sección transversal dada, no debe ser mayor de 5%.

Acabado.

El alambre debe estar libre de defectos perjudiciales tales como: grietas, traslapes, etc., que afecten sus propiedades mecánicas.

El óxido, grietas de superficie o irregularidades superficiales del alambre que no está destinado a la fabricación de mallas no debe ser causa de rechazo, siempre que las dimensiones mínimas, el área de la sección transversal y las propiedades de tensión, determinadas sobre una probeta limpiada a mano, con un cepillo de alambre, no san menores que lo especificado en esta norma.