Procesos de Conformado de Metales: Embutición, Estirado, Forja y Extrusión

Fundamentos del Proceso de Embutición

La **embutición** de una plancha consiste en darle una forma tridimensional. Se realiza colocando una **plancha** sobre la cavidad de una **matriz** para ser empujada hacia su interior mediante un **punzón**. La plancha se mantiene plana contra la cara superior de la matriz mediante una **placa pisón**.

Ejemplos de Aplicación

• Latas de bebidas
• Casquillos de municiones

Parámetros Clave del Proceso de Embutición

Parámetros Geométricos

Los parámetros clave incluyen:

• Di: Diámetro del disco de material a embutir.
• Dp: Diámetro del punzón.

Es crucial que el **punzón** y la **matriz** tengan las esquinas redondeadas; de lo contrario, se trataría de un proceso de **troquelado**.

El Juego (C)

El **juego (C)** entre los lados del punzón y la matriz corresponde al espesor de la chapa. Además, debe existir una **holgura** que oscile entre el **10% y el 20% del espesor de la chapa** a embutir. Este juego es fundamental por las siguientes razones:

1. Controla la **deformación** del material.
2. Asegura una **pieza de calidad**.
3. Protege el **punzón** y la **matriz**.
4. Permite la **extracción** de la pieza.

Proceso de Estirado

El **estirado** es un **proceso de conformado** en el que el material es **tirado** a través de una matriz, a diferencia de la extrusión donde se empuja. Los esfuerzos predominantes en el estirado son de **tracción**, aunque también se presenta **compresión** al pasar el metal por la abertura de la matriz.

Ventajas del Estirado

• **Control dimensional preciso**.
• **Buen acabado superficial**.
• **Mejora de las propiedades mecánicas**.

Aplicaciones del Estirado

La principal diferencia entre el **estirado de barras** y el **estirado de alambre** radica en el diámetro del material procesado y el equipo utilizado.

Estirado de Barras

El **estirado de barras** se realiza como una operación de estirado simple, donde el material es sometido a **tracción** a través de la abertura de la matriz. Dado que el material inicial posee un diámetro considerable, la pieza resultante es generalmente recta y no enrollada.

Estirado de Alambre

El **estirado de alambre** se lleva a cabo a partir de rollos de alambre que pueden medir cientos de metros de longitud, los cuales pasan a través de una serie de **dados de estirado**.

La Forja

La **forja** es un **proceso de fabricación** de **conformado por deformación plástica** que se puede realizar en **frío** o en **caliente**. En este proceso, la deformación del material se produce por la aplicación de **fuerzas de compresión**.

Este proceso se utiliza para conferir una forma y propiedades específicas a los **metales y aleaciones**. La deformación puede llevarse a cabo de dos maneras principales:

• Por **presión**: de forma continua, utilizando **prensas**.
• Por **impacto**: de modo intermitente, utilizando **martillos pilones**.

Es un **proceso de conformado de metales** en el que **no se produce arranque de viruta**, lo que resulta en un **ahorro significativo de material** en comparación con otros procesos, como el **mecanizado**.

Tipos de Equipo de Forjado

• **Intermitente**: Basado en **golpes** (ej. martillos pilones).
• **Continuo**: Basado en **prensado** (ej. prensas).

Proceso de Extrusión

La **extrusión** es un **proceso de conformado por compresión** en el que el material de la pieza es forzado a fluir a través de la abertura de una **matriz** que define la forma de su sección transversal.

Ventajas del Proceso de Extrusión

• Se puede aplicar a una gran variedad de formas, especialmente en la **extrusión en caliente**.
• Permite obtener **tolerancias estrechas**, en especial en la **extrusión en frío**.
• Genera **poco o ningún desperdicio** de material.

Desventajas del Proceso de Extrusión

La principal limitación es la **geometría de la sección transversal**, la cual debe ser la misma a lo largo de toda la pieza extruida.

Extrusión en Frío

En la mayoría de los procesos de **extrusión en frío**, no se requiere el **calentamiento previo del tocho**.

Ventajas de la Extrusión en Frío

• Se logra mayor **resistencia** debido al **endurecimiento por deformación**.
• Permite obtener **tolerancias estrechas**.
• Resulta en **acabados superficiales mejorados**.
• **Ausencia de capas de óxido**.
• Posibilidad de **altas velocidades de producción**.

Extrusión en Caliente

Características de la Extrusión en Caliente

• Requiere un **calentamiento previo del tocho**.
• Permite lograr mayores **reducciones de tamaño** y formas más complejas.
• Conlleva una **reducción de la fuerza** en el pisón y una mayor velocidad del mismo.
• Implica la necesidad de **lubricación** y de conseguir **condiciones isotermas**, debido al contacto del tocho con las paredes del recipiente.

Extrusión Directa (Hacia Adelante)

En la **extrusión directa**, el **tocho de metal** se carga en un **recipiente** y un **pisón** comprime el material, forzándolo a fluir a través de la abertura de una **matriz** situada en el extremo opuesto del recipiente.

Desperdicio y Fricción

Este método genera **desperdicio**. Al aproximarse el pisón al dado, una pequeña porción del tocho, conocida como **tope** o **cabeza**, permanece y no puede ser forzada a través de la abertura del dado. Esta porción debe ser separada del producto final mediante corte.

Además, se produce una **gran fricción** entre el tocho y la superficie interior del recipiente, lo que resulta en un **aumento de la fuerza** requerida en el pisón de empuje.

Extrusión Indirecta (Inversa o Hacia Atrás)

En la **extrusión indirecta**, el **dado (matriz)** está montado sobre el **pisón**, en lugar de estar en el extremo opuesto del recipiente. Al penetrar el pisón en el material de trabajo, fuerza al metal a fluir a través de la abertura en la dirección opuesta a la del pisón.

Ventajas de la Extrusión Indirecta

Dado que el **tocho no se mueve** con respecto al recipiente, **no hay fricción** en las paredes del mismo. Consecuentemente, la **fuerza requerida en el punzón es menor** en comparación con la extrusión directa.