Procesos de Laminación y Forja: Técnicas y Aplicaciones Industriales

Proceso General de Laminación

Puede ser realizada en caliente o en frío. Para reducir el número de pasadas, se parte de un material bruto más próximo a la forma final del producto, que se consigue en la colada desde el horno inicial. La colada puede ser en lingotera o continua. El proceso se inicia con un tren de desbaste que, a partir de lingote o palanquilla, se obtienen desbastes planos (slab) o desbastes cuadrados (bloom). A partir de estos productos se inician las líneas de los distintos productos. El proceso general de laminación en frío comienza con una limpieza del producto a procesar.

Clasificación de los Laminadores

Laminador: Equipo donde se montan los rodillos y que permite ajustar su separación.

Clasificación según:

• Número de cilindros: Dúo, trío, cuarto y múltiple.
• Sentido de movimiento: Reversible y no reversible.
• Finalidad del proceso: De desbaste, de acabado y universal.
• Modo de funcionamiento: Semicontinuo y continuo.

Reducción Máxima de Laminación

Ocurre cuando a la entrada del laminador, la componente longitudinal del rozamiento es mayor que la componente radial. En laminación en caliente, si se quieren reducciones mayores sin incrementar el diámetro, se puede utilizar un laminador planetario. Éste se compone de pequeños cilindros situados alrededor de uno de apoyo más grande. Los cilindros pequeños realizan una laminación de la superficie del arco de contacto con el desbaste, consiguiendo una reducción del 90% de una sola pasada. Para que el desbaste avance es necesario utilizar un par de rodillos de alimentación.

Deformación de los Cilindros

Sufren: Flexión del cilindro y deformación elástica.

La carga sobre los cilindros produce una flexión pequeña sobre éstos, que da lugar a un espesor en la chapa mayor en su centro. Se soluciona fabricando cilindros ligeramente abombados. La deformación elástica de los cilindros y de los castilletes bajo la carga de laminación dan lugar a que chapas muy delgadas pasen entre los cilindros sin sufrir deformación plástica. Se corrige exigiendo un espesor mínimo para laminar, proporcional al radio de los cilindros. Para espesores muy reducidos, los cilindros son de radio pequeño.

Estos cilindros más pequeños se apoyan en otras más grandes, que evitan que se deformen en exceso, al hacerlos más resistentes (laminadores múltiples).

Laminación de Tubos

Para obtener tubos sin soldadura al pasar la barra/tubo entre rodillos dispuestos oblicuamente. Esta disposición provoca el avance del tubo.

Métodos de laminación de tubos:

• Cilindros oblicuos: Los cilindros tienen una forma acorde al producto a obtener tras la pasada. Están montados con un ángulo de inclinación respecto del eje del tubo (3º÷6º), que da lugar a la componente de avance. Para crear el hueco, se usa un mandril.
• Por conos o discos: Deriva de la anterior, pero obtiene tubos de paredes más delgadas. Los diferentes diámetros a lo largo de la generatriz de los conos/discos genera el avance del tubo.

Laminación Circular

Para obtener anillos de gran diámetro (de diámetro >10m y altura >4m). Al pasar, el anillo se agranda (se reduce la sección), por lo que los cilindros deben desplazarse adecuadamente.

Fases:

1. Forjado del tocho en bruto en forja abierta para obtener un agujero central y las medidas iniciales.
2. Laminado circular.
3. Expansión a las medidas finales del anillo y mejorar las cualidades estructurales.

Proceso de Forja

Conforma plásticamente el material al someterlo a una fuerza de compresión de forma gradual o dinámica con frecuencia, en caliente. Se usa para conformar piezas fundidas generalmente, mejorando sus propiedades metalúrgicas y mecánicas y obteniendo un preconformado.

Materiales para Forja

Se pueden forjar: aceros al carbono, aleados, inoxidables, de herramientas, aluminio, titanio, cobre, bronce… A mayor deformabilidad del material, mayor facilidad para procesarlo.

Tipos de Procesos de Forja

Puede realizarse en frío, o en caliente (materiales duros o deformaciones grandes).

Forja en Caliente

Ventajas:

• Mayores deformaciones.
• Reduce las tensiones.
• Piezas más grandes.
• Formas complejas.
• Altura de los relieves puede ser grande.

Inconvenientes:

• Oxidación superficial.
• Factor de escala en las matrices.
• Calentamiento de la pieza.

Forja Semicaliente

Ventajas:

• Piezas con grandes cambios dimensionales.
• Mayor precisión.
• Menores distorsiones.

Inconvenientes:

• Oxidación superficial.
• Calentamiento de la pieza.

Forja en Frío

Ventajas:

• Mayor precisión.
• Se obvia la dilatación del material al forjar.
• No hay contracciones.
• Estampas/matrices con menor desgaste.
• No se calienta la pieza.
• Endurecimiento por deformación (mejor resistencia mecánica).

Inconvenientes:

• Altas presiones.
• Varias fases para obtener la pieza final.
• Recocido posterior.