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Lección 3.3DeformarCapítulo 3 · Conformado másico

Extrusión (perfiles de aluminio y tuberías de plástico)

Empuja metal o plástico a través de una matriz con forma

La extrusión empuja material a través de una abertura con forma (una matriz), como pasta de dientes de un tubo, dando una pieza larga con esa sección. Los marcos de ventana y los disipadores de calor son de aluminio extruido; las tuberías de agua y el aislamiento de cables son de plástico extruido. Una vez que tienes la matriz, puedes hacer la forma en cualquier longitud.

Extrusión (perfiles de aluminio y tuberías de plástico): una foto real
Foto: Ulfbastel, Public domain, vía Wikimedia Commons
Un émbolo o un husillo empuja el material a través de una hilera, como pasta de dientes de un tuboLo que sale de la matriz conserva la forma del orificio, con la longitud que quieras.Perfil de aluminio(extrusión directa, vista lateral en corte)hidráulicocilindroémbolo2el émbolo empujarecipientetocho calientematrizperfil1tocho calentado a unos 450–500 °C3el metal se comprime y pasael agujero con forma4enfriado, estirado rectoy corta a medidahilera, vista frontalperfil: misma formaTubería de plástico(extrusora de husillo, vista lateral en corte)motorgránulos de plásticocilindro calefactado, husillo giratoriomatriz con un pasadordepósito de refrigeracióntractorsierra567Leyenda:material que se conformapiezas de la máquina y matricescaloragua de refrigeración
Extrusión: una prensa de aluminio y una línea de tuberías de plásticoArriba: un perfil de aluminio (pasos 1 a 4). Abajo: una tubería de plástico (pasos 5 a 7). Los números en círculo corresponden a los pasos de abajo.

Cómo funciona

  1. Calienta el tocho. Un tocho (un tronco corto y grueso de aluminio) se calienta a unos 450–500 °C. Sigue sólido y no brilla, pero se vuelve lo bastante blando para fluir bajo presión.

  2. Empuja con el émbolo. El tocho se carga en un contenedor calentado. Un émbolo hidráulico lo empuja con una fuerza de cientos a miles de toneladas.

  3. Aprieta a través de la matriz. El metal fluye por la matriz (un disco grueso de acero con un agujero con forma). Sale como un perfil (una pieza larga de sección constante). En las formas huecas, el metal se divide alrededor de un núcleo central dentro de la matriz y se vuelve a unir.

  4. Enfría, estira y corta. Un tirador guía el perfil caliente a lo largo de una mesa mientras aire o agua lo enfría. Después se estira hasta dejarlo recto, se corta a longitud y a menudo se trata térmicamente o se anodiza (se le da una capa protectora de óxido).

  5. Tubería de plástico: funde con un tornillo. Gránulos de plástico caen de una tolva a un cilindro calentado. Un tornillo giratorio (un sinfín, como el de una picadora de carne) los funde con calor y fricción, y empuja la masa fundida hacia delante sin parar.

  6. Forma el tubo. La masa fundida fluye por un hueco anular en la matriz, alrededor de un pivote central que forma el agujero de la tubería.

  7. Enfría, tira y corta. La tubería blanda pasa por un tanque de agua que fija su tamaño final. Un tirador la arrastra a velocidad constante, y una sierra la corta a longitud.

Datos clave

Materiales
Aleaciones de aluminio (con mucho el metal más habitual), cobre, latón, magnesio; plásticos como PVC, polietileno y polipropileno
Piezas típicas
Marcos de ventanas y puertas, disipadores de calor, carriles y tubos, tuberías de agua, aislamiento de cables, molduras y juntas de plástico
Tamaño de pieza
Perfiles de aluminio de aproximadamente un centímetro a decenas de centímetros de ancho, cortados a longitudes de varios metros; tuberías de plástico desde unos pocos milímetros hasta más de un metro de diámetro
Precisión
Aluminio: unos ±0,1–0,3 mm en secciones pequeñas. Tubería de plástico: normalmente unas pocas décimas de milímetro
Acabado superficial
Lisa, con leves líneas de matriz a lo largo; el aluminio a menudo se anodiza o se pinta
Tamaño de lote adecuado
Desde series cortas (las matrices son baratas) hasta líneas de plástico que funcionan sin parar día y noche
Coste de utillaje y máquina
Matrices de aluminio: a menudo de unos cientos a unos pocos miles de dólares. Prensas y líneas completas: de cientos de miles a millones
Velocidad
Aluminio: un tocho entero prensado en unos pocos minutos. Plástico: continuo, normalmente metros por minuto

Ventajas y límites

Ventajas

  • Secciones complejas en una sola pasada, incluidas las huecas
  • Las matrices baratas hacen asequibles incluso series cortas de un perfil a medida
  • Continuo y rápido, con poco desperdicio (los extremos sobrantes se reciclan)
  • Buena superficie, lista para anodizar o pintar

Límites

  • Solo secciones constantes; los agujeros o detalles a lo largo hay que mecanizarlos después
  • Las paredes muy finas y las esquinas vivas son difíciles de conseguir
  • Los perfiles largos pueden torcerse o combarse y hay que estirarlos hasta dejarlos rectos
  • Los metales duros como el acero necesitan fuerzas muy altas y desgastan rápido las matrices

Dónde se usa

  • ConstrucciónMarcos de ventanas y puertas, secciones de muro cortina, barandillas, tuberías de desagüe de PVC
  • ElectrónicaDisipadores de calor, carcasas de equipos, perfiles para tiras LED
  • TransporteSecciones de carrocería de trenes y autobuses, barras de techo, vigas de parachoques
  • Fontanería y suministrosTuberías de agua y gas, conductos para cables, aislamiento de cables
  • Bienes de consumoRieles de cortinas, largueros de escaleras, mangueras de jardín
  • Alimentación (el mismo principio)Pasta, cereales de desayuno, aperitivos

Cómo reconocerlo

  • La sección es exactamente la misma en toda la longitud; un extremo cortado muestra el perfil completo.
  • Finas líneas rectas a lo largo (líneas de matriz), más fáciles de ver en aluminio sin tratar bajo una luz.
  • Extremos cortados con sierra, con agujeros y muescas añadidos después por mecanizado.
  • En las tuberías de plástico, texto impreso que se repite a lo largo, añadido cuando la tubería sale de la línea.

Compáralo con

Laminado3.2el laminado aprieta el metal entre rodillos giratorios; la extrusión lo empuja a través de una matriz fija y da formas mucho más complejas en una sola pasada.Trefilado3.4el estirado tira del metal a través de una matriz en vez de empujarlo, lo que solo funciona para secciones finas y sencillas.Pultrusión10.3el primo de los composites: fibras empapadas en resina se tiran a través de una matriz calentada.

Míralo

Hydro · Toda la vía del aluminio, explicada paso a paso

corematerials · Un corte sencillo del émbolo, el tocho y la matriz

Hydro · Una prensa real convirtiendo un tocho en un perfil

Machine GPM · Una línea de tuberías de plástico: extrusora, tanque de enfriamiento, tirador y sierra

Ver fotos reales

Recuerda

  • La extrusión empuja material a través de una matriz con forma; el producto conserva esa sección en cualquier longitud.
  • El aluminio lo empuja un émbolo un tocho cada vez; el plástico se funde y lo empuja sin parar un tornillo.
  • Las matrices baratas hacen asequibles los perfiles a medida, incluso en series pequeñas.

Más en Conformado másico

Los 100 procesos
3.1ShortForja (en matriz abierta y cerrada)Aprieta metal caliente entre matrices planas o con formaAbrir la lección3.2LaminadoEstira el metal a través del hueco entre rodillos giratoriosAbrir la lección3.4TrefiladoEstira una varilla a través de hileras cada vez más pequeñasAbrir la lección3.5Recalcado en fríoCortar alambre en tacos y recalcar una cabeza, en fríoAbrir la lección3.6Laminado de roscas y roscado con machoPresiona una rosca sobre una pieza en bruto, o corta o presiona una en un agujeroAbrir la lección

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