Lección 3.4DeformarCapítulo 3 · Conformado másico

Trefilado

Estira una varilla a través de hileras cada vez más pequeñas

La trefilación estira una varilla metálica a través de una serie de orificios cada vez más pequeños hasta convertirla en alambre. Los cables eléctricos, los clips, los muelles, las vallas y los cordones de acero del interior de los neumáticos de coche empiezan así. También es el primer paso para fabricar un tornillo: el alambre que ves aquí alimenta las máquinas de las dos lecciones siguientes.

Foto: European Coal and Steel Community, CC BY-SA 4.0, vía Wikimedia Commons

Trefilación: una hilera de cerca y luego una máquina de varias hilerasArriba: lo que ocurre dentro de una hilera (pasos 1 a 4). Abajo: una máquina trefiladora que lo repite muchas veces (pasos 5 y 6). Los números en círculo coinciden con los pasos de abajo.

Cómo funciona

Prepara la varilla. El material de partida es alambrón laminado en caliente, normalmente de unos 5,5–8 mm de grosor, suministrado en bobinas. Se le quita la cascarilla y se afila su punta (se hace más fina) para poder pasarla por la hilera.
Lubrica. La varilla pasa por una caja de polvo de jabón o un baño de aceite. El lubricante reduce la fricción y el calor dentro de la hilera.
Aprieta en la hilera. La hilera es una pieza muy dura (carburo de wolframio, o diamante para el alambre fino) con un agujero cónico. El cono aprieta el metal, y un corto tramo recto llamado zona de calibrado fija el diámetro final.
Tira con un cabrestante. Un cabrestante (un tambor motorizado) tira del alambre a través de la hilera. Tirar, no empujar, es lo que hace que esto funcione: el alambre sale más fino, más largo y más rápido de lo que entró.
Repite con muchas hileras. Una hilera solo puede reducir la sección en torno a un 15–30 %, o el alambre se rompería bajo la tracción. Así que una trefiladora encadena muchas hileras y cabrestantes, cada hilera algo más pequeña que la anterior.
Recuece y bobina. La trefilación hace el metal más duro y rígido (endurecimiento por deformación). El alambre de cobre suele recocerse (calentarse para ablandarlo de nuevo) y luego se enrolla en bobinas; el alambre de acero para tornillos se enrolla en rollos para el paso siguiente.

Datos clave

Materiales: Cobre, aluminio, aceros de bajo y alto carbono, acero inoxidable, wolframio, oro y otros metales preciosos
Piezas típicas: Cable eléctrico, alambre para tornillos y clavos, alambre para muelles, vallado, cordón para neumáticos, alambre de soldadura, cuerdas de guitarra
Tamaño de pieza: Desde varillas o barras de unos 25 mm hasta alambres más finos que un cabello (de alrededor de 0,01 mm)
Precisión: Diámetro normalmente dentro de unos ±0,01–0,05 mm; el alambre muy fino, mucho más ajustado
Acabado superficial: Lisa y brillante; brillante en el cobre, a menudo cubierta con restos de lubricante en el acero
Tamaño de lote adecuado: Volumen muy alto; las líneas funcionan durante horas con una sola bobina de una tonelada o más
Coste de utillaje y máquina: Hileras: de decenas a cientos de dólares cada una (las de diamante, más). Máquinas de varias hileras: cientos de miles de dólares o más
Velocidad: El alambre de acero suele salir de la última hilera a varios metros por segundo; el alambre fino de cobre, a decenas de metros por segundo

Ventajas y límites

Ventajas

Alambre muy preciso, redondo y liso a bajo coste por kilogramo
Trefilar en frío hace el metal mucho más resistente (útil para muelles y cordón de neumáticos)
Rápido, continuo y muy automatizado
Hileras baratas y duraderas, fáciles de cambiar por un tamaño nuevo

Límites

Solo productos largos y finos de sección constante
Cada hilera elimina solo un poco, así que hacen falta muchas pasadas
El metal se endurece y a menudo necesita recocido entre etapas
La suciedad, una mala lubricación o un defecto en la varilla pueden romper el alambre

Dónde se usa

EléctricoConductores de cobre y aluminio para cables, bobinados de motores, líneas eléctricas
TornilleríaAlambre de acero para tornillos, pernos, remaches y clavos
AutomociónCordón de neumáticos, muelles, estructuras de asientos, cables de freno y de embrague
ConstrucciónAlambre de pretensado para hormigón, vallado, mallas, alambre de atar
Bienes de consumoClips, perchas, cuerdas de guitarra y de piano, cadenas de joyería

Cómo reconocerlo

Un alambre perfectamente redondo y liso con un diámetro constante en toda su longitud.
Finas líneas rectas a lo largo del alambre, vistas con una lupa, dejadas por la hilera.
Una película ligeramente mate o grasienta en el alambre de acero, del lubricante de trefilación.
Metal brillante y elástico: el alambre trefilado recupera más al doblarlo que el alambre blando recocido.

Compáralo con

Extrusión3.3la extrusión empuja el metal a través de una hilera, así que puede hacer formas gruesas y complejas; la trefilación tira y sirve para secciones finas y sencillas.Laminado3.2la laminación hace la varilla de la que parte la trefilación; la trefilación da luego el diámetro final preciso.Recalcado en frío3.5el siguiente paso de la historia del tornillo: el alambre trefilado se corta y se le forma la cabeza.

Míralo

Mecholic - For Mechanical Engineering · Todo el proceso, explicado paso a paso

Fundamentals of manufacturing processes · La forma de la hilera y cuánto puede reducir cada pasada

International Wire Group · Una planta de alambre real: trefilación, recocido y bobinado

Bekaert · Trefilación industrial de alambre de acero

Ver fotos reales

Wikipedia: Trefilado — principio, hileras, lubricación y máquinas de varias hileras, con fotos
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

La trefilación estira una varilla a través de hileras cónicas; cada hilera la hace un poco más fina y larga.
Muchas hileras seguidas convierten una varilla gruesa en alambre fino, con recocido para ablandarlo cuando hace falta.
El alambre de acero trefilado es la materia prima de los tornillos, el tema de las dos lecciones siguientes.