Mecanica

INTRODUCCIÓN
El proceso de trefilado de un alambre de sección circular consiste en reducir de forma simétrica la sección del mismo al hacerlo pasar, mediante una fuerza de tiro, a través de una hilera o serie de hileras (también denominadas matrices o dados [1]).

El trefilado húmedo por resbalamiento está formado por un juego de tambores de distintos diámetros dispuestos en dos ejesparalelos que giran a diferentes velocidades.
En medio de ellos están ubicados los distintos dados dela serie de trefilación; ver figura 1.Todo el conjunto está sumergido en un baño de jabón de trefilación.
La particularidad de este proceso es que la reducción de área experimentada por el alambre se encuentra limitada por la relación de velocidades existente entre sus ejes giratorios. Este hecho haceque sólo exista un cierto porcentaje de resbalamiento admisible entre el alambre y los tambores de tiro que pueda compensar el desgaste de los dados; ver figura 2.

Figura 1 Ubicación del tren de hileras en los tambores de la máquina

Figura 2. Detalle de los tambores escalonados de la máquina trefiladora.

Uno de los problemas del proceso en condiciones de operación industrial es el cortedel alambre cuando se trefilan diámetros pequeños, especialmente en los diámetros nominales de 0,8 mm y 0,9 mm, lo que implica pérdida de tiempo y paradas del proceso continuo de trefilación.

Cabe señalar que el material de entrada ya cuenta con un gran endurecimiento previo al proceso debido a que el alambre experimenta una deformación cercana al 90% de deformación producto de la trefilación enseco anterior. En las últimas hileras de este proceso la velocidad de operación alcanza los 10 m/s. Para lograr predecir la evolución de las propiedades mecánicas del alambre durante el proceso de deformación, se presentan en este trabajo los resultados de una campaña experimental que contempló ensayos de trefilación a escala de laboratorio para los distintos dados correspondientes al proceso detrefilado húmedo. En dichos ensayos se midieron las cargas de trefilación en cada pasada. Además, el alambre de cada reducción fue sometido al ensayo de tracción convencional con el fin de derivar, a partir de la curva de tensión ingenieril v/s deformación ingenieril, la evolución de los parámetros elásticos y plásticos característicos del material a medida que se reduce su diámetro. Luego, sesimuló el comportamiento del material en cada uno de los ensayos de tracción a través de un modelo elastoplástico de grandes deformaciones con endurecimiento potencial (expresado por la ecuación de Hollomon) implementado en un programa de cálculo preexistente denominado VULCAN [2].

Los parámetros obtenidos en la simulación numérica del ensayo de tracción se consideraron en la simulación delproceso de trefilación, utilizando el mismo modelo antes mencionado, para cada uno de los dados. De la comparación de los resultados numéricos con los experimentales se verificó que el modelo entrega una respuesta mecánica representativa de la experimentada por el material en el proceso industrial.
TRABAJO EXPERIMENTAL
Material
El material caracterizado fue el correspondiente a un alambre del tipoER70S-6 de la AWS (American Welding Society). La composición química media del material se presenta en la tabla 1. Dicho alambre fue obtenido a la salida del trefilado seco existente en la empresa Indura Solcon. En la tabla 2 se entrega un detalle de los diámetros de reducción para cada etapa del proceso de trefilado húmedo para dos medidas de diámetros finales en la última reducción.

Tabla 1.Composición química media del alambre.
C
Si
Mn
P
S
Cr
Mo
Ni
Cu
0,064
0,968
1,45
0,011
0,014
0,034
0,016
0,022
0,026


Tabla 2. Diámetros de reducción del proceso de trefilado húmedo.

Reducción
Diámetro
0,9 (mm)
Diámetro
0,8 (mm)
diámetro inicial
2,02
1,75
1
1,89
1,60
2
1,75
1,47
3
1,60
1,35
4
1,47
1,24
5
1,35
1,13
6
1,24
1,05
7
1,13
0,97
8...