Influencia de lubricantes II

ACEROS CAMESA S.A de C.V
Importancia de la lubricación durante el trefilado de acero alto carbono.
Por: Ing. Guillermo Rangel
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Sinopsis
La lubricación es uno de los aspectos fundamentales para la industria metal –
mecánica. En este caso Aceros Camesa enfatiza la importancia en el estudio
tribológico del proceso de trefilado de aceros alto carbono.
La parte más crítica durante la producción del alambre es sin duda la interfase
formada por la herramienta (dado) – la pieza a conformar (alambre) debido al
estudio de la interacción entre superficies por movimiento relativo (velocidad de
trefilado) provoca fenómenos de fricción originando a su vez un desgaste del
herramental, disminuyendo su vida útil. En este apartado se engloba el estudio de
fenómenos de transporte en dicha interfase así como las características que debe
cumplir el lubricante para promover un flujo plástico uniforme durante el proceso.
Es vital entender las leyes básicas de tribología y establecer los sistemas
teológicos para determinar los requerimientos que debe cumplir un lubricante.
De acuerdo a lo anterior un buen lubricante debe disminuir al máximo el desgaste
de las superficies lubricadas, el calor generado por fricción, el consumo de energía
y el impacto negativo sobre el ambiente cuando finalmente se desecha.
Si el lubricante no es adecuado para la interfase metal – herramienta, estos
estarían en contacto provocando defectos superficiales y/o microestructurales.
Uno de los aspectos fundamentales es conocer la influencia de la velocidad en el
mecanismo de lubricación, así como de la viscosidad por aumento de
temperatura.
El diseño de la herramienta determina el comportamiento y la cantidad de
lubricante suministrado durante la operación.
El incremento de la temperatura debido a la deformación disminuye la viscosidad
del jabón lubricante, de esta manera se forma una película fluida delgada de la
cual es importante conocer el espesor.
Para determinar como se comporta el fluido (de forma turbulenta o laminar) a la
entrada del dado; cabe señalar que el ángulo de entrada del diseño del dado
determina la cantidad de lubricante que se suministra al material; Otro propiedad
física importante es la granulometría adecuada en cada paso.
La experiencia a demostrado que la fuerza de tiro varía con el área o
espaciamiento de la película lubricante en la interfase.
La deformación plástica de un material depende de:
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Un volumen constante
Grado de deformación
Velocidad de deformación
La velocidad es función del tipo de lubricación y condiciones de fricción generados
en la interfase; lo anterior provoca dos efectos en el proceso:
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Eleva los valores de fuerza requeridos
Distribuye los esfuerzos de tensión como fuerzas irregulares
ocasionando un estado de tensión tridimensional.
Los tipos de lubricación que existen para contrarrestar este efecto son:
1. Película límite
2. Hidrodinámica
3. Mixta
Durante la deformación la energía mecánica es disipada dentro del material por
medio de la conducción, convección, con elevadas velocidades de estirado por lo
tanto el calor es emitido al centro del metal. Sin embargo para controlar los
incrementos de temperatura, el diseño de las máquinas trefiladoras cuentan con
una parte fundamental que son los blocks; los cuales en su interior poseen un flujo
de agua que debe ser uniforme para controlar la temperatura.
Si existe aumento de temperatura el jabón lubricante se funde más rápido entre
cada dado disminuyendo el espesor de capa que debe ser alrededor de 9 nm
teóricamente.
Un principio adicional de calor por efecto de fricción en la interfase, es que los
gradientes de temperatura excesivos originan esfuerzos residuales en el centro.
Durante el trefilado la deformación no es uniforme en la sección transversal.
Una de las ventajas de la lubricación hidrodinámica es que no genera cambio en la
densidad del material.
En el trefilado de alambre, la magnitud y distribución de temperaturas depende de
1. temperatura inicial del dado
2. Cantidad de calor generada por deformación plástica y fricción
en la interfase
En conclusión de acuerdo a la ley de la viscosidad de Newton, el Número de
Reynolds, fenómenos de transporte así como los parámetros importantes para el
diseño y manufactura de alambres se determina que el mejor lubricante es aquel
que cumple con los siguientes requerimientos:
• Disminución del desgaste en la pastilla de carburo de tungsteno
• Controlar la viscosidad para diminuir variables en el proceso.
• Disipación de calor adecuada durante el proceso
• Punto de fusión bajo ( De acuerdo a Tp)
• Reactividad controlada
• Elevada lubricidad
• Fácil remoción
• Fácil dispersión
Durabilidad de la película lubricante
Por lo tanto para Aceros Camesa S:A de C:V es importante el estudio de estas
teorías para conocer el régimen óptimo de lubricación, así como su influencia en
el proceso de trefilado y el efecto en las propiedades mecánicas del producto
terminado.
Bibliografía:
G.E DIETER MECHANICAL METALURGY, Mc. GRAW HILL, NEW YORK 1991, 774 pp
M MAYO , CONFORMACION DE METALES, INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL, MEXICO, 375
PP, 1997
J.SCHEY, TRIBOLOGY IN METALWORKING FRICTION, LUBRICATION AND WEAR, AMERICAN
SOCIETY FOR METALS , METALS PARK OHIO, 736 PP 1983.