Trefilado rotatorio (también - extrusión rotacional y laminado rotacional ) - un método de fabricación de cuerpos huecos de revolución axisimétricos a partir de láminas o piezas brutas huecas (tubos), cubiertas por estirado en tornos o en máquinas especiales de hilado y laminado [1] [2] [3 ] [4 ] [5] [6] [7] [8] . El proceso es diferente de la compresión rotacional [9] . El dibujo rotacional produce piezas curvilíneas , cónicas y cilíndricas de alta precisión [10] . El método también se utiliza para la fabricación de tubos laminados en frío de paredes delgadas [11] .
Se utiliza para la fabricación de piezas a partir de aceros ordinarios y aleaciones, así como materiales refractarios y de difícil conformado.
Se utiliza cuando la fabricación de sellos costosos no es económicamente viable [10] [12] , así como para simplificar la fabricación de piezas grandes de forma compleja [13] .
El método de estirado rotacional surgió cuando se usaban rodillos engarzadores en lugar de cortadores en tornos convencionales, y originalmente se denominó proceso de torneado-hilado [14] .
La esencia del proceso radica en rodar la pieza de trabajo con la ayuda de rodillos a lo largo de un mandril giratorio a lo largo de la generatriz, en ausencia de deformación de la brida y un cambio en su diámetro [13] . Se puede realizar con un determinado adelgazamiento de las paredes, y sin adelgazamiento [15] .
En la producción en serie [10] , el trefilado se realiza en máquinas especiales de hilar y laminar, con movimiento hidráulico de los rodillos a lo largo de la pieza formadora. En la extracción de piezas pequeñas se utilizan máquinas con husillo horizontal , para piezas grandes - con uno vertical [11] .
El trefilado rotativo se realiza a partir de una palanquilla fijada en un mandril giratorio mediante rodillos que giran de forma satélite desde la palanquilla, que se desplazan a lo largo de la generatriz del mandril con la holgura requerida. Cuando los rodillos entran en contacto con la pieza de trabajo, surge una gran presión específica en el lugar de su contacto, bajo cuya influencia el metal de la pieza de trabajo fluye plásticamente hacia el espacio entre el rodillo y el mandril, formando una pieza. La superficie interior de la pieza adopta la forma de la superficie exterior del mandril, y el contorno exterior de la pieza sigue la trayectoria del borde de trabajo del rodillo.
En las trefiladoras rotativas modernas, es posible rodar con uno, dos o tres rodillos. La presencia de fuerzas de tracción en la sección moldeada de la pieza durante todo el proceso de embutición y el hecho de que la parte moldeada de la pieza esté siempre sobre el mandril reduce la posibilidad de pandeo de la pieza incluso en presencia de un ligero descentramiento del mandril o una pequeña diferencia en el espesor de la pared de la pieza de trabajo.
Hay dos métodos principales de dibujo rotativo:
Con el dibujo rotacional directo, el contorno exterior del mandril debe seguir el contorno interior de la parte alargada con tolerancias tecnológicas, por lo que la longitud del mandril debe ser mayor que la longitud de la pieza, lo que complica el diseño del mandril, lo hace pesado y costoso, y requiere más tiempo de instalación.
El proceso de hilatura directa se recomienda para formar piezas cilíndricas largas y de paredes delgadas, así como todo tipo de piezas cónicas y ojivales. En caso de PB utilizando el método inverso, el mandril debe corresponder al contorno interno de la pieza, por lo que el mandril puede ser varias veces más corto que la pieza. Sin embargo, con este método, existe el riesgo de pandeo de la parte extruida después de que sale del mandril, lo que impone requisitos particularmente estrictos en la pieza de trabajo con diferentes espesores de metal, el golpe del mandril y los rodillos, y la precisión del ajuste del espacio. entre el mandril y todos los rodillos.
El método inverso se puede utilizar para formar piezas en bruto de precisión relativamente gruesas y cortas de piezas cilíndricas o piezas en bruto de piezas.
El proceso de estirado rotatorio se puede dividir en procesamiento sin adelgazamiento, con adelgazamiento y laminado.
Al extruir sin diluir, durante varias pasadas sucesivas de la herramienta, el grosor de la pared no cambia o disminuye ligeramente. Se obtiene una reducción más o menos significativa del diámetro máximo de la pieza durante el procesamiento sin adelgazamiento. Cuando se procesa con adelgazamiento y laminado, el diámetro exterior de la pieza de trabajo (o el diámetro interior de las tuberías) y la parte resultante se mantienen sin cambios, y el espesor de la pared se reduce más o menos significativamente; debido a esto, aumenta la longitud de la pieza resultante a lo largo del eje de rotación. Con dibujo giratorio, la pieza de trabajo se instala entre el mandril fijado en el husillo y la abrazadera del contrapunto.
El proceso de estirado rotacional en una época se utilizó de forma limitada para obtener piezas como cuerpos de revolución con generatriz cónica o cilíndrica; ahora, este método se usa a menudo para producir piezas con una forma curva de la generatriz cuando el rodillo se mueve usando una pinza hidráulica controlada por CNC . En los detalles, se realizan bordes, moldeado con rodillos especiales, extrusión de ranuras anulares y nervaduras.
Muchas piezas que anteriormente se fabricaban cortando a partir de material en barra, forjando y estampando, y con un espesor de pared constante mediante embutición profunda, se procesan con éxito en máquinas rotativas y máquinas herramienta.
Al procesar espacios en blanco precalentados, los diámetros de las piezas alcanzan hasta 7 my el grosor de los espacios en blanco hasta 30 mm y más.
El material de las piezas fabricadas para estirado rotativo en máquinas a partir de chapa y piezas brutas huecas pretratadas como cuerpos de revolución pueden ser aceros de bajo carbono , aluminio , cobre , latón , aleaciones resistentes al calor.
El aluminio y sus aleaciones son los materiales más fáciles de mecanizar en las máquinas de hilar, pero el acero dulce destinado a la embutición profunda también se puede mecanizar bien. Por lo general, se usa metal puro de alta calidad sin escoria ni inclusiones extrañas. De lo contrario, se forman grietas en el metal durante el estirado rotatorio y los productos son rechazados.
Muchos metales ferrosos y no ferrosos son adecuados para el estirado rotativo. El metal utilizado para esto debe tener, por lo general, baja resistencia a la deformación, alta ductilidad y bajo límite elástico.
Algunas piezas de aleación son difíciles de mecanizar, pero se pueden mecanizar fácilmente en máquinas de dibujo rotativas.
A la hora de trasladar piezas a dibujo rotativo y de diseñar nuevos productos destinados a la fabricación por este método, se analiza la posibilidad de utilizarlo, teniendo en cuenta las ventajas económicas frente a otros métodos de fabricación. Se puede obtener el mayor beneficio y eficiencia si las nuevas máquinas se diseñan teniendo en cuenta el estiraje rotativo.
Según datos extranjeros, el alcance más amplio del hilado y el hilado es la producción de piezas para motores a reacción y misiles guiados, así como fondos de tanques para pantallas de radar, carcasas de reflectores y pantallas de lámparas.
Por ejemplo, de esta manera se hacen:
Las piezas tubulares macizas con espesores variables de los extremos de las paredes maquinadas y con nervaduras anulares exteriores se pueden producir fácilmente mediante estirado rotativo. En combinación con el dibujo rotativo, se pueden usar operaciones adicionales para obtener una forma compleja de piezas: laminado, estampado, soldadura. El estirado rotatorio también se puede utilizar como auxiliar para dar la forma final a los espacios en blanco obtenidos por estirado. A menudo, las secciones individuales (partes) de piezas ensambladas por soldadura o remachado se procesan en máquinas de hilar. Esto permite fabricar piezas tubulares con varias combinaciones de secciones.
Piezas cónicas de cobre largas de hilado eficiente utilizadas en algunas industrias. Es difícil obtener dichas piezas en prensas si, además, se imponen requisitos estrictos sobre la calidad de su superficie.
También es útil para fabricar utensilios domésticos y productos similares de paredes delgadas de forma compleja con campana giratoria: cucharones, tazas, latas, teteras, cafeteras, cilindros , teteras, barriles, partes redondas de ventiladores y campanas extractoras, piezas de cobre moldeadas. de cervecerías, tambores de hormigoneras, grandes recipientes y productos de menaje para la industria química y alimentaria.
Los rodillos se utilizan como herramienta para trabajar con dibujo rotativo. Los rodillos montados en dispositivos especiales de máquinas herramienta giran sobre un eje en cojinetes en contacto con el material que se procesa mediante piezas de trabajo giratorias.
El dispositivo para instalar el rodillo en la máquina es un dispositivo rígido que se instala, fija y fija de forma segura después de la alineación en la corredera de la máquina. Debe corresponder a la rigidez de la máquina de hilar y soportar, sin grandes deformaciones, las fuerzas significativas que surgen durante el funcionamiento, asegurando un funcionamiento estable de la máquina de hilar.
Los rodillos están hechos de acero para herramientas de alta calidad (alta velocidad) como HVG , U10 , U8 , tratado térmicamente (templado, revenido) a una dureza de HRC 62-64. Durante el proceso de hilado, se libera una cantidad significativa de calor. Aunque el refrigerante elimina algo de calor, los rodillos aún deben ser resistentes a temperaturas elevadas.
Los ejes para el montaje y fijación de los rodillos son de una sola pieza, y para tamaños muy grandes, soldados de acero para herramientas. Las superficies de trabajo de los rodillos después de la instalación en el eje no deben tener golpes. Cambiar el rodillo del accesorio no debería llevar mucho tiempo. Después de aterrizar en el eje, los rodillos deben absorber fuerzas axiales y radiales sin deformación ni desplazamiento. En los cojinetes del eje, los rodillos giran fácilmente bajo carga. Al comienzo del tratamiento de hilatura, se debe fijar la rotación del rodillo. Con el más mínimo atasco de rotación, se producen fuerzas pulsantes y vibraciones, lo que conduce a defectos irreparables en la superficie tratada: ondulaciones.
Los rodillos de diversas formas se utilizan para diversos trabajos y operaciones de prensado y funcionamiento, teniendo en cuenta el perfil de las piezas obtenidas. La superficie de trabajo de los rodillos está rectificada y pulida hasta obtener un acabado de espejo, evitando defectos superficiales. Los rodillos para trabajos pesados tienen diámetros de 250-300 mm, el radio de curvatura de la parte de trabajo es de 6-20 mm. Se utiliza un radio de curvatura de 3-6 mm para procesar material con un espesor de menos de 4 mm. No existen recomendaciones fundamentadas sobre la elección de los radios de curvatura de los rodillos para las operaciones de hilatura. El radio de curvatura del rodillo afecta la fuerza de deformación y la estabilidad de la pieza de trabajo durante el procesamiento. Con un aumento en el radio, un material de pequeño espesor no solo pierde su estabilidad, sino que también se estira fuertemente, hasta la ruptura. Con una disminución en el radio de curvatura del rodillo, se recorta la pestaña de las piezas de trabajo.
Como accesorio (mandril, mandril) para trabajos de hilatura y marcha, se utilizan mandriles que se instalan y fijan en el husillo de la máquina. Para la producción a gran escala y en masa, están hechos de acero con bajo contenido de carbono cementado. La superficie de trabajo de los mandriles está pulida; Se recomienda que la molienda final se realice en el sitio para eliminar el más mínimo descentramiento.
En la fabricación de piezas precisas para obtener dimensiones con tolerancias estrechas, el último mecanizado se realiza necesariamente sobre un mandril metálico. Para trabajos duros, puede usar mandriles de madera dura.
La precisión de las piezas después del giro depende del descentramiento del husillo de la máquina, el descentramiento y el grado de desgaste del mandril, la rigidez y precisión de la máquina, la calidad del material de la pieza de trabajo, el método de extracción de la pieza del mandril, y otros factores.
El coste de una herramienta para la hilatura no es elevado y normalmente asciende al 10-25% del coste de una herramienta utilizada en la formación de plástico realizada por otros métodos.