Proceso de Extrusión en Caliente Explicado: Tipos, Beneficios y Aplicaciones

En este artículo aprenderemos sobre el Proceso de Extrusión en Caliente, sus diferentes tipos, cómo funciona y cuáles son sus aplicaciones.

¿Qué es la Extrusión en Caliente?

La Extrusión en Caliente es un proceso para proporcionar la forma deseada de la pieza terminada a través de un lingote o tarugo de metal que es forzado por alta presión a través de un orificio.

La extrusión en caliente es un método popular para crear objetos con un perfil transversal fijo. Este proceso de extrusión se lleva a cabo a una temperatura más alta, lo que evita que los materiales se endurezcan y simplifica el procedimiento de empujar el material a través de la matriz.

En general, se usan prensas hidráulicas horizontales con capacidades que van de 250 a 12.000 toneladas para realizar un gran número de extrusiones en caliente. El rango de presión aquí es de 30 a 700 MPa (4.400 a 102.000 psi), por lo que se requiere lubricación. El polvo de vidrio puede usarse para lubricar extrusiones a temperaturas más altas, mientras que el grafito o el aceite pueden lubricar extrusiones a temperaturas más bajas. Aunque los materiales extruidos en caliente son muy preferidos, hay algunos inconvenientes en la extrusión en caliente, incluyendo el coste de las máquinas de extrusión y su mantenimiento.

Una analogía cotidiana es el exprimido de pasta de dientes de un tubo colapsable. Debido a las grandes fuerzas requeridas en la extrusión, la mayoría de los metales se extruyen en caliente bajo condiciones donde la resistencia a la deformación del metal es baja.

Sin embargo, la extrusión en frío es posible para muchos metales y está tomando rápidamente una posición comercial importante.

Funcionamiento de la Extrusión en Caliente

La reacción del lingote de extrusión con el contenedor y la matriz resulta en altas tensiones compresivas que son efectivas para reducir el agrietamiento de los materiales durante la descomposición primaria desde el lingote. Esta es una razón importante para el mayor uso de la extrusión en el trabajo de metales difíciles de conformar, ej. aceros inoxidables, aleaciones base níquel y molibdeno.

La mayoría de la extrusión en caliente se realiza en prensas hidráulicas horizontales especialmente construidas para este propósito. Tamaños comunes van de 250 a 5.500 toneladas. Las temperaturas de los lingotes son 350°C a 425°C para magnesio, 425°C a 475°C para aluminio, 650°C a 1300°C para aleaciones de cobre, y 1200°C a 1300°C para acero. La presión normalmente varía de 4.998 a 7.038 kgf por cm² (69×10⁶ N/m²). La lubricación de la cámara de extrusión, matriz y ariete es necesaria y se logra normalmente frotando con aceite con grafito soportado. Los aceites vegetales son mejores que los aceites de petróleo para este propósito.

La extrusión de acero a altas temperaturas se hace con más éxito usando un vidrio que, a las temperaturas involucradas, actúa como lubricante.

Tipos de Extrusión en Caliente

El metal se extruye de varias formas básicas como sigue:

1. Extrusión Directa o Hacia Adelante (Forward Extrusion)

La extrusión directa ilustrada en la Fig. 7.9 emplea un ariete operado por prensa y un cilindro o contenedor en el que se coloca la pieza para su confinamiento. Se usa un bloque ficticio entre el ariete y el metal caliente. Con la aplicación de presión del ariete, el metal primero llena plásticamente la forma cilíndrica, y luego es forzado a salir a través de la abertura de la matriz hasta que queda una pequeña cantidad en el contenedor. Luego se asierra junto a la matriz y se elimina el extremo trasero.

2. Extrusión Indirecta o Hacia Atrás (Backward Extrusion)

La extrusión indirecta es similar a la directa excepto que la pieza extruida es forzada a través del ariete hueco como se muestra en la Fig. 7.10. No implica fricción entre el lingote de metal y las paredes del contenedor, porque el lingote no mueve el contenedor. Comparada con la extrusión directa, se requiere menos fuerza total, pero el equipo usado es mecánicamente más complicado para acomodar el paso de la forma extruida a través del centro del ariete hueco.

3. Extrusión de Tubos (Tube Extrusion)

Es una forma de extrusión directa pero usa un mandril para dar forma al interior del tubo. Después de colocar el lingote calentado dentro del contenedor, la matriz que contiene el mandril es empujada a través del lingote. El ariete entonces avanza y extruye el metal a través de la matriz y alrededor del mandril como se muestra en la fig. 7.11.

4. Extrusión por Impacto (Impact Extrusion)

Las extrusiones también se hacen golpeando lingotes de metal y formándolos por alto impacto. Esta es esencialmente una operación de trabajo en frío.

Temperaturas de Extrusión en Caliente para Varios Metales

Aplicaciones de la Extrusión en Caliente

La mayoría de los metales comerciales y sus aleaciones, como acero, cobre, aluminio, magnesio y níquel, se extruyen directamente a temperaturas elevadas. Varillas, tubos, molduras, formas estructurales, cartuchos de latón, cables recubiertos de plomo, piezas de aviones, tiras de suelo, y muchos artículos de ferretería como marcos de ventanas, molduras de puertas, etc., son productos típicos de extrusión.

El proceso de extrusión en caliente se usa ampliamente para fabricar productos de Aluminio, Cobre junto con sus aleaciones. Algunos de los productos que se desarrollan usando este proceso son Alambres Eléctricos, Barras y Tubos.

¿Para Qué se Usa la Extrusión en Caliente?

La extrusión en caliente es el proceso de producción usado para formar perfiles de acero especiales con una sección transversal longitudinal constante. Actúa a través de una fuerza llamada "compresión". Este proceso puede emplearse para fabricar barras perfiladas macizas o huecas, con geometrías complejas y una sección transversal fija, en un solo paso.

Preguntas de Opción Múltiple (MCQ) sobre Proceso de Extrusión en Caliente

1. ¿Cuál de las siguientes es verdadera para la extrusión en caliente?

A. Se requiere menos fuerza en extrusión hacia adelante comparada con hacia atrás
B. Se requiere más fuerza en extrusión hacia adelante comparada con hacia atrás
C. Se aplica la misma fuerza en ambas extrusiones hacia adelante y hacia atrás
D. Cualquiera de las anteriores

Resp: B

2. ¿Cuál de las siguientes también se llama extrusión directa en caliente?

A. Extrusión directa
B. Extrusión indirecta
C. Extrusión por impacto
D. Extrusión hidrostática

Respuesta: A
Explicación: La extrusión directa también se llama extrusión hacia adelante en caliente. Este método es el más ampliamente usado y la máxima producción se hace por este método en extrusión.

3. La extrusión hacia atrás es otro nombre para cuál de las siguientes?

A. Extrusión directa
B. Extrusión indirecta
C. Extrusión por impacto
D. Extrusión hidrostática

Respuesta: B
Explicación: La extrusión directa también se llama extrusión hacia atrás. En este método, el metal se extruye de vuelta al émbolo.

4. El proceso de extrusión no es adecuado para cuál de las siguientes?

A. Aleaciones de acero
B. Aleaciones no ferrosas
C. Acero inoxidable
D. Hierro

Respuesta: D
Explicación: El proceso de extrusión no es adecuado para ninguna de las aleaciones de hierro, ni para el metal hierro. Para extruir acero inoxidable u otras aleaciones no ferrosas o aleaciones de acero, el proceso de extrusión puede usarse.

Esto fue todo sobre el proceso de Extrusión en Caliente donde aprendimos sobre el significado del proceso junto con sus aplicaciones y los diferentes tipos de procesos de extrusión. Si te gustó este artículo, por favor compártelo con tus amigos también.