Laminación
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Laminación. Proceso de deformación volumétrica en el que se reduce el espesor inicial del material trabajado mediante las fuerzas de compresión que ejercen dos rodillos sobre la pieza/material de trabajo. Los rodillos giran en sentidos opuestos para que fluya el material entre ellos, ejerciendo fuerzas de compresión al pasar entre ellos y de cizallamiento originadas por el rozamiento que se produce entre los rodillos y el metal.
Los procesos de laminado se realizan, en su gran mayoría, en caliente por la gran deformación ejercida sobre el material trabajado. Además, los materiales laminados en caliente tienen propiedades isotrópicas y carecen de tensiones residuales. Los principales inconvenientes que presenta el laminado en caliente son que el producto no puede mantenerse dentro de tolerancias adecuadas, y que la superficie de la pieza queda cubierta por una capa de óxido característica.
Sumario
Operaciones de laminado
Laminado de anillos
La laminación de anillos consiste en una deformación que lamina las paredes gruesas de un anillo para obtener un anillo de paredes más delgadas, y por tanto, de un diámetro mayor al inicial. El laminado de anillos se aplica generalmente en procesos de trabajo en frío para anillos pequeños y de trabajo caliente para anillos más grandes. Se utiliza, entre otros, para la fabricación de collares para rodamiento de bolas y rodillos, llantas de acero para ruedas de ferrocarril, etc. Las paredes de los anillos no solo se limitan a formas rectas, también este proceso permite formas más complejas. Este proceso tiene como principal ventaja el ahorro de materias primas.
Laminado de cuerdas
La laminación de cuerdas se usa para formar cuerdas en partes cilíndricas mediante su laminación entre dados. La mayoría de las máquinas laminadoras de cuerdas realizan las operaciones de laminado de cuerdas en frío, la forma y tamaño de la cuerda depende del tipo de dados con que estén equipadas dichas maquinas. Existen dos tipos de dados: Dados planos que se mueven alternativamente entre si y dados redondos que giran relativamente entre si para lograr la acción de laminado. Entre las ventajas de este proceso están la alta velocidad, mejor utilización del material, cuerdas mas fuertes debido al endurecimiento del material, mejor resistencia a la fatiga y superficies más lizas.
Laminación de engranajes
La laminación de engranajes es un proceso de formado en frío que produce ciertos engranajes. Este tipo de laminacióm es similar al de laminado de cuerdas, y la difernecia reside en que las características de deformación de los cilindros o discos se orientan paralelo a su eje ( en ángulo para los engranajes helicoidales) y no espiral como en el laminado de cuerdas. En este proceso encontramos algunas ventajas como: alta velocidad, mejor aprovechamiento del material, mayor resistencia a la fatiga, etc.
Laminado de polvos
El polvo puede comprimirse en una operación para formar tiras de material metálico. El proceso por lo general se efectúa de manera continua o semicontinua. Los polvos se compactan entre los rodillos para formar una tira verde que se alimenta directamente a un horno de sinterizado después se enfría, se lámina y se resinteriza.
Laminado de roscas
Este proceso de laminado se realiza en frío se pueden formar roscas rectas o cónicas en varillas redondas cuando éstas pasan a través de dados para darles la forma. Las roscas se forman sobre el alambre o varilla en cada carrera de un par de dados planos reciprocantes, en este proceso se mantiene el volumen constante ya que no existe eliminación de material. Los productos típicos son: pernos, tornillos y piezas roscadas. El proceso puede generar formas similares como ranuras y formas de engrane. Este método tiene la ventaja de generar roscas sin ninguna pérdida de material (desperdicio) y con buena resistencia (debido al trabajo en frío) además provoca sobre la superficie de la pieza esfuerzos residuales a la compresión , mejorando la vida bajo condiciones de fatiga, el acabado superficial que se obtiene es muy terso.
El laminado de roscas es muy superior a otros métodos de fabricación de roscas, ya que el maquinado de las roscas corta a través de las líneas de flujo de grano del material, en tanto que el laminado de las roscas mejora la resistencia de la rosca ya que éste deja un patrón de flujo de grano. La fabricación de roscas en los metales dúctiles se caracteriza por la suavidad del proceso. No obstante, después se suelen someter a un tratamiento térmico y a un maquinado o rectificado final. Para metales en condición dura, las roscas se maquinan y/o se rectifican.
Molinos laminadores
Existen varios tipos de molinos de laminación con diferentes configuraciones. El molino de laminación más común consite en dos rodillos opuestos y se conoce como molino de laminación de dos rodillos (A), este tipo de configuración puede ser reversible o no reversible. En el molino no reversible, al girar siempre en la misma dirección, el material de trabajo entra siempre por el mismo lado; y en el reversible el material de trabajo puede entrar por ambos lados, ya que los rodillos pueden girar en las dos direcciones.
Otras configuraciones menos utilizadas son la de tres rodillos, cuatro rodillos y rodillos tándem. La configuración de tres rodillos (B) consiste en tres rodillos en una columna vertical en la que la dirección de los rodillos no cambia y el material de trabajo puede pasar en cualquier dirección para lograr una serie de reducciones, subiendo o bajando el material despues de cada paso. Este molino es mas complicado por el mecanismo que debe elevar o bajar el material de trabajo después de cada pasada. En los Molinos de cuatro rodillos (C,D) o en racimo (E,F) se usan dos rodillos de menor diámetro, que se encargan de realizar la presión sobre el material de trabajo. Estos rodillos se apoyan en dos rodillos de mayor diámetro para evitar desviaciones debidas a las grandes fuerzas que se ejercen sobre el material de trabajo.
Para conseguir altas velocidades de rendimiento se utiliza el molino de rodillos tandem que consiste en una serie de bastidores de rodillos los que pueden llegar a los 8 ó 10 pares de rodillos y en cada uno se realiza una reducción del material. El mayor problema es el de la sincronización de las velocidades debido a que esta aumenta en cada una de las fases. Los molinos tandem se usan con frecuencia en operaciones con colada continua. Presentan algunas ventajas cuando se utilizan en la colada continua, como la eliminación de las fosas de recalentado y que necesitan menos espacio.
Defectos en placas y hojas laminadas
Estos defectos pueden presentarse en la superficie de las placas u hojas, o pueden darse en su estructura interna. Los defectos degradan la apariencia de la superficie y pueden afectar de manera adversa a la resistencia, la capacidad de formado y otras características de manufactura. Los defectos superficiales pueden ser: ralladuras, corrosión, cascarilla, picaduras, mordeduras y grietas causados por inclusiones e impurezas en el material fundido original o debido a otros procesos de preparación del material o a la misma operación de laminado.
Los bordes ondulados en las hojas se forman debido a la flexión del rodillo. La tira es más delgada en los bordes que en el centro, ya que estos se alargan más y se tuercen debido a que están limitados en su libre expansión en la dirección longitudinal de laminado. Las grietas son el resultado de una deficiencia de ductilidad del material sometido a laminación a la temperatura en la que se realiza el proceso. El hojeamiento es debido a una deformación no uniforme durante el proceso de laminación o por la presencia de defectos en la palanquilla fundido original. Los defectos en los bordes en las hojas laminadas son eliminados mediante operaciones de corte y hendedura.
