Guía completa de extrusión de metales – Procesos de fabricación, tipos, materiales y aplicaciones

A lo largo de los años, la extrusión de metal ha experimentado avances significativos y aplicaciones en las industrias manufactureras. Este manual proporcionará información sobre el campo de la extrusión de metal, cubriendo sus procedimientos, beneficios, desventajas y posibles desarrollos futuros.

Extrusión

¿Qué es la extrusión de metal?

La extrusión de metal es una práctica de fabricación en la que se hace pasar un lingote de acero sólido a través de una matriz específicamente conformada para producir un objeto largo con una forma de sección transversal predeterminada. Este proceso se aplica principalmente para crear objetos como tuberías y varillas que necesitan una sección transversal uniforme.

Materiales para la extrusión de metal

El siguiente material se utiliza con frecuencia para la extrusión de metal:

  • Aluminio: Los fabricantes utilizan aluminio extruido en las industrias de la construcción, automotriz y aeroespacial.
  • Cobre: Debido a su conductividad excepcional, es frecuentemente la primera opción en ingeniería eléctrica.
  • Acero: Se utiliza principalmente debido a su efectividad en las industrias de la construcción y automotriz.
  • Latón, Zinc y Titanio: Latón extruido, zinc y titanio pueden ser utilizados para una variedad de aplicaciones por fabricantes de metal, incluyendo piezas aeroespaciales y electrodomésticos arquitectónicos de alta gama.

Consulte la aplicación de la extrusión de metal en diferentes materiales:

Leer: Aplicaciones de la extrusión de aluminio

  • Piezas aeroespaciales/aviación
  • Piezas automotrices
  • Maquinaria y electrodomésticos de alta gama
  • Perfiles arquitectónicos
  • Vías férreas

Leer: Aplicaciones de las piezas de latón extruido

  • Piezas automotrices
  • Componentes eléctricos
  • Extrusiones arquitectónicas de latón
  • Componentes de fontanería extruidos

Adentremos en varios procesos de extrusión de metal basados en diferentes temperaturas de extrusión y la dirección utilizada para cada uno.

Tipos de extrusión de metal basados en la temperatura de extrusión

Examinemos varios procesos de extrusión de metal de acuerdo a la temperatura de extrusión:

Extrusión en caliente:

Esta técnica implica la extrusión de metales a altas temperaturas. Al facilitar el flujo del material, esta técnica disminuye la necesidad de fuerza innecesaria. Debe calentar el metal hasta que se vuelva más maleable pero no fundido. Puede lograr la forma deseada con precisión aumentando las temperaturas de extrusión.

EXTRUSIÓN EN CALIENTE

Sin embargo, tenga en cuenta que, debido al proceso de calentamiento, la extrusión en caliente requiere un mayor consumo de energía. Para garantizar que el producto final cumpla con sus estándares de calidad, puede ser necesario un post-procesamiento para prevenir la oxidación superficial. En general, la extrusión en caliente es preferida cuando la conformabilidad y la facilidad de conformado son prioridades.

Ventajas:
  • Facilita el flujo del material.
  • La técnica disminuye la necesidad de una fuerza intensa.

Desventajas:

  • Alto consumo de energía
  • La exposición a la oxidación superficial representa riesgos para su salud.

Extrusión en frío

Debe aplicar esta técnica a temperatura óptima o cercana a la temperatura ambiente en la extrusión en frío. Después de insertar el lingote en la matriz, ejerce presión para moldearlo en la forma adecuada. Este proceso da como resultado una mayor resistencia del material y excelentes acabados superficiales.
Sin embargo, ten en cuenta que la extrusión en frío requiere más esfuerzo que la extrusión en caliente y funciona mejor con metales dúctiles. Debido a su capacidad para mantener tolerancias altas, se emplea comúnmente en industrias que requieren componentes precisos, como la industria automotriz y electrónica.

Ventajas

  • El endurecimiento por trabajo aumenta la resistencia del material
  • Obtienes un acabado elegante en la superficie.

Desventajas:

  • Requiere aplicar presión adicional.
  • Solo son adaptables a esta técnica metales más dúctiles.

aluminio-extrudado

Extrusión en caliente

Esta técnica utiliza temperaturas intermedias entre la extrusión en caliente y en frío. Comparando este equilibrio con la extrusión en caliente se reducirán los niveles de consumo de energía. Aunque ofrece las ventajas tanto de la extrusión en caliente como en frío, ten en cuenta que puede ser difícil mantener el proceso bajo control preciso.

Ventajas:

  • Mejora la ductilidad del material con facilidad en comparación con la extrusión en caliente
  • Reduce los niveles de consumo de energía
  • Minimiza el desgaste de la herramienta, maximizando así la durabilidad

Desventaja:

  • El proceso a veces es difícil de manejar
  • Requiere temperaturas de calentamiento intermedias/específicas
  • Puede causar formación de escamas en algunos materiales

Tipos de Extrusión de Metal Basados en la Dirección de Extrusión

Extrusión directa

La versión más típica implica forzar el metal a través de una matriz. Se utiliza un émbolo para empujar un lingote sólido a través de la matriz, creando la forma requerida después de introducirlo en el contenedor. Tiene una instalación básica y un enfoque sencillo de bricolaje. Se necesitará aplicar una mayor fuerza para realizar la extrusión, así que prepárate para un aumento de la fricción.

Ventajas:

  • Es más sencillo y fácil de configurar.
  • Es rentable, ya que la máquina de extrusión requiere un mantenimiento mínimo

Proceso de extrusión directa (1)

Desventajas:

  • Requiere una fuerza excesiva debido a la fricción
  • Acorta la vida útil de la matriz, aumentando así los costos de mantenimiento

Extrusión indirecta

En esta técnica, la matriz avanza hacia el lingote. Al reducir la fricción, esta técnica hace que el proceso de extrusión sea más fluido. Pero para operarla, se necesita equipo sofisticado.
Cuando desees reducir la fricción y obtener una forma específica, pero quieras invertir en equipo especializado, la extrusión indirecta es el método de elección.

Ventaja:

  • Involucra menos fricción
  • Un flujo de material suave que mejora la calidad del producto

Desventajas:

  • Requiere equipo de extrusión sofisticado, que puede ser complicado de usar
  • Limita el tamaño del lingote, restringiendo así las dimensiones del resultado final requerido

Extrusión por impacto

Esta técnica se utiliza principalmente para piezas huecas. Aunque solo funciona con ciertos metales, esta técnica es rápida. Es una opción útil para la producción en grandes cantidades en aplicaciones como la fabricación de latas o frascos de metal que requieren diseños complejos.

Ventajas:

  • Esta técnica de alta velocidad maximiza la eficiencia durante la producción en masa
  • Genera un acabado elegante en el producto final
  • Fortalece las superficies de metal, endureciendo así los extrudados

Desventajas:

  • Está limitado a metales específicos y aplicaciones de materiales
  • Complica los niveles de mecanizado de precisión, exigiendo así una etapa posterior a la extrusión

Impacto

Extrusión Lateral

Esto implica la extrusión desde un lateral del lingote. Esta técnica mejora los diseños de productos distintivos. Sin embargo, debido a que se elimina material adicional desde el exterior durante la extrusión, puede resultar en desperdicio de material.

Ventajas:

  • Genera secciones transversales intrincadas.
  • Se puede utilizar para lograr formas complejas con facilidad

Desventajas:

  • La extrusión lateral puede desperdiciar recursos, ya que es propensa al desgaste de la herramienta
  • Está limitada a materiales particulares que tienen ciertas características

Extrusión Hidrostática

En esta técnica, utilizamos un fluido a alta presión para forzar el metal a través de una matriz. Este procedimiento reduce la tensión del material, dando como resultado un extrudado más suave y distintivo.

Sin embargo, para manejar adecuadamente la presión hidráulica, se requiere equipo especializado, por lo que es adecuado para aplicaciones específicas que requieren menos deformación del material.

Ventajas:

  • Se utiliza presión de fluido para extruir metal, reduciendo así la fricción.
  • Reduce la tensión del material.
  • Logra un acabado llamativo en la superficie del material

Desventajas:

  • Exige herramientas específicas que parecen ser costosas.
  • Requiere medidas de mantenimiento complejas

Cualidades y Características de los Extrudados de Metal

Para sus fines previstos, los extrudados de metal deben tener una serie de características y cualidades especificadas para lograr la máxima eficiencia. Estas cualidades incluyen precisión dimensional exacta y asegurarse de que las piezas encajen precisamente donde se necesitan.

Otro componente importante que afecta la apariencia y el rendimiento del extrudado es la calidad del acabado superficial. Es importante cumplir con requisitos funcionales particulares en sus aplicaciones, que dependen de cualidades mecánicas como resistencia, dureza y ductilidad.

Defectos Comunes en la Extrusión

Puede encontrar defectos en la extrusión de metal que podrían afectar la calidad de su producto terminado. La formación de grietas en la superficie es un problema frecuente que podría ser el resultado de altas temperaturas o un diseño deficiente de la matriz.

defectos

Cuando el producto no llena completamente la cavidad de la matriz, se considera ‘incompletamente lleno’. Esto resulta en una extrusión incompleta. El pandeo, en el que el extrudado forma curvas desfavorables, es otro defecto por el que debe estar atento.

Estos defectos podrían poner en peligro el rendimiento e integridad de su producto terminado.

Sostenibilidad Ambiental en la Extrusión de Metales

En la extrusión de metales, la sostenibilidad ambiental se ha vuelto cada vez más importante. Técnicas de extrusión como el reciclaje reducen los residuos y preservan los recursos de producción. Además, el uso de técnicas de fabricación más ecológicas reduce las emisiones de carbono y el uso de energía a largo plazo.
Las técnicas de extrusión respetuosas con el medio ambiente dependen de una gestión adecuada de residuos y de un suministro sostenible de materiales.

Para obtener detalles completos sobre cómo operar un proceso de extrusión de metal ambientalmente sostenible entre otras innovaciones en fabricación aditiva, lea el informe del estudio de caso a continuación de SpringerLink.

“Sostenibilidad ambiental en la extrusión”Publicado: 19 de abril de 2016.

Autor principal: Henrique A. Almeida.

Principales tendencias emergentes en la extrusión de metal

Con diversas nuevas tendencias emergentes, el sector de la extrusión de metal está evolucionando a un ritmo rápido. La integración de la innovación de Industria 4.0 está mejorando la automatización y la toma de decisiones basada en datos. Muchas posibilidades industriales se están expandiendo como resultado de las tecnologías de extrusión emergentes como la fabricación aditiva.

INDUSTRIA-4.0

Prácticas sostenibles, como el uso de materiales ecológicos y la reducción del consumo de energía, también están cobrando más importancia. La extrusión de metal se volverá más eficaz, innovadora y ecológicamente responsable como resultado de estas tendencias.

El sector de la extrusión de metal está cambiando como resultado de los avances tecnológicos de vanguardia y las modernas innovaciones en fabricación como la Industria 4.0.

Aquí tiene una guía en PDF que explica en detalle La tecnología INDUSTRIA 4.0, su estado actual y futuras tendencias en el sector de la fabricación de metal.

Proceso de extrusión de metal – Conclusiones clave

Al combinar la adaptabilidad y eficiencia industriales, el proceso de extrusión de metal se ha convertido en un pilar fundamental en la industria en constante crecimiento de la fabricación de láminas de metal. Las aplicaciones más populares de la extrusión de metal se utilizan en las industrias automotriz, aeroespacial y arquitectónica de alta gama.

En la industria moderna de fabricación, la mayoría de las fábricas aplican la extrusión de metal a productos de aluminio y otras aleaciones metálicas como zinc y latón. Recuerde, el proceso de extrusión ideal debe ser compatible con los componentes de su material.

Nuestra guía ha cubierto los diversos procesos de extrusión, destacando los requisitos y pasos que necesitará para lograr piezas de metal distintivas y de alta calidad. Hemos proporcionado una lista de métodos de extrusión que van desde la extrusión directa hasta la extrusión hidrostática para satisfacer todas sus necesidades de fabricación.

Además de crear una sección transversal personalizada para superficies metálicas, el proceso logra un acabado impecable en los productos de metal. Para lograr formas de extrusión deseables y reducir defectos durante el proceso, el diseño del troquel es esencial. Para mantener las cualidades y atributos del material durante la extrusión de metal, la selección y el control de la temperatura del material son cruciales.

Antes de iniciar el proceso de extrusión, hay varios factores que debe tener en cuenta. Tenga en cuenta que estos factores tienden a diferir de un proceso de extrusión a otro, dependiendo del producto final deseado del operador.

¿Cuáles son los principales factores que afectan el proceso de extrusión de metal?

  1. Propiedades de la composición del material
  2. Estado de su equipo de extrusión
  3. Temperatura del lingote
  4. La velocidad y presión de extrusión requeridas
  5. La relación de extrusión
  6. Relación de lengüeta
  7. Tasas de enfriamiento del metal
  8. Tratamiento térmico post-extrusión

Para lograr la máxima eficiencia durante la extrusión de metal, asegúrese de observar procedimientos de control de calidad de manera consistente durante todo el proceso de extrusión.

CONCLUSIÓN

Tenga en cuenta los consejos de profesionales y aproveche la experiencia técnica experta para operaciones de extrusión de metal seguras y eficientes. Por cierto, las soluciones innovadoras modernas y mejores resultados de extrusión requieren una participación activa en el mercado con proveedores y consumidores.

Para hacer consultas sobre el proceso de extrusión de metal, comuníquese con nuestros técnicos en KDM Fab, una reconocida empresa de fabricación de láminas de metal.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los desafíos comunes que se enfrentan durante el proceso de extrusión de metal?

Aquí hay una lista de los desafíos comunes que enfrenta la mayoría de la gente durante la extrusión de metal:

  • Instalación incorrecta del sistema
  • Operación incorrecta del sistema
  • Defectos en la resina
  • Tenacidad o estructura de la fusión
  • Liberación de humedad
  • Sobrecalentamiento
  • Aire atrapado

¿Cómo puedo elegir el material adecuado para mi proyecto de extrusión de metal?

  1. Para elegir el material adecuado para la extrusión de metal, considere el producto final y sus requisitos.
  2. Determinar el costo
  3. Considere la maquinabilidad del material y su conformabilidad.
  4. Considere las técnicas de acabado aplicables a la superficie del material.
  5. Opte por materiales reciclables para sostener nuestro ambiente y conservar nuestro planeta.
  6. Consulte a técnicos en la industria de extrusión de metal para obtener ideas prácticas y sugerencias sobre el proceso.
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