Laminado

ope_rodillo05

Se denomina laminado el proceso del tratamiento mecánico del metal por el paso forzado en tre rodillos o cilindros giratorios de un laminador, siendo la holgura entre los  rodillos  algo menor que el espesor de la pieza a trabajar

El laminado da a la pieza un perfil y un tamaño determinado, de manera que la producción obtenida pueda ser utilizado  como articulo acabado (rieles, viguetas, tubos, etc). o bien puede servir de pieza bruta para el estampado o forjado posterior.  A continuación se presentan dos esquemas-

Laminado en frio

Figura 1, Variables que intervienen en el proceso de laminado

En la figura 2 se da el esquema del proceso de laminado. como se ve en el esquema, la pieza es atrapada por el rodillo que giran en el sentido indicado por las flechas.

Esquema del proceso de laminadoEn los puntos de contacto de la pieza con los rodillos surge el esfuerzo normal N y la fuerza de fricción T.  Descompongamos las fuerzas N y T en los componentes PS y S’Q. Las fuerzas S y S’ que accionan en la dirección vertical deforman el metal y las fuerzas P y Q situadas en una línea recta pero dirigidas en sentido opuestos hacen que la pieza se desplace hacia adelante, con la condición de que Q > P. Determinando las fuerzas P y Q y poniendo sus valores a la desigualdad se obtiene: T cos ∂ > NSen∂.

siendo ∂ el ángulo de contacto de la pieza por los rodillos. Ahora bien, la fuerza T= fN, donde f es coeficiente de fricción igual a la tangente del ángulos de fricción φ. Poniendo en vez de T su valor se tiene: fN.cos∂ > NSen∂

Dividiendo ambos miembros de la desigualdad por N cos ∂ resulta: f > tan ∂  o   Tan φ > tan ∂    y definitivamente φ > ∂.

Por consiguiente, para realizar el laminado es necesario que el ángulo de contacto  ∂ sea menor que el ángulo de fricción φ. En la práctica, el ángulo de contacto ∂ para los rodillos lisos no se toma mayor de 20 grados, y para los rodillos con entalladuras, hasta de 35 grados. en la laminación el espesor inicial de la pieza H disminuye hasta un valor h. La diferencia entre los espesores H-h se denomina magnitud de reducción absoluta. La relación entre el diámetro de los rodillos, ángulo de contacto y la magnitud de reducción absoluta se expresa por la fórmula: H -h = D ( 1 – cos ∂), o sea la magnitud de reducción absoluta se eleva con el aumento del diámetro de los rodillo y para una misma magnitud de reducción a medida que disminuye el diámetro de los rodillo, aumenta el angulo de contacto. En el proceso de laminación, al disminuir el espesor de la pieza, aumenta simultáneamente su ancho y largo,  y el área de la sección transversal disminuye. La diferencia del ancho de la sección transversal de la pieza bruta antes y después del laminado se denomina ensanchamiento. La relación entre el largo obtenido de la pieza  l y el largo inicial L se denomina coeficiente de alargamiento K:  K = l/L  = F/f

siendo F, el área de sección transversal de la pieza antes del laminado y f, el área de sección transversal de la pieza después de pasar entre los rodillos.

De tal modo, el coeficiente de alargamiento k es proporcional a la relación entre las área de sección transversal de la pieza antes y después del laminado. En la practica el valor k se toma de 1.1 a 1.6 y solamente para altos grados de reducción alcanza el valor de 2.5.

Equipo y funcionamiento del laminador

El laminador esta compuesto del motor, reductor, caja de engranaje y una o varias cajas de trabajo. Las partes del laminador se unen con ayuda de los ejes de de transmisión y los manguitos de acoplamiento. La parte fundamental del laminador es la caja de trabajo que representan un juego de rodillos de trabajo montados en un puente. Los rodillos laminadores e fabrican de fundición blanqueada o acero y según el perfil de la pieza a obtener, pueden ser lisos, escalonados con surco o especiales.

Equipo y funcionamiento de un laminador

laminador

tipos-rodillos

Figura 2, tipos de rodillos: a) rodillos lisos, b) rodillos con surcos

En el esquema del laminador esta compuesto del motor 1, reductor 2, caja de engranaje 3, y una o varias cajas de trabajo 4. Las partes del laminador se unen con ayuda de los ejes de transmisión 5 y los manguitos de acoplamiento 6. La parte fundamental del laminador es la caja de trabajo que representa un juego de rodillos de trabajo montados en un puente. Los rodillos laminadores se fabrican de fundición blanqueada o acero, y según el perfil de la pieza a obtener, pueden ser lisos, escalonados, con surco o especiales. Los rodillos lisos (figura 2a) para laminar chapas, cinta, placas, etc; en los rodillos escalonados se obtienen bandas de hierro, los rodillos con surcos sirven para obtener perfiles, y con rodillos de forma especial se laminan tubos , discos, ruedas, etc.  Los rodillos del laminador constan de la parte de trabajo que se denomina cuerpo del rodillo, al que se unen por ambos extremos los cuellos que sirven para sujetar el rodillo en los cojinetes del puente.  Los cuellos tienen una saliente especial que se denominan cabezales motor. Por medio de acoplamientos y husillos a través de los cabezales motor se realiza la unión de los rodillos con ta caja de engranaje. Los rodillos perfilados (figura 2, b) a diferencia de los lisos, llevan en su superficie de trabajo unas escotaduras especiales, las cuales se denomina  surco el espacio entre los surcos contiguos de dos rodillos se denomina calibre. cada par de rodillos con surcos posee varios calibres que según su destino, se dividen en calibres re calcadores preliminares, que según su destino, se dividen en calibres re calcadores preliminares, que según su destino se dividen en calibre re calcadores preliminares, desbastar  y de acabado.

Figura3, Esquema de acción de los laminadores;                    a. laminador dúo;              b. Laminador reversible;                         c. laminador trío,              d. laminador doble dúo.

Figura3, Esquema de acción de los laminadores; a. laminador dúo; b. Laminador reversible; c. laminador trío, d. laminador doble dúo.

En relación con la cantidad de rodillos los laminadores se dividen en los de dos rodillos (laminador dúo), de tres rodillos (laminador trió) o de varios rodillos (multi laminador).

En la figura 3 se muestra el esquema de acción de los laminadores. La caja de trabajo del laminador dúo lleva dos rodillos. Según el sentido de rotación de los rodillos, estos laminadores pueden ser de recorrido directo de la pieza o reversible. En el primer caso, el sentido de rotación de los rodillos es constante, y en el segundo, la rotación es en uno u otros sentido. Los laminadores con cambio de dirección de rotación se denominan reversibles. Loas laminadores trío llevan en la caja de trabajo tres rodillos; en estas máquinas el laminado se realiza en direcciones opuestas siendo constante el sentido de rotación de los rodillos. En los laminadores doble dúo, los dos rodillos intermedios son de trabajo, y los dos de los extremos son de apoyo (de fricción), los laminadores doble dúo pue

Esquema de disposición de las cajas de trabajo

den ser reversible o irreversibles.

Según el orden de ubicación de las cajas, los laminadores se dividen en: lineales, escalonados, continuos, semi continuos, sucesivos, etc. Los laminadores con ubicación lineal (figura 4 a) tienen el inconveniente de que todas las cajas funcionan con velocidades iguales. Este inconveniente no existe en los laminadores escalonados (figura 4b)ya que las cajas forman varias lineas, que funcionan con distintas velocidades, lo que permite aumentar la velocidad de la caja acabadora y, por consiguiente elevar el rendimiento del laminador. en los laminadores continuos (Figura, 4c), el metal que se está laminado pasa sucesivamente a través de todas las cajas, ubicadas una tras otra. La velocidad de laminado en cada caja siguiente es mayor que en la anterior. El funcionamiento del laminador continuo requiere una relación determinada de velocidades para evitar que se formen lazos del metal o se tense el mismo entre las cajas. En los laminadores semicontinuos, las cajas re-calcadoras y una parte de las cajas desbastadores forman un grupo continuo, y las demás cajas se ordenan en línea o escalonada-mente (figura 4d). Según el tipo de piezas a producir, los laminadores se dividen en desbastadores de perfiles, de chapado, de tubos y de propósito especial.

Laminadores desbastadores

sirve para reducir lingotes de acero, convirtiéndolos en grandes piezas brutas. Los laminadores comprenden los bloomings y laminadores de palastro (slabbings). Los blomigs son potentes trenes de acción reversible , con diámetro de 800 a 1400 mm  y longitud del cuerpo del rodillos hasta 3000 mm. Según el numero de cajas, los bloomings son de una y de dos cajas (doble). El peso promedio de los lingotes laminados varía de 2 a 10 toneladas, y en algunos casos alcanza 20 toneladas. Los bloomings están totalmente mecanizados y tienen control automático.  El rodillos superior se puede subir y bajar con ayuda de los tornillos de apriete (husillos de prensa) con mando de motores electricos. El grado de elevación del rodillo lo indica una aguja que se encuentra en la escala instalada en el puente del tren desbastador. Para hacer pasar el lingote a los rodillos, el blooming está provisto, por las partes delantera y trasera, de la mesa de rodillos, que consta de varios rodillos locos,. Con ayuda de la mesa de rodillos delantera el lingote calentado se dirige a los rodillos del tren en los que se somete a la primera reducción.

Luego los mecanismos de mando de los rodillos de trabajo y de la mesa cambian el sentido de su rotación y el tornillo de rotación hace bajar el rodillo superior. El lingote un poco reducido se envía al mismo calibre por la mesa de rodillos trasera y es recibido por la delantera.   Después de que el lingote pase entre los rodillos  dos veces este se hace girar ( se vuelca) en 90 o por medio de un volcador automático, dispuesto en la parte frontal del tren de laminación. A Continuación, el lingote llega al calibre (vecino y se hace pasar a través del mismo varias veces volcándose  periódicamente. Corrientemente el numero de pasadas en el bloming varia de 13 a 19. La barra laminada que sale del ultimo calibre se hace pasar por una guillotina, donde se efectúa el corte de los extremos.  Y si se requiere la barra se corta en partes, que se denominan tochos. Los tochos obtenidos son de sección cuadrada de 125 x 125 hasta 450 x 450 mm. Los tochos se envían a un laminado ulterior  o a un taller de forja con la finalidad de obtener piezas grandes forjadas. El rendimiento de blooming es alto, aproximadamente de 3 000 000 toneladas de metal al año.

El laminador de palastro (slabbing) se emplea para obtener palastro plano, en forma de plancha  de 75 a 300 mm de espesor y de 400 a 1600 mm de ancho, para elaborar artículos de chapas. El laminador de palastro es un potente laminador dúo reversible de dos cajas. Los rodillos de trabajo de la primera caja son de hasta 1100 mm de diámetro y están situados horizontalmente, los mismo que en los trenes d laminación corrientes, los rodillos de trabajo de hasta 700 mm de diámetro de la segunda caja se hallan en la posición vertical, lo que da la posibilidad de laminar palastros con bordes laterales iguales, sin ponerlos de canto. Los trenes laminadores con tal disposición de los rodillos se denominan trenes universales.

Los trenes de laminación de perfil están destinados a laminar perfiles de construcción y de forma complicada (vigas, raíles, etc). Se dividen en trenes de grandes perfiles comerciales con rodillos de 500 a 750 mm de diámetro, de perfiles medios comerciales con rodillos de 350 a 500 mm de diámetro y de perfiles pequeños comerciales con rodillos de 250 a 350 mm de diámetro. Según sea el numero de rodillos, los laminadores de perfiles pueden ser de dos rodillos (reversibles e irreversibles), y también de tres rodillos.

Piezas laminadas por laminación de perfil.

Figura 5, Perfiles:
1. Angular; 2. T;
3. Doble T; 4. U;
5. Z; 6. riel; 7. redondo
8. Cuadrado;
9. hexagonal

La ubicación de la caja de trabajo es muy variada, pero en los trenes de laminación de pequeños perfiles comerciales, como regla general, es de tipo semi continuo y continuo la figura 5 muestra los diferentes productos obtenidos en los trenes de laminación de perfil.

Trenes de laminación de chapas, se aplican para laminar chapas en caliente y en frió. Las chapas laminadas se dividen en gruesas y finas. Se denominan chapas gruesas las chapas con un espesor mayor de 4 mm. Las chapas gruesas van laminadas en los laminadores trío, reversible dúo y doble dúo, que están provistos, además de los dos rodillos de trabajo, de dos rodillos de apoyo (de fricción) El diámetro de los rodillos de trabajo es de 1000 mm, y la longitud del cuerpo del rodillos, que depende del ancho requerido de la chapa, alcanza hasta 5440 mm. Se utilizan ampliamente los trenes que componen de distintos tipos de cajas con ubicación continua y semi continua. Estos laminadores son de alto rendimiento. las palastros se utilizan como pieza bruta para laminar chapas gruesas. Las chapas laminadas se enderezan bruta para laminar enderazadoras, después de lo cual se realiza el corte de los cantos en guillotinas o con ayuda de una cortadora de soplete. Las chapas delgadas ( osea hasta 4 mm de espesor) se laminan en caliente usando también palastros de pequeño espesor. Para el laminado se usa un juego de las cajas de trabajo, de las cuales las dos primeras son de los rodillos y la ultima de tres rodillos. Una vez obtenida la chapa de 2 mm de espesor, aproximadamente el laminado se realiza de modo estratiforme o sea simultáneamente se introducen al tren  laminador varias chapas puestas unas sobre otras.  Las chapas delgadas laminados en caliente se someten al enderezamiento y al corte de los bordes. El laminado en frió de las chapas  se realiza con el fin de elevar la dureza a costo del endurecimiento superficial por deformación, así como con el fin de obtener una superficie limpia y precisa. En este caso el laminados e efectúa en laminadores doble dúo reversible de una o varias cajas. las chapas obtenidas se someten al corte de los bordes longitudinales y después se cortan en trozos de chapa de largo adecuado.

Laminadores oblicuos, se aplican para la elaboración  de los tubos soldados y sin costura. Los tubos soldados se obtienen empleando diversos procedimiento por medio de soldadura por solapado, soldadura eléctrica, soldadura a tope, etc. Como material de partida se utilizan cinta en bruto de diversas dimensiones cortadas en bandas o enrolladas. Al soldar por solapado se procede conforme a las operaciones siguientes:

a) Corte del chaflán en ambos lados a lo largo de la pieza bruta

b) calentamiento de la pieza bruta hasta 900 a 1000 grado C y arrollamiento de la banda en forma de tubo por medio del estirado a través de un embudo especial con un tapón colocado en éste,

c) Calentamiento de las piezas brutas en forma de tubo hasta la temperatura de soldadura (1300 hasta 1350 grado C);

laminación de la pieza ruta en el laminador dúo con un calibre y mandril redondo, sujeto el ultimo en una varilla larga fijada en un soporte especial por detrás de la maquina  Es obligatorio laminar la pieza bruta con la costura por arriba;

e) enderezamiento del tubo obtenido en una máquina de enderezado

Acabado del tubo y corte de los extremos

Por medio de este procedimiento se fabrican tubos de 55 a 325 mm de diámetro. Los tubos sin costura se laminan en trenes de laminación especiales.

Esquema de laminación de los tubos sin costura: a) obtencion del bloque hueco; 1, rodillos oblicuos, 2, piezas brutas; 3, mandril; b) Esquema del laminador pilgerschritt

Esquema de laminación de los tubos sin costura:
a) obtencion del bloque hueco; 1, rodillos oblicuos, 2, piezas brutas; 3, mandril;
b) Esquema del laminador pilgerschritt

Primero, se hace con el lingote o pieza bruta laminada un bloque hueco, y luego por medio del alargamiento y adelgazado del bloque hueco se fabrica el tubo acabado. La primera operación se verifica en los laminadores de rodillos oblicuos( figura 6, a). que forme entre si de 3 a 10 grados. Los rodillos con diámetros hasta 700 mm giran en un mismo sentido, comunicando a la pieza bruta 2 un movimiento en espiral que, a un gran numero de revoluciones y un alto calentamiento del metal, hace que se forme un hueco a los largo del eje de la pieza bruta.  Con objeto de obtener dentro del hueco un contorno adecuado se utiliza un mandril especial 3. La segunda operación se realiza en el laminador pilgerschritt (figura 6b) provisto de los rodillos A con surcos excéntricos B, los cuales estiran la pieza puesta sobre el mandril D produciendo un tubo de paredes delgadas E. Los tubos sin costura poseen una mayor resistencia a la presión interna que los tubos soldados.

Esquema de lamiado de un disco: 1. pieza en bruto 2. rodillos de trabajo 3. rodillos.

Esquema de lamiado de un disco: 1. pieza en bruto
2. rodillos de trabajo
3. rodillos.

Los laminadores especiales se utilizan para laminar bandas, discos, perfiles periódicos, etc. En la figura 7 se muestra el esquema de laminado de un disco como pieza bruta se emplea un lingote multilateral cortado en trozos, Después de aplastar la pieza calentada en una prensa o martinete y horadar en el centro un agujero. la pieza bruta llega a un tren de laminación en el que con ayuda de los rodillos de forma especial la pieza adquiere el perfil necesario. Una vez laminado el disco se somete al calibrado en una prensa especial con objeto de obtener las dimensiones requeridas.

Ver video:

Ver documento: Laminación (monografia)

Ver: diseño y construcción de una laminadora

Leer: Laminador manual y electrico

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s