Diámetro del círculo circunscrito y espesor mínimo de pared
El diámetro del círculo circunscrito, o CCD, es el diámetro del círculo más pequeño que encierra la sección transversal de un perfil extruido. Es el número que el fabricante de matrices necesita antes que cualquier otro, porque determina de cuánto contenedor debe extraerse el perfil y qué tan difícil será equilibrar el metal. Un perfil con un CCD grande en una prensa pequeña no mantendrá sus dimensiones, y una pared demasiado delgada para el CCD no se llenará. Esta página presenta la relación de trabajo entre el espesor mínimo de pared, el CCD y el tamaño de la prensa, para aleaciones blandas y duras, y la extrusibilidad de las aleaciones a las que aplican los números.
Lo que determina el diámetro del círculo circunscrito
En el proceso directo, el metal en el centro del palanquilla fluye más rápido que el metal en el borde. Cuanto más ancho es el CCD, mayor es la parte de ese flujo desigual que la matriz debe corregir, y más difícil es mantener el perfil dentro de tolerancia. Del CCD se derivan tres cosas. Decide la estabilidad dimensional del perfil. Decide cuánto de la piel del palanquilla, y con ella el óxido y las inclusiones no metálicas, puede fluir hacia la extrusión hacia el final de la corrida. Y decide qué tan grueso debe ser el muñón, porque un CCD más grande necesita un muñón más grueso para evitar ondulaciones al final de la extrusión. La holgura entre el CCD y el diámetro interior del contenedor es, por lo tanto, una decisión de diseño, no un sobrante.
Dos relaciones convierten el perfil en un número de dificultad. El factor de forma es el CCD dividido por el espesor mínimo de pared. El factor de forma de sección es el perímetro de la sección dividido por su peso por unidad de longitud. Ambos aumentan a medida que la sección se vuelve más compleja y la pared más delgada, y ambos influyen en la tasa de producción, el costo de fabricación y el diseño de la matriz y sus herramientas.
Espesor mínimo de pared frente al CCD y al tamaño de la prensa, aleaciones blandas y medias
La tabla a continuación es la relación de trabajo para las aleaciones de grado blando y medio, las series 1000, 3000, 5000 y 6000 que constituyen la mayor parte del tonelaje extruido. Lea una fila horizontalmente para encontrar el espesor de pared más delgado que un perfil de esa aleación y tipo de sección puede soportar con un CCD dado, y lea la fila inferior para encontrar la prensa que ese CCD implica. El tipo de sección A es un perfil sólido o semihueco, B es un perfil hueco con pared uniforme, incluido el tubo, y C es un perfil hueco con paredes de diferente espesor.
| Aleación | Tipo de sección | <25 | <50 | <75 | <100 | <150 | <200 | <250 | <300 | <350 | <400 | <450 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Al99-99.5 | A | 0.8 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 |
| AlMgSi0.5 | B | 0.8 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 |
| AlMg1 | C | 1 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 4 | 5 | 5 | 6 |
| AlMn | C | 1 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 4 | 5 | 5 | 6 |
| AlMgSi1 | A | 1 | 1.2 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 |
| AlSi0.5Mg | B | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 |
| AlZnMg1 | B | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 |
| AlZnMg1 | C | 2 | 1.5 | 2 | 2 | 3 | 4 | 4 | 5 | 5 | 6 | 6 |
| Tamaño de prensa, MN | … | 10 | 10 | 10 | 10 | 25 | 25–35 | 35 | 50 | 50 | 80 | 80 |
Relación entre el espesor mínimo de pared, el diámetro del círculo circunscrito y el tamaño de la prensa para diferentes aleaciones de grado blando y medio. Los valores de espesor de pared están en milímetros y los tamaños de prensa en meganewtons. Se conserva la disposición de la fuente.
La misma relación para aleaciones duras
Las aleaciones duras llevan la misma tabla con límites más estrictos, porque resisten el flujo y su rango de trabajo en caliente es estrecho. Un perfil de 2014 o 7075 necesita una prensa más pesada y una pared más gruesa que un perfil de 6063 del mismo CCD, y la diferencia se amplía a medida que crece el CCD. Los valores a continuación son orientativos. Las temperaturas reales del palanquilla y las velocidades de extrusión también dependen del perfil final y de la relación de extrusión, y puede ser necesario comenzar con una temperatura más baja de la que la aleación normalmente permitiría.
| Aleación | Tipo de sección | <25 | <50 | <75 | <100 | <150 | <200 | <250 | <300 | <350 | <400 | <450 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AlMg3 | A | 1 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 |
| AlMg5 | A | 1 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 |
| AlCuMg1 | A | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.5 | 2 | 3 | 5 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| AlCuMg2 | A | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.5 | 2 | 3 | 5 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| AlCuMg2 | B | 2 | 2 | 3 | 4 | 5 | 5 | 6 | 8 | 10 | 10 | 12 |
| AlZn5MgCu | A | 2 | 2 | 2.5 | 3 | 3 | 5 | 6 | 8 | 12 | 12 | 14 |
| Tamaño de prensa, MN | … | 10 | 10 | 10 | 10 | 10–25 | 25–35 | 35–50 | 50 | 50–80 | 80 | 80 |
Relación entre el espesor mínimo de pared, el diámetro del círculo circunscrito y el tamaño de la prensa para diversas aleaciones de grado más duro. Cuando la tabla da solo el tipo de sección A para un grado, la versión hueca de ese perfil se extruye sobre un mandril y necesita un espesor de pared aún mayor. Se conserva la disposición de la fuente.
La extrusibilidad decide qué aleación va en qué prensa
La extrusibilidad se mide por la velocidad máxima de extrusión que una aleación soporta antes de agrietarse, y es la segunda mitad de la cuestión del diseño del dado. Una aleación con una calificación alta fluye con facilidad y puede conformarse en una forma compleja en una prensa modesta. Una aleación con una calificación baja resiste el flujo, trabaja a baja velocidad y necesita una prensa más pesada, una pared más gruesa y un dado que soporte más carga. La fuente agrupa las aleaciones blandas y medias en tres bandas. Por encima de 50 es fácil de extruir, de 30 a 50 es moderadamente difícil, y las aleaciones duras por debajo de 25 son difíciles. La tabla fusiona las dos calificaciones publicadas en una sola lista para que las dos familias puedan leerse una frente a la otra.
| Aleación | Tipo | Elementos de aleación principales | Extrusibilidad relativa |
|---|---|---|---|
| 1060 | No tratable térmicamente | Al (99.6) | 150 |
| 1100 | No tratable térmicamente | Al(99), Cu | 150 |
| 3003 | No tratable térmicamente | Mn, Cu | 100 |
| 5052 | No tratable térmicamente | Mg | 80 |
| 5154 | No tratable térmicamente | Mg | 50 |
| 5254 | No tratable térmicamente | Mg | 50 |
| 5454 | No tratable térmicamente | Mg, Mn | 50 |
| 6061 | Tratable térmicamente | Mg, Si, Cu | 60 |
| 6063 | Tratable térmicamente | Mg, Si | 100 |
| 6066 | Tratable térmicamente | Mg, Si, Cu, Mn | 40 |
| 6101 | Tratable térmicamente | Mg, Si | 100 |
| 6463 | Tratable térmicamente | Mg, Si | 100 |
| 2014 | Tratable térmicamente | Cu, Si, Mn, Mg | 20 |
| 2024 | Tratable térmicamente | Cu, Mg, Mn | 15 |
| 5083 | No tratable térmicamente | Mg, Mn, Cr | 20 |
| 5086 | No tratable térmicamente | Mg, Mn, Cr | 25 |
| 5456 | No tratable térmicamente | Mg, Mn, Cr | 20 |
| 7001 | Tratable térmicamente | Zn, Mg, Cu, Cr | 7 |
| 7075 | Tratable térmicamente | Zn, Mg, Cu, Cr | 10 |
| 7079 | Tratable térmicamente | Zn, Mg, Cu, Mn, Cr | 10 |
Extrusibilidad relativa de las aleaciones cubiertas por las dos tablas de espesor de pared. Para las aleaciones de grado blando y medio, una calificación de 50 a 150 es fácil de extruir y de 30 a 50 es moderadamente difícil. Para las aleaciones duras, una calificación de 25 o menos es difícil.
Qué implica esto para un pedido de acero para hileras
El CCD determina la carga, la pared determina el cojinete, y juntos determinan lo que el acero para dados debe soportar. El cuerpo del dado es el acero de trabajo en caliente al cromo AISI H13 y su equivalente europeo 1.2344, tratado en la página del acero para herramientas H13, y el programa de suministro de dados de extrusión está en la página de suministro de extrusión 1.2344 ESR H13. El grado por componente está en la página de mejores aceros para hileras de extrusión de aluminio. El cojinete que dicta el espesor de pared está en la página de longitud de apoyo de hilera, el utillaje que lo rodea en la página de tipos de dados y utillaje, y la forma en que se consume el dado en la página de desgaste de dados de extrusión de aluminio.
Antes de dimensionar un dado a partir de estas tablas
Esta página es un resumen de referencia de la práctica publicada y no es una especificación de Aobo Steel. Los valores de espesor de pared, CCD y tamaño de prensa y las calificaciones de extrusibilidad se reproducen de la fuente, y las dos tablas son una guía más que un límite. Un trabajo real también depende de la forma, la relación de extrusión, la temperatura de la palanquilla y la prensa, y el fabricante del dado confirmará el espesor de pared y la prensa antes de cortar un dado. El diseño final se confirma en el trabajo.
Fuente, Aluminum Extrusion Technology, P. K. Saha, ASM International, 2000.