Corrección de una matriz de extrusión de aluminio: qué cambiar y en qué orden
Ninguna matriz sale de la electroerosión por hilo con la forma que prometía su plano. El flujo del metal, la deflexión de la matriz bajo carga y la temperatura a lo largo del porta-matriz no son totalmente predecibles, por lo que la matriz se prueba en la prensa y se corrige. La corrección es donde un taller de matrices se gana su reputación, y sigue un orden: primero verificar la prensa y el conjunto de herramientas, luego las ocho variables del proceso, y después la matriz misma, puertos antes que porta-matrices en una matriz hueca. Esta página expone ese orden y la razón del mismo.
Primero: cosas que parecen un defecto de la matriz y no lo son
Antes de que una fresa se acerque a la matriz, hay que descartar el lado de la prensa. La lista publicada de fallos de prensa que se presentan como problemas de matriz es corta y específica, y cada elemento de ella ha sido atribuido a una matriz en algún momento.
| Lo que se ve | Qué verificar antes de tocar la matriz |
|---|---|
| El perfil sale fuera de escuadra, o un lado está cargado en toda su longitud | Alineación y ajuste de la prensa; la planitud del anillo de presión |
| El metal escapa por la cara de la matriz, o aparece una línea de rebaba | Sellado entre la matriz y el forro del contenedor; un diámetro interior del forro desgastado |
| El extremo trasero del tocho se comporta de forma distinta al delantero | Un disco ficticio desgastado que ya no sella contra el forro |
| El conjunto de herramientas se mueve o el perfil cambia cuando la prensa toma carga | Un conjunto de herramientas inadecuado; soporte insuficiente detrás de la matriz, por lo que esta se deflecta |
| Una parte de la sección carece de metal en cada pasada | Temperatura de la matriz o del contenedor; si la matriz se asienta y centra de la misma manera cada vez |
Las ocho variables que cambian el comportamiento de una matriz
La misma matriz se comporta de forma distinta entre turnos porque el proceso a su alrededor varía. Estas son las variables contra las que debe juzgarse la corrección, y todas ellas son más económicas de cambiar que la matriz:
- Temperatura de la matriz
- Temperatura del tocho respecto a la del contenedor
- Calentamiento con gradiente a lo largo del tocho
- Velocidad de extrusión
- Alineación y ajuste de la prensa
- Deflexión del conjunto de herramientas
- Rotación de la matriz para cambiar su posición en la prensa
- Lubricante, y el uso de una guía de cartucho
Dos de ellas valen más que el resto en la práctica. Rotar la matriz es gratuito y comprueba si el defecto sigue a la matriz o a la prensa: si el lado cargado se mueve con la matriz, es la matriz; si permanece en el mismo lado de la prensa, es la prensa. Y el calentamiento con gradiente comprueba si el defecto es térmico: un tocho más caliente en la parte delantera se extruye de forma distinta que uno calentado uniformemente, y la diferencia se manifiesta como una forma que cambia desde el frente de la pasada hasta el final.
Matrices macizas: fresar la cámara o el porta-matriz, y medir el corte
En una matriz maciza, la corrección es una modificación de la cámara o de la placa alimentadora, o un cambio en la longitud del porta-matriz, trabajado desde la cara frontal de la matriz o desde el lado de salida. El método importa tanto como la ubicación. La práctica publicada es fresar con una fresadora en lugar de una amoladora flexible, porque un corte de fresado puede medirse y registrarse. Una amoladora elimina metal que nadie puede cuantificar, y la siguiente corrección parte de una incógnita.
El número registrado es el objetivo del ejercicio. Si la corrección es una longitud de porta-matriz, la cifra vuelve al diseñador de matrices; si es un cambio dimensional, la cifra vuelve al fabricante de matrices para que el programa de electroerosión por hilo cambie en la próxima matriz de esa forma. Una corrección que no se registra se paga de nuevo en el siguiente pedido.
Matrices huecas: puertos antes que porta-matrices
Una matriz hueca es más difícil porque el metal pasa por tres etapas: a través de los puertos en el mandril, a través de la cámara de soldadura y a través del porta-matriz. Los puertos deciden cuánto metal recibe cada pata del perfil, por lo que fijan el equilibrio. Los porta-matrices solo deciden cuánta resistencia encuentra ese metal en la salida. Corregir primero el porta-matriz en una matriz cuyos puertos están desequilibrados es la clásica tarde perdida: el porta-matriz no arreglará una pata que está siendo privada de metal.
Los defectos que envían una matriz hueca de vuelta al banco son específicos, y cada uno apunta a una etapa:
| Defecto | Dónde buscar primero |
|---|---|
| Torsión a lo largo de la longitud | Equilibrio de puertos entre las patas, luego distribución del porta-matriz |
| Angularidad fuera de tolerancia | Volumen de puerto que alimenta las dos paredes que forman el ángulo |
| Esquina abierta o esquina partida | Cámara de soldadura y el puerto que alimenta la esquina |
| Pared convexa o cóncava | Longitud de apoyo a lo largo de esa pared, y soporte detrás de ella |
| Espesor de pared desigual | Primero el equilibrio de los puertos; después el apoyo |
Una variable más pertenece solo a la matriz hueca: la profundidad del puente y la forma de la cámara de soldadura. Ambas se fijan en el diseño y ambas cambian cómo se encuentran los dos flujos. Si los defectos se repiten en matrices del mismo diseño, la corrección corresponde al diseño, no al banco de trabajo.
El corrector de matrices pertenece a la prensa
El procedimiento publicado es directo al respecto: la persona que corrige la matriz debe estar de pie junto a la prensa durante la prueba, no leyendo un informe después. Estar allí le da las variables de prensa, palanquilla y matriz al mismo tiempo, que es lo que separa una corrección de una conjetura, y le permite decir al fabricante de matrices qué cambiar cuando la solución está fuera del banco de trabajo.
En la práctica, eso significa dos registros por prueba: los ajustes de proceso con los que se operó la matriz y la forma de la primera pieza. Sin los ajustes, una matriz que operó mal no se puede distinguir de una matriz que operó mal porque la prensa estaba fría.
Qué implica esto para un pedido de acero para hileras
La corrección es remoción de metal, así que la matriz tiene que poder soportarla. El grado de acero para matrices de extrusión es acero cromo para trabajo en caliente, AISI H13 y su equivalente europeo 1.2344, suministrado recocido para que se pueda recortar un apoyo y remecanizar una cavidad; la dureza de trabajo y el revenido que la alcanza se indican en la página del acero para matrices, y la nitruración que sigue a una corrección en la página de nitruración. El programa 1.2344 ESR para herramientas de extrusión está en la página de suministro de extrusión 1.2344 ESR H13, el grado en la página del acero para herramientas H13, y la capa en la página de nitruración de acero para herramientas. El apoyo que se recorta se describe en la página de longitud de apoyo de hilera, el conjunto a su alrededor en la página de tipos de dados y utillaje, los defectos que no son culpa de la matriz en la página de líneas de arrastre y del troquel, y la ventana de prensa en la página de temperatura de extrusión.
El liner y el bloque ficticio que sellan contra esa cara del dado están en la página de liner del contenedor y bloque ficticio.
Antes de cortar una matriz a partir de esta página
Estos son los principios publicados y las categorías de defectos, no un programa de corrección para una matriz específica. La cantidad a remover de un apoyo o un puerto la fijan la matriz, la aleación, la prensa y la prueba, y ninguna tabla se transfiere entre talleres. El orden de las verificaciones es la parte que se transfiere. La corrección final se confirma en la prensa.
Fuente: Aluminum Extrusion Technology, P. K. Saha, ASM International, 2000, sección 4 corrección de matrices, páginas 105 a 108.