Camisa del contenedor y falso bloque: material, holgura y cuándo reemplazar
La matriz se lleva la atención, pero las piezas que tocan aluminio caliente en cada embolada son la camisa y el falso bloque, y consumen más acero que las matrices. Una camisa es un tubo de trescientos milímetros de diámetro que debe mantener su diámetro interior mientras el óxido de aluminio la desgasta. Un falso bloque es una herramienta elástica que debe sellar contra ese diámetro interior bajo presión y aun así deslizarse de vuelta hacia afuera. Ambos se especifican tanto por la holgura como por el grado, y ambos tienen un punto de reemplazo que puede leerse en la máquina en lugar de adivinarse.
Qué hace cada pieza y qué termina su vida útil
| Parte | Función | Qué pone fin a su vida útil |
|---|---|---|
| Camisa de contenedor | El diámetro interior por el que se desliza el tocho. Soporta el desgaste de la piel del tocho y mantiene el sellado en la cara de la matriz | Rayado, agrietamiento térmico y un diámetro interior que ya no sella. Una camisa desgastada se manifiesta como rebaba en la cara de la matriz |
| Bloque de empuje | Transmite la fuerza del empujador, sella contra la camisa, se separa del descarte y regresa por el contenedor sin arrancar la película | Fluencia: el anillo crece, la holgura se cierra, el asiento cónico se agarrota. La fuerza de adherencia puede alcanzar aproximadamente 1 MN en un bloque de 200 mm |
| Bloque de limpieza | Raspa la capa de óxido acumulada del interior de la camisa entre tochos | Su propia holgura crece a medida que se desgasta el diámetro interior, por lo que deja de eliminar la capa |
| Vástago | Soporta el falso bloque y la carga del empujador | Pandeo y fatiga en la rosca y la punta |
| Respaldo de matriz y base de apoyo | Soporta la matriz para que no se flexione bajo carga | Fluencia por compresión y abombamiento permanente |
Las piezas de desgaste alrededor de una matriz de extrusión de aluminio. La dureza de trabajo de cada una se indica en la página de selección de acero para matrices de extrusión; la camisa y el falso bloque son las dos que se piden en las secciones más grandes.
La camisa acumula óxido, y el bloque de limpieza es lo único que lo elimina
En la extrusión directa sin lubricación, la piel del tocho, que es óxido, queda en el diámetro interior del contenedor porque el aluminio se adhiere al acero y la fricción impide que la piel se deslice. La capa se acumula frente al pad del falso bloque a medida que avanza la embolada, y después de que ha pasado aproximadamente el setenta por ciento del tocho, comienza a fluir hacia adentro por la cara del pad y hacia la extrusión. De ahí provienen los defectos del extremo trasero y las estrías de óxido.
El control es mecánico. Se pasa un bloque de limpieza por el contenedor para raspar la piel, y la práctica publicada es hacerlo cada 15 a 20 tochos y en cada cambio de aleación. La cantidad de piel que se extrae depende de la holgura entre el bloque y el diámetro interior, por lo que el bloque debe dimensionarse según el diámetro interior tal como está actualmente, no como era cuando la camisa era nueva. Junto con eso, tres cosas reducen la velocidad de formación de la piel: un tocho descascarado, una menor diferencia de temperatura entre el tocho y el contenedor, y una temperatura del contenedor que no esté muy por debajo de la del tocho.
El falso bloque es un resorte, no un tapón
Un falso bloque fijo tiene cuatro funciones, y el diseño solo funciona si cumple las cuatro a la vez: transmitir la fuerza de la prensa en caliente, mantener un sellado seguro con la pared del contenedor, soltar el descarte al final de la embolada y regresar por el contenedor sin arrancar la película del diámetro interior. Debe ser lo suficientemente blando en su comportamiento para sellar y lo suficientemente elástico para liberarse, por lo que la mayoría de los bloques fijos usan un cono que convierte la fuerza axial en expansión radial.
La geometría publicada para un contenedor de 200 mm lo demuestra. El bloque debe dejar una película de aluminio de aproximadamente 0.4 mm de espesor en el diámetro interior, y debe regresar por ese diámetro interior con aproximadamente 1.5 mm de holgura para no arrastrar la película hacia afuera. Eso significa que el diámetro del bloque debe cambiar en aproximadamente 1.1 mm entre los estados cargado y descargado, y debe hacerlo con cualquier fuerza de prensa con la que opere el trabajo, incluida una baja. El diseño de tres piezas divide la tarea: un cuerpo rígido en compresión, un cono y un anillo exterior flexible separado. El anillo es la pieza que se desgasta y la pieza que se reemplaza.
Los valores de holgura y el estado que describen
| Number | Valor | Estado al que se aplica |
|---|---|---|
| Holgura en caliente del falso bloque | 0.254 a 0.305 mm por lado; 0.508 a 0.609 mm en el diámetro | En marcha, en caliente, sellando contra el diámetro interior |
| Holgura del bloque de limpieza | La mitad de la holgura del pad del falso bloque | En marcha, raspando la capa de óxido |
| Película dejada en el diámetro interior | Aproximadamente 0.4 mm | Al final de la embolada, antes de la retirada |
| Holgura de retirada | Aproximadamente 1.5 mm en un contenedor de 200 mm | Descargado, regresando por la camisa |
Dos fuentes describen estados diferentes, no cifras contradictorias. Las holguras en marcha provienen de Saha; las cifras de película y retirada, del diseño de falso bloque fijo que Sheppard describe para un contenedor de 200 mm.
Lea la tabla como un conjunto de estados y no como una sola tolerancia. Un bloque que es correcto en caliente puede quedar apretado en frío, y un bloque que sella bien puede aun así no liberarse si el asiento cónico se ha agarrotado. Por eso la inspección después de una campaña busca tres cambios permanentes: el diámetro exterior del anillo ha crecido, la holgura se ha cerrado y el asiento entre el cono y el bloque se ha deformado.
Cuándo reemplazar y qué aporta el mantenimiento
El acero pierde propiedades mecánicas progresivamente bajo este ciclo, por lo que el anillo es un consumible sujeto a un conteo de ciclos, no a una falla. La cifra publicada es un cambio de anillo después de 30,000 a 40,000 ciclos; más allá de eso, la deformación permanente se vuelve cada vez más probable. Entre cambios, la rutina consiste en mecanizar el bloque de vuelta a sus dimensiones originales y, en algunos casos, nitrurarlo, con grasa de alta temperatura entre el cono y el bloque en cada reensamblaje. La lubricación no es limpieza: con una fuerza de adherencia de alrededor de 1 MN en un bloque de 200 mm, la grasa es lo que permite que el bloque se separe del descarte sin dañar a ninguno de los dos.
Qué acero, y por qué no más duro
El liner y el dummy block están fabricados con acero cromo para trabajo en caliente, AISI H13 y su equivalente europeo 1.2344, y trabajan con menor dureza que un molde. El liner normalmente tiene de 42 a 47 HRC y el dummy block de 42 a 48 HRC, frente a 46 a 50 HRC en el bearing del molde. La razón es la carga: un liner es un anillo grueso sometido a presión interna y un dummy block es una pieza que debe deformarse elásticamente en cada carrera, por lo que ambos están limitados por la tenacidad y no por el desgaste. Elevar la dureza para ganar resistencia al desgaste elimina la ductilidad que evita que el liner reviente y que el anillo se agriete.
Las secciones son la otra razón por la que estas piezas son un pedido de acero y no un pedido de molde. Un liner para un contenedor de 7 inch es un taladro de unos 180 mm, y la pared que lo rodea es lo bastante gruesa como para que el bloque tenga varios cientos de milímetros de ancho; un dummy block para la misma prensa es un disco de tamaño similar. Eso es territorio de barra y bloque forjado, no de blanks de molde, y es donde está el tonelaje.
Qué implica esto para un pedido de acero para hileras
Aobo suministra 1.2344 ESR de 20 a 600 mm, recocido y torneado, lo que cubre liners, dummy blocks y backers, así como blanks de molde. El programa está en la página de suministro de extrusión 1.2344 ESR H13, el grado en la página del acero para herramientas H13, y la dureza por componente en la página de selección de acero para dados de extrusión. Lo que ocurre en la cara del molde cuando el liner deja de sellar está en la página de líneas de arrastre y del troquel, y la corrección que sigue a un ensayo fallido en la página de corrección de matrices de extrusión.
Antes de mecanizar un bloque según estos valores
Las holguras son específicas de cada prensa y se fijan por el diseño del bloque, el taladro del contenedor tal como mide actualmente y la aleación. Las cifras citadas aquí son valores publicados para un contenedor de 200 mm y para un diseño de dummy pad; no son un plano. Mida el taladro, siga las dimensiones del fabricante del bloque y confirme la holgura en caliente, con la prensa a la fuerza que realmente utiliza el trabajo.
Fuentes, Aluminum Extrusion Technology, P. K. Saha, ASM International, 2000, páginas 192 a 193; Extrusion of Aluminium Alloys, T. Sheppard, Kluwer Academic Publishers, 1999, sección 7.2.1.