Laminación
es deformado plásticamente con el uso de una Fuerza de compresión ( F ) a través de un conjunto de rodillos geométricamente posicionados con el propósito de reducir su principal atributo dimensional ( espesor ) hasta producir una superficie lisa y plana con muy buen acabado superficial , con o sin subsecuentes tratamientos térmicos posteriores para mejorar y ajustar sus propiedades mecánicas . Normalmente se lleva a cabo lubricando o enfriando el acero mientras es deformado en un estado caliente pero a temperaturas inferiores a la temperatura de recristalización . ( 720 – 730 ° C para el Acero ) [ 1 ] .
Dentro del mecanismo de operación tenemos que la reducción en frío de la lámina de acero conlleva a la aplicación de fuerzas de compresión ( Fuerzas de Rolado ) y fuerzas de estiramiento ( Tensión ) ( figura 1 ). Para la reducción permanente del espesor del material ( Deformada Plásticamente ) se crea un incremento en el área superficial o nuevas superficies metálicas y como resultado de este fenómeno se origina un diferencial de velocidad entre las superficies en contacto que generan fuerzas de resistencia ( Fricción ) que requerirán a su vez de una energía mayor para completar el trabajo . La cantidad de fricción dependerá de la naturaleza y rugosidad de las superficies en contacto así como también de la presencia de algún agente intermedio o Lubricante .
La tensión es toda fuerza de estiramiento o fenómeno físico de un objeto sometido a fuerzas contrarias , forma parte , en este caso , del sistema de regulación del proceso , y la fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o forma de los materiales [ 2 ] .
Figura 1
Laminación
Muchos aspectos mecánicos del proceso de laminación dependen de las fuerzas que actúan cuando el metal pasa entre los rodillos o cilindros de trabajo y como los metales son prácticamente incompresibles y su volumen permanece constante se puede decir que cuando la sección transversal del material se reduce en un porcentaje , aproximadamente se alarga en la misma proporción . Los rodillos al girar aplican una presión en el metal , obteniendo como respuesta una disminución en el espesor . Además del cambio dimensional , otro resultado que se obtiene comúnmente a través de la conformación mecánica es la alteración de las propiedades del material , en relación a aquellas anteriores al proceso como por ejemplo un cambio en la dureza debido al proceso de deformación , entre otras [ 2 , 3 ] .
Para el cálculo de la Fuerza ( F ) es necesario tomar en cuenta algunas suposiciones o hipótesis como parte del control del modelo de laminación , las cuales se describen a continuación .
1 . - Condiciones de deformación Plana ( Flujo volumétrico constante ).
2 . - Magnitudes constantes de Coeficientes de Fricción . Poca variabilidad .
3 . - Deformación homogénea en espesor , largo y ancho .
( logarítmica ). 4 . - Punto Neutro dentro del Arco de Contacto .
En la mayor parte de la producción de productos planos , la lámina es mantenida a través de varios bastidores ( castillos ) alineados uno tras otro ( tipo Tándem ) o de tipo Reversible . Para conservar la lámina plana y mantener las especificaciones dimensionales es usual mantener Tensión entre los castillos o pases , lo cual tiene como ventaja reducir las fuerzas de laminación . De allí la generación de ecuaciones diferenciales y cálculos físicos que permiten el equilibrio mecánico en cada fase del proceso de reducción . Las ecuaciones dan una relación entre la fuerza ejercida por los rodillos durante el proceso de laminación y las tensiones a las cuales se encuentra sometida la lámina durante su reducción . Si esas ecuaciones son graficadas se obtiene una curva que representa la distribución de la presión normal sobre el arco de contacto . Esa curva tiene forma de colina , dicha colina es llamada la Colina de Fricción . La fuerza de laminación ( o fuerza por unidad de ancho de Lámina ) es obtenida integrando el área bajo la Curva de la Colina de Fricción ( figura 2 ).
Figura 2
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Mecanismo de operación . Ejemplo y comportamiento de Variables de proceso .
Ejemplo de una colina de fricción . Reducción de 1 mm a 0.91 mm Castillo 5 .
Algunas consideraciones de la Colina de Fricción
1 . - A medida que se incremente el coeficiente de fricción , se incrementa el área bajo la colina de fricción y por lo tanto se incrementa la fuerza de laminación .
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