Tipos de laminado

Laminado

Se conoce como laminación o laminado al proceso industrial por medio del cual se reduce el espesor de una lámina de metal o de materiales semejantes con la aplicación de presión mediante el uso de distintos procesos, como la laminación de anillos o el laminado de perfiles. Por tanto, este proceso se aplica sobre materiales con un buen nivel de maleabilidad. La máquina que realiza este proceso se le conoce como laminador.

Dicho de otra manera el laminado es un proceso de deformación volumétrica en el que se reduce el espesor inicial del material trabajado, mediante las fuerzas de compresión que ejercen dos rodillos sobre la pieza/material de trabajo. Los rodillos giran en sentidos opuestos para que fluya el material entre ellos, ejerciendo fuerzas de compresión y de cizallamiento, originadas por el rozamiento que se produce entre los rodillos y el metal. Los procesos de laminado requieren gran inversión de capital; debido a ello los molinos de laminado se usan para la producción de grandes cantidades de productos estándar (láminas, placas, etc.).

Tipos de laminado

Existen principalmente dos tipos de laminado a considerar:

• laminación en caliente

• laminación en frió

Laminación en caliente

El proceso de laminado en caliente es aquel que se realiza por encima de la temperatura de recristalización del material. La temperatura de recristalización es la temperatura a la cual los granos de la microestructura comienzan a transformarse en nuevos granos sin dislocaciones. Por lo anterior cualquier dislocación generada durante el proceso de compresión bajo los rodillos es eliminada debido a la temperatura de los rodillos que transfieren suficiente calor a las láminas elevando su temperatura por encima de la T.recristalización. El resultado son granos dúctiles que pueden ser laminados idealmente cualquier número de veces. El proceso de laminado en caliente se utiliza para estructuras de colada, o fundición comúnmente dendrítica, la cual incluye granos grandes y no uniformes.

El proceso de laminado en caliente se lleva a cabo comúnmente para aleaciones de aluminio y para aceros aleados. Se manejan temperaturas entre 0.3 y 0.5 veces la temperatura de fusión, lo que corresponde a la temperatura de recristalizacion. Generalmente el laminado en caliente se utiliza para deformar volúmenes grandes de material, y su intención es transformar dichos volúmenes en preformas que luego puedan ser procesadas de otro modo (por ejemplo laminado en frio). Los primeros productos de laminado en caliente, son la palanquilla y el planchón. El primer producto es utilizado para la formación de vigas en forma de I y rieles de ferrocarril y tochos (los cuales tienen una sección cuadrada), en cambio para la formación de placas y láminas se utilizan los planchones. Durante el proceso de laminado en caliente generalmente se encuentran desperfectos en la superficie y un acabado de mala calidad; en materiales cuya temperatura de recristalización corresponde a temperaturas elevadas como el acero, la superficie laminada reacciona con el medio (aire) y forma una capa llamada calamina, este óxido debe ser removido en la mayoría de los casos por medios mecánicos o por ataque químicos.

Laminación en frío

El proceso de laminado en frío se lleva a cabo por debajo de la temperatura de recristalización. A diferencia del proceso de laminación en caliente, produce láminas y tiras con un acabado superficial mejor debido a que generalmente no hay presencia de calamina. Además se tienen mejores tolerancias dimensionales y mejores propiedades mecánicas debidas al endurecimiento por deformación (generación de dislocaciones).

La laminación en frio permite tener un control sobre la deformación plástica, pues es posible medir el endurecimiento por deformación teniendo en cuenta el concepto de trabajo en frio.

El endurecimiento por deformación es el fenómeno por el cual el metal dúctil se endurece a medida que se somete a deformaciones plásticas, este proceso en general es realizado por debajo de la temperatura de recristalización y por ello también nos referimos a este tipo de trabajo como trabajo en frio.

Principales aplicaciones del laminado

El laminado se utiliza en los procesos de fabricación de los aceros, aluminio, cobre, magnesio, plomo, estaño, zinc, y sus aleaciones. Casi todos los metales utilizados en la industria, han sufrido una laminación en alguna etapa de su conformación. Aunque la principal aplicación del laminado es la «laminación del acero».

La laminación del acero

La principal aplicación de la laminación es la producción de acero. La temperatura de la laminación del acero es de unos 1200 °C, los lingotes de acero iniciales, que se obtienen por fundición, se elevan a dicha temperatura en unos hornos llamados «fosas de recalentamiento» y el proceso en el que elevamos la temperatura del lingote recibe el nombre de «recalentado».

Los lingotes de acero recalentados pasan al molino de laminación en los que se laminan para convertirlos en una de las tres formas intermedias: lupias, tochos o planchas. Las lupias se utilizan para generar perfiles estructurales y rieles para ferrocarril, los tochos se laminan para obtener barras y varillas. Y las planchas se laminan para producir placas, laminas y tiras. El laminado posterior de las placas y láminas suele realizarse en frío.

Como reducir la fuerza de laminación

Procedimientos para reducir fuerzas de laminación.

• a) Reducir la fricción.

• b) Reducir el área de contacto reduciendo el diámetro de los rodillos.

• c) Efectuando reducciones más pequeñas por pasada, a fin de reducir el área de contacto.

• d) Reducir la resistencia del material elevando la temperatura en el proceso.

Otro método es aplicando tensiones longitudinales a la tira durante la laminación ya que éstas reducen los esfuerzos a la compresión requeridos para deformar plásticamente. Las tensiones aplicadas a la tira pueden ser aplicadas en la zona de entrada (tensión posterior) o en la zona de salida (tensión anterior o frontal) o en ambas.

Laminado de perfiles

En el laminado de perfiles, el material de trabajo se deforma para generar la sección transversal del perfil deseado. Por este procedimiento se realizan perfiles de construcción como perfiles en I, en L y canales en U; rieles para vías de ferrocarril y barras redondas y cuadradas, así como varillas. El material de trabajo pasa a través de rodillos que tienen impreso el reverso de la forma deseada.

Los principios que se aplican al laminado plano pueden aplicarse al laminado de perfiles en su gran mayoría. Los rodillos formadores son más complicados; y el material inicial, de forma usualmente cuadrada, requiere una transformación gradual a través de varios rodillos para alcanzar la sección final.1 Se diseña una secuencia de formas intermedias, con sus correspondientes rodillos, para lograr una deformación uniforme a través de las secciones transversales de cada reducción y así evitar una mayor elongación en estas secciones que podría suponer torceduras y agrietamiento del producto laminado.

Otras operaciones de laminado

Laminado de anillos

Ejemplo de laminación de anillos.

La laminación de anillos consiste en una deformación que lamina las paredes gruesas de un anillo para obtener un anillo de paredes más delgadas, y por tanto, de un diámetro mayor al inicial. El laminado de anillos se aplica generalmente en procesos de trabajo en frió para anillos pequeños y de trabajo caliente para anillos más grandes. Se utiliza, entre otros, para la fabricación de collares para rodamiento de bolas y rodillos, llantas de acero para ruedas de ferrocarril, etc. Las paredes de los anillos no solo se limitan a formas rectas, también este proceso permite formas más complejas. Este proceso tiene como principal ventaja el ahorro de materias primas.

Laminación de cuerdas

La laminación de cuerdas se usa para formar cuerdas en partes cilíndricas mediante su laminación entre dados. La mayoría de las maquinas laminadoras de cuerdas realizan las operaciones de laminado de cuerdas en frío, la forma y tamaño de la cuerda depende del tipo de dados con que estén equipadas dichas maquinas. Existen dos tipos de dados: Dados planos que se mueven alternativamente entre si y dados redondos que giran relativamente entre sí para lograr la acción de laminado. Entre las ventajas de este proceso están la alta velocidad, mejor utilización del material, cuerdas más fuertes debido al endurecimiento del material, mejor resistencia a la fatiga y superficies más lisas.

Laminación de engranajes

La laminación de engranajes es un proceso de formado en frío que produce ciertos engranajes. Este tipo de laminación es similar al de laminado de cuerdas, y la diferencia reside en que las características de deformación de los cilindros o discos se orientan paralelo a su eje (en ángulo para los engranajes helicoidales) y no espiral como en el laminado de cuerdas. En este proceso encontramos algunas ventajas como: alta velocidad, mejor aprovechamiento del material, mayor resistencia a la fatiga, etc.

Laminado de polvos

El polvo puede comprimirse en una operación para formar tiras de material metálico. El proceso por lo general se efectúa de manera continua o semicontinua. Los polvos se compactan entre los rodillos para formar una tira verde

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