Analyses of the reasons for the decreased service time of CrN-coated die for aluminy hot extrusion: a case study

Análisis de las razones de la disminución del tiempo de servicio de las matrices recubiertas de CrN para extrusión en caliente de aluminio: un estudio de caso

El estudio presentado muestra que todavía existen reservas considerables para aumentar los tiempos de servicio (vida útil) de las matrices recubiertas de CrN para la extrusión en caliente de Al. Las principales razones de la disminución de los tiempos de servicio se revelan y explican en relación con la matriz recubierta de CrN seleccionada para la extrusión en caliente, es decir, por qué el tiempo de servicio de la matriz recubierta no está en consonancia con la resistencia al desgaste del recubrimiento de CrN. La forma de la superficie del cojinete y la presencia de arañazos, el tamaño y la cantidad de inclusiones no metálicas en el acero de la matriz, los defectos nodulares en el recubrimiento de CrN, así como la uniformidad del grosor del recubrimiento de CrN a lo largo de la superficie del cojinete, son parámetros influyentes relevantes.

INTRODUCCIÓN

La extrusión en caliente de aluminio es un proceso de conformado de metales para la fabricación de productos largos con diferentes formas seccionales, como vigas, varillas, tubos, alambres, etc. Se lleva a cabo en una prensa hidráulica en la que un tocho calentado es empujado por un ariete a través de la abertura del perfil de la matriz. Las matrices de extrusión están expuestas a elevadas cargas mecánicas, térmicas (hasta 600 ºC), químicas y tribológicas (velocidades de deslizamiento de hasta 100 m/min). Las cargas mencionadas en relación con las características relevantes de las matrices, es decir, la resistencia al desgaste, la conformación de la matriz (flujo de material, etc.), la calidad del acero de la matriz, el tratamiento térmico, etc. influyen en la aparición de diferentes daños en las matrices, como por ejemplo desgaste, agrietamiento, fractura, deformación plástica, etc. que influyen en la calidad de los perfiles extruidos y, en consecuencia, en los tiempos de servicio de las matrices [1-10]. 

Para aumentar la resistencia al desgaste de las matrices de extrusión se suelen aplicar procedimientos de nitruración [2, 4-8, 11-15], deposición física de vapor (PVD), deposición química de vapor (CVD), etc. [15-24]. Sin embargo, a pesar de que las superficies de apoyo de las matrices recubiertas con PVD son mucho más resistentes al desgaste en comparación con las nitruradas únicamente con gas, no suelen alcanzar los tiempos de servicio que corresponden a sus características de resistencia al desgaste [17-22]. Por otra parte, en la explotación industrial de matrices nitruradas y recubiertas con PVD, se observan grandes diferencias en los tiempos de servicio industrial para la extrusión de perfiles similares o incluso iguales entre matrices nitruradas y recubiertas con PVD. Hasta ahora no se habían explicado suficientemente las razones de este comportamiento.

Por lo tanto, en esta contribución se revelan y explican las principales razones de la disminución de los tiempos de servicio de las matrices para la extrusión de Al para la matriz recubierta de PVD CrN seleccionada.