Defects analysis of copper wires manufactured in industrial conditions

Análisis de defectos de alambres de cobre fabricados en condiciones industriales

Son muchos los factores responsables de la formación de defectos superficiales e internos durante el proceso de trefilado del alambre de cobre. En general, pueden dividirse en defectos de origen material o de procesamiento. Incluso un material de entrada de la máxima calidad con pocos o ningún defecto no puede garantizar la ausencia de roturas durante el proceso debido a unos parámetros de proceso inadecuados. Unos parámetros de proceso seleccionados de forma óptima pueden reducir el riesgo de formación de grietas durante el proceso de conformado del metal. El artículo presenta ejemplos de defectos y grietas en el alambre que se producen durante el proceso de trefilado del cobre en condiciones industriales, así como un amplio análisis de su origen.

INTRODUCCIÓN

Los alambres de cobre son los principales responsables de la transmisión sin fallos de la energía eléctrica, por lo que la presencia de defectos en el material resulta especialmente peligrosa. Los defectos de los alambres no sólo generan el riesgo de rotura del material durante el proceso de trabajo del metal, sino que también reducen la calidad de los alambres y microalambres finales. La interrupción del proceso de trefilado también genera elevados costes relacionados con la reanudación del proceso y de las máquinas. Existen muchos tipos de defectos, tanto superficiales como internos. Entre los primeros se encuentran las astillas, la fractura de la soldadura y la fractura por carga de la matriz. Los segundos están relacionados principalmente con huecos en el interior del material y la bibliografía los denomina estallidos centrales o chevron (el nombre proviene de la característica forma en V) [13]. Los defectos internos como los estallidos centrales no tienen por qué aparecer en la fase inicial del proceso de trabajo del metal (este tipo de defectos son comunes no sólo en el proceso de trefilado, sino también en el de extrusión). El estado de compresión de la tensión en el interior de la matriz de estirado en la dirección radial impide que se manifiesten los defectos y la rotura del material en el estado inicial del proceso, sin embargo, los defectos pueden localizarse en el interior del material y presentarse en etapas posteriores del proceso de trabajo del metal. Esto es especialmente peligroso a lo largo del proceso de estirado en frío y requiere un recocido intermedio con tiempo y temperatura adecuados que restaure la deformabilidad total del material estirado. La selección adecuada de los parámetros del proceso también evita la formación de defectos internos. Como uno de los ejemplos se puede aplicar la optimización del ángulo de la matriz de estirado (para el cobre el ángulo óptimo de la matriz de estirado es 2α = 18 °) [4]. Aumentar el valor del ángulo de la matriz de estirado puede provocar la formación de zonas muertas y, por tanto, reducir el alargamiento de los alambres debido a la presencia interna de chevrones [5].