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EuroWire – Mayo de 2011
98
artículo técnico
Constantes mecánicas para el oro
Módulo de Young
80GPa
Relación de Poisson
0.44
Curva del endurecimiento mecánico
σ=475ε
0.07
Condición del material para la inclusión
Material
A1
2
O
3
, SUS304
Módulo de Young
300, 194GPa
Relación de Poisson
0.23, 0.30
Límite elástico
4.3, 0.205GPa
Ángulo mitad de la hilera, reducción
α
=7º, R/P=10%
Coeficiente de rozamiento
0.05μm
▲
▲
Tabla 1
:
Condiciones de los materiales y del trefilado para el análisis FEM
▲
▲
Figura 5
:
Esquema de la rotura de un alambre causada por material extraño
B) Caso de inclusión
pequeña o blanda
A) Caso de inclusión
grande o dura
▼
▼
Figura 6
:
Imagen SEM y análisis componencial del alambre con material extraño
C) Contenido de Ni
A) Imagen SEM del alambre trefilado
B) Contenido de Fe
Por lo tanto, dado que hay inclusiones
de alúmina y materiales extraños en los
alambres, se ha efectuado el análisis
FEM del trefilado de alambre. Se ha
establecido una relación entre el tamaño
de las inclusiones y el diámetro del
alambre (Di/Do) de 0,3 a 0,7.
Las constantes del material y las
condiciones de trefilado para el análisis
FEM se indican en la
Tabla 1
.
Se han examinado las variaciones de la
tensión de trefilado en el lado interno
de la hilera mediante el análisis FEM,
usando alambres con inclusiones de varios
tamaños.
La
Figura 3
muestra los resultados. Se ha
verificado que la tensión de trefilado se
mueve rápidamente hacia arriba cuando
una inclusión pasa a través de la hilera.
Se puede ver que al aumentar la relación
entre tamaño de la inclusión y diámetro
del alambre (Di/Do) aumenta también la
tensión de trefilado.
En el caso de un alambre con una inclusión
con relación Di/Do igual a 0,7, la tensión
de trefilado llega al valor de resistencia
del alambre. Esto significa que hay alta
probabilidad de que el alambre se rompa.
Considerando el factor de seguridad,
existe el riesgo de que el alambre se
rompa cuando la relación Di/Do sea
superior a 0,4. Se ha medido el tamaño
de las inclusiones en la superficie de la
fractura durante el trefilado de alambres
de oro de 20-50µm.
La
Figura 4
muestra la frecuencia de rotura
del alambre para varios valores de Di/
Do. Este valor indica que el alambre se
puede romper si la relación Di/Do es igual
o mayor de 0,3 y que la frecuencia más
alta de rotura de un alambre es cuando
Di/Do es aproximadamente 0,7.
3.2 Efecto de partículas extrañas
En algunos casos hay materiales extraños
sobre la superficie del alambre durante el
trefilado, o que pueden entrar en la hilera
con el lubricante.
Estos materiales extraños se forman
principalmente por desgaste del alambre
o de la hilera o del equipo, o pueden
formarse a partir del polvo del aire. Según
la forma y dureza del material extraño, la
rotura del alambre puede ocurrir como se
ilustra en la
Figura 5
.
Como ejemplo, la
Figura 6
muestra
imágenes del microscopio electrónico
de barrido (
SEM - Scanning Electron
Microscope
) y fotografías del espec-
trómetro EDS de un alambre después
del trefilado con materiales extraños en
la superficie del alambre. El material del
alambre es acero inoxidable austenítico.
El análisis con espectrómetro EDS
muestra que el material extraño estaba
compuesto por carburo de hierro, que
incluía una pequeña cantidad de Ni.
Las partículas medían 0,53x0,27mm y
tenían una relación Di/Do de aproxi-
madamente 0,2. Se supone que el alambre
no se ha roto debido al bajo valor de
Di/Do.
La
Figura 7
muestra los resultados,
obtenidos con el análisis FEM, del trefilado
de un alambre con material extraño cerca
de la superficie.