1. El proceso de extrusión de aluminio: puntos de lubricación críticos
En la extrusión directa de aluminio, un tocho (billet) de aluminio calentado a 450-520°C es empujado por un émbolo (ram) a través de un contenedor (container) y forzado a pasar por una matriz (die) que da la forma al perfil. El proceso se realiza en prensas hidráulicas horizontales de 600 a 12.000 toneladas de fuerza.
Los puntos de lubricación se pueden agrupar en tres categorías:
Zona de proceso (alta temperatura)
- Interfaz tocho-contenedor (lubricante de proceso)
- Lubricación del émbolo/camisa
- Lubricación del mandril (perfiles huecos)
- Pulverización de desmoldante en matrix
Prensa hidráulica (sistema)
- Cilindro principal (alta presión)
- Cilindros de cierre del contenedor
- Cilindros de extracción del tocho
- Sistema hidráulico general
Equipos auxiliares
- Sierra de corte de perfiles
- Mesa de rodillos (run-out table)
- Estirador de perfiles
- Horno de envejecimiento (aging)
2. Lubricación del émbolo y del contenedor: MoS₂ y grafito
La interfaz entre el tocho de aluminio y la pared interior del contenedor es una zona de tribología extrema: aluminio plástico a 500°C contra acero de herramienta a 450-480°C, bajo presión de 200-800 MPa. En esta zona no existe film EHD posible: estamos en régimen de lubricación límite extremo donde solo los lubricantes sólidos son efectivos.
La lubricación del contenedor no se aplica en el interior del contenedor (donde el contacto aluminio-acero es directo por diseño en la extrusión directa), sino en la superficie del émbolo (dummy block y ram stem) y, en algunos diseños, en la superficie exterior del tocho:
- Pasta de grafito coloidal para el émbolo: el dummy block (cabeza del émbolo que contacta el tocho) se lubrica con una pasta de grafito coloidal antes de cada ciclo. La pasta protege el dummy block contra la soldadura en frío con el aluminio y facilita la separación del tocho sobrante (butt) tras la extrusión.
- MoS₂ en spray para el ram stem: algunas plantas usan aerosol de MoS₂ sobre el vástago del émbolo para reducir el rozamiento en los sellos del cilindro principal.
- Lubricación del mandril (extrusión indirecta o porthole dies): en la extrusión de perfiles huecos con matrices porthole, el mandril que forma los canales internos requiere lubricación especial —pasta de nitruro de boro (BN) o grafito de alta temperatura— que resista los 500°C sin carboniizarse.
| Punto de proceso | Lubricante | Temperatura | Aplicación | Frecuencia |
|---|---|---|---|---|
| Dummy block (cabeza émbolo) | Pasta grafito coloidal 50-60% | 450-520°C | Pincel o brocha | Cada ciclo |
| Ram stem (vástago émbolo) | Aerosol MoS₂ o grafito | 150-250°C | Spray | Cada 5-10 ciclos |
| Mandril perfiles huecos | Pasta BN (nitruro de boro) | 450-500°C | Pincel | Cada ciclo |
| Porthole die (matriz porthole) | Spray de grafito o BN | 420-490°C | Spray automático | Cada ciclo |
| Contenedor interior | Sin lubricante (aluminio limpio) | — | — | Limpieza periódica |
| Sellos del cilindro principal | Grasa de éster o PFPE NLGI 2 | 60-120°C | Manual/central | 500-1.000 h |
Contaminación del aluminio por lubricante: Cualquier lubricante que contenga silicona, zinc, plomo o cloro puede contaminar la superficie del perfil de aluminio y causar defectos de anodizado, pintura en polvo o soldadura. En plantas de extrusión de aluminio para construcción o automoción (donde el perfil se anodiza o se lacara), solo deben usarse lubricantes exentos de silicona y de metales pesados. Verificar la FDS del lubricante antes de usar.
3. Sistema hidráulico de la prensa de extrusión
El sistema hidráulico de una prensa de extrusión de aluminio es el equipo hidráulico más exigente en cuanto a presión de la industria metalúrgica. Las prensas de 1.500-12.000 toneladas trabajan con cilindros principales a 300-420 bar de presión. Los requisitos del fluido hidráulico:
| Parámetro | Especificación | Razón |
|---|---|---|
| Categoría fluido | HLP ISO VG 46 o VG 68 | Alta presión, carga de impacto en cada ciclo |
| Base | Mineral EP o PAO EP | PAO para mejor resistencia térmica |
| Viscosidad | HLP VG 46 (baja temp.) o VG 68 (alta temp. ambiente) | Equilibrar rendimiento volumétrico y lubricidad |
| Clase limpieza ISO 4406 | 16/14/11 o mejor (bombas de pistón alta presión) | Las bombas de alta presión son muy sensibles a partículas |
| Punto de inflamación mínimo | >220°C (prensa sin riesgo) o fluido ignífugo HFD/HFC | Algunas prensas cerca de hornos de aluminio |
| Resistencia a la emulsión (agua) | ASTM D1401 <30 min separación | Condensación y agua de refrigeración del horno |
| Compatible sellos | NBR, FKM (verificar con PAO/éster) | Sellos del cilindro principal y válvulas |
| Intervalo cambio | Análisis semestral, cambio si TAN >1,5 o ISO >17/15/12 | Alta temperatura del fluido en prensas grandes |
4. Equipos auxiliares: mesa de rodillos, estirador y sierra
4.1 Mesa de rodillos (run-out table)
Los rodillos de la mesa de salida del perfil extruido operan a temperaturas de 150-300°C (el perfil está caliente al salir de la matriz). Sus cojinetes requieren:
- Grasa de alta temperatura: poliurea NLGI 2 base PAO, Tmax 160-180°C
- En rodillos muy calientes (primeros metros de la mesa): PFPE+PTFE NLGI 2 si T rodamiento supera 200°C
- Reengrase cada 250-500 horas por exposición al calor y al óxido de aluminio
4.2 Estirador (stretcher) de perfiles
El estirador rectifica los perfiles aplicando una tensión axial del 0,5-2% de elongación para eliminar la curvatura inducida durante la extrusión. Sus mordazas neumáticas o hidráulicas y los cilindros del carro de estiramiento requieren:
- Aceite hidráulico HLP VG 46 para cilindros del carro (presión media, ciclos frecuentes)
- Grasa NLGI 2 para rodamientos del carro: la presencia de polvo de aluminio exige alta resistencia a la contaminación
- Las mordazas de agarre: sin lubricante en la superficie de contacto con el aluminio (para evitar marcas)
4.3 Sierra de corte de perfiles
La sierra fría (cold saw) o sierra de discos corta los perfiles a la longitud comercial. La lubricación del corte y del movimiento de la sierra:
- Fluido de corte (cutting fluid): emulsión soluble al 5-8% para el corte de aluminio. Debe ser exento de cloro (el cloro corroe el aluminio). Emulsiones con base mineral nafténica o éster vegetal + agua.
- Sistema hidráulico de avance de la sierra: HLP VG 32-46 limpio (ISO 17/15/12).
- Rodamientos del husillo de la sierra: grasa NLGI 2 de alta velocidad, resistente al corte de aluminio y al fluido de corte. Poliurea o litio complejo con inhibidores de corrosión.
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