Procesamiento y extrusión asistidos por cizallamiento

Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, Richland, Washington

El procesamiento y extrusión asistidos por cizallamiento (ShAPE™) permite la creación de extrusiones de alambre, barra y tubular que muestran una mejora significativa en las propiedades del material; por ejemplo, las extrusiones de magnesio se han fabricado con una ductilidad (cuánto puede estirarse el material antes de romperse) y una absorción de energía (cuánta energía se puede absorber durante la compresión de una extrusión tubular) sin precedentes en comparación con los métodos convencionales.

La tecnología es parte del conjunto de procesamiento de fase sólida (SPP) de PNNL, un enfoque para la fabricación de metales que puede ser mejor, más económico y más ecológico que los métodos basados ​​en fusión típicamente asociados con la fabricación de metales.

En SHAPE, un recipiente que contiene materia prima, como polvo de metal, escamas o palanquilla, se introduce a la fuerza en un troquel giratorio. El calentamiento por fricción se genera en la interfaz entre el material de alimentación y la matriz, lo que ablanda solo el material que se extruye y elimina la necesidad de precalentamiento de la materia prima o la aplicación de calor externo que se usa en la extrusión convencional. Las ranuras en espiral en la cara de la matriz alimentan el material hacia el orificio de extrusión, lo que reduce en gran medida la fuerza requerida durante la extrusión.

Como ejemplo, con ShAPE, el polvo de aluminio nanoestructurado se puede extruir directamente en barras redondas usando 50 veces menos fuerza y ​​un consumo de energía mucho menor que la extrusión convencional, mientras se logra el doble de ductilidad. Los pasos costosos y lentos requeridos por el procesamiento de polvo convencional se eliminan por completo. La menor fuerza y ​​potencia permiten una maquinaria de producción sustancialmente más pequeña.

Con una relación de extrusión de 200:1 demostrada para el magnesio, ShAPE logra en una sola pasada lo que se necesitarían varias pasadas con la extrusión convencional. La tecnología permite controlar el refinamiento del grano y la orientación de la microestructura en las extrusiones, lo que no es posible con otros procesos de extrusión. Además, las extrusiones de magnesio fabricadas por ShAPE no requieren costosos elementos de tierras raras para producir extrusiones con suficiente ductilidad y absorción de energía para su uso en algunas aplicaciones automotrices estructurales (por ejemplo, parachoques de automóviles), lo que permite una mayor asequibilidad en la producción en masa.

ShAPE podría ser un método viable para la producción de aceros resistentes a la fluencia que podrían usarse para intercambiadores de calor en la industria de la energía eléctrica, y cobre de alta conductividad e imanes avanzados para su aplicación en motores eléctricos. También se ha utilizado para producir varillas de aluminio de alta resistencia con aplicación en la industria aeroespacial. En otra aplicación potencial, ShAPE se muestra prometedor como método para producir materiales termoeléctricos semiconductores.

Para más información, contacte a Sara Hunt, Gerente de Comercialización de Tecnología, en Esta dirección electrónica esta protegida contra spambots. Necesita tener Javascript activado para verlo..

Este artículo apareció por primera vez en la edición de julio de 2019 de la revista Tech Briefs.

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