El procesamiento de materiales para aislamiento de cables y poliolefinas reticuladas de altas prestaciones plantea exigencias cada vez mayores en formulaciones con elevadas concentraciones de cargas y sistemas reactivos. En la extrusión de doble husillo, el polietileno reticulado (XLPE) y los sistemas de reticulación mediante silanos o peróxidos combinan un flujo de elevada viscosidad con reacciones químicas durante el procesamiento. En formulaciones con más del 50 % de cargas retardantes de llama ATH o MDH, la resistencia al flujo aumenta considerablemente y los equipos deben trabajar durante períodos prolongados bajo condiciones de alto par. En estas aplicaciones, la extrusora no solo debe transportar y mezclar materiales, sino también aportar la energía mecánica necesaria para procesar formulaciones de elevada resistencia al flujo. Por ello, la capacidad de transmisión de par y la resistencia a la fatiga de los componentes del sistema de accionamiento adquieren especial importancia para mantener la estabilidad operativa.
Ejes de husillo de alto par conformados en frío
Ejes para extrusoras de doble husillo
Desafíos del cliente
En equipos de alto par con potencias del orden de 800 kW, los ejes están sometidos a cargas de torsión variables y repetidas durante períodos prolongados. Estas condiciones pueden favorecer el desgaste por micromovimientos (fretting) en las superficies de contacto del estriado y la acumulación de daños por fatiga, que pueden manifestarse en fluctuaciones del par y una menor eficiencia de transmisión. En los ejes estriados fabricados mediante mecanizado convencional, el arranque de material interrumpe el flujo de grano de la estructura metálica. Bajo cargas de torsión elevadas y variables, las raíces de las estrías pueden presentar concentraciones de tensiones que favorecen la aparición de grietas por fatiga y comprometen la estabilidad del conjunto.
Motivos del cambio de proveedor
Los ejes estriados fabricados mediante mecanizado y fresado que utilizaba el cliente habían alcanzado sus límites de funcionamiento en el procesamiento de materiales reticulados bajo condiciones de alto par. Su resistencia al desgaste y su vida útil frente a cargas cíclicas ya no respondían a las necesidades de producción continua. Al aumentar la potencia del equipo hasta 800 kW, la fiabilidad de los componentes de transmisión se convirtió en un factor determinante. Por este motivo, el cliente priorizó la resistencia a la fatiga y la estabilidad de los ejes, y optó por una solución con estrías conformadas en frío.
Nuestra solución
En LESUN utilizamos un proceso de conformado en frío para obtener las estrías mediante deformación plástica del material, conservando la continuidad del flujo de grano a lo largo del perfil de los dientes. A diferencia del mecanizado por arranque de viruta, este procedimiento limita la interrupción de la estructura del material y está orientado a mejorar su comportamiento frente a la fatiga por torsión. El conformado también produce endurecimiento por deformación en la superficie, lo que favorece la resistencia al desgaste en los flancos de los dientes. Según la descripción técnica del proyecto, el proceso genera además tensiones residuales de compresión en estas zonas, que contribuyen a dificultar la iniciación y propagación de grietas. Combinamos este procedimiento con una aleación de alta tenacidad y un tratamiento térmico de temple y revenido, buscando un equilibrio entre resistencia mecánica y tenacidad. El control de la microestructura y de las deformaciones durante la fabricación permite mantener la precisión de engrane de las estrías y la estabilidad dimensional del eje.
Resultados del proyecto
La incorporación de ejes con estrías conformadas en frío mejoró la estabilidad operativa de los equipos utilizados para procesar materiales reticulados en condiciones de alto par. Según los resultados del proyecto, se redujo el desgaste de las estrías, disminuyeron las fluctuaciones del par y se registraron menos alarmas de funcionamiento anómalo. La transmisión más estable del par también favoreció una aportación más uniforme de energía mecánica al material fundido, lo que ayudó a reducir el riesgo de sobrecalentamiento localizado y reticulación prematura. Estas mejoras contribuyeron a estabilizar el procesamiento de XLPE y a prolongar los intervalos entre intervenciones de mantenimiento.
Resumen del proyecto
El procesamiento de materiales reticulados de elevada resistencia al flujo exige sistemas de extrusión capaces de transmitir un par elevado de forma continua. En estas condiciones, además de la potencia disponible, resulta fundamental la fiabilidad mecánica de los ejes y de sus conexiones estriadas. En este proyecto, LESUN desarrolló ejes con estrías conformadas en frío, combinando la continuidad del flujo de grano, el endurecimiento superficial por deformación y el control de las tensiones residuales con una selección de aleaciones y tratamientos térmicos adecuados. La solución permitió responder a las exigencias de funcionamiento continuo de un sistema de extrusión de 800 kW, con mejoras declaradas en resistencia al desgaste, comportamiento frente a la fatiga y estabilidad operativa.