¿Por qué es tan importante enderezar piezas en la fabricación de chapa metálica? Imagine un coche con las ruedas tambaleantes. Del mismo modo, las piezas metálicas desiguales pueden provocar ineficiencias y defectos en la producción. Este artículo explica cómo funcionan las máquinas enderezadoras para eliminar tensiones internas y garantizar piezas planas y sin tensiones. Conocerá el proceso, los retos y las ventajas, como el aumento de la eficacia y la reducción de residuos en las operaciones de fabricación. Sumérjase para comprender cómo la precisión en las piezas metálicas puede mejorar significativamente la calidad y la consistencia de la producción.
Como se muestra en la figura 1, la pieza de la izquierda presenta una forma elástica y no está completamente plana, mientras que la pieza de la derecha ha sido aplanada por una máquina niveladora de piezas.
Las piezas planas y sin tensiones pueden mejorar la eficacia de la producción de plegado y soldadura, garantizando la satisfacción del cliente.
Aunque chapas metálicas que se entregan en la fábrica de chapas metálicas parecen suficientemente planas, las apariencias engañan, sobre todo en el caso de los materiales metálicos. Los materiales o piezas que parecen planos pueden perder su planitud durante el proceso de mecanizado debido a las tensiones de éste.
Por tanto, es esencial comprender qué ocurre con las materias primas antes de que se envíen a la fábrica de chapas. La chapa se origina a partir de bobinas laminadas.
En los centros de servicio de transformación de metales, estas bobinas se desenrollan, se enderezan y, por último, se cortan a una longitud determinada. Aunque la chapa parezca plana, sigue habiendo tensiones internas (sobre todo en la microestructura del metal).
Al realizar corte térmico (como láser o corte por plasma) sobre estos materiales, la tensión se libera, haciendo que las piezas queden desiguales. Esto ocurre tanto en las piezas metálicas finas como en las gruesas.
Esto se aplica tanto a las piezas metálicas ferrosas como a las no ferrosas. Durante el proceso de corte, el uso de gases de protección desempeña un papel importante.
Por ejemplo, cuando se utiliza oxígeno para cortar acero al carbono, se produce una reacción exotérmica entre el oxígeno y el metal. Esto introduce una cantidad sustancial de calor en la zona de corte, lo que permite un corte más rápido (un subproducto de esta reacción química es un borde oxidado, que es necesario limpiar antes de pintar).
Sin embargo, el calor adicional también libera más tensión del metal. En comparación con el oxígeno, el corte con un gas inerte como el nitrógeno puede reducir la entrada de calor, pero incluso con procesos más suaves se sigue liberando tensión.
A medida que se libera la tensión, las piezas se vuelven desiguales. Esto plantea problemas a los talleres de producción que utilizan corte por láser tecnologías.
Durante el corte por láser, algunas piezas pueden inclinarse o saltar sobre la rejilla, pudiendo colisionar con el cabezal de corte y dañarlo, especialmente cuando las velocidades de corte alcanzan 30 m/min o más, y las aceleraciones superan los 2 m/s.2que se ha convertido en una norma del sector.
Un componente muy caro del equipo de corte por láser puede resultar dañado por piezas que rebotan debido a la tensión.
Cualquier proceso de corte puede liberar las tensiones generadas durante el bobinado del material. Estas tensiones se manifiestan en el fenómeno de recuperación elástica del metal tras el corte o el punzonado (el punzonado puede introducir nuevas tensiones debidas al endurecimiento por deformación, visibles en las piezas punzonadas).
¿Cómo aborda una fábrica de chapas metálicas las tensiones introducidas durante el bobinado y liberadas tras el corte o el estampado? Las máquinas niveladoras de piezas pueden ser de gran ayuda.
Las máquinas enderezadoras de piezas pueden suministrar a las fábricas de chapa metálica y a sus procesos de fabricación posteriores las piezas planas necesarias, garantizando una mayor eficacia de la producción y reduciendo los residuos en las operaciones de plegado y soldadura.
Las máquinas enderezadoras de piezas (como se ve en la figura 2) consiguen la planitud aplicando fuerzas de flexión repetitivas a la chapa o pieza metálica a través de un conjunto de rodillos enderezadores.
A medida que el material metálico pasa por la máquina enderezadora, los rodillos ejercen presión sobre él. La tensión aplicada al metal reduce y finalmente elimina sus tensiones internas.
¿Cómo están dispuestos estos rodillos de nivelación? Depende del tipo de metal material, su grosor y el nivel de planitud deseado.
Las variables de la máquina enderezadora de piezas incluyen el número de rodillos enderezadores; la distancia entre centros entre los rodillos; disposición de los rodillos y método de apoyo; rigidez del bastidor de los rodillos y de toda la máquina; apoyo de los rodillos (longitud y disposición de los rodillos de apoyo); sistema de control de la separación y su capacidad para mantener una separación constante; y consumo de energía.
También es crucial tener en cuenta la facilidad de limpieza de los rodillos de nivelación y apoyo y de mantenimiento de la máquina.
A medida que los rodillos de enderezado aplican presión gradualmente y aplanan las piezas, el bastidor de rodillos, accionado por un motor, puede desplazarse fuera de la máquina herramienta. Dependiendo del tamaño de la pieza a enderezar, la presión de enderezado viene determinada por el diámetro de los rodillos de enderezado. El diámetro de cada rodillo, combinado con su posición, el diseño del bastidor de la máquina, los rodillos de apoyo y el propio bastidor de la máquina, tiene su correspondiente ventana de visualización operativa.
En general, los diámetros de rodillo más pequeños se utilizan para materiales más finos, mientras que los diámetros más grandes se utilizan para materiales más gruesos.
Por lo general, las máquinas de enderezado pueden manipular piezas de espesores comprendidos entre 0,2 mm y casi 70 mm.
La precisión de la planitud proporcionada por la nivelación se basa en la aplicación de la material metálico y varía en función de su grosor y tipo.
Por ejemplo, para las piezas metálicas utilizadas en la fabricación de grúas y equipos de minería, una planitud de 0,5 mm a 1 mm proporcionada por una máquina niveladora se considera excelente. Sin embargo, para los fabricantes de hojas de sierra que requieren una planitud de 0,1 mm/m o superior, dicha planitud sería inadecuada.
Afortunadamente, una enderezadora de piezas de alta precisión puede suministrar piezas planas a los fabricantes de maquinaria pesada y producir piezas con tolerancias más estrictas para los fabricantes de hojas de sierra.
Por ejemplo, las empresas de fabricación aeroespacial suelen utilizar materiales de aluminio. 5 mm se considera una pieza relativamente gruesa para estas empresas, pero para los fabricantes de equipos de minería, este grosor es demasiado fino.
Este material de aluminio suele tratarse térmicamente para conseguir una mayor resistencia. Tras el tratamiento térmico, el aluminio se ablanda y se almacena a -18 °C.
Si estas piezas se nivelan inmediatamente después del punzonado, la máquina niveladora se enfrenta a dos retos principales.
En primer lugar, como el material es blando, los rodillos niveladores deben manipularlo con suavidad para evitar su deformación.
En segundo lugar, cuando las piezas congeladas entran en contacto con una temperatura ambiente más alta, se forma condensación en la superficie de la pieza. Así pues, los componentes de la máquina enderezadora deben ser de acero inoxidable o de acero revestido para evitar la corrosión.
El resultado de una máquina enderezadora de piezas es sencillo: piezas planas. Sin embargo, son máquinas intrincadas, capaces de gestionar deformaciones del material difíciles de corregir, como las de materiales punzonados y tratados térmicamente.
Estos materiales suelen presentar deformaciones de ondas medias o de ondas en los bordes. La corrección de estas piezas o chapas requiere medidas y técnicas especializadas.
Para algunos materiales punzonados y tratados térmicamente, la nivelación avanzada curvado de rodillos puede aumentar específicamente la presión de enderezado en determinadas zonas de una pieza o chapa y reducirla en otras.
Mediante este método de nivelación controlada, el material se alarga longitudinalmente según sea necesario, lo que puede reducir o incluso eliminar las deformaciones de la onda media y la onda del borde.
Los materiales de alta resistencia a la tracción son otro tipo de material difícil de manipular.
El procesado de este tipo de materiales requiere una máquina de gran potencia, que utilice rodillos niveladores de gran diámetro combinados con la correspondiente separación entre rodillos, para reducir la tensión del material y proporcionar una buena planitud, eliminando al mismo tiempo las deformaciones de las ondas medias y de los bordes.
Cualquier equipo de fabricación avanzado requiere un operario cualificado, con amplia experiencia. Y lo que es más importante, un operario curioso y ávido de conocimientos puede marcar realmente la diferencia en los resultados.
Si están dispuestos a dedicar tiempo a ajustar y probar las piezas para conseguir una nivelación óptima, la fábrica puede conseguir una nivelación eficaz de las piezas y productos de mayor calidad en los procesos de fabricación posteriores.
En teoría, el enderezado es una tarea sencilla. Además de la velocidad de los rodillos de enderezado, el operario sólo tiene que ajustar otros dos parámetros: la separación de enderezado en la entrada y la salida, y el ángulo con el que la pieza entra en la máquina. Encontrando la combinación adecuada, los operarios pueden optimizar los resultados del enderezado.
Por supuesto, las herramientas de cálculo integradas en el sistema de control del equipo pueden servir de ayuda. Después de introducir el espesor, límite elásticoy el tipo de material, el sistema de control emite los parámetros de nivelación propuestos.
Normalmente, estos parámetros ya garantizan unos buenos resultados de nivelación. Si los operarios buscan resultados aún mejores, estos parámetros de nivelación pueden servirles como punto de partida para los ajustes.
La nivelación de piezas puede ayudar a las fábricas de chapa metálica a aumentar el rendimiento y la productividad.
Los informes de las fábricas de chapa metálica indican que la integración de las máquinas enderezadoras de piezas en su proceso de producción aumenta los índices de producción de la operación de plegado en unos 25% después de enderezar las piezas.
Las piezas planas se doblan con mayor precisión, lo que se traduce en menos retrabajos y una mayor consistencia de la calidad del producto.
En el departamento de soldadura, esto se traduce en una simplificación significativa de plantillas y dispositivos, una mayor precisión de montaje y el aprecio de los soldadores. Los defectos se reducen considerablemente, lo que se traduce en una mayor productividad.
Esto es especialmente cierto en el caso de la soldadura robotizada. Unas soldaduras más ajustadas y uniformes implican utilizar menos material de relleno, líneas de producción de soldadura más fluidas y procesos de automatización más rápidos.
Las máquinas enderezadoras de piezas también pueden abrir nuevas oportunidades de negocio para una empresa.
Por ejemplo, si una empresa desea atender a clientes del sector de la construcción, los techos y fachadas que suministra deben ser perfectamente planos. Cada plancha debe mantener esta consistencia, ya que cualquier plancha no conforme podría paralizar los proyectos de instalación.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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