Conformado de chapa metálica

El conformado de chapa metálica puede utilizarse en distintos ámbitos industriales. Se utilizan varios procesos de fabricación controlados por ordenador. Estos procesos de fabricación se adaptan de forma óptima a los distintos materiales, grosores de material y otros factores importantes.

El conformado de chapas metálicas implica procesos de fabricación en los que la conformación se lleva a cabo sin modificar la masa, el volumen ni la composición del material. Sin embargo, el conformado modifica la superficie y las propiedades de los metales que se van a mecanizar. Dependiendo de la estructura de la red, esto puede dar lugar a dislocaciones migratorias (traslación) o gemación. Las piezas en bruto adquieren su forma final mediante la fuerza dirigida de un corte de chapa nivelado. Esto a menudo da lugar a una ligera deformación elástica (recuperación elástica). El proceso de conformado de chapa metálica puede utilizarse para producir una amplia variedad de componentes diferentes. Estos componentes tienen un peso de varios cientos de gramos hasta varias toneladas.

El conformado suele realizarse con máquinas especiales controladas electrónicamente, como prensas, curvadoras y martillos de vapor. De acuerdo con la herramienta integrada, muchas de ellas son aptas para múltiples procesos de fabricación. Los materiales más utilizados en el conformado de chapa metálica son el acero, el cobre, el aluminio, las aleaciones de aluminio y las aleaciones de cobre (aleaciones forjadas). Se distingue según

• las temperaturas que se dan entre el conformado en frío, el conformado en caliente y el conformado en tibio
• el tipo de pieza entre el conformado de chapa metálica y el conformado masivo
• el tipo de tensión mecánica de acuerdo con la norma DIN 8582
  • conformado por tracción (longitudes, profundidades, anchuras)
  • conformado a presión (conformado libre, laminado)
  • conformado por tracción y compresión (embutición profunda)
  • oír la formación (desplazamiento, torsión)
  • Plegado (canteado, plegado libre, plegado giratorio)

Además, también existen procesos especiales para el conformado de chapa metálica, como el templado en prensa y el flexformado. Para el conformado de chapa metálica se suelen utilizar chapas planas, que se suelen mecanizar mediante conformado en frío. Las piezas en bruto tridimensionales y grandes y pesadas se modifican mediante conformado masivo. En este proceso se utiliza el conformado en frío o en caliente. Los procesos de fabricación utilizados habitualmente para ello son el plegado, el laminado, la extrusión por impacto y la extrusión.

Si el conformado de chapa metálica se clasifica en función de la carga de la pieza, hay más procesos disponibles. En el caso de la conformación por compresión a tracción (DIN 8584), se realizan cargas simultáneas de presión y tracción con diferentes direcciones efectivas. El subgrupo más importante es el embutido profundo. En este proceso, las chapas planas se embuten en formas huecas para producir cuerpos huecos como latas, cascos y partes del cuerpo. En el caso del conformado por tracción (DIN 8585), las chapas se extienden y los cuerpos huecos se expanden por tracción. La flexión (DIN 8586) se realiza principalmente por plegado. El plegado giratorio utiliza un movimiento rotatorio de la herramienta de sujeción, mientras que el plegado libre utiliza un movimiento rectilíneo de la herramienta de sujeción. En el laminado, el conformado del metal se realiza mediante rodillos giratorios.

Para la conformación por cizalladura (conformación debida principalmente a la tensión de cizalladura, DIN 8587), la herramienta realiza un movimiento giratorio o un movimiento rectilíneo. La torsión se utiliza para la fabricación de hélices y taladros, el desplazamiento se emplea para fabricar manivelas. La conformación en prensa (DIN 8583) se realiza, por ejemplo, como laminación (producción de chapas y placas) o conformación libre (forja libre). Dependiendo del proceso de conformado de chapa utilizado, el cambio de forma se consigue mediante movimientos especiales de la herramienta (plegado) o creando la forma posterior en la herramienta como negativo (forja en matriz, laminado).

El conformado de chapa metálica es ideal para la producción en serie. Sin embargo, la forma no se extrae con total precisión de la pieza en bruto. Para obtener la pieza acabada de ajuste, la pieza debe volver a procesarse, por ejemplo, mediante rectificado. La mayoría de los procesos de conformado de chapa alcanzan una precisión comprendida entre IT16 e IT12. Los procesos de precisión permiten incluso una exactitud de IT8 o IT6. El denominado flexforming (conformado de celdas fluidas) es un método especialmente rentable, rápido y versátil de conformado de chapas metálicas. Por tanto, se utiliza para la producción de pequeñas series y para el desarrollo de prototipos. Las prensas de células fluidas se utilizan para fabricar componentes para la industria aeronáutica, la industria del automóvil y sus proveedores.

Las chapas a mecanizar tienen espesores de 0.1 mm a más de 16 mm. Las prensas especiales de bajo mantenimiento y fácil manejo permiten un control de la presión especialmente bueno en piezas pequeñas y una reducción significativa del acabado manual. Algunas de las prensas de célula fluida de alta velocidad producen hasta 120 piezas por hora. Gracias a la flexión, con una sola matriz pueden fabricarse incluso geometrías complejas con tolerancias reducidas y superficies impecables.

En comparación con los procesos de corte, el conformado de metales ofrece la ventaja de que el material se aprovecha al máximo: No quedan residuos metálicos. Además, la pieza tiene un flujo de grano adecuado para su uso. Con una masa idéntica, se obtienen piezas de embutición y otros componentes de gran resistencia y capacidad de carga. En cambio, en el fresado, el flujo de grano es propenso a sufrir tensiones porque el fresado crea muchas muescas diminutas en el componente. Las herramientas de conformado sólo son rentables para la producción de grandes series. El fresado ya puede aplicarse a bajo coste para piezas individuales y pequeñas series.

El conformado en frío se realiza por debajo de la temperatura de recristalización. Durante la conformación en caliente, la pieza correspondiente se calienta a una temperatura también inferior a la temperatura de recristalización (600 a 950 °C). El conformado en caliente se realiza calentando el material, de forma que se supere la temperatura de recristalización.

El conformado en frío hace que el material sea más sólido, lo que permite mecanizarlo con mayor precisión. La estructura especial de la fibra garantiza que la pieza acabada resista una gran tensión mecánica y, por tanto, es idónea para la producción de componentes relevantes para la seguridad en la industria aeronáutica y automovilística. El conformado en caliente combina las ventajas de ambos métodos. Se utiliza para fabricar piezas forjadas de aleaciones de acero para las que la conformación en frío no es una opción. Las piezas forjadas tienen tolerancias dimensionales bajas, una superficie de material homogénea, sólo ligeras escamas y, a veces, geometrías más exigentes.

El conformado en caliente (forja en caliente) es un método que consume mucha energía y es adecuado para conformar diversos metales. Esta técnica de conformación da lugar a temperaturas comprendidas entre 1100 °C (aleaciones de acero) y 1300 °C (hierro). Estas temperaturas provocan una superficie rugosa. La contracción del material se produce después de que la pieza se haya enfriado. Para el conformado en caliente no es necesario calentar la pieza. Dependiendo del metal, incluso la temperatura ambiente puede ser suficiente.

La tecnología moderna de conformado, al igual que otras áreas de investigación, utiliza la simulación. Para ello, se utilizan varios programas informáticos. Reproducen visualmente el conformado del metal, lo calculan y presentan los resultados gráficamente. Gracias a la planificación digital integrada de los procesos, es posible predecir con exactitud los posibles errores y mejorar los procesos técnicos y la entrada de material. El software de simulación examina el conformado de chapa en términos de calidad, funcionalidad, costes y tiempo de producción y evalúa los resultados obtenidos. El usuario también aprenderá a modificar el diseño para cumplir los requisitos de calidad.

El conformado de chapa metálica es adecuado para casi todas las industrias manufactureras: La industria automotriz lo utiliza para producir piezas de carrocería de alta resistencia, como guardabarros, cofres y puertas de vehículos. La industria alimentaria utiliza latas que se fabrican con ayuda de la tecnología de conformado. También puede utilizarse para fabricar componentes como alas y hélices para la industria aeroespacial. Los proveedores de electrodomésticos también se benefician de los distintos procesos de conformado de chapa metálica. Utilizan las piezas de chapa metálica acabadas en sus campanas de cocina, fregaderos y congeladores. Además, el conformado de chapa metálica se utiliza en la construcción de aparatos, la construcción de plantas, la tecnología eléctrica, farmacéutica, médica, de medición y control, entre otras. La ventilación, el aire acondicionado y la tecnología de las comunicaciones también utilizan estos métodos.

Cuando se dobla una chapa, la fuerza se aplica de forma lineal uniforme o selectiva. El grado de deformación depende del grado de este momento flector. Las estampadoras, las curvadoras redondas y las plegadoras permiten realizar distintos tipos de curvado. En la prensa plegadora, la herramienta presiona la chapa metálica con una fuerza determinada. En el punto de contacto, se aplica una fuerza igualmente intensa en sentido contrario. La pareja debe trabajar con tanta fuerza que la chapa de metal quede alterada permanentemente después. Para ello, el usuario industrial debe saber hasta qué punto el material metálico dado puede someterse a carga y cómo se comporta en caso de fuerza. Para una deformación permanente, la fuerza aplicada debe superar el rango de deformación elástica.

La composición del material y la resistencia a la tracción también influyen. Este último tampoco debe superarse para evitar daños en el material. Para calcular la fuerza de prensado necesaria, debe conocerse la longitud del canto. La longitud de canteado aumenta proporcionalmente a la longitud de plegado. Además, es necesario conocer el grosor del material, el ángulo de curvatura y la dirección de laminado. Los materiales de mayor grosor suelen requerir mayores radios de curvatura. Si la herramienta no alcanza el radio de curvatura mínimo, la pieza puede romperse, su exterior agrietarse y pueden producirse arrugas en el interior.