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El conformado por laminación , también escrito como laminado o conformado por rodillos , es un tipo de laminación que consiste en doblar continuamente una tira larga de chapa metálica (normalmente acero en bobina) hasta obtener la sección transversal deseada . La tira pasa a través de conjuntos de rodillos montados en soportes consecutivos, cada conjunto realizando solo una parte incremental del doblado, hasta obtener la sección transversal (perfil) deseada. El conformado por laminación es ideal para producir piezas de perfil constante, de gran longitud y en grandes cantidades.
Descripción general
Se pueden producir diversos perfiles de sección transversal, pero cada perfil requiere un conjunto de herramientas de laminación cuidadosamente diseñado. El diseño de los rodillos comienza con un patrón de flor , que es la secuencia de secciones transversales de los perfiles, un perfil para cada soporte de rodillos. Los contornos de los rodillos se derivan de los perfiles del patrón de flor. Debido al alto costo de los conjuntos de rodillos, a menudo se utiliza la simulación por computadora para desarrollar o validar los diseños de los rodillos y optimizar el proceso de conformado para minimizar el número de soportes y las tensiones del material en el producto final.
Los perfiles conformados por laminación pueden presentar ventajas sobre las extrusiones de formas similares. Las piezas conformadas por laminación pueden ser mucho más ligeras, con paredes más delgadas que en el proceso de extrusión, y más resistentes, al haber sido endurecidas por deformación en frío. Las piezas pueden fabricarse con acabado o ya pintadas. Además, el proceso de conformado por laminación es más rápido y requiere menos energía que la extrusión. [ 1 ] [ 2 ]
Existen máquinas perfiladoras que producen piezas de diferentes tamaños y espesores utilizando los mismos rodillos. Las variaciones de tamaño se logran ajustando manualmente o mediante controles computarizados la distancia entre los rodillos, lo que permite un cambio rápido. Estas fábricas especializadas son comunes en la industria de estructuras de acero ligero, donde se utilizan perfiles y rieles metálicos de perfiles y espesores estandarizados. Por ejemplo, una sola fábrica puede producir perfiles metálicos con diferentes dimensiones de alma (p. ej., de 3-5/8" a 14 pulgadas), ala (p. ej., de 1-3/8" a 2-1/2") y labio (p. ej., de 3/8" a 5/8"), a partir de diferentes calibres (p. ej., de 20 a 12 GA) de chapa de acero galvanizado.
Las líneas de conformado por rodillos pueden configurarse con múltiples opciones para perforar y cortar piezas en una operación continua. Para cortar una pieza a la longitud deseada, las líneas pueden configurarse para usar una matriz de precorte, donde una sola pieza en bruto pasa por el laminador, o una matriz de postcorte, donde el perfil se corta después del proceso de conformado por rodillos. Se pueden agregar características como agujeros, muescas, relieves o cortes mediante el punzonado en una línea de conformado por rodillos. Estas características pueden realizarse mediante una aplicación de prepunzonado (antes de que comience el conformado por rodillos), una aplicación de punzonado intermedio (en medio de la línea/proceso de conformado por rodillos) o una aplicación de postpunzonado (después de que finalice el conformado por rodillos). Algunas líneas de conformado por rodillos incorporan solo una de las aplicaciones de punzonado o corte mencionadas, mientras que otras incorporan algunas o todas las aplicaciones en una sola línea.
Proceso
El conformado por laminación es uno de los procesos de fabricación más sencillos. Generalmente comienza con una bobina grande de chapa metálica, de entre 2,5 cm (1 pulgada) y 51 cm (20 pulgadas ) de ancho y entre 0,10 mm (0,004 pulgadas ) y 3,2 mm (0,125 pulgadas) de espesor, sostenida por un desenrollador. La tira se introduce a través de una guía de entrada para alinear correctamente el material a medida que pasa por los rodillos del laminador. Cada conjunto de rodillos forma una curva hasta que el material alcanza la forma deseada. Los conjuntos de rodillos suelen montarse uno encima del otro sobre un par de ejes horizontales paralelos sostenidos por uno o más soportes. También se pueden utilizar rodillos laterales y rodillos en racimo para proporcionar mayor precisión y flexibilidad, y para limitar las tensiones en el material. Las tiras conformadas se pueden cortar a la longitud deseada antes del laminador, entre laminadores o al final de la línea de conformado.
Posibilidades geométricas
Las posibilidades geométricas pueden ser muy amplias e incluso incluir formas cerradas siempre que la sección transversal sea uniforme. Los espesores típicos de las láminas varían de 0,004 pulgadas (0,10 mm) a 0,125 pulgadas (3,2 mm) , pero pueden superarlo. La longitud prácticamente no se ve afectada por el proceso de laminación. Los anchos de las piezas normalmente no son menores de 1 pulgada (2,5 cm), aunque pueden superar las 20 pulgadas (51 cm) . La limitación principal es la profundidad del perfil, que generalmente se limita a menos de 4 pulgadas (10 cm) y rara vez supera las 6 pulgadas (15 cm) debido a las tensiones generadas por la laminación y las diferencias de velocidad superficial que aumentan con la profundidad.
Tasas de producción
La tasa de producción depende en gran medida del espesor del material y del radio de curvatura ; sin embargo, también se ve afectada por el número de estaciones o pasos necesarios. Para radios de curvatura de 50 veces el espesor del material de un acero con bajo contenido de carbono de 0,7 pulgadas (18 mm) de espesor, la tasa puede variar desde 85 pies por minuto (26 m/min) en ocho estaciones hasta 55 pies por minuto (17 m/min) en 12 estaciones o 50 pies por minuto (15 m/min) en 22 estaciones.
El tiempo que tarda un producto en tomar forma se puede representar mediante una función simple: t = (L + n⋅d) / V , donde L es la longitud de la pieza que se está formando, n es el número de soportes de formación, d es la distancia entre soportes y V es la velocidad de la tira a través de los rodillos. [ 3 ]
En general, las líneas de conformado por rodillos pueden alcanzar velocidades de 5 a 500 pies por minuto (1,5 a 152,4 m/min) o superiores, según la aplicación. En algunos casos, el factor limitante son las aplicaciones de punzonado o corte.
Otras consideraciones
En lo que respecta a la fabricación, hay que tener en cuenta aspectos como la lubricación, el efecto del proceso sobre las propiedades del material, el coste y, por supuesto, la seguridad.
La lubricación proporciona una barrera esencial entre los rodillos de laminación y la superficie de la pieza. Ayuda a reducir el desgaste de la herramienta y permite un movimiento más rápido. Esta tabla muestra los diferentes tipos de lubricantes, su aplicación y los metales ideales para su uso.
Los efectos del proceso sobre las propiedades del material son mínimos. Las propiedades físicas y químicas prácticamente no cambian, pero el proceso puede provocar endurecimiento por deformación , microfisuras o adelgazamiento en las curvas al analizar las propiedades mecánicas del material.
El costo del conformado por rodillos es relativamente bajo. Al calcular el costo del proceso, se deben considerar aspectos como el tiempo de preparación, los costos de equipos y herramientas, el tiempo de carga/descarga, la tarifa de mano de obra directa, la tasa de gastos generales y la amortización de equipos y herramientas. La seguridad también es un factor importante en este proceso. Los principales riesgos que deben tenerse en cuenta son el manejo de piezas en movimiento (hasta 240 m/min ), rodillos de alta presión o bordes metálicos afilados y cortados. [ 3 ]
Véase también
Referencias
- ↑ Todd, Robert H.; Allen, Dell K.; Alting, Leo (1994), Manufacturing Processes Reference Guide , Industrial Press Inc., pp. 300–304 , ISBN 0-8311-3049-0.
- ↑ Groover, Mikell P. (2010). Fundamentos de la fabricación moderna: materiales, procesos y sistemas . John Wiley & Sons. pág. 472. ISBN 9780470467008.
- 1 2 3 Guía de referencia de procesos de fabricación, Industrial Press Inc., 1994.
Bibliografía
- Halmos, George T. Manual de conformado por laminación, CRC Press, 2005. ISBN 0-8247-9563-6
- Dobrev, Atanas; George T. Halmos (1993). "El conformado por rodillos en el siglo XXI". Sociedad de Ingenieros de Fabricación.
{{cite journal}}: Para citar una revista se requiere|journal=( ayuda ) - Todd, Robert (1994). Guía de referencia de procesos de fabricación . Nueva York: Industrial Press Inc. ISBN 0-8311-3049-0.
- Conformado de metales
- Fabricación (metal)