Como se muestra en la Figura 1, la pieza de la izquierda tiene forma elástica y no es completamente plana, mientras que la pieza de la derecha ha sido aplanada mediante una máquina niveladora de piezas.
Las piezas planas y libres de tensiones pueden aumentar la eficiencia de la producción de plegado y soldadura, garantizando la satisfacción del cliente.
En cuanto al estrés material
Aunque las chapas entregadas en la fábrica de chapa parecen bastante planas, las apariencias engañan, especialmente en el caso de materiales metálicos. Los materiales o piezas que parecen planos pueden volverse planos durante el proceso de mecanizado debido a las tensiones del mecanizado.
Por lo tanto, es fundamental comprender qué sucede con las materias primas antes de enviarlas a la planta de chapa. La chapa se origina a partir de bobinas laminadas.
En los centros de servicios de procesamiento de metales, estas bobinas se desenrollan, se enderezan y finalmente se cortan a una longitud específica. Aunque la lámina parece plana, todavía existen tensiones internas (principalmente en la microestructura del metal).
Al realizar corte térmico (como corte por láser o plasma) en estos materiales, se libera tensión, lo que hace que las piezas sean desiguales. Esto es válido tanto para piezas metálicas delgadas como para piezas metálicas gruesas.
Esto se aplica a piezas metálicas ferrosas y no ferrosas. Durante el proceso de corte, el uso de gases protectores juega 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 el área de corte, lo que permite un corte más rápido (un subproducto de esta reacción química es un borde oxidado, que necesita limpieza antes de pintar).
Sin embargo, el calor adicional también libera más tensión del metal. En comparación con el oxígeno, cortar con un gas inerte como el nitrógeno puede reducir el aporte de calor, pero incluso con procesos más suaves, se sigue liberando tensión.
A medida que se libera la tensión, las piezas se vuelven irregulares. Esto presenta desafíos para los talleres de producción que utilizan tecnologías de corte por láser más nuevas.
Durante el corte por láser, algunas piezas pueden inclinarse o rebotar en la rejilla, potencialmente colisionando y dañando el cabezal de corte, especialmente cuando las velocidades de corte alcanzan los 30 m/min o más y las aceleraciones superan los 2 m/s 2 , lo que se ha convertido en un estándar de la industria.
Un componente muy costoso del equipo de corte por láser puede resultar dañado por piezas que rebotan debido al estrés.
Cualquier proceso de corte puede liberar las tensiones generadas durante el bobinado del material. Esta tensión es evidente en el fenómeno de recuperación elástica del metal después del corte o punzonado (el punzonado puede introducir nuevas tensiones debido al endurecimiento por trabajo, visibles en las piezas punzonadas).
Combatir el estrés material
¿Cómo maneja una planta de fabricación de chapa las tensiones introducidas durante el bobinado y liberadas después del corte o estampado? Las máquinas niveladoras de piezas pueden resultar de gran utilidad.
Las máquinas niveladoras de piezas pueden proporcionar a las fábricas de chapa y sus procesos de fabricación posteriores las piezas planas que necesitan, garantizando una mayor eficiencia de producción y reduciendo los residuos en las operaciones de plegado y soldadura.
Las máquinas niveladoras de piezas (como se ve en la Figura 2) logran planitud aplicando fuerzas de flexión repetitivas a la pieza de chapa o metal a través de un conjunto de rodillos niveladores.
A medida que el material metálico pasa a través del nivelador, los rodillos ejercen presión sobre él. La tensión aplicada al metal reduce y eventualmente elimina sus tensiones internas.
¿Cómo están dispuestos estos rodillos niveladores? Depende del tipo de material metálico, su espesor y el nivel de planitud deseado.
Las variables de la máquina niveladora de piezas incluyen el número de rodillos niveladores; la distancia central entre los rodillos; disposición del rollo y método de soporte; rigidez de la estructura de los rodillos y de toda la máquina; soporte de rodillos (longitud y disposición de los rodillos de soporte); sistema de control de brechas y su capacidad para mantener una brecha constante; y consumo de energía.
También es fundamental considerar la facilidad de limpieza y mantenimiento de los rodillos niveladores y de soporte de la máquina.
A medida que los rodillos niveladores aplican presión gradualmente y aplanan las piezas, el marco del rodillo, impulsado por un motor, se puede retirar de la máquina herramienta. Dependiendo del tamaño de la pieza a nivelar, la presión de nivelación viene determinada por el diámetro de los rodillos niveladores. El diámetro de cada rodillo, combinado con su posición, diseño del bastidor de la máquina, rodillos de soporte y el propio bastidor de la máquina, tiene su correspondiente ventana de visualización de funcionamiento.
En general, se utilizan diámetros de rodillo más pequeños para materiales más delgados, mientras que se usan diámetros más grandes para materiales más gruesos.
Las máquinas niveladoras normalmente pueden manipular piezas con un espesor de 0,2 mm a casi 70 mm.
La precisión de la planitud que proporciona la nivelación se basa en la aplicación del material metálico y varía según su espesor y tipo.
Por ejemplo, para 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/mo mayor, dicha planitud sería inadecuada.
Afortunadamente, una máquina niveladora de piezas de alta precisión puede proporcionar piezas planas para fabricantes de equipos pesados y producir piezas con tolerancias más estrictas para 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 recibir un tratamiento térmico para lograr una mayor resistencia. Después del tratamiento térmico, el aluminio se ablanda y se almacena a -18°C.
Si estas piezas se nivelan inmediatamente después del punzonado, la máquina niveladora enfrentará dos desafíos principales.
Primero, debido a que el material es blando, los rodillos niveladores deben manipularlo con cuidado para evitar deformaciones.
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. Por lo tanto, los componentes del nivelador deben ser de acero inoxidable o acero recubierto para evitar la corrosión.
Alisado de materiales difíciles
El resultado de un nivelador de piezas es sencillo: piezas planas. Sin embargo, son máquinas complejas, capaces de gestionar deformaciones de materiales difíciles de corregir, como las de materiales perforados y tratados térmicamente.
Estos materiales generalmente presentan deformaciones de onda media o deformaciones de onda de borde. La corrección de dichas piezas u hojas requiere medidas y técnicas especializadas.
Para algunos materiales perforados y tratados térmicamente, el control avanzado de curvatura del rodillo nivelador puede aumentar específicamente la presión de nivelación en ciertas áreas de una pieza o lámina y al mismo tiempo reducirla en otras.
A través de este método de nivelación controlada, el material se alarga longitudinalmente según sea necesario, lo que puede reducir o incluso eliminar las deformaciones de onda media y de borde.
Los materiales de alta resistencia a la tracción son otro tipo difícil de manejar.
El procesamiento de dichos materiales requiere una máquina de alta potencia, que utiliza rodillos niveladores de gran diámetro combinados con espaciado de rodillos coincidente, para reducir la tensión del material y proporcionar una buena planitud, eliminando al mismo tiempo la deformación en la mitad de la onda y en los bordes.
Experiencia de nivelación del operador.
Cualquier equipo de fabricación avanzado requiere un operador capacitado y con amplia experiencia. Lo más importante es que un trader curioso y que busca conocimientos realmente puede marcar la diferencia en los resultados.
Si están dispuestos a dedicar tiempo a ajustar y probar piezas para una nivelación óptima, la fábrica puede lograr una nivelación eficiente de piezas y productos de mayor calidad en los procesos de fabricación posteriores.
En teoría, nivelar es una tarea sencilla. Además de la velocidad de los rodillos niveladores, el operador sólo necesita ajustar otros dos parámetros: la holgura de nivelación en la entrada y salida y el ángulo de entrada de la pieza en la máquina. Al encontrar la combinación correcta, los operadores pueden optimizar los resultados de nivelación.
Por supuesto, las herramientas computacionales integradas en el sistema de control del equipo pueden ayudar. Después de ingresar el espesor, el límite elástico y el tipo de material, el sistema de control genera parámetros de nivelación sugeridos.
Normalmente estos parámetros ya garantizan buenos resultados de nivelación. Si los operadores buscan resultados aún mejores, estas configuraciones de nivelación pueden servir como punto de partida para los ajustes.
Beneficios de nivelar
La nivelación de piezas puede ayudar a las fábricas de chapa a aumentar la producción y la productividad.
Los informes de las plantas de fabricación de chapa metálica indican que la integración de máquinas niveladoras de piezas en su proceso de producción aumenta las tasas de producción de las operaciones de doblado en aproximadamente un 25 % después de la nivelación de las piezas.
Las piezas planas se doblan con mayor precisión, lo que significa menos retrabajo y mayor consistencia en la calidad del producto.
En el departamento de soldadura, esto se traduce en una importante simplificación de plantillas y accesorios, una mayor precisión de montaje y el reconocimiento de los soldadores. Hay una reducción significativa de los defectos, lo que conduce a una mayor productividad.
Esto es especialmente cierto en el caso de la soldadura robótica. Soldaduras más firmes y consistentes significan usar menos relleno, líneas de producción de soldadura más suaves y procesos de automatización más rápidos.
Las máquinas niveladoras de piezas también pueden abrir nuevas oportunidades de negocio para una empresa.
Por ejemplo, si una empresa quiere atender a clientes del sector de la construcción, el tejado y las fachadas que proporcione deben ser perfectamente planos. Cada placa debe mantener esta consistencia, ya que cualquier placa no conforme puede interrumpir los proyectos de instalación.
