Qué es la chapa: tipos, características y aplicaciones

¿Qué es la chapa metálica ?

La chapa es metal que se ha formado en piezas delgadas y planas, generalmente mediante un proceso industrial. Generalmente se produce en láminas de menos de 6 mm de espesor. La chapa es una de las formas fundamentales utilizadas en metalurgia y se puede cortar y doblar en muchas formas diferentes.

La chapa metálica está disponible en una variedad de materiales, tamaños y espesores estándar, que generalmente oscilan entre 0,5 y 6 milímetros. Se utiliza comúnmente en una amplia gama de aplicaciones, desde carrocerías de automóviles y alas de aviones hasta techos de edificios y conductos HVAC.

La creación de objetos a partir de chapa implica herramientas y técnicas especializadas, como martillos, recortes, imágenes digitales y soldadura láser. El trabajo con chapa requiere habilidad y habilidad para darle al metal las formas deseadas.

propiedades

La chapa metálica es conocida por su ductilidad , lo que permite moldearla en varias formas sin romperse ni agrietarse. Esta maleabilidad es fundamental a la hora de fabricar, ya que permite doblar, estirar e imprimir el material durante el proceso de producción.

El grosor de la chapa también es un factor importante y puede variar desde extremadamente fino hasta varios centímetros. El espesor generalmente se especifica mediante un número de calibre , donde un calibre más bajo representa un material más grueso. El uso de diferentes espesores hace que la chapa sea adecuada para una variedad de aplicaciones, desde gabinetes electrónicos livianos hasta piezas de maquinaria pesada.

Otra propiedad importante de la chapa es su relación resistencia-peso . Esto significa que mantiene su resistencia incluso cuando se reduce el espesor, lo que permite diseños ligeros pero robustos.

Materiales

Existen varios materiales que se pueden utilizar para producir chapa:

• Aluminio : Ligero y resistente a la corrosión, el aluminio se aplica comúnmente en las industrias aeroespacial y automotriz.
• Acero : El acero al carbono es una opción popular debido a su equilibrio entre resistencia y ductilidad. El acero inoxidable tiene mayor resistencia a la corrosión, lo que lo hace ideal para ambientes propensos a oxidarse.
• Cobre : ​​Con su excelente conductividad térmica y eléctrica, el cobre se utiliza a menudo en componentes eléctricos e intercambiadores de calor.
• Latón y Bronce : Estas aleaciones de cobre tienen una apariencia estética atractiva y mantienen una excelente resistencia a la corrosión, lo que las hace perfectas para componentes decorativos.

Los diferentes materiales tienen propiedades únicas que los hacen adecuados para aplicaciones específicas, lo que permite que la chapa sea un material versátil y ampliamente utilizado en muchas industrias.

Tipos de chapa metálica

Los materiales de chapa de uso común se pueden dividir en dos categorías, que son:

• Acero galvanizado
• Acero inoxidable

Acero galvanizado

El acero galvanizado se puede dividir principalmente en:

• Chapa electrogalvanizada
• Hoja recubierta de metal por inmersión en caliente

Comparemos las dos láminas de acero galvanizado anteriores a través de una tabla.

	Chapa electrogalvanizada (EG/SECC)	Chapa recubierta de metal por inmersión en caliente (GI)
Metal base	Acero recocido laminado en frío	Hoja de acero duro laminada en frío
Pretratamiento	galvanoplastia	Salsa picante
Galvanizado	Recubrimiento duro para espesor	Recubrimiento difícil de adelgazar
superficie de revestimiento	La capa de zinc se adsorbe en la superficie del acero y la superficie es lisa y libre de lentejuelas de zinc.	Estructura solidificada de capa de zinc, que puede contener o no lentejuelas de zinc.
organización de revestimiento	Recubrimiento de zinc puro	La capa más externa es zinc puro y la capa interna es una aleación de hierro y zinc.
Rendimiento mecánico	Igual que el metal base	Después del recocido, muestra endurecimiento por envejecimiento; el material es suave.
Espesor máximo del material	Se puede ver el espesor común del material.	0,6-1,5 mm
Resistencia a la corrosión	Recubrimiento fino y pobre	El recubrimiento es grueso y bueno. Se puede agregar un recubrimiento antihuellas
Precio	Estimado	Barato

Acero inoxidable

Es un término general para el acero inoxidable resistente a los ácidos, que resiste la corrosión atmosférica, ácidos, álcalis, sal y otros medios.

Para lograr resistencia a la corrosión del acero inoxidable, la cantidad de cromo (Cr) no debe ser inferior al 13%. Además, se puede añadir níquel (Ni) o molibdeno (Mo) para mejorar el efecto.

Debido a los distintos tipos y contenidos de aleaciones, existen muchos tipos de acero inoxidable resistente a los ácidos.

Vea también:

• Guía definitiva de grados de acero inoxidable

Características del acero inoxidable:

• Buena resistencia a la corrosión
• buen brillo
• Alta resistencia
• Tiene cierto grado de elasticidad.
• Estimado

Propiedades del material de acero inoxidable:

Acero inoxidable ferrítico:

• Alto contenido de cromo (Cr)
• Buenas propiedades y resistencia a la oxidación a alta temperatura.

Acero inoxidable austenitico:

• Grados típicos: Cr18Ni9 y Cr18Ni9T1
• No magnético
• Buena resistencia a la corrosión
• Buena resistencia a la temperatura y resistencia a la oxidación a altas temperaturas.
• Buena plasticidad
• Buena resistencia al impacto
• Sin efecto brecha
• Excelente soldabilidad
• Ampliamente utilizado
• Generalmente tiene baja resistencia y bajo límite elástico.
• No se puede reforzar mediante tratamiento térmico, pero después del prensado en frío la resistencia a la tracción es alta y la elasticidad mejora.
• La resistencia obtenida mediante estirado en frío a altas temperaturas se debilita fácilmente y no debe utilizarse para aplicaciones de carga elevada.

Acero inoxidable martensítico:

• Grados típicos: 2Cr13 y GX-8
• Propiedad magnética
• Excelente absorción de impactos y buena conductividad térmica.
• Límite de alta resistencia y rendimiento.
• Buenas propiedades mecánicas integrales después del tratamiento térmico y fortalecimiento.
• El alto contenido de carbono requiere templado después de la soldadura para eliminar la tensión.
• Se utiliza principalmente para piezas portantes.

Vea también:

• Por qué se oxida el acero inoxidable y cómo evitarlo
• tipo de metal

Características de la chapa.

La chapa se caracteriza por su peso ligero, alta resistencia, conductividad (lo que la hace adecuada para blindaje electromagnético), bajo coste y buena eficiencia de producción.

Ha encontrado un amplio uso en diversas industrias, como la electrónica, las comunicaciones, los automóviles y los dispositivos médicos. Por ejemplo, es un componente crucial en carcasas de ordenadores, teléfonos móviles y reproductores de MP3.

A medida que la aplicación de la chapa continúa expandiéndose, el diseño de piezas de chapa se ha convertido en un aspecto crítico del desarrollo de productos. Los ingenieros mecánicos deben estar bien versados ​​en el diseño de componentes de chapa metálica para garantizar que las piezas cumplan con los requisitos funcionales y estéticos necesarios y, al mismo tiempo, mantener la producción de troqueles de estampado simple y rentable.

Principales aplicaciones de la chapa

Existen muchos materiales de chapa adecuados para el procesamiento de estampado, que se utilizan ampliamente en la industria electrónica y eléctrica. Éstas incluyen:

Hoja laminada en frío común (SPCC) : la SPCC es un material de acero producido laminando continuamente lingotes de acero en bobinas o láminas de acero del espesor deseado utilizando un laminador en frío. Sin embargo, la superficie de SPCC no está protegida y puede oxidarse fácilmente cuando se expone al aire, particularmente en ambientes húmedos donde el óxido aparece más rápidamente. Para evitar esto, la superficie debe pintarse, recubrirse o protegerse de otro modo durante su uso.

Placa de acero galvanizado SECC : SECC es un tipo de acero galvanizado producido a partir de bobinas de acero laminado en frío en general. Luego de someterse a procesos de desengrase, decapado, galvanoplastia y otros procesos de postratamiento, se convierte en un producto electrogalvanizado que ofrece excelente resistencia a la corrosión y apariencia decorativa. Se utiliza ampliamente en las industrias de electrónica, electrodomésticos y muebles, por ejemplo en chasis de computadoras.

Placa de acero galvanizado en caliente (SGCC) : SGCC es un material producido laminando, lavando y recociendo en caliente o en frío el producto semiacabado. Luego, el material se sumerge en un baño de zinc fundido a una temperatura de aproximadamente 460°C para producir un material recubierto de zinc. El SGCC es más duro que el SECC, pero tiene baja ductilidad, una capa de zinc más gruesa y mala soldabilidad.

Acero inoxidable SUS301 : este tipo de acero tiene un menor contenido de cromo en comparación con SUS304 y tiene baja resistencia a la corrosión. Sin embargo, se puede procesar en frío para obtener buena resistencia a la tracción y dureza y tiene buena elasticidad, lo que lo hace ideal para usar en resortes elásticos y aplicaciones anti-EMI.

Acero inoxidable SUS304 : SUS304 es uno de los aceros inoxidables más utilizados y contiene níquel, que proporciona una mejor resistencia a la corrosión y al calor que los aceros que contienen cromo. Tiene muy buenas propiedades mecánicas y no se endurece durante el tratamiento térmico y no tiene elasticidad.

Proceso de chapa metálica

En términos generales, el equipo básico para el procesamiento de chapa metálica incluye una máquina cortadora, una punzonadora CNC, una máquina cortadora por láser, una máquina cortadora por plasma, una máquina cortadora por chorro de agua, una dobladora, una perforadora y diversos equipos auxiliares, como un desbobinador. , niveladora, desbarbadora y soldadora por puntos.

Normalmente, los cuatro pasos más importantes en el procesamiento de chapa metálica son cizallamiento, punzonado/corte/doblado/laminado, soldadura y tratamiento de superficies.

La chapa de metal también se denomina a veces “placa de metal”. El proceso de moldear placas de metal en la forma y tamaño deseados se lleva a cabo mediante deformación plástica mediante estampación manual o troquelada. Se pueden formar piezas más complejas mediante soldadura o una pequeña cantidad de procesamiento mecánico. Ejemplos de piezas de chapa son chimeneas, hornos de chapa y carrocerías de automóviles.

El procesamiento de chapa implica el uso de placas de metal para crear piezas como chimeneas, tambores de hierro, tanques de aceite, tuberías de ventilación, codos, lugares redondos, formas de embudo y más. Este proceso requiere ciertos conocimientos geométricos e implica cortar, doblar y pandear, doblar y formar, soldar y remachar.

Las piezas de chapa son piezas delgadas de hardware que se pueden procesar estampando, doblando, estirando y otros medios. Tienen un espesor constante durante todo el proceso y se diferencian de las piezas fundidas, forjadas o mecanizadas. Ejemplos de piezas de chapa metálica incluyen la carcasa de hierro de un automóvil y algunos electrodomésticos de cocina de acero inoxidable.

La tecnología moderna de chapa metálica incluye bobinado de filamentos, corte por láser, procesamiento pesado, pegado de metales, trefilado de metales, corte por plasma, soldadura de precisión, conformado, doblado de chapa metálica, forjado, corte por chorro de agua y soldadura de precisión.

El tratamiento superficial es una parte importante del proceso de procesamiento de chapa porque previene la oxidación y mejora la apariencia del producto. El pretratamiento de la superficie elimina las manchas de aceite, las incrustaciones de óxido y el óxido, prepara la superficie para el postratamiento, y el postratamiento incluye principalmente pintura en aerosol (horneado), pulverización de plástico y recubrimiento con una capa antioxidante.

Los software 3D como Solidworks, UG, Pro/E, SolidEdge, Topsolid y CATIA presentan piezas de chapa y se utilizan principalmente para obtener los datos necesarios para el procesamiento de chapa mediante la edición de gráficos 3D. Estos datos proporcionan información para punzonadora/láser CNC, plasma, máquina de corte por chorro de agua/máquina combinada y plegadora CNC.

Procesos de manufactura

Cortar

En el proceso de fabricación de chapa el primer paso a realizar es el corte. Se utilizan diversas técnicas para cortar láminas de metal, como cizallado, corte por láser, corte por plasma y corte por chorro de agua. El corte es un proceso mecánico simple que utiliza una cuchilla para recortar bordes o hacer cortes rectos. Por el contrario, el corte por láser emplea un rayo láser enfocado que funde fácilmente el metal, lo que da como resultado cortes precisos y un desperdicio mínimo de material.

Duplicación

Después de cortar, doble la hoja para crear la forma deseada. Algunos métodos de doblado comunes incluyen el doblado al aire, el anidamiento y el acuñado. El doblado por aire, la técnica más popular, implica aplicar fuerza al metal a través de un punzón y una matriz, y ofrece alta precisión y flexibilidad. La colocación y el acuñado, por el contrario, requieren más fuerza, pero garantizan que el metal se doble con precisión en ángulos predefinidos.

Estampado

El estampado es otro paso crucial en el proceso de fabricación, donde se utilizan un troquel y una prensa para crear secciones elevadas o recortadas en chapa de metal. Técnicas como el estampado, el acuñado y el rebordeado son comunes en el estampado. Estos métodos añaden detalles y patrones intrincados a la superficie del metal. El estampado también se puede combinar con el corte, ofreciendo versatilidad y ampliando la gama de productos finales que puedo crear.

formando

Por último, realice el moldeado para darle más forma a la chapa. Los procesos de conformado incluyen el conformado por laminación, el conformado por estiramiento y la embutición profunda. El perfilado implica pasar el metal a través de una serie de rodillos para crear un perfil continuo manteniendo la integridad del material. Durante el conformado por estiramiento, fije la lámina de metal a una máquina tensada y aplique presión para obtener la forma deseada sin causar defectos. La embutición profunda, por otro lado, empuja el metal hacia la cavidad del troquel, creando formas huecas y profundas con paredes uniformes.

En general, estos procesos de fabricación me permiten crear de manera eficiente una amplia gama de productos de chapa que sirven para una variedad de industrias y aplicaciones.

Ventajas y desventajas

Ventajas

En mi experiencia, trabajar con chapa ofrece varias ventajas. En primer lugar, proporciona una notable relación peso-resistencia, lo que lo hace ideal para diversas industrias, como la aeroespacial, la automotriz y la de la construcción. Además, la chapa metálica es altamente personalizable, lo que permite una fácil manipulación y modificación para cumplir con los requisitos específicos del proyecto. Esta flexibilidad contribuye a una generación mínima de residuos durante el proceso de fabricación, lo que la convierte en una opción respetuosa con el medio ambiente.

Otra ventaja que descubrí es que la chapa ofrece excelentes propiedades conductoras, lo que la hace eficiente para aplicaciones eléctricas y térmicas. También es altamente resistente a la corrosión, lo que garantiza durabilidad y confiabilidad a largo plazo.

Contras

A pesar de sus ventajas, el uso de chapa metálica tiene algunas desventajas. Una preocupación importante que he encontrado es su susceptibilidad a deformaciones y distorsiones durante el proceso de fabricación. Las altas temperaturas y las tensiones mecánicas pueden comprometer potencialmente su integridad estructural, provocando reparaciones costosas o fallas del producto.

Otro problema al que me enfrenté es el riesgo de lesiones durante la manipulación y fabricación debido a bordes afilados y rebabas. Se deben implementar protocolos de seguridad adecuados para minimizar las posibilidades de accidentes al trabajar con chapa.

Por último, aunque la chapa metálica proporciona versatilidad en la fabricación, es posible que no sea adecuada para todas las aplicaciones. Sus paredes delgadas pueden limitar su resistencia y rigidez, lo que lo hace inadecuado para proyectos pesados ​​o de alta presión.