La metalurgia es, sin duda, el verdadero motor de toda la industria manufacturera. Cubre todo el proceso de conversión de metales en bruto en productos terminados mediante el uso de diversos procesos industriales.
En este artículo respondemos a la pregunta de qué es el procesamiento de metales. La discusión se centra en diferentes tipos de procesos metalúrgicos, materias primas comunes y una descripción general de las tendencias metalúrgicas en el siglo XXI.
¿Qué es la metalurgia?
Comencemos la discusión con una definición formal de metalurgia. Es el proceso de construcción de estructuras metálicas mediante métodos como corte, doblado y ensamblaje. Cualquier proceso de fabricación que se ajuste a esta breve definición es un proceso de mecanizado.
Ahora podemos hablar del flujo de trabajo que siguen los fabricantes de metales en sus proyectos.
Flujo de trabajo de procesamiento de metales
La industria metalúrgica abarca una amplia gama de actividades. Las empresas de fabricación siguen un flujo de trabajo sofisticado para sus proyectos y cada paso contribuye al éxito general. A continuación resumimos brevemente el flujo de trabajo habitual para el procesamiento de metales.
1. Concepción y diseño de ideas
Cada producto comienza como una idea. Diferentes equipos se reúnen y deciden cómo debe verse y funcionar el producto. En esta etapa, las aportaciones provienen de profesionales como diseñadores de productos, ingenieros y, por supuesto, fabricantes. El uso creativo de tecnologías como CAD (Diseño asistido por computadora) y CAE (Ingeniería asistida por computadora) es importante en la fase de concepción y diseño de la idea.
2. Fase de creación de prototipos
El siguiente paso es darle al concepto una forma física para probar su viabilidad. El procesamiento de metales juega un papel importante en esta etapa en el desarrollo de prototipos metálicos funcionales para pruebas y retroalimentación. Sin embargo, las tecnologías modernas de creación rápida de prototipos, como el mecanizado CNC, se están volviendo cada vez más populares en la fabricación en esta etapa debido a sus ventajas como la velocidad y el costo.
3. Proceso de procesamiento de metales
Una vez que el equipo de diseño se pone de acuerdo sobre un prototipo, generalmente después de algunas iteraciones, comienza la fase de mecanizado. Los ingenieros y técnicos elaboran los detalles finales, crean planos de fabricación y producen el producto en su forma final. Esta fase puede incluir una variedad de procesos de mecanizado dependiendo del proyecto.
4. Postprocesamiento
Durante el procesamiento del metal, a las materias primas se les da la forma estructural deseada. Sin embargo, es posible que aún sea necesario realizar algunos trabajos finos, para los cuales los ingenieros utilizan técnicas de posprocesamiento, como el acabado de superficies metálicas (pintura, pulido, etc.).
Tipos de procesos metalúrgicos
La discusión anterior muestra que la metalurgia es un campo muy amplio. Aunque no es posible explicar detalladamente todos los procesos, hablaremos de algunos de los más comunes para que tengas una idea clara de qué es la metalurgia.
1. Edición
Durante el mecanizado, a un cuerpo se le da la forma deseada quitando material de su superficie. La eliminación de material generalmente se logra mediante el uso de herramientas de corte con bordes afilados que cortan el material en forma de virutas o polvo metálico de la pieza de trabajo.
Es una rama importante del procesamiento de metales y el potencial de fabricación de un material a menudo se evalúa por su maquinabilidad.
Los procesos de mecanizado generalmente incluyen fresado, torneado, taladrado, rectificado, etc. Cada uno de estos métodos se basa en el mismo principio de corte de metales, pero tienen diferencias fundamentales. Por ejemplo, el fresado es increíblemente versátil y puede realizar una variedad de operaciones en una pieza, mientras que el taladrado es estrictamente una técnica de taladrado.
El mecanizado es popular en los talleres de fabricación de metales debido a su versatilidad en las opciones de fabricación y compatibilidad de materiales; Con las herramientas y habilidades adecuadas, se puede cortar cualquier metal. Además, los procesos de mecanizado se caracterizan por una alta precisión dimensional (hasta +/- 0,001 mm) y un acabado superficial liso.
2. Extrusión
La extrusión es un proceso de mecanizado utilizado para producir formas prismáticas como tuberías/tubos, marcos de ventanas, rejas, carcasas, etc.
En este proceso, la materia prima se presiona a través de una abertura que le da al producto la forma transversal deseada. Al atravesar la abertura, el metal se deforma plásticamente (deformación permanente) y adopta la forma de la abertura.
En general, existen otros dos tipos de procesos de extrusión. La extrusión en caliente es un proceso de trabajo en caliente en el que los metales se calientan a una temperatura alta antes de pasar por el troquel de extrusión. Esto ayuda a preservar las propiedades del material, pero es un proceso costoso. La extrusión en frío, por otro lado, es un proceso a temperatura ambiente que da como resultado una mayor resistencia y un mejor acabado superficial, pero no puede procesar secciones transversales complejas.
En general, muchos productos metálicos que nos rodean se fabrican mediante extrusión. El proceso es popular porque ofrece un alto rendimiento y puede procesar geometrías complejas. Además, también se fabrican productos con buena calidad superficial.
3. Ocupación
La fundición de metales es uno de los procesos de mecanizado más antiguos. El metal se calienta hasta su punto de fusión para transformarlo en forma líquida. Este metal fundido luego se vierte en un molde (que también es un producto metálico) que tiene una cavidad interna con una forma específica.
Luego, el metal fundido se solidifica dentro de la matriz en el molde hueco. Finalmente, un mecanismo de expulsión expulsa la pieza del troquel, que luego queda lista para el posprocesamiento.
La fundición es sin duda un proceso metalúrgico útil en nuestra lista. Es compatible con todos los metales, produce productos casi fieles a su forma que casi no requieren posprocesamiento y procesa geometrías muy complejas. Además, las propiedades materiales de los metales en bruto suelen mejorarse mediante un tratamiento térmico. En definitiva, se trata de una técnica de fabricación productiva y altamente rentable.
4. cortar
El corte es quizás el concepto más intuitivo en metalurgia. Es una aplicación sencilla en la que los procesadores utilizan varias herramientas de corte para cortar material en formas específicas.
Las técnicas de corte tradicionales utilizan herramientas afiladas como sierras y tijeras. En las últimas décadas, técnicas como el corte por láser, el corte por plasma, el corte por chorro de agua y el corte por oxicorte han ganado popularidad debido a su mayor eficiencia, potencia y velocidad.
Los procesos de corte son extremadamente útiles para los talleres de fabricación de chapa. Esto se debe a que las piezas más grandes se cortan en tamaños personalizados para su posterior procesamiento o para comercializarse como material de tamaño estándar.
5. Soldadura
La soldadura es uno de los procesos de fabricación más habituales en las empresas procesadoras de metales. Funciona según un principio simple: diferentes piezas metálicas se unen fusionándolas en una intersección común y permitiendo que ambas se solidifiquen nuevamente en una sola pieza. Esto crea una conexión permanente entre las dos piezas de trabajo.
La soldadura es compatible con una amplia gama de materiales y existen varios tipos. Los tipos comunes de procesos de soldadura de metales incluyen la soldadura por arco, la soldadura con gas inerte de tungsteno (GMAW), la soldadura por resistencia, la soldadura por fricción y agitación, etc.
Cada uno de estos procesos tiene un mecanismo diferente para unir metales y un conjunto diferente de parámetros que gobiernan el proceso. Algunos generan calor mediante la aplicación de corriente eléctrica, otros utilizan calor por fricción, mientras que otros utilizan fuentes de calor externas. La calidad y los defectos de las juntas varían entre estas técnicas, pero todas tienen el objetivo común de crear uniones duraderas entre dos piezas metálicas.
Esta lista de tipos de mecanizado no cubre toda la industria metalúrgica. Pero también debemos mantener este artículo breve. Con eso en mente, a continuación publicamos una lista condensada de otros procesos comunes de trabajo de metales que puede explorar en su tiempo libre.
- Puñetazo
- Estampilla
- Fragua
- diseño
- Educación
- Puñetazo
- Tijeras
- Para doblar
- Grabado láser
Material metálico común para la fabricación.
La única limitación en la cantidad de metales compatibles con la metalurgia es aproximadamente igual a la cantidad de metales mismos. Sin embargo, algunos metales son adecuados por sus propiedades materiales deseables, como por ejemplo: B. una alta resistencia metálica mucho más común.
A continuación encontrará una tabla con los metales y aleaciones más comunes para el procesamiento de metales.
| metal | Características | Formularios |
| Acero (acero dulce, acero inoxidable, acero al carbono) | • Alta resistencia y dureza • Alta resistencia a la fatiga • Dúctil, maleable |
• Aeroespacial • Chasis del vehículo, transmisión • Maquinaria pesada |
| aleaciones de aluminio | • Alta relación resistencia/peso • Luz • Resistente a la corrosión |
• Naves espaciales, aviones. • Bloques de motor de vehículos de motor • Marco de ventana |
| Aleaciones de cobre (latón, bronce) | • Conductividad eléctrica • Conductividad térmica • Apariencia estética |
• Cableado eléctrico, bobinado del motor. • Instrumentos musicales • Equipo de cocina |
| magnesio | • Relación fuerza/peso • Resistencia termica • Resistencia a la corrosión |
• Electrodomésticos • Máquinas de alta velocidad • Dispositivos médicos por biocompatibilidad |
| Aleaciones de alto rendimiento (titanio, Inconel) | • Alta tenacidad, dureza y resistencia a la tracción. • Luz • Resistencia a la corrosión |
• Componentes de alto rendimiento para motores aeroespaciales • Producción de petróleo y gas • Industria naval |
Tipos de rodamientos para procesamiento de metales
Los productos metálicos vienen en todas las formas y tamaños. Sin embargo, normalmente se fabrican a partir de una de las formas geométricas estándar de las materias primas que se encuentran en cualquier taller metalúrgico bien abastecido.
A continuación se muestra una lista de tipos de rodamientos comunes para el procesamiento de metales:
- Barra (cuadrado, rectángulo)
- palos
- Tubo
- hoja
- platos
- Fundiciones
Procesamiento de metales en el siglo XXI
El boom tecnológico de la cuarta revolución industrial o Industria 4.0 ha traído cambios innovadores a las empresas procesadoras de metales. Hoy en día, el procesamiento de metales es más preciso, eficiente, económico y dinámico.
En esta sección, exploramos algunos desarrollos innovadores que están redefiniendo la industria manufacturera.
Fabricación de alta precisión con robots
El uso de robots ha mejorado considerablemente la precisión de los procesos de procesamiento de metales. Los brazos robóticos son ahora una tecnología común en operaciones de fabricación de metales de alta calidad y realizan tareas importantes como mecanizado, soldadura y ensamblaje. Además, no sólo son más precisos sino también mucho más rápidos y potentes que los trabajadores manuales.
automatización
La transición del procesamiento de metales manual al automatizado no es del todo nueva, pero es un desarrollo continuo. La introducción de tecnologías como las máquinas de control numérico por computadora (CNC), que pueden producir piezas complejas sin intervención humana, es un excelente ejemplo del papel crucial que desempeñará la automatización en el futuro de esta industria.
Las empresas que dependen menos del trabajo manual pueden centrarse en mejorar las habilidades de su fuerza laboral para que puedan pasar a tareas más significativas y productivas, como la gestión de la tecnología. Esto mejora la calidad del producto, la rentabilidad y la satisfacción de la fuerza laboral.
Monitoreo en tiempo real
El uso de sensores y dispositivos de monitoreo de datos se ha vuelto prominente en la industria metalúrgica. El uso de sensores permite el seguimiento en tiempo real de los procesos de fabricación y permite que las máquinas se corrijan si detectan la más mínima desviación del comportamiento deseado.
Además, el mantenimiento preventivo también es una aplicación de seguimiento útil porque los problemas pueden detectarse mucho antes de que provoquen fallos.
Servicios metalúrgicos WayKens
Nuestros ingenieros experimentados también brindan la asistencia necesaria en la preparación del proyecto, verificando cualquier problema en esta etapa y corrigiéndolo antes de que comience la producción. Esto ayuda a que el proceso de producción sea más sencillo y económico. Simplemente cargue sus archivos CAD hoy y reciba comentarios y cotizaciones de DFM.
Titulación Universitaria
El procesamiento de metales es una parte esencial de nuestra economía. Sin ellos, no podríamos producir los componentes que mantienen en funcionamiento nuestras empresas, nuestra tecnología y nuestros vehículos. Además, en la vida cotidiana se encuentran una gran variedad de productos metálicos, desde pernos y tornillos, cubiertos, accesorios de tuberías y piezas de automóviles hasta herramientas manuales. Por lo tanto, los intrincados detalles del procesamiento de metales de precisión influyen en muchos aspectos de nuestras vidas.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el propósito del procesamiento de metales?
El procesamiento de metales cumple el importante objetivo de dar a los componentes metálicos la forma deseada. Todos los procesos de fabricación implican la manipulación de materias primas para darles una geometría final útil. Esto también incluye el montaje de piezas acabadas, sin las cuales no tendríamos productos funcionales.
¿Cuáles son las ventajas del procesamiento de metales?
El procesamiento de metales es el motor del desarrollo tecnológico e industrial. Es una herramienta extremadamente versátil que incluye numerosos pasos de trabajo. Cada proceso tiene sus ventajas específicas que nos permiten añadir más variedad a nuestros productos metálicos y producir piezas complejas de forma económica y con alta precisión.
¿Cuánto cuesta el procesamiento de metales?
Los costos de fabricación dependen de varios factores. El factor más importante es la materia prima y el proceso de fabricación. Los costos de fabricación también aumentan con la precisión de fabricación, los requisitos de calidad de la superficie, la complejidad geométrica y el ensamblaje. Para conocer el coste específico de cada proyecto, puedes solicitar un presupuesto al fabricante.
