¿Qué es el proceso de conformado de acero?

En resumen, el proceso de conformado del acero cubre un grupo de procesos de fabricación que remodelan piezas de metal mediante una combinación de fuerzas mecánicas aplicadas. Estos procesos normalmente preservan la masa y la integridad del material a medida que éste altera su configuración; por tanto, el conformado de metales es un proceso crítico para producir componentes industriales.

Estas piezas incluyen las utilizadas en aplicaciones automotrices, materiales de construcción, componentes aeroespaciales y muchos bienes de consumo.

Diferencia entre trabajo en caliente y moldeo por trabajo en frío

¿Qué es el trabajo en caliente?

El trabajo en caliente es un proceso de trabajo de metales en el que el metal se deforma plásticamente a una temperatura superior al punto en el que comienza a reformarse en nuevos granos. A la temperatura correspondiente, el metal a trabajar se trabaja plásticamente, lo que minimiza la formación de grietas durante el trabajo en caliente al trabajar el metal.

Beneficios:

• Una buena ductilidad permite deformaciones importantes.
• Reducción de tensiones residuales.
• La recristalización dinámica confiere propiedades uniformes al material.

Desventajas:

• Requiere grandes cantidades de energía para calentarse.
• Existe peligro de oxidación de la superficie y también pueden producirse incrustaciones.
• Proporciona un control dimensional menos preciso.

¿Qué es el trabajo en frío?

Trabajo en frío o es la conformación del metal por debajo de su temperatura de recristalización, generalmente a temperatura ambiente.

Ventajas:

• Acabado superficial mejorado y precisión dimensional:
• Aumento de la resistencia debido al endurecimiento por deformación.
• Ahorra en costes de calefacción.

Desventajas:

• Deformación limitada debido a una ductilidad reducida.
• Mayor desgaste del utillaje, así como riesgo de fisuración.
• Requiere fuerzas mucho mayores que el trabajo en caliente.

Tipos de procesos de conformado de acero

Según el tipo de tensión aplicada, el proceso de chapa metálica se puede dividir en términos generales en: conformación por tensión de compresión, conformación por tensión de tracción y otros procesos de conformación del acero.

Formación de tensión compresiva:

La formación de tensiones de compresión es el proceso de aplicar cargas de compresión para cambiar la forma del metal. Es adecuado para materiales que puedan soportar una gran deformación sin romperse. Estos son los principales procesos presentes en la formación de tensiones de compresión:

Laminación: 

El espesor del metal se reduce o se cambia su sección transversal haciéndolo pasar a través de uno o más pares de rodillos giratorios.

Tipos: ·

• Laminación en caliente: dicha laminación se realiza por encima de la temperatura de recristalización. Es más adecuado para acero estructural y producción en masa.
• Laminación en frío: La pieza de trabajo se somete a laminación en frío a temperatura ambiente, lo que da como resultado un acabado superficial mejorado y una tolerancia dimensional más estricta.

Solicitud:

• Herramienta para la producción de láminas, placas, barras, etc. de acero.
• Se utiliza para fabricar paneles de carrocería y tuberías de automóviles.

Ventajas:

• Eficiente para producción a gran escala.
• Propiedades mecánicas uniformes en todo el material.

Extrusión

La extrusión es el proceso mediante el cual se aplica metal a través de una matriz para producir objetos con una sección transversal fija.

Tipos de Extrusión:

• Extrusión directa: el metal se fuerza a través del troquel con el mismo movimiento que la presión aplicada.
• Extrusión Indirecta: El troquel se dirige hacia el metal estacionario.
• Extrusión en frío: Realizada a temperatura ambiente para mayor resistencia del material.
• Extrusión en Caliente: Realizada a altas temperaturas para materiales con menor ductilidad.

Aplicaciones:

• Perfiles de aluminio extruido para uso en marcos de puertas y ventanas.
• Tubería de cobre para usos eléctricos y fontanería.

Ventajas:

• Se trata de una fabricación de formas extremadamente complicadas con gran precisión.
• En la producción se generan pocos residuos.

Troquelado

La formación de troqueles es el proceso de remodelar metales presionándolos en un molde o troquel, con la forma del troquel.

Proceso:

• Se coloca una pieza de metal en bruto sobre el troquel.
• La prensa aplica fuerza para dar forma a la pieza en bruto.

Aplicaciones

• Fabricación de piezas de carrocería para automóviles.
• Producción de electrodomésticos y contenedores.

Ventajas

• Ideal para producción de gran volumen.
• Logra formas consistentes y repetibles.

Forja

La forja es el proceso de cambiar la forma y la estructura interna del metal mediante la aplicación de una fuerza de compresión local (martilleo, compresión, etc.). Es una de las técnicas de conformado de metales más antiguas.

Tipos de forja:

• Conformado con matriz abierta: En el trabajo calado, el metal se trabaja sin estar completamente encerrado en la matriz.
• Conformado con troquel cerrado: en el trabajo cerrado, el metal está completamente encerrado en un troquel, dando formas nítidas y precisas a la pieza formada.
• Cojinete sin costuras: Se utiliza para fabricar anillos y cilindros sin costuras.

Solicitud:

• Componentes aeroespaciales como palas de turbina.
• Cigüeñales y engranajes de automóviles.

Ventaja:

• Componentes fuertes.
• Porosidad reducida del material.

Sangría

La sangría se refiere a presionar la superficie de un metal para crear patrones, texturas o marcas sin cortar ni quitar material.

Proceso:

• La herramienta o rodillo se presionaría contra la superficie metálica con gran fuerza.
• A medida que pasa la herramienta, se crean patrones o texturas en la superficie.

Aplicaciones:

• Un acabado decorativo para elementos arquitectónicos.
• Texturizado de superficies para mejorar el agarre de las herramientas.

Beneficios:

• Añade utilidad funcional o estética sin necesidad de eliminar material.
• Sencillo y rentable en algunos diseños.

Formación de tensión de tracción

Los materiales metálicos sufrirán deformación plástica bajo tensión de tracción, y la sección transversal del material disminuirá gradualmente mientras que la longitud aumentará. La formación de tensiones de tracción aprovecha esta propiedad y da forma al metal controlando con precisión la tensión de tracción.

Extensión

Material que se tira a lo largo de una pieza metálica para hacerla más grande, más delgada y alargada.

Proceso:

• Pieza apoyada en el borde.
• Se tira hasta alcanzar el alargamiento deseado. Aplicaciones:
• Utilizado en la fabricación de paneles de fuselaje de aviones.
• Formar piezas de carrocería de automóviles, como superficies lisas.

Ventajas:

• Componentes fabricados con muy buen acabado superficial.
• Es posible controlar con precisión el espesor y la forma.

En expansión

La expansión implica aumentar el diámetro de una pieza de trabajo hueca, como un tubo o una carcasa, mediante la aplicación de tensión de tracción.

Proceso:

• Al expandirse desde el interior, la pieza hueca se expande mediante presión interna o por medios mecánicos.
• La presión aplicada hace que el material se expanda radialmente.

Aplicaciones:

• Producción de colectores o tuberías.
• Recipientes a presión Producción de componentes para sistemas HVAC

Beneficios:

• Excelente para la producción continua de componentes de cilindros
• Expansión uniforme del espesor de pared

empotramiento

Se refiere al hundimiento o hueco en una superficie metálica mediante la introducción de tensiones de tracción sobre un área específica.

Proceso:

• Una parte de la superficie metálica se reduce, lo que da como resultado un área rebajada.
• Las herramientas de conformación o troqueles controlan el proceso.

Aplicaciones:

• La producción de componentes con bolsillos o ranuras.
• La producción de armarios y carcasas eléctricas.

Ventajas:

• Conformado localizado sin afectar al resto de la obra.
• Muy eficaz en la fabricación de perfiles de superficie complejos.

Formación de tensión combinada

En el método de formación de tensiones combinadas, se aplican simultáneamente tensiones de tracción y de compresión para obtener formas intrincadas y propiedades ideales del material.

Procedimiento:

• Se aplican simultáneamente fuerzas de tracción y presión sobre la pieza de trabajo.
• Esta combinación integradora puede crear formas multidimensionales.

Solicitud:

• producción de componentes moldeados para unidades automotrices y aeroespaciales.
• fabricación de recipientes presurizados y tanques de almacenamiento.

Beneficios:

• Logra el equilibrio adecuado entre resistencia y ductilidad.
• Facilita la fabricación de diseños complejos.

Otros procesos de conformado de acero

Métodos de conformado de metales: el conformado de acero incluye una variedad de procesos, además de la compresión y la tensión. Todos estos "otros" procesos se pueden realizar en una variedad de configuraciones y tienen ciertas aplicaciones con distintas ventajas. Contiene las siguientes categorías.

Cizallamiento

El cizallado es un proceso de corte que separa láminas de metal sin formar astillas ni utilizar técnicas de fusión.

Proceso:

• Se coloca una pieza de trabajo entre una cuchilla fija y una cuchilla móvil.
• Se aplica una gran fuerza para cortar el material en línea recta.

Aplicaciones:

• Cortar hojas en trozos más pequeños para facilitar su manipulación.
• Preparación de piezas en bruto para posteriores procesos de conformado.

Beneficios:

• Rápido y adecuado para la producción en masa.
• Muy poco desperdicio de materiales.

Doblar

La flexión es el proceso de remodelar el metal para que encaje en ángulos o curvas específicos ejerciendo una fuerza a lo largo de un eje recto.

Operación:

• La pieza de trabajo se coloca sobre una matriz o una herramienta para doblar, un punzón presiona la herramienta para doblar con fuerza, creando el ángulo deseado.

Aplicaciones:

• Fabricación de soportes, marcos y cerramientos, y fábricas de tuberías y estructuras.

Ventajas:

• El proceso conserva la integridad del material sin cortar.
• Se admitirán grandes ángulos de hasta 360 grados y cualquier curva.

Puñetazos

El punzonado elimina secciones específicas de una lámina de metal aplicando una fuerza cortante.

Proceso:

• Un sistema de punzonado y troquel introduce formas o agujeros en el material.
• La pieza perforada se devuelve como chatarra o es una pieza utilizable.

Aplicaciones:

• Orificios perforados para sujetadores o ventilación.
• Fabricación de pantallas metálicas o chapas perforadas.

Ventajas:

• Precisión y repetibilidad.
• Ideal para producción en masa.

Corte por láser

En esta técnica, los rayos láser de alta energía pueden realizar cortes o grabados de metal según una especificación particular.

Proceso:

• El rayo láser enfocado puede derretir o vaporizar el material, que se elimina mediante un chorro de gas, lo que da como resultado un corte muy limpio.

Solicitud:

• Corte de precisión de componentes electrónicos y aeroespaciales;
• Grabado de patrones complejos en piezas decorativas e industriales.

Ventajas:

• Muy preciso con bordes limpios;
• Capaz de cortar formas complejas.

Fundición

El proceso de moldeado consiste en el cual el metal fundido se vierte en la cavidad de un molde y se deja enfriar para adquirir la forma deseada.

Proceso:

• Primero, el metal se funde y se vierte en la cavidad de un molde. Una vez enfriada, la parte solidificada se retira para su acabado.

Aplicaciones:

• La técnica de fundición se puede aplicar en la producción en masa de piezas de máquinas y automóviles.
• También pueden realizar formas complejas y, por tanto, de todo, desde esculturas hasta herramientas.

Ventajas:

• La fundición es ideal para componentes grandes y complicados.
• Compatible con una amplia variedad de metales y aleaciones.

Soldadura

La soldadura funde los bordes de dos o más metales en la unión. Se puede utilizar material de relleno si es necesario.

Procesos:

• Se aplica calor o presión a los bordes de los metales.
• Fundir metales y solidificarlos para formar una estructura fuerte.

Aplicaciones:

• Fabricación de marcos estructurales y tuberías
• Reparaciones de piezas metálicas dañadas.

Ventajas:

• Calentar juntas permanentes y fuertes.
• Se puede utilizar en varios materiales y formas.

planchado

El planchado es un proceso para adelgazar el nivel de espesor de la pared en componentes cilíndricos o planos.

Proceso:

• Una pieza de trabajo, generalmente una copa o cilindro de metal, se fuerza a través de un troquel.
• Este proceso disminuye el espesor de la pared del material y al mismo tiempo reduce la forma.

Aplicaciones:

• Fabrica latas de bebidas y cartucheras.
• Produzca contenedores sin juntas y con paredes uniformes.

Conclusión

La formación de metales es el proceso más utilizado en el campo de la fabricación, que implica dar forma y forjar metales para que puedan convertirse en productos útiles. Se debe tener una idea clara de los procesos de trabajo en frío y en caliente y los diferentes tipos de procesos de trabajo de metales junto con el conocimiento de las precauciones de seguridad en el proceso de producción para evitar accidentes o cualquier peligro. De esta forma su producción será fácil y segura.

Ya sea que trabaje en las industrias de la construcción, automotriz o aeroespacial, utilizar el proceso correcto de conformado de metales es fundamental para lograr los resultados deseados.

Preguntas frecuentes

¿Se pueden lograr formas personalizadas mediante el conformado de metales?

• Sí, procesos como el troquelado, la extrusión y el corte por láser están diseñados específicamente para crear formas personalizadas adaptadas a las necesidades de la industria.

¿Qué materiales son adecuados para el conformado de metales?

• Se pueden formar la mayoría de los metales, incluidos el acero, el aluminio, el cobre, el latón y el titanio. La elección depende de la aplicación y del proceso de conformado específico.

¿Qué industrias se benefician más del conformado de metales?

• Industrias como la automotriz, aeroespacial, de construcción, electrónica y de bienes de consumo dependen en gran medida del conformado de metales para fabricar componentes duraderos y de alta precisión.