Una guía definitiva para el conformado de chapa metálica

“En la fabricación moderna de chapa, la demanda de piezas metálicas ligeras ha ido en aumento. De esta manera, se presume que el conformado de chapa metálica es eficiente y económico, y produce componentes livianos para cumplir con los requisitos de fabricación modernos”.

Conformado de chapa metálica es un proceso de deformación de metal flexible para dar forma deseada a láminas de metal de nivel delgado. El proceso es relativamente rentable e ideal para grandes volúmenes de piezas. Utiliza múltiples enfoques, como doblar, hidroformar, estirar, punzonar y embutir profundamente para crear piezas sofisticadas con alta precisión. 

Desde latas de refresco hasta componentes de aviones, el conformado de chapa metálica es parte integral de la fabricación de piezas. Además, forma componentes livianos pero resistentes para diversas industrias automotriz, aeroespacial y eléctrica. 

Continúe leyendo, porque este artículo destaca el pensamiento técnico sobre el conformado de chapa junto con su proceso y aplicaciones industriales. Además, implica los principales beneficios, desventajas y mucho más. 

¿Qué es el conformado de chapa metálica?

Conformado de chapa metálica

In fabricación de chapa metálica, El conformado, como su nombre indica, es un proceso de conformado que se utiliza para fabricar láminas o bobinas delgadas de metal para la producción de piezas ligeras. Las piezas resultantes del conformado de chapa metálica presentan una resistencia y maleabilidad relativamente altas. Comparativamente, el conformado de chapa metálica es un proceso más rentable que otros procesos convencionales de conformado de chapa. 

Se pueden procesar varios metales mediante el conformado de chapa metálica, como aluminio, cobre, latón y acero. Además, el proceso puede formar piezas desde unos pocos cientos de gramos hasta ciertas toneladas en un tiempo de respuesta mínimo. Esa es la razón por la que también se ejemplifica con fabricación rápida de chapaEl espesor óptimo de las láminas, hojas delgadas o bobinas de metal que se deben utilizar para el proceso de conformado de chapa metálica es de hasta 0.6 mm a 6.43 mm.

Mecanismo de trabajo del conformado de chapa metálica

El conformado de chapa metálica incluye varios procesos, como doblado, hilado, trefilado, estirado y plegadora formandoEn la mayoría de los casos, la lámina de metal se moldea presionándola entre una matriz y una herramienta. A continuación, se presenta una explicación sencilla del proceso de conformado de la lámina de metal:

• En primer lugar, se corta la chapa deseada del stock disponible en el inventario para piezas en bruto individuales. Los metales más comunes utilizados para este proceso son el aluminio, el acero, el cobre y sus aleaciones. El espesor óptimo de la lámina varía de un metal a otro. En la mayoría de los casos, el espesor de la lámina utilizada para el proceso de curado es de hasta 6 mm. 
• Luego viene la configuración. La pieza en bruto con la forma deseada se coloca en máquinas formadoras entre las herramientas.
• Después de todo, la fuerza se aplica a través de un punzón CNC controlado electrónicamente. Como resultado, déle al metal la forma deseada. 
• Uno de los beneficios clave es que puedes dar forma a varios espacios en blanco a la vez. Esto significa que el proceso es muy económico cuando es necesario producir piezas a granel.

Diferencia entre conformado de metales en frío y en caliente

Ambos procesos se utilizan indistintamente con diferentes conjuntos de condiciones y parámetros. Descubramos sus diferencias en un nivel más profundo.

Mesa: Conformado de metales en caliente o en frío

Técnicas comunes para procesos de conformado de chapa metálica

El conformado de láminas de metal se adapta a varios procesos populares para formar láminas en las formas deseadas. Estos son;

• curling
• Doblar
• Planchado
• Corte por láser
• Hidroformado
• puñetazos

curling

Rizado de láminas de metal

El rizado, como su nombre indica, es un proceso de conformado de metal que se utiliza para agregar rollos huecos o circulares en chapa de metal. El objetivo principal del rizado es hacer que las superficies metálicas estén libres de rebabas y sean duraderas. En términos simples, ayuda a desbarbar los bordes producidos durante el proceso de conformado de la chapa. La compatibilidad del metal depende de las propiedades de ductilidad y formabilidad. En el proceso, las láminas de metal se colocan en máquinas laminadoras estándar que aplican finamente el punzón para doblar la visera en la forma deseada. Se prefiere el rizado para producir bordes en paneles, molduras o carcasas. Principalmente, el rizado se utiliza para formar bordes finos y otorga rigidez y seguridad a las piezas metálicas. 

Doblar

Doblado de chapa

El doblado se utiliza principalmente para dar forma curva a lo largo del eje de las chapas metálicas. Generalmente se emplean prensas plegadoras para crear las formas y los pliegues deseados. El conjunto se ajusta según la forma y los ángulos deseados. A continuación, una prensa perfora la chapa metálica, que adquiere la forma de una matriz colocada debajo.

El doblado se emplea habitualmente en la fabricación de piezas de automoción, carcasas, cubiertas y dispositivos semiconductores. El doblado de chapa metálica se utiliza con frecuencia debido a la sencillez de sus herramientas. Además, es un proceso relativamente económico y más eficiente que otros procesos convencionales.

puñetazos

Punzonado de chapa

Punzonado de chapa es un proceso de conformado confiable para cortar los contornos de las láminas con relativa facilidad. Se coloca una lámina de metal entre la matriz y el punzón. El troquel sostiene centralmente la hoja y el punzón presiona a lo largo del eje para cortar la hoja de metal para obtener las formas y agujeros deseados. Se utiliza masivamente para dar forma a soportes, paneles y cerramientos. La alta velocidad y la repetibilidad son aspectos excepcionales del punzonado de chapa. Al contrario de los aspectos limitantes, suele requerir un elevado utillaje para la fabricación de piezas personalizadas.

Corte por láser

Corte por láser de chapa

Otra técnica versátil del proceso de conformado de chapa es el corte por láser. Ofrece más control gracias a la integración del control numérico computarizado en el mecanizado. El corte por láser utiliza un láser de alta potencia para cortar y dar forma a la geometría requerida. Es relativamente más rápido y notablemente más eficiente que otros métodos de formación. Sin embargo, puede requerir más experiencia para hacer curvaturas en láminas, ya que utiliza un control computarizado para dar forma óptima a las superficies. Uno de los principales beneficios es que el corte por láser no produce desperdicio de material y, a menudo, requiere un posprocesamiento mínimo. El único inconveniente del corte por láser es que requiere una inversión inicial mayor.

Hidroformado

Hidroformado

Sin embargo, el proceso antes mencionado requiere algún tipo de fuerza mecánica externa para crear piezas. Por el contrario, el proceso de hidroformado es un proceso diferente que utiliza alta presión hidráulica para dar forma a piezas de diseño complejas. En funcionamiento, se coloca una lámina de metal sobre la matriz con la forma deseada. Luego, se aplica fluido a alta presión a la lámina correspondiente, dándole el diseño deseado. 

El hidroconformado es más versátil porque puede dar forma a una amplia gama de metales, incluidos aluminio, acero inoxidable, hierro, acero galvanizado y cobre. hidroconformado de chapa metálicaMediante fluidos a alta presión se forman piezas complejas con paredes delgadas y superficies lisas. Este proceso se utiliza ampliamente en las industrias automotriz, aeroespacial y médica para componentes interiores y exteriores.

Planchado

El planchado, como sugiere el término, se utiliza para mejorar la acabado superficial de chapa y uniformidad de espesor. Utiliza múltiples troqueles para mecanizar la lámina de metal mediante punzonado para reducir el espacio libre sin ninguna deformidad ni error. El planchado se utiliza para formar latas de bebidas; por ejemplo, en este aspecto se utilizan láminas de aluminio. 

La curvatura creada mediante el planchado posee una alta precisión dimensional y un espesor uniforme. El aluminio, el acero y el cobre son metales adecuados para el proceso de planchado debido a su alta ductilidad y formabilidad. Independientemente de la alta precisión, el planchado está limitado para acabados finos. En cambio, se limita a piezas que requieren esquinas o bordes afilados. Además, el utillaje inicial requiere comparativamente un coste mayor que otros procesos de conformado de chapa metálica.

Dibujos profundos

Componentes de embutición profunda

Cuando se trata de dar forma a formas huecas y cilíndricas, la embutición profunda se considera una opción vital. En su proceso se utilizan habitualmente metales como el aluminio, el acero inoxidable y el latón. similar a Doblado de láminas de aluminio, la embutición profunda funciona colocando la lámina de metal sobre matrices y luego presionando la lámina perforando para darle forma a la geometría deseada de la pieza. El principal beneficio de utilizar embutición profunda en su proyecto es que no reduce el espesor de la chapa. Los ejemplos comunes incluyen; contenedores, piezas de automóviles, latas de bebidas, piezas de automóviles y carcasas. La embutición profunda es aplicable a metales con alta ductilidad y formabilidad. Por ejemplo, el aluminio, el hierro, el acero galvanizado y el latón son candidatos compatibles comunes para la embutición profunda de chapa metálica.

Cizallamiento

Cizalla en chapa 

En términos técnicos, esquilar significa cortar. El corte corta el metal a lo largo de una línea curva. Una máquina cizalla tiene dos cuchillas afiladas que se deslizan para arrancar la lámina de metal deseada. La hoja se coloca sobre un troquel y la cuchilla superior de la máquina cizalla empuja la hoja hacia abajo para darle forma a un corte. El corte es comparativamente rápido y más económico para grandes lotes de producción. Además, produce un mínimo de desperdicio durante su funcionamiento. Un aspecto limitante asociado con este proceso es que puede provocar la formación de rebabas y distorsión en láminas de metal más gruesas. 

Relacionado con: Ocho técnicas comunes de fabricación de chapa metálica

Ventajas del conformado de chapa metálica

En la fabricación de chapa, el conformado de chapa tiene varios beneficios. Éstos son algunos de los beneficios comunes que se analizan a continuación;

• El conformado de chapa metálica es un proceso económico para la producción a gran escala de piezas en comparación con el forjado de metales y morir fundición de los empleados.
• Facilita una amplia gama de opciones metálicas, como aluminio, acero para herramientas y acero galvanizado.
• Dado que el conformado de chapa es rápido y produce un mínimo de desperdicio durante el proceso. Es perfecto para crear prototipos complejos de fabricación de chapa metálica.
• El conformado de chapa metálica produce piezas intensas, duraderas y livianas.
• El conformado de chapa metálica suele dar como resultado bordes lisos y limpios con un riesgo mínimo de deformación de la pieza.
• La integración de los diseños y el control del software CNC permite operaciones de corte, doblado y conformado precisas y precisas.
• Existe una amplia gama de procesos de conformado de chapa. Puede elegir uno compatible entre varias técnicas según las especificaciones de su pieza.
• El conformado de chapa metálica es ideal para crear pequeños lotes de piezas con formas complejas. prototiposAdemás, el plazo de entrega es relativamente menor que el de otras técnicas convencionales.

Inconvenientes del conformado de chapa metálica

Analicemos algunos inconvenientes del proceso. 

• Las herramientas y los troqueles se utilizan con frecuencia en las operaciones. Si bien son fundamentales para el conformado de chapa metálica, suelen requerir una mayor inversión inicial. 
• Otro aspecto limitante es que el conformado de chapa metálica puede no ser adecuado para crear diseños de características extremadamente complejos.
• El conformado de chapa metálica suele producir piezas mecanizadas con bordes afilados. Por ello, para evitar lesiones a los operarios, se utilizan biseles y chaflanes, lo que repercute en el elevado coste del proyecto. Si bien es una pieza opcional, su inclusión es fundamental para garantizar la seguridad y la calidad.
• El proceso de conformado de chapa metálica requiere bastante mano de obra.
• De alguna manera, las limitaciones de espesor también están asociadas con los procesos de conformado de chapa.

Metales compatibles para el conformado de chapa metálica

Existen varios metales estándar adecuados para el proceso de conformado de chapa. Los criterios de selección suelen depender de la formabilidad y ductilidad del material. Los metales comunes incluyen;

• Aluminio:
• Acero Inoxidable
• Acero galvanizado
• Cobre
• Acero

Formación de aluminio

La ligereza y la alta resistencia del aluminio lo convierten en una opción ideal para el proceso de conformado de chapa metálica. Las piezas conformadas de chapa de aluminio se utilizan ampliamente en bebidas, latas de refrescos, carcasas, componentes de aeronaves y piezas de automóviles. 

Conformado de acero inoxidable

El conformado de acero inoxidable es muy apreciado por varias razones. Posee una resistencia térmica y a la corrosión excepcionales. Además, su alta conformabilidad lo convierte en una aleación indispensable para las industrias médica y alimentaria. 

Acero galvanizado

Otro metal duradero y resistente a la corrosión. El acero galvanizado se utiliza ampliamente en sistemas de climatización, refrigeración y aire acondicionado. Su alta maleabilidad y resistencia facilitan su fabricación.

Conformación de cobre

El cobre es el metal más común y conocido. Es uno de los metales más maleables y conductores, y posee una gran capacidad de conformado. Por ello, se utiliza ampliamente en la fabricación de chapa metálica. También se emplea en la transmisión de energía y en accesorios de fontanería. 

Acero

El acero y sus aleaciones tienen un costo comparativamente bajo en comparación con otros metales. Ofrece varios grados para su uso en aplicaciones de conformado. Algunos ejemplos comunes incluyen: acero laminado en caliente, acero laminado en frío y acero para herramientas. Entre estos grados de acero, normalmente, el acero laminado en caliente es el más utilizado debido a su alta maquinabilidadAdemás, este tipo de acero se prioriza para grandes volúmenes cuando el costo es un factor crucial en el proyecto. En cambio, el acero laminado en frío requiere comparativamente más pasos durante el conformado de la chapa para obtener la pieza deseada. Asimismo, se utiliza en electrodomésticos y componentes estructurales aeroespaciales.

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Más información:

• Fabricación de chapa metálica para productos personalizados: cómo puede darle vida a su diseño
• Maximizar la eficiencia en el punzonado de chapa metálica: consejos clave para obtener resultados exactos y precisos

Recapitulación

El conformado de chapa metálica es una forma práctica de producir piezas metálicas duraderas en grandes volúmenes con buena precisión dimensional y un mínimo procesamiento secundario. La elección del método de conformado adecuado depende del material, la geometría de la pieza y los requisitos de producción.

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Preguntas Frecuentes

P1. ¿Es un proceso costoso?

No, relativamente, el conformado de chapa metálica es un proceso de fabricación conveniente y rentable. Es ideal para grandes volúmenes de piezas de producción.

P2. ¿Qué proceso cuesta más? ¿Estampación de chapa o fabricación de chapa?

La fabricación de metales requiere mucha mano de obra y, por lo general, requiere más tiempo para la creación de piezas en comparación con el estampado de chapa. Por lo tanto, Costos de estampado de metales menos, la razón es que es un proceso sencillo que requiere una experiencia mínima del operador. 

P3. ¿Cuáles son los procesos alternativos al proceso de conformado de chapa?

Mientras, moldeo por inyecciónLa impresión 3D y el moldeo por inyección se consideran alternativas al conformado de chapa metálica.

P4. ¿Puede el conformado de chapa metálica dar forma a prototipos complejos?

Sí, para crear prototipos de formas complejas se utilizan técnicas de conformado de metales como el doblado, el hidroconformado y el embutido profundo. 

P5. ¿Cuáles son los problemas comunes en el conformado de chapa?

Los problemas más comunes a los que se enfrentan los fabricantes de productos durante el conformado de metales incluyen: recuperación elástica, adelgazamiento, interferencia en el doblado, distorsión y arrugas. 

Recursos

Christopher B. Smith, Rajiv S. Mishra, (2014), Fundamentos de la conformabilidad, Conformado de chapa metálica: Recuperado de ScienceDirect.