Por Courtney Glover
Cuando el acero en bobina se lamina, se producen cambios dentro de las características del acero. Estos cambios pueden ser intencionales o problemáticos y deben resolverse. Los ejemplos incluyen, entre otros, deformación del material, endurecimiento por deformación, curvatura, curvatura y torsión.
El perfilado provoca cambios en la forma y las dimensiones del acero llamados deformación. El material se estira y comprime a medida que avanza a través de los rodillos, alterando su geometría general. El perfilado induce dos tipos principales de deformación: flexión transversal y deformación lateral. El proceso también puede dar como resultado alguna deformación longitudinal no deseada. El perfilado dobla la tira de acero varias veces utilizando juegos de rodillos. Este proceso provocará deformación plástica dentro del producto. La deformación plástica se refiere a un cambio que no es reversible. El perfilado provoca cambios en la forma y las dimensiones del acero llamados deformación. El material se estira y comprime a medida que avanza a través de los rodillos, alterando su geometría general.
Las deformaciones longitudinales y laterales son causadas por el proceso de perfilado que influye en la orientación de los granos dentro del acero. El alargamiento y la alineación del grano pueden ocurrir a lo largo de la dirección de laminación, afectando las propiedades mecánicas del material. Esto puede dar lugar a propiedades anisotrópicas no deseadas, aumentando el riesgo de daños avanzados en los materiales.
El doblado y conformado repetidos durante el perfilado dan como resultado el endurecimiento por deformación del acero. Lo que esto significa es que el material se vuelve cada vez más duro debido a la deformación que sufre. El efecto problemático es que esto también puede dar como resultado una ductilidad reducida, lo que hace que el acero se vuelva más propenso a agrietarse si se dobla demasiado.
Se pueden introducir tensiones residuales en el acero debido a una deformación y un enfriamiento desiguales. Aunque, como afirma Jamie Wolenberg, director sénior de la Compañía Bradbury, señala, esto es inusual e improbable. Afirma que esto sólo ocurriría en aplicaciones muy agresivas y de alta velocidad. Esta tensión puede afectar la integridad estructural y la estabilidad de los componentes. Esto se puede evitar utilizando un control adecuado de los parámetros del proceso de perfilado, como la presión del rodillo y las velocidades de enfriamiento.
Otro cambio que ocurre durante el proceso de perfilado es el acabado superficial del acero. El acero puede experimentar variaciones en la rugosidad o textura de la superficie debido al diseño del rodillo y/o a las condiciones de la superficie de los rodillos. Para ayudar a combatir esto, se pueden usar tratamientos superficiales adicionales, como revestimiento o pintura, después del perfilado. Wolenberg sugiere el uso de lubricación como otra forma muy común de evitar estos problemas, particularmente en piezas no estéticas. Esto mejorará la apariencia del acero y ayudará a la resistencia a la corrosión.
La precisión dimensional se logra con un control preciso de las dimensiones y tolerancias de los componentes formados. El producto final puede verse afectado negativamente por factores como las propiedades del material, el desgaste de los rodillos y las variaciones del proceso. Las medidas de control de calidad son imperativas para garantizar que los componentes formados cumplan con los requisitos dimensionales especificados.
Doblar Acero
Al doblar acero, puede haber graves consecuencias indeseables si se dobla demasiado rápido. La flexión rápida puede provocar tensiones en el acero. Esto ocurre principalmente en esquinas afiladas o áreas con alta curvatura. Si el acero se dobla demasiado rápido, es posible que no tenga el tiempo adecuado para deformarse, lo que provoca grietas. Estas grietas pueden multiplicarse por todo el material, comprometiendo su integridad estructural.
Además, cuando el acero se dobla de manera demasiado agresiva, es posible que no tenga tiempo suficiente para adaptarse a la forma elegida. Cuando esto ocurre, el material puede volver parcial o totalmente a su forma original después de que se elimina la fuerza de flexión. Esto se conoce como recuperación elástica, lo que puede provocar imprecisiones dimensionales e inconsistencias en los componentes formados. También puede producirse distorsión, especialmente si los materiales son finos o desiguales. La deformación de la bobina de acero puede provocar formas y variaciones de dimensiones inesperadas. El diseño de los troqueles y herramientas de conformado puede influir en la recuperación elástica en bobinas de acero.
Línea de perfilado de tarimas de ASC Machine Tools. Cortesía de ASC Máquinas Herramientas.
Se pueden ejecutar múltiples perfiles en esta máquina de Metal Rollforming Systems. Cortesía de Acu-Form.
Se pueden ejecutar múltiples perfiles en esta máquina de Metal Rollforming Systems. Cortesía de la señora.
La optimización de los perfiles de las matrices y los acabados de las superficies puede ayudar a controlar la deformación y reducir la recuperación elástica. Elegir acero para bobinas con propiedades y características mecánicas correctas también puede ayudar a mitigar los efectos de la recuperación elástica. Los materiales con mayor ductilidad y menor límite elástico generalmente son menos propensos a recuperarse.
La deformación rápida también puede causar endurecimiento del material, daños a la superficie y/o desgaste del equipo. El aumento de la tasa de endurecimiento por deformación en el acero lo hace más duro y quebradizo. Cole Wolford de Acero 3GM explica que esto hará que sea más probable que el material se agriete. Este daño superficial incluye rayones, abrasiones o defectos superficiales. Estos defectos causarán la necesidad de procesos adicionales de acabado o repintado.
Nathan Libbey de Best Buy Metales Comenta que existen dos tipos de elementos fabricados a partir de bobinas de acero: paneles y molduras. Si desea enrollar cualquiera de las opciones, doblar el material demasiado o demasiado rápido puede fracturar la pintura o estresar aún más el metal. Por último, el desgaste del equipo ejerce presión sobre el equipo de doblado, incluidos los rodillos, matrices y plegadoras. Esto puede reducir la vida útil del equipo y aumentar la necesidad de mantenimiento necesario.
Wolford también explica que una buena manera de minimizar el riesgo de agrietamiento de los revestimientos de acero en el perfilado es utilizar maquinaria de alta calidad con múltiples soportes de matrices. Al hacer esto, un fabricante puede cambiar la forma del acero en pequeños incrementos en cada soporte a medida que el metal avanza por la línea. Libbey añade que algunos sistemas más baratos sacrifican el número de estaciones para ahorrar dinero. Al final, estos sistemas son demasiado duros para el producto, doblándolo toscamente en lugar de moldeándolo lentamente. Continúa sugiriendo utilizar el calibre correcto y la suavidad del metal. Un producto con curvas cerradas puede requerir un metal más blando, especialmente en calibres más pesados.
Libbey también sugiere considerar los frenos. Para dobladillos u otras curvas cerradas, considere una viga de flexión con una opción de dobladillo en forma de lágrima que permita un radio en lugar de un freno fuerte. Considere siempre la velocidad al formar metal más duro.
Para evitar problemas causados por la deformación del acero demasiado rápido, es esencial controlar los parámetros del proceso de doblado. Estos parámetros incluyen la velocidad de flexión, la fuerza de flexión y el material del troquel rodante. La selección adecuada de equipos y herramientas de doblado, junto con la planificación y ejecución adecuadas de la operación de doblado, pueden ayudar a prevenir daños a las bobinas de acero y garantizar componentes formados de alta calidad.
Bobina de acero doblada demasiado
Doblar demasiado el acero en bobina puede generar más problemas potenciales. Estos problemas incluyen grietas, recuperación elástica, distorsión, fatiga del material y daños a la superficie.
Wolford explica que si los recubrimientos de acero se ven comprometidos mientras se lamina o se dobla el acero con un freno, el producto terminado puede correr el riesgo de mostrar tensión, manchas por flexión en el futuro o incluso crear problemas de adhesión para los recubrimientos de acero. Continúa diciendo que si los adornos o componentes están demasiado doblados, algunas curvas se pueden arreglar. Libbey dice que, en algunos casos, una opción es cortar o cortar la sección afectada y volver a doblarla o reutilizarla para otro proyecto. Sin embargo, en ocasiones, ese componente será desechado y reciclado.
La flexión excesiva repetida puede inducir fatiga en el acero, provocando microfisuras y eventuales fallas en condiciones de carga cíclica. Esto se conoce como fatiga del material y es particularmente crítico cuando los componentes formados están sujetos a cargas dinámicas o cíclicas. Libbey dice que, si bien el Galvalume debajo de la pintura permite cierta protección contra la corrosión, doblar demasiado el acero puede degradar la integridad del sustrato, la pintura y el sistema general de techo o pared.
Para evitar estos problemas causados por doblar demasiado el acero, es esencial conocer los parámetros del proceso de doblado, incluidos el radio de curvatura, el ángulo de curvatura y las propiedades del material. Cumplir con los límites y pautas de doblado recomendados, junto con la selección adecuada del equipo de doblado, puede ayudar a prevenir daños al acero en bobina y garantizar la producción de componentes formados de alta calidad. La realización de pruebas exhaustivas y procesos de doblado puede ayudar a identificar problemas potenciales y garantizar la confiabilidad y durabilidad de los componentes formados.
Defectos durante el enderezamiento de la bobina
Durante el enderezamiento de la bobina, los rodillos eliminan gradualmente las tensiones horizontales y verticales de la tira. Hay tres tipos principales de defectos en el acero durante el enderezamiento. Estos defectos son arqueamiento, curvatura y torsión. La curvatura se debe a la tensión en el acero cuando se enrolló en bobina, la curvatura es cuando la tira de acero va hacia la izquierda o hacia la derecha cuando se desenrolla, y la torsión es cuando la bobina gira alrededor del eje longitudinal como un fideo en espiral. Un dispositivo enderezador persigue al formador de rodillos, tratando de solucionar problemas como estos.
Los errores comunes que conducen a estos errores son una presión excesiva en el lado interior o exterior de las herramientas y perfiles asimétricos. Esto puede provocar que el acero se tuerza, se combe o se doble. Para evitar perfiles asimétricos, revise la mesa de entrada para asegurarse de que el material esté perpendicular a los rollos y que el soporte esté en buen estado de funcionamiento. Mientras evita una presión excesiva, mida las herramientas del rollo sin el material y revise los rollos usando un espejo para verlos entre cada pasada. Esto asegurará que los rollos coincidan correctamente. Luego comience a pasar el material por la primera pasada y vuelva a calibrar los rodillos. Establezca los espacios entre rollos según el espesor real del material que esté utilizando.
Está claro que el perfilado altera significativamente las propiedades mecánicas, la precisión dimensional y el acabado superficial de la bobina. Para lograr los resultados y la calidad deseados, es esencial tener una comprensión y un control adecuados del proceso de perfilado. RF
Referencias:
Cole Wolford, director de ventas de 3GM Steel
Jamie Wolenberg, director sénior de Bradbury Company
Nathan Libbey, director de TI y desarrollo corporativo de Best Buy Metals
Posibles causas y soluciones de torsión de herramientas en forma de rollo. Rollo. (2010, 6 de agosto). https://www.roll-kraft.com/technical-resources/roll-form-tooling-possible-twist-causes-and-remedies
Wen, B. (2007, 10 de abril). Rollo conformado de materiales de alta resistencia.. Los fabricantes. https://www.thefabricator.com/thefabricator/article/tubepipeproduction/roll-forming-high-strength-materials#Material%20Deformation%20in%20Bending
Perfilado de rollos Wuxi LOTOS. (2022, 22 de octubre). ▷ problema común de perfilado – guía de perfilado ◁. Lotos: Máquina perfiladora. https://lotosforming.com/common-roll-forming-problem/
Courtney Glover es un escritor y fotógrafo independiente que vive en Milwaukee, Wisconsin. Cuando no contribuye con su talento a varias publicaciones, Courtney escribe ficción juvenil bajo el seudónimo de Courtney Christine.
