El perfilado es una operación de doblado continuo en la que una tira larga de chapa metálica, típicamente acero enrollado, se pasa a través de conjuntos consecutivos de rodillos o soportes, y cada conjunto realiza una parte incremental del doblado hasta obtener el perfil de sección transversal deseado. .
Es una técnica altamente eficiente ampliamente utilizada en la fabricación debido a su capacidad para producir piezas consistentes y de alta calidad con tolerancias precisas.
Proceso de formación de rollos
Preparación de material
– Selección de materiales: el proceso comienza con la selección del material apropiado, generalmente acero, aluminio u otros metales, en función de las propiedades requeridas del producto final.
– Manejo de bobinas: el material seleccionado suele estar en forma de bobina. Las bobinas se cargan en un desenrollador, que alimenta el material a la línea de perfilado.
Alimentación
– Mecanismo de alimentación: el material se alimenta desde la bobina a la máquina perfiladora. Un alimentador garantiza que la tira se alimente a un ritmo constante y esté correctamente alineada.
– Nivelación: El material podrá pasar a través de una unidad niveladora para eliminar cualquier juego de bobinas o curvatura, asegurando que esté plano antes de ingresar a la máquina perfiladora.
Perfilado
– Soportes de rodillos: El corazón del proceso de perfilado consiste en una serie de soportes de rodillos, cada uno de los cuales contiene un par de rodillos. Estos soportes se disponen en secuencia para ir conformando progresivamente el material.
– Diseño de rodillos: cada conjunto de rodillos está diseñado para realizar una curvatura o forma específica de forma incremental. El diseño de los rodillos depende de la sección final deseada.
– Doblado incremental: A medida que la tira pasa por cada conjunto de rodillos, sufre un doblado incremental. Esta deformación gradual ayuda a minimizar la tensión sobre el material y previene grietas u otros defectos.
Operaciones auxiliares
– Punzonado y entallado: algunas líneas de perfilado incluyen estaciones de punzonado o entallado donde se agregan orificios u otras características a la tira antes o después del conformado.
– Corte: La tira continua se corta a la longitud deseada mediante una máquina cortadora volante que se mueve sincrónicamente con la tira para realizar cortes precisos sin detener la línea.
Máquinas de acabado
– Enderezamiento: Las piezas formadas podrán pasar por una unidad de enderezamiento para corregir posibles deformaciones menores.
– Tratamiento Superficial: Dependiendo de la aplicación, las piezas pueden sufrir tratamientos superficiales como pintura, revestimiento o galvanizado.
Materiales utilizados en el perfilado
Se emplean varios metales en el perfilado debido a sus distintas propiedades y beneficios.
Una categoría amplia incluye el acero en sus diversas formas: acero al carbono, acero inoxidable y acero galvanizado. Se prefiere el acero al carbono por su resistencia, el acero inoxidable por su resistencia a la corrosión y el acero galvanizado por su revestimiento protector adicional.
El aluminio se utiliza frecuentemente por su peso ligero y excelente resistencia a la corrosión.
El cobre es otra opción, apreciada por su conductividad eléctrica y durabilidad.
También se emplean varias aleaciones, combinando diferentes metales para mejorar propiedades específicas.
Herramientas y Equipos
Diseño de herramientas en rollo
Perfil del rollo: El perfil del rollo juega un papel fundamental en la definición de la forma final del material laminado. Incluye el contorno y las dimensiones necesarias para darle forma al metal con precisión.
Material de los rollos: Los rollos suelen estar hechos de materiales de alta resistencia como acero endurecido o carburo. Estos materiales garantizan durabilidad y una larga vida útil, incluso bajo uso continuo y a alta presión.
Alineación del rollo: La alineación adecuada de los rodillos es crucial para producir productos uniformes y sin defectos. La desalineación puede provocar formas inconsistentes y un mayor desgaste de las herramientas.
Equipo auxiliar
Sistemas de lubricación: La lubricación minimiza la fricción entre los rodillos y el material que se está moldeando. Esto reduce el desgaste de las herramientas y previene defectos en el producto final.
Unidades de Soldadura: Se integran unidades de soldadura para unir secciones del material laminado. Proporcionan conexiones robustas y sin costuras, esenciales para aplicaciones estructurales.
Unidades de punzonado y entallado: Estas unidades añaden funcionalidad creando agujeros, ranuras y muescas en el material enrollado. A menudo se utilizan en aplicaciones que requieren patrones o accesorios específicos.
Consideraciones de diseño
Diseño de producto para perfilado
Formas transversales: El perfilado permite una variedad de formas de secciones transversales, incluidas geometrías complejas. El diseño debe considerar el número de stands requeridos y la calidad del material.
flexibilidad. Las formas más simples suelen requerir menos procesos, lo que reduce los costes.
Tolerancias y especificaciones: Cada forma viene con tolerancias específicas. Estos deben definirse con precisión para garantizar una calidad constante. Las tolerancias estrictas pueden aumentar los costos y el tiempo de producción, por lo que se requiere una consideración cuidadosa.
CAD/CAM en perfilado
Las herramientas CAD/CAM son esenciales en el diseño de perfilado. Ayudan a crear modelos detallados y simulaciones del proceso de conformado. Esto garantiza que las herramientas y procesos diseñados alcanzarán la forma deseada sin defectos. Los sistemas CAD/CAM también pueden ayudar a ajustar rápidamente los parámetros de diseño.
Simulación y creación de prototipos
La simulación es un paso crucial en la verificación del diseño del perfilado. El software avanzado puede predecir problemas potenciales como la deformación del material y los puntos de tensión.
La creación de prototipos, por otro lado, ayuda a validar estas simulaciones y realizar los ajustes necesarios antes de la producción en masa.
Un proceso de perfilado bien diseñado conduce a una producción eficiente, un desperdicio mínimo y productos de alta calidad.
Ventajas y limitaciones
Beneficios
- Alta eficiencia y velocidad: el perfilado ofrece capacidades de producción de alta velocidad. Este proceso puede manejar pedidos de gran volumen, lo que reduce significativamente el tiempo de fabricación.
- Consistencia y precisión: el perfilado garantiza productos con calidad constante y dimensiones precisas. Esta precisión reduce los errores y el desperdicio de material.
- Versatilidad en Formas y Tamaños: El proceso permite la creación de una amplia variedad de formas y tamaños. El perfilado se adapta a diferentes requisitos de diseño, desde perfiles simples hasta perfiles complejos.
Challenges
- Costos de instalación inicial: El costo inicial de instalación del equipo perfilador puede ser alto. Esta inversión incluye maquinaria, herramientas y configuración de diseño.
- Limitaciones de materiales: Ciertos materiales pueden no ser adecuados para el perfilado. El proceso funciona mejor con metales dúctiles, lo que limita las opciones para otros tipos de materiales.
- Complejidad en las herramientas: Las herramientas necesarias para el perfilado pueden ser complejas. Cada forma única a menudo exige diseños de herramientas personalizados, lo que aumenta la complejidad y el costo.
Tipos de procesos de perfilado
1. Perfilado estándar:
– Este es el tipo más común, donde la tira de metal se alimenta a través de una serie de rodillos para lograr la forma deseada.
2. Formado de rollos precortados:
– En este proceso, la tira de metal se corta a medida antes de introducirla en la máquina perfiladora. Esto es útil para producir piezas con longitudes específicas y minimiza el desperdicio de material.
3. Formación de rollos poscortados:
– Aquí, la tira de metal se alimenta continuamente a través de la máquina perfiladora y luego se corta a la longitud deseada después del proceso de formación. Esto es eficiente para la producción de gran volumen.
4. Formación de rollos dúplex:
– Se trata de dos máquinas perfiladoras que trabajan en tándem. Se utiliza para perfiles complejos que requieren múltiples etapas de conformado.
5. Perfilado en línea:
– Procesos adicionales como punzonado, entallado o soldadura se integran en la línea de perfilado, lo que permite un proceso de producción más eficiente y continuo.
6. Perfilado flexible:
– Este método avanzado utiliza rodillos programables que pueden cambiar de posición sobre la marcha, lo que permite la producción de secciones transversales variables a lo largo de la tira de metal.
7. Formación de rodillos de perforación rotativos:
– En este proceso, las unidades de punzonado rotativo se integran en la línea de perfilado para crear agujeros u otras características en la tira de metal sin detener la línea de producción.
8. Perfilado asistido por hidroformado:
– Combina el hidroformado con el perfilado para producir formas complejas con alta resistencia y precisión.
9. Formación de rollos de estampado:
– Este proceso agrega texturas o patrones a la superficie de la tira de metal a medida que se forma.
10. Formación de rodillos dobladores:
– Esta es una forma especializada de perfilado que se utiliza para crear dobleces o curvas en la tira de metal.
Cada tipo de proceso de perfilado tiene sus aplicaciones y ventajas específicas, dependiendo de la complejidad del perfil, las propiedades del material y los requisitos de producción.
¿El perfilado es diferente de otros procesos de fabricación de metales?
| Aspecto | Forjando | Extrusión | Casting | Perfilado |
|---|---|---|---|---|
| Definición | Deformar metal mediante fuerzas de compresión. | Forzar metal a través de un troquel para crear formas. | Verter metal fundido en un molde. | Doblado continuo de una larga tira de metal. |
| Estado material | Sólida | Sólida | Líquido | Sólida |
| Temperatura | A menudo alto (forjado en caliente), puede ser frío | Puede ser frio o caliente | Alto (estado fundido) | Normalmente temperatura ambiente |
| Modelado | Matrices, martillos, prensas | Días | moldes | Rodillos |
| Velocidad | Moderado | Moderado a alto | Moderado | Alta |
| Complejidad de formas | Medio a alto | Medio a alto | Alta | Simple a moderadamente complejo |
| Residuos de material | Bajo a moderado | Bajo a moderado | Bajo a moderado | Muy bajo |
| Fuerza del producto | Alto debido a la alineación de la estructura del grano. | Alta | Variable, puede tener defectos internos. | Moderado a alto |
| Acabado de la superficie | Bueno a excelente | Bueno a excelente | Variable, a menudo requiere acabado. | Bueno a excelente |
| Aplicaciones | Automoción, aeroespacial, herramientas. | Tuberías, tubos, componentes estructurales. | Bloques de motor, formas complejas. | Techos, repuestos para automóviles, electrodomésticos. |
| Costo | Alto debido al equipo y herramientas. | Moderado a alto | Bajo a moderado | Bajo a moderado |
Aplicaciones del perfilado
Techos y revestimientos: el perfilado se utiliza para producir láminas metálicas para techos, paneles de pared y materiales de revestimiento.
Componentes estructurales: Las vigas, correas, montantes y carriles utilizados en las estructuras de la construcción suelen estar formados en rollo.
Canalones y bajantes: estos componentes son esenciales para los sistemas de drenaje de agua en los edificios.
Conclusión
Las innovaciones en el perfilado continúan mejorando sus aplicaciones en diversas industrias. Se espera que los avances en la automatización y los diseños asistidos por computadora mejoren la precisión y reduzcan el tiempo de producción. La creciente demanda de soluciones metálicas personalizadas probablemente impulsará una mayor evolución en las tecnologías de perfilado.
