Cómo afectan el tamaño y la dirección del grano a las piezas de chapa

Fabricación de chapa, la práctica de manipular piezas planas de metal en nuevas formas, es un práctico y económico solución para la fabricación de piezas como soportes, cerramientos y equipos de cocina. Es una de las formas más eficientes de hacer productos simples y muy grandes que no tienen características muy detalladas.

Sin embargo, diseñar con éxito piezas de chapa metálica es más complicado de lo que parece, y una de las principales razones de esa complejidad es el grano. . El grano afecta la resistencia y función de hoja de metal, por lo que los ingenieros deben tener cuidado de fabricar sus piezas de hoja de metal teniendo en cuenta el grano; no hacerlo puede resultar en piezas con debilidades críticas.

Este artículo repasa los conceptos básicos del grano en la chapa:¿Qué es el grano? ¿Cómo tamaño de grano afecta a las piezas de chapa? ¿Y cómo la dirección del grano afectar el proceso de fabricación y las piezas finales?

¿Qué es la fabricación de chapa?

La fabricación de chapa metálica (o fabricación de chapa metálica/prototipado de chapa metálica) es un conjunto de procesos de fabricación utilizados para cortar, deformar, y ensamblar láminas planas de metal. Estas láminas, de materiales como aluminio, acero y otros metales, se fabrican en calibres estándar y los fabricantes pueden elegir un material y un calibre adecuados en función de los requisitos del producto final.

En la mayoría de los casos, se utilizan varios procesos diferentes para convertir una hoja de metal estándar en un producto final. Los procesos de corte incluyen punzonado, corte por láser, corte por chorro de agua, y corte por plasma; Los procesos de deformación incluyen doblado, estampado, y girando; los procesos de montaje incluyen soldadura . La implementación de una secuencia de estos procesos puede convertir una hoja de metal sin rasgos distintivos en una pieza utilizable como una estantería.

La chapa es un proceso adecuado para piezas simples, grandes o de paredes delgadas, como paneles, soportes, estanterías, cerramientos, puertas, electrodomésticos y equipos de cocina y oficina.

¿Qué es el grano en la chapa?

Como la mayoría de los materiales sólidos inorgánicos, el tipo de metal que se utiliza en la fabricación se encuentra en forma policristalina. estado:son sólidos y consisten en cristales muy pequeños o cristalitos de varios tamaños y orientaciones unidos por capas delgadas de sólido amorfo. Estos cristales, y su disposición, a veces se denominan grano .

Para hacer láminas de metal, se alimentan grandes secciones de metal calentado sin formar a través de rodillos, estirándolas en láminas de un espesor uniforme. Este proceso de laminado alarga los diversos cristales en la dirección del laminado, creando lo que llamamos una dirección del grano: los cristales ahora son más largos a lo largo de la lámina y más cortos a lo largo del transversal largo (ancho) y transversal corto (grosor). Estos cristales alargados tienen efectos importantes en el comportamiento del metal.

El tamaño medio de cada cristal, o tamaño de grano del metal , también afecta el comportamiento del metal. El tamaño del grano se ve afectado por el laminado de la chapa, pero también se puede cambiar de otras formas.

¿Cómo afecta la dirección del grano a las piezas de chapa?

La dirección de la fibra es un factor importante a considerar antes de cualquier proceso de fabricación de chapa, pero especialmente antes de doblar , plegado y procesos de deformación similares.

Esto se debe a que la dirección de la fibra hace que la lámina de metal sea más resistente en algunas direcciones y más débil en otras. Con muchos metales, la flexión con el grano (longitudinalmente) puede aumentar la probabilidad de fisuración , desgarro , o piel de naranja , y por lo tanto puede ser preferible doblar contra la corriente para reducir la probabilidad de estos problemas.

Dicho esto, doblar contra el grano requiere una mayor fuerza, ya que la hoja de metal es más fuerte y puede resultar en más recuperación elástica. — el grado en que la lámina de metal vuelve a su ángulo original.

La dirección del grano también afecta la forma en que un fabricante podría abordar el anidamiento de piezas de chapa. Por ejemplo, si un fabricante tiene la intención de cortar varias formas de una sola hoja, debe considerar cómo la orientación de cada forma se relaciona con la dirección del grano. En cualquier caso, deben tratar de asegurarse de que la dirección del grano sea consistente a través de las piezas para que puedan, por ejemplo, aplicar fuerzas consistentes durante la flexión y otras operaciones.

¿Cómo afecta el tamaño de grano a las piezas de chapa?

El tamaño de grano de la chapa puede variar por diferentes motivos. Si se calienta durante demasiado tiempo, por ejemplo, la difusión puede tener lugar a través de los límites de los granos, los espacios entre los cristales individuales, lo que da como resultado un tamaño de grano más grande.

Es importante controlar el tamaño de grano porque tiene un efecto significativo en el rendimiento fuerza de la chapa. En general, un tamaño de grano más pequeño dará como resultado piezas más fuertes , mientras que un tamaño de grano más grande dará como resultado unos más débiles.

El efecto del tamaño de grano sobre la resistencia del metal puede explicarse por límites de grano . Los límites de grano interrumpen el movimiento de las dislocaciones en el metal y evitar grietas, y un tamaño de grano más pequeño aumenta el número de límites de grano en un área determinada, lo que resulta en una mayor resistencia.

El tamaño de grano se determina durante el laminado de chapa, pero también se puede ajustar posteriormente mediante recocido o normalizando :recalentar el metal justo por debajo de su punto de recristalización y luego dejar que vuelva a la temperatura ambiente en el horno (recocido) o enfriarlo al aire libre (normalización).

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