Fabricación de chapa 101:una guía de conocimientos básicos

Antes de elegir trabajar con un nuevo proceso de fabricación, es importante comprender los fundamentos de la tecnología. Es decir, debe familiarizarse con lo que es, cómo funciona y sus diversas ventajas. En este artículo, cubriremos los conceptos básicos de fabricación de chapa. Nuestro objetivo es arrojar luz sobre esta técnica de producción de metal con numerosas aplicaciones en muchas industrias.

Qué es S hoja M etal F abricación ?

La fabricación de láminas de metal se refiere a convertir láminas planas de metal en productos y estructuras metálicas. Por lo general, los métodos de procesamiento de láminas de metal implican la transformación de diferentes tipos de láminas de metal en piezas y componentes. Por lo tanto, es útil pensar en este proceso de formación de metales no como un único proceso de fabricación, sino como un conjunto de técnicas de formación.

Estas técnicas a menudo funcionan en conjunto para producir la pieza requerida. Las técnicas básicas de fabricación de láminas de metal incluyen corte, doblado, punzonado, estampado, soldadura y acabado. Nos sumergiremos en los detalles de estas técnicas en breve.

La fabricación de láminas de metal es adecuada para una variedad de materiales metálicos. En RapidDirect, por ejemplo, producimos componentes de chapa de aluminio, acero, acero inoxidable, cobre y latón. El proceso de fabricación es tan común que es poco probable que pase el día sin encontrar un producto fabricado con láminas de metal. Ya sea un electrodoméstico o piezas más pequeñas como soportes o gabinetes, encontrará estos productos en todas partes.

Una guía para el proceso de diseño de chapa metálica

Mucha gente tiende a no entender los pasos básicos involucrados en el proceso de fabricación de chapa. La ausencia de conocimientos fundamentales puede dificultar tener requisitos y expectativas realistas para un proyecto. Los métodos de procesamiento de chapa a menudo implican un proceso de varios pasos, que requiere varios expertos y herramientas para completar el trabajo con éxito.

De principio a fin, el proceso de diseño de fabricación de metal implica:

La Idea

Todo proceso de creación rápida de prototipos comienza con una idea, y el diseño de chapa metálica no es una excepción. Comienza con conceptos básicos de lo que quieres como diseñador. Puede poner estas ideas a grandes rasgos para proporcionar requisitos realistas para su proyecto. También puede implicar el diseño de un modelo 3D del componente de chapa deseado. El modelo a menudo incluye requisitos de espesor de pared, radios de curvatura, orientación de orificios, margen de curvatura y más.

Creación de dibujos de ingeniería

Después de completar un modelo 3D, es necesario crear dibujos para la fabricación. Antes de que pueda comenzar cualquier trabajo, los ingenieros deben desarrollar planos. Estos planos determinarán las especificaciones de la chapa necesaria para hacer los dibujos iniciales.

Los dibujos son lo que se enviará al taller de máquinas. Los dibujos a menudo incluyen toda la información de fabricación, como la selección de materiales, el acabado de la superficie y más.

Análisis de fabricabilidad

Junto con otros cálculos relacionados, los dibujos se volverán a verificar para garantizar que cumplan con los requisitos y especificaciones. Seguir una estrategia de DfM ayuda a centrarse en la simplificación de los diseños y la posible reducción del número de piezas. Dicho análisis sugiere la estandarización de piezas para diversas aplicaciones.

Además, los ingenieros obtendrán información sobre el desarrollo de diseños que se pueden fabricar fácilmente. Una vez que se completa el análisis de capacidad de fabricación, habrá un dibujo de taller final con cálculos detallados de los niveles de tensión/deformación y las limitaciones de carga. La información disponible en el mismo determinará el proceso de fabricación de la chapa.

Desarrollo de prototipos

Una vez que se tiene un modelo de diseño de chapa, los ingenieros llevan a cabo varios procesos para mantener la geometría del componente. Estos métodos incluyen cortar, doblar, perforar, estampar y soldar. Los acabados superficiales también ayudan a mejorar la estética del prototipo creado. Es importante realizar estos pasos uno tras otro. Acelerar el proceso o saltarse un paso puede comprometer la calidad y la integridad del producto final.

Pruebas de prototipos

Después de desarrollar el prototipo, los clientes evalúan el prototipo para asegurarse de que cumple con sus requisitos. La prueba también puede implicar el uso de tales componentes en condiciones de la vida real. Además, la evaluación se puede hacer con los usuarios dando su opinión sobre los productos.

Producción a gran escala

Un prototipo que pase las pruebas y cumpla con las especificaciones requeridas entrará en producción de piezas completas.

Hoja M etal F abricación M métodos

Para comprender la formación de diferentes piezas mediante la fabricación de chapa, es imprescindible conocer los diferentes tipos de técnicas utilizadas. Estos métodos de procesamiento de láminas metálicas ayudan a transformar láminas planas de metal en componentes funcionales tridimensionales. A continuación se muestran las técnicas de procesamiento de chapa más comunes.

Cortar

El corte suele ser el primer paso en la fabricación de chapa. Como su nombre indica claramente, consiste en cortar la chapa. En otras palabras, los fabricantes comienzan con una hoja de metal rectangular y, según el diseño de la pieza del cliente, el material se corta a medida. Existen varios métodos para cortar láminas de metal.

Por ejemplo, es posible cortar láminas de metal usando cizalla, que usa fuerzas de cizalla para cortar el metal. Hay tres opciones involucradas en este tipo de corte:corte, punzonado y troquelado. Por otro lado, los fabricantes también realizan cortes sin cizalla. Este es el proceso ideal para proyectos industriales que requieren un corte de precisión y plazos de entrega más rápidos.

En RapidDirect, aprovechamos el corte por láser de chapa metálica, con un proceso sin cizalla. Consideramos que este proceso se adapta mejor a las aplicaciones industriales. El corte por láser permite un alto grado de precisión (+/- 0,1 mm) y ahorra tiempo. También ofrecemos corte por plasma y corte por chorro de agua, que también ofrecen corte de alta precisión.

Estampado

El estampado es un método de formación en frío que transforma piezas planas de metal en varias formas. El proceso utiliza una herramienta y una matriz que, cuando se impactan, cambian la forma del metal mediante el uso de presión de corte.

El estampado es un término más amplio dentro de la fabricación de chapa. Abarca punzonado, doblado y estampado. También incorpora bridas, lo que implica deslizar la lámina de metal de tal manera que se formen bridas.

Doblado

El doblado es otro paso crítico en la fabricación de láminas de metal. Como su nombre lo indica, consiste en doblar las láminas de metal. Los fabricantes de metales llevan a cabo el doblado de láminas de metal utilizando prensas plegadoras, máquinas laminadoras y otros equipos. Los conjuntos de equipos crean formas estándar como curvas en U o curvas en V.

A pesar de lo simple que puede parecer el doblado para el ojo inexperto, es un proceso bastante complejo que requiere un fabricante altamente calificado. Esto se debe principalmente a la aparición de "retroceso elástico", que es el término cuando el metal inevitablemente intenta recuperar su estructura plana original después de doblarse. Para superar este problema de fabricación de láminas de metal, los operadores deben doblar demasiado la pieza para que su ángulo de recuperación elástica sea el ángulo deseado.

Puñetazos

El punzonado es una técnica utilizada para crear agujeros en una lámina de metal. El método se basa en un punzón y una matriz (a menudo hechos de un metal duro). Los materiales usan fuerza de corte para perforar agujeros en la hoja de metal. Luego, el troquel recoge el material de desecho creado a partir del orificio. El punzonado también ayuda a hacer una muesca en la hoja de metal. En RapidDirect, nuestra capacidad de punzonado CNC puede crear orificios de hasta 50 mm de diámetro.

Soldadura

La soldadura es una de las etapas finales en la fabricación de chapa. Es un proceso fundamental de chapa metálica para unir piezas de metal en una sola pieza. Se encuentra disponible una amplia gama de técnicas de soldadura, incluida la soldadura con electrodo revestido, MIG y TIG.

Aunque varían en su enfoque, los tres tienen la función de unir metal fundiendo el borde de la pieza y agregando relleno. Esto crea un vínculo metalúrgico entre las piezas, fusionándolas fuertemente. La soldadura solo es necesaria, por supuesto, si un producto viene con dos o más componentes separados.

Si necesita componentes fabricados con láminas de metal, comuníquese con RapidDirect ahora.

Selección de materiales para la fabricación de chapa metálica

Existe una amplia gama de materiales utilizados en la ingeniería de chapa. Es importante hacer la mejor elección para su producto para garantizar una calidad óptima.

Su elección debe depender del producto final que desee y de las expectativas generales para el mismo. Estos son algunos de los materiales de chapa utilizados en la fabricación:

• Acero inoxidable – Hay varios tipos de acero inoxidable entre los que puede elegir. Pueden ser de acero inoxidable austenítico. Estos son metales no magnéticos con altos niveles de níquel y cromo. Son ampliamente utilizados debido a su resistencia a la corrosión y formabilidad. Los inoxidables ferríticos, por otro lado, son magnéticos. Son buenos para aplicaciones no estructurales o decorativas. El acero inoxidable martensítico también proporciona productos fuertes y resistentes a la corrosión.
• Acero laminado en caliente – Un tipo de acero producido cuando una serie de procesos de rodillos (a más de 1700 grados Fahrenheit) crean acero. Puede moldear fácilmente estos aceros en piezas grandes debido a su flexibilidad.
• Acero laminado en frío: Esto es esencialmente acero laminado en caliente con procesamiento adicional. Son más suaves y vienen con mejores tolerancias.
• Acero preenchapado – Estos también se conocen como materiales de chapa galvanizada. Vienen con una capa protectora para evitar que se oxiden. También admiten métodos sencillos de procesamiento de chapa debido a su mayor ductilidad.
• Aluminio – Otra opción popular para los sectores manufactureros. Viene con una excelente relación fuerza-peso. También viene con muchas características que lo ayudan a cumplir con muchos requisitos de aplicación.
• Cobre/Latón – Trabajar el latón es fácil, gracias a su menor contenido en zinc. Los metales de cobre también vienen con capas protectoras de óxido para evitar la corrosión. Ambos materiales son deseables en productos arquitectónicos para una apariencia estéticamente agradable.

Selección de acabado superficial para la fabricación de chapa metálica

El acabado de superficies es otro aspecto importante de la fabricación de láminas de metal personalizadas. Los acabados de superficies metálicas tienen beneficios tanto estéticos como funcionales.

Algunos de los acabados superficiales que puede aplicar sobre chapa son:

• Limpieza con chorro de arena – Este método consiste en disparar arena u otros abrasivos contra la lámina de metal a alta velocidad. Por lo tanto, le da a la lámina de metal una textura mate para prepararla para el recubrimiento.
• Pulido pulido – En este método, se usa una rueda de tela para pulir la superficie de metal, dándole un aspecto brillante.
• Recubrimiento en polvo: Se trata de la pulverización directa de pintura en polvo sobre la pieza metálica. A continuación, se hornea la pieza en un horno para formar una capa resistente al desgaste.
• Anodizado – El anodizado ayuda a dar un componente con excelentes propiedades de resistencia a la oxidación. También mejora la dureza y durabilidad de la superficie.
• Películas químicas: Son acabados que proporcionan buena conductividad y resistencia a la corrosión. Este proceso de recubrimiento sirve mejor como base para la pintura y proporciona un acabado superficial dorado.

Consideraciones de diseño para la fabricación de chapa metálica

Estas son algunas de las características de diseño importantes que se deben tener en cuenta al modelar una pieza de chapa metálica:

• Grosor de pared: El espesor uniforme es muy importante para cualquier geometría. Las geometrías con más de un espesor de pared requerirán láminas de diferentes espesores. Por lo tanto, la alineación y la orientación de las piezas pueden ser imprecisas o llevar tiempo.
• Radios de curvatura: Es importante mantener el radio de curvatura interior de la lámina de metal al menos igual a su espesor. Esto ayudará a evitar distorsiones y fracciones en las partes finales. El mantenimiento constante de los radios de curvatura en toda la pieza garantiza la rentabilidad y una buena orientación.
• Asignación y deducción de curvas: El margen de plegado es el material que se necesita agregar a las longitudes reales de las piezas para ayudar a desarrollar un patrón plano. La deducción de doblez es el material que se necesita quitar de la longitud de las pestañas para ayudar a obtener un patrón plano.
• Factor K: El factor K es el proceso de chapa metálica y es la relación entre el eje neutro y el espesor del material. Este valor cambia con respecto a las diversas propiedades físicas y el espesor de los materiales utilizados.
• Orientación de agujeros y ranuras: Estos factores también son muy importantes. El diámetro de los agujeros y las ranuras debe ser al menos tan grande como el grosor de la chapa. Además, los agujeros deben estar razonablemente espaciados. Nunca deben estar demasiado cerca del borde del material.

Otras características adicionales a considerar incluyen dobladillos, muescas, lengüetas, rizos, filetes, avellanados.

Algunos consejos de DfM para la fabricación de chapa metálica

Es importante tener en cuenta algunos consejos efectivos de diseño de fabricación de chapa para una mejor y rápida creación de componentes.

Es fundamental especificar los tamaños, la alineación y las ubicaciones de los orificios en un diseño de chapa. Los diámetros de los orificios menores que el espesor de la hoja de metal pueden dar como resultado un bruñido prolongado, una alta carga del punzón y rebabas excesivas. Por lo tanto, los diámetros de los agujeros deben ser mayores que el grosor de la chapa.

Además, la distancia entre los agujeros debe ser al menos el doble del espesor de la chapa. En los casos en los que deba haber un orificio cerca del borde, el espacio entre el orificio y el borde debe ser al menos el espesor de la hoja.

Los collares y el relieve de doblez cerca de las áreas perforadas ayudan a fortalecer las piezas de láminas de metal. Las estructuras granulares también son importantes para evitar grietas en piezas con lengüetas o salientes. Las orejetas no deben estar paralelas a la dirección de la fibra. Esto puede conducir a la formación de grietas. Más bien, deben ser perpendiculares o un poco menos de 45 grados hacia la dirección del grano.

También debe mantener grandes espacios entre el punzón y el troquel para evitar el desgaste prematuro del punzón. Además, tiende a aumentar la rigidez colocando cordones en las curvas y chaflanes en las esquinas. De esta manera, puede reducir el efecto de recuperación elástica. Una pieza de chapa puede mantener fácilmente su planitud y resistencia acuñándose alrededor de orificios acampanados.

Fabricación de chapa metálica de RapidDirect

La fabricación de chapa es una ciencia y un arte. Su amplia gama de matices y técnicas hace que sea importante para un fabricante de metales experto manejar cada proyecto. Ya que conoce los conceptos básicos del diseño de chapa, ¡deje que un servicio profesional se encargue del resto!

Con RapidDirect, puede aprovechar los beneficios de los métodos de procesamiento de chapa, así como nuestro servicio de producción automatizado y altamente optimizado. Con nuestro servicio, puede esperar una cotización de fabricación de láminas de metal dentro de las 12 horas y plazos de entrega de hasta tres días.

Nuestra oferta de creación rápida de prototipos también incluye una capacidad de fabricación sólida y confiable (dirigida por nuestro equipo de expertos con más de 20 años de experiencia) y garantía técnica y de calidad, que incluye certificaciones de materiales SGS y RoHS, informes de calidad en proceso e inspección del primer artículo.