Dominando el conformado de chapa metálica: técnicas y aplicaciones

¿Qué es el conformado de chapa metálica?

El conformado de chapa metálica, también conocido como fabricación o manufactura metálica, es técnica por la cual la chapa se suelda, quema, corta o trabaja en componente utilizable. El objetivo principal es desplazar o doblar el metal para lograr forma deseada sin dañar resistencia o consistencia del producto.

El conformado es metal moldeado en partes pequeñas y lisas por proceso industrial. Una de las formas básicas en metalistería es chapa, que puede cortarse y torcerse en numerosas formas. Innumerables artículos ordinarios se fabrican de chapa. Espesores difieren significativamente; lámina o hoja son láminas extremadamente delgadas, mientras partes >6 mm (0.25 pulg) se consideran chapa estructural o 'acero estructural'.

Aplicaciones del conformado de chapa

Hay chapa en secciones planas o tiras enrolladas. Una lámina continua que corre de metal vía cortadora de rollos produce bobinas. El espesor se define consistentemente en milímetros en gran parte del mundo. En EE.UU., cálculo no lineal estándar llamado calibre define espesor. Mayor número de calibre, aleación más delgada.

Acero para chapa común va de calibre 30 a ~7. Metales ferrosos (hierro) y no ferrosos (aluminio, cobre) varían por calibre. Por ejemplo, espesor de cobre se mide en onzas, reflejando peso en área de pie cuadrado. Para rendimiento ideal, piezas de chapa deben mantener espesor estandarizado.

También varios metales (aluminio, latón, cobre, bronce, estaño, níquel, titanio) pueden hacerse chapa. Algunos importantes como plata para propósitos cosméticos.

Advenimiento del conformado de chapa

Para fines decorativos, láminas martilladas a mano se usan desde tiempos antiguos. En finales del siglo XVII, molinos laminadores hidráulicos reemplazaron operación manual. Grandes cilindros de hierro rotativos que prensaban piezas en láminas eran necesarios para aplanar. Metales ideales: plomo, cobre, zinc.

Chapas para tejas, techos ornamentales estampados y fachadas exteriores, originaron en EE.UU. en 1870s. Techos de chapa se llamaron popularmente "techos de hojalata" después, término no usado por productores de la época. Producción generalizada estimulada por éxito de tejas y techos.

La perspectiva de ser económico, robusto, simple de montar, ligero e ignífugo, con desarrollos en manufactura de acero en 1890s, dio a clase media gran demanda de productos de chapa. No fue hasta 1930s y WWII que la industria empezó a declinar y metales escasearon. Empresas americanas como W.F. Norman continuaron operando fabricando otros artículos hasta resurgimiento ornamental ayudado por programas de restauración histórica.

Industrias que se benefician del conformado de chapa

Varios sectores se benefician. En automoción, soldadura metálica construye guardabarros, capós, puertas. En electrodomésticos, construye congeladores, capós, fregaderos.

Procesos para conformar chapa. Así como el proceso ayuda a muchas industrias, muchos métodos completan manufactura: hilado (spin shaping), usando disco para forma precisa girando a velocidades extremas. Doblado, usando fuerzas fuertes para doblar metal. Laminado en rollos (roll forming), usando serie de estaciones de rodillos para enrollar metal en varias posiciones y conformarlo. Cada estación enrolla diferente pieza contribuyendo a forma mayor.

Otro método: conformado en frío, procedimiento por debajo de temperatura de recristalización. Procesos típicos de alteración y extrusión (tornillos, tuercas, remaches) incluyen estos, pero también acuñado, hobbing en frío, roscado, y procesos de estirado (alambre, tubo, perfil).

Por último, soldadura en caliente, proceso por encima de temperatura de recristalización. Incluye forja en caliente en matriz cerrada, procesos auxiliares (calefacción, enfriamiento, corte, ejecución: upset, doblado, laminado forja, laminado cruzado) y extrusión.

Conformado de lámina metálica y conformado de chapa

Técnicas involucradas en conformado de chapa:

● Forja en matriz abierta

Procesos de formación por conformado local repetido usando matrices geométricamente simples que se desplazan relativamente a la pieza, cambiando forma gradualmente (paso a paso). Incluye acorazado, forja radial, swaging rotativo, forja de carcasa, forja rotacional parcial, entre otros.

● Laminado en movimiento

Procesos entre dos o más matrices rotativas donde sustancia se produce (rodillos). Ejemplos: laminado plano y perfil, torneado, conformado por flujo, reducción por laminado.

● Anillo de bucle en movimiento

Metodología especial de laminado para producción de anillos lisos con sub-métodos: laminado radial de anillos, laminado radial-axial y laminado axial en matriz cerrada.

Tratamiento del conformado de chapa

Métodos donde piezas metálicas se usan brevemente (principalmente acero). En carrocerías de coches/camiones, fuselajes y alas de aviones, mesas quirúrgicas, techos (arquitectura), y muchos más, se usa chapa. Hierro y materiales de alta permeabilidad magnética (núcleos de acero laminado) usados en transformadores y dispositivos eléctricos. Históricamente, chapa usada en armaduras de caballería, y sigue teniendo aplicaciones decorativas, incluyendo guarniciones de caballos. Término de martilleo de costuras al construir techos de hojalata, trabajadores de chapa llamados "golpeadores de hojalata" (tin bashers/knockers).