Fundamentos de la Chapa Metálica: Tipos, Usos y Claves de Fabricación

La chapa metálica es uno de los metales más importantes y conocidos en el mundo de la ingeniería, ya que cumple múltiples funciones en nuestra vida diaria. Las chapas metálicas son muy comunes; se ven en automóviles, maquinaria, fachadas de casas, muebles. Predominantemente aparecen en piezas que sirven como carcasas o envolventes.

En este artículo, profundizaremos en los materiales de chapa metálica, tipos, tamaños y aplicaciones de espesor, chapas laminadas en caliente y en frío, y finalmente los procesos de conformado de chapa metálica.

Se espera que un ingeniero conozca las medidas estándar, materiales, diferencias en la fabricación, propiedades y métodos de conformado antes de pensar en aplicarlos a cualquier proyecto.

Las chapas metálicas se forman mediante un proceso industrial en piezas delgadas y planas, utilizadas principalmente por metalúrgicos. Pueden cortarse y doblarse en diferentes tamaños y formas, lo que las hace aplicables a diversos proyectos de fabricación.

Aplicaciones

Históricamente, las chapas metálicas se usaban para armaduras de placas usadas por la caballería y ampliamente para fines decorativos.

Las aplicaciones de las chapas metálicas incluyen carrocerías de automóviles y camiones, mesas médicas, fuselajes y alas de aviones, techos de edificios (arquitectura) y muchas otras aplicaciones.

La chapa metálica hecha de hierro y otros materiales con alta permeabilidad magnética tiene buenas aplicaciones en máquinas eléctricas y transformadores.

Lámina, Chapa y Plancha

Estos metales vienen en diferentes espesores; las láminas extremadamente delgadas se consideran lámina (foil) o hoja (leaf). Las chapas metálicas con espesor superior a 6 mm (0,25 pulg.) se consideran plancha (plate) o acero estructural. Están disponibles en piezas planas o tiras enrolladas. Los rollos se forman al pasar una chapa continua de metal a través de una cizalla longitudinal (roll slitter). Las láminas metálicas (foils) a menudo se producen con aluminio, con un espesor usual de hasta 0,2 mm.

Tipos de chapas metálicas

A continuación se explican los tipos de chapa metálica y los materiales con los que están hechas:

Materiales

Diferentes materiales de chapa metálica pueden convertirse en chapa, como aluminio, cobre, latón, estaño, níquel y titanio. Algunos metales costosos se usan para crear chapas con fines decorativos, como plata, oro y platino. La elección de la chapa metálica adecuada para un proyecto particular está determinada por la aplicación y los requisitos del producto.

Algunos materiales tienen las mismas propiedades mecánicas que otros metales en el proyecto. Al igual que la chapa de acero, que tiene alta resistencia a la tracción y durabilidad, lo que la hace adecuada para maquinaria y trabajos de construcción.

Acero inoxidable

El acero inoxidable tiene tres grados; el grado 304 es el más común. Ofrece buena resistencia a la corrosión manteniendo la conformabilidad y soldabilidad. #2B, #3 y #4 son sus acabados disponibles.

El grado 316 posee mayor resistencia a la corrosión y resistencia a temperaturas más altas en comparación con el 304. Se usa para equipos químicos, aplicaciones marinas y es común en piezas como bombas, válvulas, etc.

El acero inoxidable de grado 410 es tratable térmicamente, pero tiene menor resistencia a la corrosión que los anteriores. Se usa ampliamente para producir cubiertos.

Popular entre todos, el grado 430 tiene una alternativa de bajo costo en comparación con los grados de la serie 300. Se considera cuando la alta resistencia a la corrosión no es un problema. Se usa para productos de electrodomésticos.

Aluminio

El aluminio es otro metal popular usado en la fabricación de chapas metálicas debido a su flexibilidad, rentabilidad, amplia gama de opciones y otras propiedades. Se pronuncia "aluminio" en inglés británico y tiene cuatro grados que incluyen:

1100-H14, 3003-H14, 5052-H32 y 6061-T6

• Grado 1100-H14: Aluminio puro, altamente resistente a químicos y a la intemperie. Es soldable y lo suficientemente dúctil para estirado profundo, pero tiene baja resistencia. Sus aplicaciones son principalmente en equipos de procesamiento químico, joyería y reflectores de luz.
• Grado 3003-H14: Cuando se debe considerar bajo costo y conformabilidad, este grado es la opción. Es más fuerte que la versión 1100, resistente a la corrosión y también soldable. A menudo se usa en buzones, piezas estiradas y estampadas, gabinetes, aspas de ventiladores, estampado, etc.
• Grado 5052-H32: Mucho más fuerte que el 3003 manteniendo buena conformabilidad. La soldabilidad y alta resistencia a la corrosión también están en buena situación en esta versión. Sus aplicaciones se encuentran en chasis electrónicos, recipientes a presión y tanques.
• Grado 6061-T6: El superior entre todos los grados, ya que es una aleación de aluminio estructural tratada térmicamente común. Es soldable, resistente a la corrosión y más fuerte que la versión 5052. Sin embargo, se pierde algo de resistencia al soldar y no es conformable. Este grado de aluminio se usa principalmente en estructuras de aviones modernos.

Latón

El latón es una aleación de cobre, que también se usa como chapa metálica. También tiene buenas propiedades como conductividad, conformabilidad, resistencia a la corrosión y mayor resistencia.

El problema con las chapas metálicas de latón es la variación en las propiedades de las bobinas de chapa entrantes. El material ha experimentado altas tasas de rechazo debido al comportamiento inconsistente observado en producción. Aunque existen métodos discriminantes para probar la conformabilidad del material de chapa entrante.

Espesor de las chapas metálicas

El espesor de las chapas metálicas se especifica en milímetros en todo el mundo. Pero en EE. UU. se especifica comúnmente por una medida tradicional no lineal conocida como calibre (gauge); cuanto mayor sea el número de calibre, más delgado será el metal.

El acero para chapa más comúnmente usado varía desde calibre 30 hasta aproximadamente calibre 7. El calibre difiere entre metales ferrosos y no ferrosos. En materiales no ferrosos como el cobre, el espesor se mide en onzas, representando el peso del cobre. Se espera que las piezas de chapa metálica mantengan un espesor uniforme para obtener resultados ideales cuando se ponen a trabajar.

Chapa laminada en caliente y en frío

Las dos formas de producir chapas metálicas incluyen laminado en caliente y en frío. Investigaciones han demostrado que las chapas y planchas se laminan en caliente por razones de eficiencia de costos. En el proceso de aceros de construcción, el laminado en frío solo llega hasta 3 mm. Para acero inoxidable, el proceso de laminado en caliente comienza desde 3 mm y cubre la chapa con laminado en frío, es decir, hasta 6 mm.

Los ingenieros deben poder diferenciar estos dos procesos para fines de precisión. Los aceros laminados en frío son preferidos porque la dimensión final puede controlarse. Sin embargo, en aceros laminados en caliente, el tamaño y la forma pueden cambiar después del enfriamiento, provocando ligeras contracciones.

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