Perfilado - Roll forming

Doblar a lo largo de rollos

El laminado , también llamado laminado o laminado , es un tipo de laminado que implica el doblado continuo de una tira larga de chapa metálica (normalmente acero enrollado ) en una sección transversal deseada . La tira pasa a través de juegos de rollos montados en soportes consecutivos, cada juego realiza solo una parte incremental del plegado, hasta que se obtiene la sección transversal (perfil) deseada. El perfilado es ideal para producir piezas de perfil constante con grandes longitudes y grandes cantidades.

Descripción general

Patrón de flores

Se pueden producir una variedad de perfiles de sección transversal, pero cada perfil requiere un juego de herramientas de rodillo cuidadosamente elaborado. El diseño de los rollos comienza con un patrón de flores , que es la secuencia de secciones transversales del perfil, un perfil para cada grupo de rollos. A continuación, los contornos de los rodillos se derivan de los perfiles del patrón de flores. Debido al alto costo de los juegos de rodillos, la simulación por computadora se utiliza a menudo para desarrollar o validar los diseños de los rodillos y optimizar el proceso de conformado para minimizar el número de soportes y tensiones del material en el producto final.

Las secciones laminadas pueden tener ventajas sobre las extrusiones de formas similares. Las piezas laminadas pueden ser mucho más ligeras, con paredes más delgadas posibles que en el proceso de extrusión, y más resistentes, habiendo sido endurecidas por trabajo en un estado frío. Las piezas se pueden realizar con acabado o ya pintadas. Además, el proceso de perfilado es más rápido y requiere menos energía que la extrusión.

Hay disponibles máquinas perfiladoras que producen formas de diferentes tamaños y espesores de material utilizando los mismos rollos. Las variaciones de tamaño se logran al hacer que las distancias entre los rodillos sean variables mediante un ajuste manual o controles computarizados, lo que permite un cambio rápido. Estos molinos especializados prevalecen en la industria de marcos de calibre ligero donde se utilizan montantes y rieles metálicos de perfiles y espesores estandarizados. Por ejemplo, una sola laminadora puede producir postes metálicos de diferente alma (p. Ej., 3-5 / 8 "a 14 pulgadas), brida (p. Ej. 1-3 / 8" a 2-1 / 2 ") y labio (p. Ej. 3/8 "a 5/8"), de diferentes calibres (por ejemplo, 20 a 12 GA) de chapa de acero galvanizado.

Las líneas de perfilado se pueden configurar con múltiples configuraciones para perforar y cortar piezas en una operación continua. Para cortar una pieza a medida, las líneas se pueden configurar para usar un troquel precortado donde una sola pieza en blanco pasa por el laminador, o un troquel postcortado donde el perfil se corta después del proceso de laminado. Las características se pueden agregar en forma de agujero, muesca, relieve o cizallamiento perforando en una línea de perfilado. Estas características de las piezas se pueden realizar en una aplicación de preperforado (antes de que comience el perfilado), en una aplicación de punzonado en la línea media (en medio de una línea / proceso de perfilado) o en una aplicación posterior al punzonado (después de terminado el perfilado) . Algunas líneas de perfilado incorporan solo una de las aplicaciones de punzonado o corte anteriores, otras incorporan algunas o todas las aplicaciones en una línea.

Juego de rollos de racimo

Proceso

El perfilado es, entre los procesos de fabricación, uno de los más sencillos. Por lo general, comienza con una gran bobina de chapa de metal, entre 1 pulgada (2,5 cm) y 20 pulgadas (51 cm) de ancho, y 0,004 pulgadas (0,10 mm) y 0,125 pulgadas (3,2 mm) de espesor, apoyada en un desenrollador. La tira se alimenta a través de una guía de entrada para alinear correctamente el material a medida que pasa por los rodillos del molino, cada juego de rodillos forma una curva hasta que el material alcanza la forma deseada. Los juegos de rodillos generalmente se montan uno sobre otro en un par de ejes paralelos horizontales soportados por un soporte (s). Los rollos laterales y los rollos de racimo también se pueden usar para proporcionar mayor precisión y flexibilidad y para limitar las tensiones en el material. Las tiras perfiladas se pueden cortar a medida delante de un laminador de perfilado, entre molinos o al final de la línea de perfilado.

Posibilidades geométricas

Las posibilidades geométricas pueden ser muy amplias e incluso incluir formas cerradas siempre que la sección transversal sea uniforme. Los espesores típicos de las hojas oscilan entre 0,004 pulgadas (0,10 mm) y 0,125 pulgadas (3,2 mm), pero pueden superarlo. La longitud casi no se ve afectada por el proceso de laminación. Los anchos de las piezas no suelen ser inferiores a 2,5 cm (1 pulgada); sin embargo, pueden superar los 51 cm (20 pulgadas). La limitación principal es la profundidad del perfil, que generalmente se limita a menos de 4 pulgadas (10 cm) y rara vez a más de 6 pulgadas (15 cm) debido a las tensiones impartidas por los rodillos y los diferenciales de velocidad de la superficie que aumentan con la profundidad.

• Las tolerancias se pueden mantener típicamente dentro de ± 0,015 pulgadas (0,38 mm) para el ancho de la forma de la sección transversal y ± 0,060 pulgadas (1,5 mm) para su profundidad.

Tasas de producción

La tasa de producción depende en gran medida del espesor del material y del radio de curvatura; sin embargo, también se ve afectado por el número de estaciones o pasos necesarios. Para radios de curvatura de 50 veces el espesor del material de un acero con bajo contenido de carbono, 0,7 pulgadas (18 mm) de espesor puede variar desde 85 pies por minuto (26 m / min) a través de ocho estaciones a 55 pies por minuto (17 m / min) a través de 12 estaciones o 50 pies por minuto (15 m / min) a través de 22 estaciones.

El tiempo para que un producto tome forma se puede representar mediante una función simple: t = (L + n⋅d) / V , donde L es la longitud de la pieza que se está formando, n es el número de soportes de formación, d es el distancia entre soportes, y V es la velocidad de la tira a través de los rollos.

En general, las líneas de perfilado pueden correr de 5 a 500 pies por minuto (1.5 a 152.4 m / min) o más, dependiendo de la aplicación. En algunos casos, el factor limitante son las aplicaciones de punzonado o corte.

Otras Consideraciones

Al tratar con la fabricación, las cosas a considerar son, por ejemplo, la lubricación, el efecto del proceso en las propiedades del material, el costo y, por supuesto, la seguridad.

La lubricación proporciona una barrera esencial entre las matrices de los rodillos y la superficie de la pieza de trabajo. Ayuda a reducir el desgaste de la herramienta y permite que las cosas se muevan más rápido. Esta tabla muestra los diferentes tipos de lubricantes, su aplicación y los metales ideales para usarlos.

Los efectos del proceso sobre las propiedades del material son mínimos. Las propiedades físicas y químicas prácticamente no cambian, pero el proceso puede causar endurecimiento por trabajo , microfisuras o adelgazamiento en las curvas cuando se habla de las propiedades mecánicas del material.

El costo del perfilado es relativamente bajo. Al calcular el costo del proceso, se deben considerar aspectos como el tiempo de instalación, los costos de equipos y herramientas, el tiempo de carga / descarga, la tasa de mano de obra directa, la tasa de gastos generales y la amortización de equipos y herramientas.
La seguridad también es un problema con este proceso. Los principales peligros que deben tenerse en cuenta son el manejo de piezas de trabajo en movimiento (hasta 800 pies por minuto (240 m / min)), rodillos de alta presión o bordes de metal cortados y afilados.

Ver también

• Hoja de metal
• Pase de piel
• Rodamiento de forma estructural
• Rebordear tubo
• Doblado de rollos
• Máquina perfiladora de guías de cajón

Referencias

Notas

Bibliografía

• Halmos, George T. Roll Forming Handbook, CRC Press, 2005. ISBN  0-8247-9563-6
• Dobrev, Atanas; George T. Halmos (1993). "Rollo formando en el siglo XXI". Sociedad de Ingenieros de Fabricación. Cite journal requiere |journal=( ayuda )
• Todd, Robert (1994). Guía de referencia de procesos de fabricación . Nueva York: Industrial Press inc. ISBN 0-8311-3049-0.