La nivelación de piezas, láminas y placas de metal puede ayudar a los talleres de fabricación a evitar el desperdicio

Apr 08, 2023

ARRIBA: Especialmente con materiales perforados, las desviaciones de planitud y la alta tensión interna son una ocurrencia regular. La nivelación de piezas y chapas perforadas es una necesidad absoluta para lograr un producto final de alta calidad. ABAJO: Pasar una pieza cortada con láser a través de un nivelador de piezas eliminará las tensiones y dejará la pieza plana. Es importante mantener la planitud para permitir que los procesos posteriores se realicen con precisión y eficiencia.

¿Cuántas veces ha fabricado una pieza que no se formó correctamente, se dobló bien o no se pudo soldar correctamente?

Es posible que haya perforado agujeros avellanados y bordes biselados. Invierte trabajo y tiempo en la pieza, y ahora se ve obligado a tirarla a la basura y esperar a la próxima semana cuando la lleven al depósito de chatarra, ganando cinco centavos por libra.

Es posible esquivar la papelera usando un nivelador de partes.

Nivelar una pieza cortada con láser, cortada con plasma o estampada puede no parecerle una necesidad. Sin embargo, para los procesos posteriores, una pieza nivelada significa un mejor ajuste en el ensamblaje final. Y eso es solo el comienzo.

Muchas deformidades y tensiones en la materia prima ocurren durante la producción inicial de acero en las plantas. Las deformidades de planitud incluyen ondas de borde, hebillas centrales y ballesta. Además, las tensiones internas provocan la recuperación elástica y la deformación. La bobina tiende a retener la curvatura natural que produce el proceso de bobinado.

Para liberar esas tensiones internas atrapadas, debe doblar el material cerca o más allá del límite elástico del material.

El alivio del estrés. Cualquier cosa que tenga que ser soldada o ensamblada debe ser plana para que encaje con precisión sin huecos ni arcos. Sin embargo, en el momento en que comienza a cortar y soldar, está introduciendo calor en una pieza, por lo que tenderá a deformarse. Si no se deforma, tendrá altas tensiones internas. Esas tensiones internas en el material se hacen evidentes en forma de recuperación elástica y curvatura, lo que hace que sea muy difícil lograr un resultado consistente de corte o soldadura.

Un nivelador de piezas y bobinas elimina esas deformidades doblando el material cerca o más allá de su límite elástico y luego volviéndolo a doblar hasta que quede plano. Esa es la única forma de eliminar hasta el 99% de las tensiones residuales. Si no lo doblas con fuerza, no liberarás esa tensión o estrés.

El límite elástico varía según la gravedad de las deformidades, la cantidad de cortes que tenga la pieza y otras especificaciones del material.

Una regla general aproximada es que el primer juego de rodillos en un nivelador se ajusta a menos del grosor real del material, generalmente entre 40% y 70%. El último juego de rodillos siempre se ajusta cerca del grosor real del material.

Un nivelador puede tener hasta 21 rodillos. A medida que el material (que se muestra en rojo) pasa por la serie de rodillos, se eliminan las tensiones y se logra la planitud deseada. Los rodillos debajo de los rodillos niveladores principales son respaldos para máxima rigidez y longevidad de la máquina.

Por ejemplo, un nivelador que tenga 21 rodillos tendrá 10 en la parte superior y 11 en la parte inferior. Hay un espacio entre el primer juego de rodillos donde el material ingresa al nivelador. Por lo general, se establece en un grosor menor que el material real, de modo que cuando el material entra, se dobla muy severamente. Luego, a medida que el material pasa por el último juego de rodillos niveladores, queda plano y libre de tensión. El proceso de nivelación no altera el tamaño físico ni la estructura interna del material.

Nivelador, Enderezador. Persiste un malentendido con respecto a los alisadores y niveladores. Una enderezadora puede ser una dobladora de tres o cuatro rodillos. A menudo, se necesita un operador experto para dar la vuelta a la pieza y volver a colocarla para que quede plana. Pero eso no elimina ninguna de las tensiones residuales. El problema con un enderezador simple es que, aunque puede hacer que la pieza quede un poco plana, solo está empujando las tensiones internas y no las elimina.

Aunque las piezas se ven rectas y planas, se deforman en el momento en que se calientan durante la fabricación. Las piezas todavía tienen tensiones internas altas porque no se nivelaron cerca o más allá de su límite elástico. Cuando lleguen al soldador, que trata de soldar seis partes juntas, sujetarán todas las partes en su lugar. ¿Pero adivina qué sucederá durante la soldadura? Las piezas comienzan a combarse y las soldaduras no son precisas.

Elimine el reproceso. La nivelación de las piezas evita que los fabricantes tengan que volver a trabajar porque la fabricación de piezas planas y sin tensión puede pasar directamente al siguiente proceso de fabricación. Deben ser perfectamente planos para poder soldarlos juntos en un conjunto.

En términos de potencia de la máquina, por lo general no hay límites. Sin embargo, puede estar limitado por el tamaño de la hoja y la pieza, así como por el grosor. Si puede doblarlo, puede nivelarlo, en su mayor parte. Estos niveladores de precisión son extremadamente robustos y potentes. Pueden manejar cualquier cosa, desde aleaciones blandas como el cobre, hasta material de armadura balística AR-500 para tanques.

Grosor del material, ancho. La mayoría de las bobinas tienen entre ½ pulgada de espesor y 72 pulgadas de ancho. Los niveladores de bobina pueden nivelar ese rango.

Para espacios en blanco con un grosor de placa, un nivelador independiente puede manipular placas de hasta 2½ pulgadas de grosor.

Espacio de piso. Obviamente, necesita el espacio físico en sus instalaciones para la maquinaria, al igual que con cualquier máquina.

Especificaciones de planitud. Se debe realizar un análisis técnico y una prueba de nivelación física para determinar si las especificaciones de planitud de los materiales se pueden lograr de manera consistente.

Partes Perforadas. Una aplicación para la que realmente se necesita nivelación de piezas es para piezas perforadas. En el momento en que se perfora una pieza, se deformará sin importar qué tan bien se haya hecho la perforación. Las piezas perforadas se usan más comúnmente en la industria arquitectónica, como rejillas HVAC o cubiertas arquitectónicas con recortes intrincados.

La nivelación de la chapa es crucial para lograr resultados de corte consistentemente precisos sin dañar potencialmente el cabezal de corte.

Soldadura Robótica. Un robot no puede compensar las desviaciones de planitud durante la soldadura como lo puede hacer un soldador humano.

Ensambles Soldados. Con frecuencia, estos son un cuello de botella porque muchas de las piezas que se van a soldar no se unen tan bien como deberían. Las piezas pueden combarse durante la soldadura y se debe volver a trabajar, lo que conduce a tiempos de entrega más largos.

Nivelación de chapa antes del corte por láser. Si las láminas no están niveladas y liberadas de tensión, las piezas se arquean durante el corte, lo que podría romper el cabezal del láser. Esto puede costar miles de dólares, y luego estará inactivo durante una semana o dos. Cuando nivela las hojas antes de cortarlas con láser, las hace lo más planas posible y elimina la tensión, eliminando así el riesgo de dañar el cabezal láser y logrando al mismo tiempo resultados de corte más precisos.

Nivelación de placas pesadas antes del corte por plasma. El mismo principio que se aplica a la lámina antes de cortarla con plasma u oxicorte se aplica a la placa.

Segmentos de la industria automotriz, médica y aeroespacial. Estos segmentos de la industria requieren tolerancias de planitud muy estrictas.

Materiales de grado B. Durante la pandemia y la subsiguiente interrupción de la cadena de suministro, muchos fabricantes lidiaron con materiales de calidad inferior, precios altos y largas demoras en las entregas. En algunos casos, los fabricantes simplemente no podían obtener los materiales lo suficientemente rápido. El metal extranjero barato inundaba el mercado. Un nivelador de precisión permite a un fabricante convertir estas piezas, láminas y placas de calidad inferior en materiales planos y libres de tensión.

Estampado. Los niveladores de bobinas se han utilizado durante mucho tiempo en línea en las instalaciones de estampado para garantizar que una tira de bobina esté plana antes de alimentarla a una prensa para estampar piezas. Algunos estampadores también tienen niveladores independientes en sus instalaciones que envían piezas individuales a través de la línea de bobinas.

Un nivelador es mecánico o hidráulico. La razón de la diferencia es que los metales delgados necesitan un ajuste mecánico, mientras que los metales gruesos necesitan presión hidráulica.

Imagine una pieza de chapa de 1 mm de espesor entrando en un nivelador, con la entrada configurada en 0,6 mm y la salida en 1 mm. Si la hoja de metal es delgada, realmente no tiene suficiente empuje para separar los rodillos niveladores. El metal no querrá pasar por esa estrecha abertura. Entonces, para láminas de metal delgadas, usa un ajuste mecánico: solo hay un gato de tornillo y gira una rueda. O puede equiparse con un ajuste motorizado: el peso del casete de nivelación superior por sí solo mantendrá constante la configuración de nivelación.

Sin embargo, cuando ingresa a material de placa de 0,2 pulgadas de espesor o más grueso, necesita un nivelador hidráulico. Hay cuatro cilindros, uno en cada esquina, y un control de espacio que siempre mantiene constantes las configuraciones que ingresó. Por ejemplo, cuando inserta acero blindado resistente a balas AR-500 de ½ pulgada de espesor, el material naturalmente quiere separar los rodillos niveladores. Resistirá poner una parte a través de una curva tan severa. Por eso se utiliza un nivelador hidráulico para las partes gruesas. Los niveladores hidráulicos con control de espacio hidráulico ayudan a lograr resultados de nivelación consistentemente buenos.

Cuando se introduce calor en un material que no ha sido aliviado de tensión, pueden producirse deformaciones, arqueamientos y recuperación elástica. La nivelación de la pieza, como esta pieza cortada con plasma, a través de un nivelador de piezas la vuelve plana y alivia la tensión, dejándola lista para el procesamiento posterior inmediato.

Existe una correlación entre cuántos rodillos necesita y cuánta tensión residual hay. Las investigaciones indican que 21 es el número máximo de rodillos con los que debe estar equipada la máquina. Más allá de eso, el alivio del estrés se vuelve insignificante.

Como regla general, los materiales más delgados tienden a contener más tensiones internas que los materiales más gruesos. Si intenta doblar una lámina de metal delgada, puede volver a romperse, lo que se conoce como recuperación elástica. Tiene tanta memoria que simplemente no quiere doblarse ni quedarse plano. Entonces, con metal de calibre delgado, puede usar hasta 21 rodillos. Necesitas muchas de esas curvas alternas para lograr el mejor resultado.

Sin embargo, cuanto más grueso y grande se vuelve el rodillo, menos rodillos se necesitan. Los expertos de la industria pueden ayudarlo a determinar cuántos rodillos y de qué tamaño necesita en función de varios factores.

¿Qué material necesitas para nivelar? ¿Cuál es el límite elástico? ¿Cuál es el tamaño? ¿Cuál es el grosor? Una vez que conocen las respuestas a estas preguntas, pueden hacer cálculos y decir: "En base a estos valores, vemos este nivelador como el más apropiado".

Podría tener una pieza de 4 por 4 pies. aluminio con ondas en él. O podría tener exactamente la misma pieza de tamaño con ondas y un montón de recortes. Cada uno se comportará de manera diferente durante la nivelación. Uno podría necesitar una configuración diferente que el otro porque al que tiene recortes le falta más material, por lo que la resistencia del material no es tan alta; es posible que no tengas que bucear tan profundo.

A veces, un nivelador no puede manejar un material porque es demasiado grueso o demasiado ancho. Idealmente, a medida que aumenta el grosor del material, también querrá un diámetro de rodillo nivelador más grande.

A medida que el rodillo nivelador crece, también perderá parte de la capacidad de nivelar materiales más delgados.

En última instancia, si solo puede comprar una máquina, mire el 90% de sus piezas. Si solo el 10 % de ellas están hechas de material grueso, puede que no valga la pena comprar una máquina realmente grande si el 90 % de sus piezas básicas están hechas de material delgado.

¿Antes, después o ambos? Algunos fabricantes nivelan sus láminas de metal antes del corte por láser y otros nivelan las piezas cortadas después. Realmente depende de sus tolerancias de planitud y su flujo de material.

Muchos cortarán, desbarbarán y luego nivelarán. Es importante quitar las rebabas antes de nivelar porque si coloca una pieza con muchas rebabas en el nivelador, el nivelador empujará esas rebabas hacia el material y luego tendrá que pulirlas. Sin embargo, algunos procesos de corte, como el corte por chorro de agua, no crean rebabas, por lo que ese paso de desbarbado es innecesario.

Dependiendo de qué tan estrictas sean sus tolerancias, a veces es beneficioso nivelar las láminas o placas sin procesar antes de cortar para eliminar las tensiones y luego nivelar la parte cortada nuevamente, porque es probable que haya vuelto a agregar algunas tensiones al material durante el corte. .

Para los segmentos de la industria que requieren tolerancias muy estrechas, como el campo médico, es esencial nivelar las hojas antes de cortar y luego nivelar las partes cortadas. Esto garantiza resultados de corte óptimos, evita choques durante el corte por láser y garantiza una planitud total y piezas finales libres de tensión.

Nivelar Todo. Utilice el nivelador en todo su potencial. Si tiene un nivelador interno, nada debería impedirle nivelar todas las láminas o placas en bruto, así como las piezas cortadas. Si no le cuesta mucho tiempo extra y funciona dentro del flujo de su proceso, nivele todo. ¡Ahorrará tiempo y dinero en el futuro porque doblar, formar y soldar serán más precisos y consistentes!

Optimice el flujo de materiales. Lo mejor es organizar sus procesos de modo que no tenga que transportar piezas de un extremo a otro de la planta para nivelarlos. Estudie el diseño de sus instalaciones. Supongamos que sus piezas de placas más gruesas se cortan en una mesa de corte por plasma o en una mesa de oxicorte. Tal vez justo después esté la máquina desbarbadora. Coloque su nivelador justo después de eso. Esas partes son pesadas; potencialmente peligroso moverse distancias. Si no tiene que transportarlo y cargarlo/descargarlo varias veces, ahorrará tiempo y dinero. El flujo de materiales lo es todo. Los robots pueden ser de gran ayuda para aliviar los riesgos de manejo y liberar a los empleados para otras tareas importantes.

Considere actuar como un procesador de peaje. El proceso de nivelación es bastante rápido. En la mayoría de los casos, el proceso supera la velocidad de los procesos posteriores. Los fabricantes pueden aprovechar el tiempo adicional para realizar el trabajo para otros fabricantes. Puede ofrecerlo como un servicio de procesamiento de pago para otros fabricantes y proveedores de metal en su área.

Es posible que gane negocios en función de su capacidad para garantizar una planitud específica pasando una hoja, placa o pieza a través de un nivelador. El nivelador le brinda la oportunidad de proporcionar una cotización a posibles clientes. Puede decir: "Oye, ya tenemos la capacidad de corte por láser. Tenemos la capacidad de doblar. Podemos pintar y recubrir. Ahora también podemos asegurarnos de que toda la pieza quede plana". Y eso es una gran ventaja competitiva.