Nivelar piezas, láminas y placas metálicas puede ayudar a los talleres de fabricación a evitar desperdicios

ARRIBA: Especialmente en el caso de materiales perforados, las desviaciones de planitud y las elevadas tensiones internas son habituales. La nivelación de piezas y chapas perforadas es imprescindible para conseguir 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 de manera precisa y eficiente.

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

Es posible que hayas perforado agujeros avellanados y bordes biselados. Usted pone trabajo y tiempo en la pieza, y ahora se ve obligado a tirarla a la papelera y esperar a la próxima semana cuando sea transportada al depósito de chatarra, obteniendo cinco centavos por libra.

Es posible esquivar el contenedor de chatarra usando un nivelador de piezas.

Es posible que nivelar una pieza cortada con láser, plasma o estampada no le parezca una necesidad. Sin embargo, para los procesos posteriores, una pieza nivelada significa un mejor ajuste en el ensamblaje final. Y eso es sólo el comienzo.

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

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

El alivio del estrés. Todo lo que haya que soldar o ensamblar debe ser plano para que encaje con precisión, sin huecos ni curvaturas. Sin embargo, en el momento en que comienzas a cortar y soldar, estás 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 vuelven 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 doblándolo nuevamente a un estado plano. Sólo así se pueden 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, el número de cortes que tenga la pieza y otras especificaciones del material.

Una regla general aproximada es que el primer juego de rodillos de un nivelador se ajusta a un espesor inferior al espesor real del material, generalmente entre 40% y 70%. El último juego de rodillos siempre se ajusta cerca del espesor 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 tiene 21 rodillos tendrá 10 en la parte superior y 11 en la parte inferior. Hay un espacio entre el primer juego de rodillos por donde el material ingresa al nivelador. Por lo general, se establece en un espesor menor que el espesor real del material, de modo que cuando el material entra, se dobla mucho. Luego, cuando el material sale más allá del último conjunto de rodillos niveladores, queda plano y alivia la tensión. El proceso de nivelación no altera el tamaño físico ni la estructura interna del material.

Nivelador, Alisador. Persiste un malentendido respecto a las alisadoras y niveladores. Una plancha puede ser una dobladora de tres o cuatro rodillos. A menudo, se necesita un operador experto para darle 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 puedes hacer que la pieza quede algo plana, simplemente estás empujando las tensiones internas y no eliminándolas.

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

Eliminar el retrabajo. La nivelación de piezas evita que los fabricantes tengan que volver a trabajar porque la fabricación de piezas planas y sin tensiones puede pasar directamente al siguiente proceso de fabricación. Deben quedar perfectamente planos para poder soldarlos en un conjunto.

En cuanto a la potencia de la máquina, normalmente no existen límites. Sin embargo, puede estar limitado por el tamaño de la hoja y la pieza, así como por el grosor. Si puedes doblarlo, puedes 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.

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

Para placas en bruto de espesor, un nivelador independiente puede manejar placas de hasta 2½ pulgadas de espesor.

Espacio de piso. Obviamente, necesitas espacio físico en tus instalaciones para la maquinaria, como ocurre 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.

Piezas Perforadas. Una aplicación para la que realmente se necesita nivelación de piezas es la de piezas perforadas. En el momento en que se perfora una pieza, se deformará sin importar qué tan bien se haga la perforación. Las piezas perforadas se utilizan con mayor frecuencia en la industria arquitectónica, como parrillas HVAC o cubiertas arquitectónicas con recortes intrincados.

Nivelar 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 hace un soldador humano.

Conjuntos soldados. Estos suelen ser un cuello de botella porque muchas de las piezas que se van a soldar no encajan tan bien como deberían. Las piezas pueden combarse durante la soldadura y es necesario volver a trabajarlas, lo que conlleva plazos de entrega más largos.

Nivelación de Chapa Previa al Corte por Láser. Si las hojas no están niveladas y aliviadas, las piezas se arquean durante el corte, lo que podría romper el cabezal láser. Esto podría costar miles de dólares y luego estarás inactivo durante una o dos semanas. Cuando nivelas las hojas antes de cortarlas con láser, las aplanas lo más posible y eliminas la tensión, eliminando así el riesgo de dañar el cabezal láser y al mismo tiempo logras resultados de corte más precisos.

Nivelación de placas pesadas antes del corte por plasma. El mismo principio que se aplica a las láminas antes de cortarlas con plasma u oxicorte se aplica a las planchas.

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 consiguiente interrupción de la cadena de suministro, muchos fabricantes tuvieron que lidiar con materiales de calidad inferior, precios elevados y largas demoras en las entregas. En algunos casos, los fabricantes simplemente no podían conseguir los materiales lo suficientemente rápido. El metal extranjero barato inundaba el mercado. Un nivelador de precisión permite al fabricante convertir estas piezas, láminas y placas de menor calidad en materiales planos y sin tensiones.

Estampado. Los niveladores de bobinas se han utilizado durante mucho tiempo en línea en 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 a través de los cuales envían piezas individuales fuera de la línea de bobina.

Un nivelador puede ser 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 que entra en un nivelador, con la entrada ajustada a 0,6 mm y la salida a 1 mm. Si la lámina de metal es delgada, realmente no tiene suficiente fuerza para separar los rodillos niveladores. El metal no querrá pasar por esa estrecha abertura. Entonces, para láminas de metal delgadas, se utiliza un ajuste mecánico: solo hay un gato de tornillo y se gira una rueda. O puede equiparse con un ajuste motorizado: el peso del casete de nivelación superior por sí solo mantendrá constantes los ajustes de nivelación.

Sin embargo, cuando se trata de material de placa de 0,2 pulgadas de espesor y más grueso, se necesita un nivelador hidráulico. Hay cuatro cilindros, uno en cada esquina, y un control de espacio que siempre mantiene constantes los ajustes que ingresaste. Por ejemplo, cuando se inserta acero blindado AR-500 resistente a las balas de ½ pulgada de espesor, el material naturalmente quiere separar los rodillos niveladores. Se resistirá a pasar una pieza por una curva tan severa. Por eso se utiliza un nivelador hidráulico para las partes gruesas. Los niveladores hidráulicos con control de separación hidráulica ayudan a lograr buenos resultados de nivelación de manera constante.

Cuando se introduce calor en un material al que no se le ha aliviado la tensión, se puede producir deformación, curvatura y recuperación elástica. Nivelar la pieza, como esta pieza cortada por plasma, a través de un nivelador de piezas la deja plana y alivia la tensión, dejándola lista para el procesamiento posterior inmediato.

Existe una correlación entre la cantidad de rodillos que necesita y la cantidad de tensión residual que existe. 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, simplemente puede retroceder, lo que se conoce como recuperación elástica. Tiene tanta memoria que simplemente no quiere doblarse ni permanecer 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 y qué tamaño de rodillos necesita en función de varios factores.

¿Qué material necesitas para nivelar? ¿Cuál es el límite elástico? ¿Cuál es el tamaño? ¿Cuál es el espesor? Una vez que sepan las respuestas a estas preguntas, pueden hacer cálculos y decir: “Con base en estos valores, consideramos que este nivelador es el más apropiado”.

Podrías tener un trozo de 4 por 4 pies. Aluminio con ondulaciones. O podrías tener exactamente una pieza del mismo tamaño con ondulaciones y un montón de recortes. Cada uno se comportará de manera diferente durante la nivelación. Es posible que uno necesite 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 sumergirte tan profundamente.

A veces un nivelador no puede manejar un material porque es demasiado grueso o demasiado ancho. Idealmente, a medida que aumenta el espesor del material, también desearía un diámetro de rodillo nivelador mayor.

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

En última instancia, si puede comprar sólo una máquina, mire el 90% de sus piezas. Si sólo 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 fino.

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

Muchos cortarán, desbarbarán y luego nivelarán. Es importante desbarbar antes de nivelar porque si colocas una pieza con muchas rebabas en el nivelador, el nivelador empujará esas rebabas hacia el material y luego tendrás que lijarlas. Sin embargo, algunos procesos de corte, como el corte por chorro de agua, no crean rebabas, lo que hace que ese paso de desbarbado sea innecesario.

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

Para segmentos de la industria que requieren tolerancias muy estrictas, como el campo médico, nivelar las láminas antes de cortar y luego nivelar las piezas cortadas es fundamental. Esto garantiza resultados de corte óptimos, evita accidentes durante el corte por láser y garantiza una planitud completa y piezas finales sin tensiones.

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 será más preciso y consistente.

Optimice el flujo de materiales. Es mejor organizar los procesos de modo que no cargue piezas de un extremo de la planta al otro para nivelarlas. Estudie el diseño de sus instalaciones. Digamos que sus piezas de placa más gruesa se cortan en una mesa de corte por plasma o en una mesa de oxicorte. Quizás justo después esté la máquina desbarbadora. Coloque su nivelador justo después de eso. Esas partes son pesadas; potencialmente peligroso para recorrer distancias. Si no tiene que cargarlo y 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 manipulación y liberar a los empleados para otras tareas importantes.

Considere actuar como procesador de peajes. 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 extra para realizar el trabajo para otros fabricantes. Puede ofrecerlo como un servicio de procesamiento de peajes para otros fabricantes y proveedores de metales en su área.

Es posible que consiga negocios en función de su capacidad para garantizar una planitud específica al pasar una lámina, placa o pieza a través de un nivelador. El nivelador le brinda la oportunidad de proporcionar una cotización a clientes potenciales. Puede decir: “Oye, ya tenemos capacidad de corte por láser. Disponemos de capacidad de plegado. Podemos pintar y recubrir. Ahora también podemos asegurarnos de que toda la pieza esté plana”. Y esa es una gran ventaja competitiva.