La sección proceso de cizallamiento en chapa metálica Es una operación fundamental en el ámbito de la metalurgia y la fabricación, crucial para el corte preciso de diversos materiales, especialmente chapas metálicas. Consiste en la eliminación de material a lo largo de una línea designada sometiéndolo a fuerzas de cizallamiento, lo que resulta en un corte limpio y preciso.
En esencia, el cizallamiento se basa en la aplicación de fuerza para provocar una deformación plástica en el material, separándolo eficazmente a lo largo de una trayectoria predeterminada. Este proceso se ejecuta comúnmente utilizando máquinas especializadas llamadas cizallas, que cuentan con cuchillas afiladas dispuestas de forma que facilitan un corte eficiente.
Los componentes clave del proceso de cizallamiento incluyen la pieza de trabajo, que es el material a cortar, y las cuchillas de la cizalla, que realizan el corte. El material se coloca entre las cuchillas y, al aplicar fuerza, estas ejercen suficiente presión para inducir la deformación y separación a lo largo de la línea de corte.
Diversos factores influyen en la eficacia del proceso de corte, incluyendo las propiedades del material, como el espesor, la dureza y la ductilidad, así como el filo, la holgura y la alineación de la cuchilla. El control adecuado de estos parámetros es esencial para lograr cortes precisos con mínima distorsión o defectos.
El uso de cizallas en la producción de chapa metálica ha disminuido gracias al uso de herramientas de corte en el punzonado CNC y a la tecnología de desmoldeo para separar las piezas del esqueleto de la chapa. Las cizallas se utilizan principalmente para cortar rectángulos o tiras para estampación y matrices de prensas CNC.
En los casos en que se utiliza el proceso de cizallamiento para obtener las dimensiones finales, el espesor del material y la dimensión XY de la pieza determinan el grado de precisión viable económicamente. Un material más grueso y mayores dimensiones XY requieren tolerancias más generosas.
En la amplia gama de producción de chapa metálica, los espesores de los materiales varían de 0.005 pulg. (0.13 mm) a 0.25 pulg. (6.35 mm) en materiales ferrosos y no ferrosos. Los equipos de corte varían, en consecuencia, desde cizallas con capacidad de 1 mm (4/6.0 pulg.) x longitud de bancada de 12 m (3.5 pies) hasta pequeñas cizallas manuales con capacidad de 0.030 pulg. (0.8 mm) y longitud de hoja de 12 mm (300 pulg.).
En la dimensión XY, se utiliza una tolerancia de ±0.060 pulg. (1.52 mm) para materiales más gruesos y de ±0.010 pulg. (0.26 mm) para materiales más delgados. Se recomienda consultar con su proveedor de conformado de metales sobre las capacidades de los equipos disponibles.
Naturaleza de los bordes cortados
Siempre que se corta una chapa metálica, ya sea mediante punzones y matrices, cizallas o cortadoras, las características de los bordes cortados son similares (Figura 1).
El corte se produce en tres etapas a medida que el filo se desplaza a través del material: deformación plástica inicial, penetración y fractura. Durante la deformación plástica inicial, se forma el radio del filo o "roll over". Durante la penetración, se crea la banda de corte o "bruñido". Y durante la fractura, se forman la rotura y la rebaba.
Las cizallas y otros dispositivos de corte de metal se mantienen y ajustan normalmente para proporcionar una calidad de corte aceptable con rebabas mínimas y limitar el desgaste de las herramientas y el equipo. Esto produce un corte en el que la penetración se produce a una profundidad de aproximadamente 1⁄3 del espesor del material y la fractura se produce a través del material restante. Un ajuste adecuado genera una rebaba que rara vez supera el 10 % del espesor del material.
Características del equipo
Se utiliza una amplia variedad de equipos de corte mecánico. Los principales elementos de la máquina, comunes a la mayoría de las cizallas, incluyen el conjunto del bastidor, la bancada, la mesa, el cilindro, los dispositivos de sujeción, los calibradores, el mecanismo de activación y las cuchillas (Figura 2). Los dispositivos de sujeción, dispuestos a lo largo de la bancada cerca de la cuchilla, sujetan la pieza y la mantienen firmemente en su posición para el corte.
Los topes traseros sirven para posicionar el material bajo la cuchilla móvil a una dimensión predeterminada. Pueden variar desde topes mecánicos simples y positivos hasta una serie de sensores (interruptores de proximidad) que detectan el material y activan la máquina al tocar más de uno simultáneamente. Según el tipo y la sofisticación, los topes traseros pueden ajustarse manualmente o programarse.
Los topes frontales se utilizan a menudo para posicionar el material, especialmente cuando se trata de piezas de gran tamaño. Pueden ser mecánicos o programables.
Los calibres laterales, también conocidos como “brazos de escuadra”, se montan perpendicularmente a la hoja en el lado izquierdo o derecho de la cama y ayudan a guiar y escuadrar el material con respecto a la hoja.
Operación
Independientemente de su construcción, tamaño o velocidad, todas las cizallas eléctricas funcionan de forma similar. Se avanza una lámina de material sobre la mesa hasta que se tocan los topes traseros y la línea de corte queda por debajo de la cuchilla (Figura 3). Al activarse la máquina, los dispositivos de sujeción sujetan el material y la cuchilla móvil en ángulo corta progresivamente la lámina con un movimiento similar al de una guillotina.
Según la aplicación, las cizallas eléctricas pueden alimentarse desde la parte frontal o posterior. La alimentación posterior reduce la manipulación del material para cortes posteriores, pero requiere un operador adicional.
Mantener la calidad
Durante la operación de corte se realizan importantes controles de calidad. Los factores de control de calidad incluyen la planitud inicial del material, el estado general de la superficie y los bordes. Los defectos superficiales y las marcas de deslizamiento son comunes en productos en bobina y chapa, y generalmente son aceptables para el fabricante, a menos que dichas marcas provoquen un rechazo estético del producto terminado. La delaminación, las inclusiones superficiales y otros defectos graves en el material también pueden identificarse y ser motivo de rechazo.
Consideraciones de diseño
Para una producción económica, el diseñador experto reconoce varios aspectos que afectan los costos y la calidad durante el corte y las operaciones posteriores. A continuación, se presentan varias consideraciones de diseño de producto.
● Utilización del material: Los proveedores de materiales suelen ofrecer láminas en tamaños estándar: anchos de 30, 36, 48 y 60 pulgadas. El uso eficaz de estos tamaños estándar puede generar ahorros significativos al evitar costos adicionales de corte o preparación del laminador. Una consulta temprana con el conformador de metal puede permitir modificar las dimensiones de las bridas ocultas del producto para lograr una disposición general de la pieza ligeramente menor que el tamaño estándar de la lámina. Esto puede evitar costos adicionales y reducir el desperdicio.
Dirección de la fibra: La dirección de la fibra en el material laminado plano (a lo largo de la bobina) no siempre es un factor importante. Sin embargo, en algunas operaciones como el conformado y el doblado, la orientación de la fibra puede ser importante. En piezas muy grandes con bridas o elementos conformados, el diseñador debe consultar con un proveedor cualificado antes de especificar la orientación de la fibra y el radio de curvatura para determinar si las limitaciones de tamaño del material permiten que los elementos conformados sean transversales a la fibra. Este tema se analiza con más detalle en los capítulos sobre Conformado y Estampado en Prensa Plegadora.
●Características del proceso:Rebabas, marcas de sujeción y torsión (Figura 4) son características del proceso de cizallamiento.
1. Las rebabas están presentes después del corte (como en cualquier operación de corte de metal) y normalmente se controlan dentro de límites aceptables a través de prácticas de corte adecuadas.
2. Las marcas de sujeción, que aparecen como ligeras hendiduras a lo largo de un lado del borde cortado de la pieza, a veces son resultado de la acción de sujeción de las sujeciones. Estas marcas rara vez representan un problema. A menudo pueden acomodarse como parte de una pestaña oculta en el producto final o pueden eliminarse por completo durante el recorte en operaciones posteriores.
En aplicaciones críticas, se pueden usar cubiertas en los prensadores para proteger el material. A veces se emplean materiales con recubrimientos protectores removibles para reducir las marcas y rayones inherentes al proceso de corte. Estas alternativas implican un costo adicional considerable.
3. Torsión, una curvatura espiral del material que se produce al cortar tiras estrechas. Se debe a la acción de la tijera y está influenciada por la relación entre el ancho cortado y el espesor y el temple de la tira.
La torsión rara vez es un factor importante, excepto al cortar tiras estrechas. Cuando un trabajo requiere tiras muy estrechas, a menudo se puede sustituir por material en bobina cortado con rodillo (si el pedido es suficiente) o por material en barra.
Ventajas del proceso de corte en chapa metálica
El cizallamiento generalmente es parte de un proceso de fabricación más grande y se utiliza para cortar láminas en tamaños más pequeños para usarlas en el ensamblaje de otros productos.
El proceso de cizallamiento en la producción de chapa metálica tiene las siguientes ventajas:
- Capaz de cortar fácilmente distintos diámetros de chapa metálica.
- Medio rentable para cortar metal, especialmente cuando se utiliza en operaciones de alta capacidad.
- Produce cortes limpios y con bordes suaves.
- No produce virutas de metal y es un proceso de corte de chapa metálica prácticamente sin desperdicios.
- Corta rápidamente chapa metálica en segundos.
- No requiere calentamiento y puede realizarse a temperatura ambiente.
- Técnica versátil para cortar chapa metálica, capaz de cortar metales que incluyen aluminio, bronce, cobre, hierro, acero y acero inoxidable.
Sin embargo, el uso del proceso de cizallamiento en chapa metálica presenta algunas desventajas. Este proceso no es ideal para producciones de bajo volumen, y los metales muy duros, como el tungsteno, no se pueden cortar mediante este proceso. En chapa metálica, a veces también se deforman las láminas cuando las cuchillas se dañan o se desafilan, debido a espacios de cizallamiento mal colocados o a una presión excesiva o insuficiente al sujetarlas.
Otro proceso de corte de chapa metálica muy similar se conoce como troquelado. La principal diferencia entre el corte y el troquelado radica en los distintos tipos de cuchillas que utiliza cada proceso. Mientras que el troquelado utiliza cuchillas curvas, el corte utiliza cuchillas rectas. Por lo demás, ambos métodos de corte de chapa metálica producen líneas rectas para procesar las láminas metálicas con poco o ningún desperdicio.
Equipos utilizados para el proceso de corte de chapa metálica
Existen diversas maneras de lograr un acabado liso y preciso mediante el proceso de cizallamiento. En la producción de chapa metálica, se utilizan diversos tipos de maquinaria para realizar operaciones de cizallamiento. Si bien algunas máquinas o herramientas pueden operar manualmente, otras utilizan maquinaria hidráulica, neumática o eléctrica. Las cizalladoras estándar suelen incluir una mesa con brazos para sostener y guías para fijar la chapa metálica, además de cuchillas de filo recto colocadas por encima y por debajo de las láminas.
El proceso de corte de chapa metálica consiste en colocar la lámina entre estas dos cuchillas, que se unen para cortar el metal. En la mayoría de las cizallas o implementos, la cuchilla inferior permanece fija mientras que la superior aplica una fuerza descendente sobre la chapa. A menudo, la cuchilla superior está inclinada para asegurar que la fuerza requerida disminuya continuamente a medida que el corte se desplaza de un lado a otro. Para el proceso de cizallado de chapa metálica, se pueden utilizar diversos equipos.
Tijeras de cocodrilo
Las cizallas de caimán, que utilizan una mandíbula articulada, como su nombre indica, se utilizan en una amplia gama de operaciones de corte de metal. Su accionamiento hidráulico las hace ideales para cortar piezas pequeñas de chapa metálica.
Tijeras de banco
Las cizallas de banco utilizan un implemento compuesto, lo que ofrece una mayor ventaja mecánica. Son ideales para cortar piezas de chapa metálica de tamaño mediano en formas aproximadas. Son versátiles y permiten realizar múltiples tipos de cortes. Estas máquinas también están disponibles en varios tamaños y resistencias, y pueden producir cortes limpios y sin rebabas.
Guillotinas de metal
Estas se componen de cizallas inferior y superior, una mesa de corte, un dispositivo para sujetar la pieza y un mecanismo de calibración. Las guillotinas para metal se accionan mecánicamente, hidráulicamente o manualmente con el pie. Funcionan sujetando la lámina metálica con un cilindro y moviendo la cuchilla hacia abajo hasta que se cruza con una cuchilla fija, que corta el metal. Para reducir la fuerza necesaria al cortar piezas grandes de metal, la cuchilla móvil puede ser recta o inclinada.
El proceso de corte de chapa metálica con guillotinas ofrece velocidad y economía al proceso de cizallamiento. En la fabricación de chapa metálica, la máquina es ideal para líneas de montaje de alta capacidad. Dado que tienden a producir bordes más rugosos que otros implementos utilizados durante el proceso de cizallamiento, en la producción de chapa metálica se suelen utilizar para fabricar componentes donde la estética no es importante o si se van a soldar posteriormente.
Tijeras de podar
Estas cizallas son ideales para fabricar piezas en bruto a partir de grandes piezas de chapa metálica. Los procesos de corte con cizallas eléctricas utilizan electricidad o sistema neumático para operar la máquina, aunque esta se opera manualmente. La cuchilla superior se mueve hacia la cuchilla inferior, que permanece fija y ejerce tensión para cortar la chapa metálica. Generalmente utilizadas para cortar líneas rectas o curvas con radios mayores, las cizallas eléctricas ofrecen flexibilidad, precisión, durabilidad y eficiencia.
tijeras
Las tijeras de corte son herramientas manuales diseñadas específicamente para el corte de chapa metálica. En estos procesos, se utilizan dos tipos generales: tijeras de corte compuesto y tijeras de hojalatero. Las tijeras de corte compuesto ofrecen una mayor ventaja mecánica gracias a su varillaje especial y están disponibles en diversas versiones. Estas tijeras se utilizan para acero inoxidable, acero dulce o aluminio.
Las tijeras para hojalatero tienen hojas cortas y mangos largos, y se usan comúnmente para cortar acero dulce o estaño con bajo contenido de carbono. También existen diferentes variedades. Utilizadas por su precisión, se utilizan principalmente para procesos de corte de chapa metálica más delicados. Sin embargo, al operarse manualmente, cortar con tijeras requiere mucho tiempo.
Tijeras sin garganta
Las cizallas sin garganta están diseñadas para realizar cortes curvos, irregulares o rectos. A diferencia de muchas otras cizallas, las cizallas sin garganta permiten el libre movimiento de la pieza.
Industrias y productos que utilizan el proceso de corte de chapa metálica
Los procesos de corte de chapa metálica se utilizan en diversas industrias. Generalmente, la producción de chapa metálica se divide en tres tipos.
Estas categorías son:
Producción comercial de chapa metálica Implica la fabricación de bienes de consumo, como carrocerías de automóviles, electrodomésticos, capós de vehículos, tapas, latas, buzones de correo, armarios, cubiertos y productos electrónicos de consumo.
La producción industrial de chapa metálica implica la fabricación de componentes utilizados en otros productos, muchos de los cuales se utilizan para fabricar productos de consumo; la fabricación industrial también implica la fabricación de diversas herramientas como sierras de cinta, taladros de columna, sistemas hidráulicos y similares.
Producción de chapa estructural Implica la fabricación de componentes para la construcción, incluidos montantes de armazón estructural para rascacielos, sistemas de ventilación, barandillas, soportes, canaletas para ascensores, tuberías, puertas, revestimientos metálicos y materiales para techos.
Fabricación y conformación de chapa metálica Es esencial para la fabricación de una amplia gama de artículos producidos en masa, y uno de los elementos más importantes de esta práctica es el corte. De hecho, la chapa metálica hace posible la industria de la restauración, la alimentación y las bebidas, la agricultura, la electrónica, la automoción y muchas otras.
Para obtener más información sobre nuestras capacidades de corte de chapa metálica, comuníquese con nosotros. us ¡En Krrass Machiery hoy!
