Tecnología de fabricación de chapa metálica

Resumen de chapa metálica

Fabricación de chapa metálica:

La fabricación de chapa metálica es un proceso integral de trabajo en frío para láminas metálicas delgadas (normalmente inferiores a 6 mm), que incluye cizallado, punzonado, plegado, soldadura, remachado, conformado en matriz y tratamiento superficial. Su característica principal es que el espesor de la misma pieza es uniforme.

Métodos de fabricación de chapa metálica:

1. Fabricación sin matrices: Este proceso utiliza equipos como punzonadoras CNC, máquinas de corte por láser, cizallas, plegadoras y remachadoras para procesar chapa metálica. Generalmente se utiliza para la fabricación de muestras o para producción de pequeños lotes y tiene un coste más elevado.

2. Fabricación con matrices: Este proceso utiliza matrices fijas para procesar chapa metálica. Entre las matrices habituales se incluyen matrices de corte y matrices de conformado. Se utiliza principalmente para producción en masa y tiene un coste más bajo.

Métodos de procesamiento de chapa metálica:

1. Procesamiento sin moldes: Este proceso utiliza equipos como punzonadoras CNC, máquinas de corte por láser, cizallas, plegadoras y remachadoras para procesar chapa metálica. Generalmente se utiliza para la fabricación de muestras o para producción de pequeños lotes y es relativamente costoso.

2. Procesamiento con moldes: Este proceso utiliza moldes fijos para procesar chapa metálica. Normalmente incluye moldes de corte y moldes de conformado. Se utiliza principalmente para producción en masa y es relativamente económico.

Flujo de procesamiento de chapa metálica

l Corte: punzonado CNC, corte por láser, cizalla; conformado: plegado, estirado, punzonado: plegadora, prensa punzonadora, etc.

l Otros procesos: remachado, roscado, etc.

l Soldadura

l Tratamiento superficial: recubrimiento en polvo, galvanoplastia, cepillado, serigrafía, etc.

Procesos de fabricación de chapa metálica - Corte

Los métodos de corte de chapa metálica incluyen principalmente el punzonado CNC, el corte por láser, las cizallas y el corte con matriz. El punzonado CNC es actualmente el método más utilizado. El corte por láser se utiliza sobre todo en la etapa de prototipado, pero su coste de procesamiento es alto. El corte con matriz se utiliza principalmente para la producción en masa.

A continuación, presentaremos principalmente el punzonado CNC de chapa metálica.

El punzonado CNC, también conocido como punzonado torreta, puede utilizarse para el desbaste, el punzonado de orificios, el embutido de orificios y la adición de nervaduras, etc. Su precisión de mecanizado puede alcanzar +/-0,1 mm. El espesor de chapa metálica que puede procesar el punzonado CNC es:

Chapa laminada en frío, chapa laminada en caliente <3,0 mm;

Chapa de aluminio <4,0 mm;

Chapa de acero inoxidable <2,0 mm.

1. Existen requisitos de tamaño mínimo para el punzonado. El tamaño mínimo de punzonado está relacionado con la forma del orificio, las propiedades mecánicas del material y el espesor del material. (Véase la figura siguiente)

2. Separación entre orificios y distancia al borde en el punzonado CNC. La distancia mínima entre el borde del orificio punzonado y el contorno exterior de una pieza está sujeta a ciertas limitaciones según la forma de la pieza y del orificio. Cuando el borde del orificio punzonado no es paralelo al borde exterior de la pieza, esta distancia mínima no debe ser inferior al espesor del material t; cuando son paralelos, no debe ser inferior a 1,5t. (Véase la figura siguiente)

3. Al embutir orificios, la distancia mínima entre el orificio embutido y el borde es 3T, la distancia mínima entre dos orificios embutidos es 6T y la distancia mínima de seguridad entre el orificio embutido y el borde de plegado (interior) es 3T + R (T es el espesor de la chapa y R es el radio de plegado).

4. Al punzonar orificios en piezas embutidas, plegadas y de embutición profunda, debe mantenerse una cierta distancia entre la pared del orificio y la pared recta. (Véase el diagrama siguiente)

Tecnología de procesamiento de chapa metálica - conformado

El conformado de chapa metálica implica principalmente plegado y estirado.

1. Plegado de chapa metálica

1.1. El plegado de chapa metálica utiliza principalmente plegadoras.

Precisión de mecanizado de la plegadora:

Primer pliegue: +/-0,1 mm

Segundo pliegue: +/-0,2 mm

Más de dos pliegues: +/-0,3 mm

1.2. Principios básicos de la secuencia de plegado: plegar de dentro hacia fuera, de pequeño a grande, plegar primero las formas especiales y después las formas generales, garantizando que el proceso anterior no afecte ni interfiera con los procesos posteriores.

1.3. Formas comunes de las herramientas de plegado:

1.4. Radio mínimo de plegado de las piezas plegadas: cuando un material se pliega, la capa exterior se estira mientras que la capa interior se comprime en la zona del filete. Cuando el espesor del material es constante, cuanto menor es el radio interior (r), más severos son el estiramiento y la compresión. Cuando la tensión de tracción en el filete exterior supera la resistencia última del material, se producirán grietas y roturas. Por lo tanto, el diseño estructural de las piezas plegadas debe evitar radios de filete de plegado excesivamente pequeños. Los radios mínimos de plegado de los materiales de uso común en la empresa se muestran en la tabla siguiente.

Tabla de radios mínimos de plegado para piezas plegadas:

1.5. Altura del borde recto de las piezas plegadas: en general, la altura mínima del borde recto no debe ser demasiado pequeña. Requisito mínimo de altura: h > 2t

Si la altura del borde recto h < 2t de la pieza plegada necesita aumentarse primero, entonces debe incrementarse la altura de plegado y, después del plegado, mecanizarse hasta el tamaño requerido; o bien debe mecanizarse una ranura superficial en la zona de deformación del plegado antes de doblar.

1.6. Altura de un borde recto con lado angulado: cuando una pieza plegada tiene un lado angulado, la altura mínima del lado es: h = (2~4)t > 3 mm

1.7. Distancia entre orificios en piezas plegadas: distancia entre orificios: después del punzonado, el orificio debe situarse fuera de la zona de deformación por plegado para evitar deformaciones durante el plegado. La distancia desde la pared del orificio hasta el borde de plegado se muestra en la tabla siguiente.

1.8. En piezas plegadas localmente, la línea de plegado debe evitar ubicaciones con cambios dimensionales bruscos. Al plegar parcialmente una sección de un borde, para evitar concentraciones de tensión y grietas en las esquinas agudas, la línea de plegado puede desplazarse cierta distancia del cambio dimensional brusco (figura a), o se puede crear una ranura de proceso (figura b), o se puede punzonar un orificio de proceso (figura c). Tenga en cuenta los requisitos dimensionales en las figuras: S>R, ancho de ranura k≥t; profundidad de ranura L>t+R+k/2

El borde biselado de un borde plegado debe evitar la zona de deformación.

1.10. Requisitos de diseño para bordes muertos: la longitud de un borde muerto está relacionada con el espesor del material. Como se muestra en la figura siguiente, la longitud mínima del borde muerto L > 3,5t + R. Donde t es el espesor de la pared del material y R es el radio interior mínimo de plegado del proceso anterior (como se muestra a la derecha en la figura siguiente).

1.11. Adición de orificios de posicionamiento de proceso: para garantizar un posicionamiento preciso de la pieza en el molde y evitar el desplazamiento de la pieza durante el plegado, lo que provocaría productos defectuosos, los orificios de posicionamiento de proceso deben añadirse con antelación durante el diseño, como se muestra en la figura siguiente. En particular, para las piezas que se pliegan y conforman varias veces, los orificios de proceso deben utilizarse como referencia de posicionamiento para reducir los errores acumulados y garantizar la calidad del producto.

1.12. Diferentes dimensiones dan lugar a diferente fabricabilidad:

Como se muestra en el diagrama anterior, a) punzonar primero el orificio y luego plegarlo facilita garantizar la precisión de la dimensión L y simplifica el procesamiento. b) y c) si la precisión de la dimensión L es alta, primero debe realizarse el plegado y luego mecanizarse el orificio, lo que resulta más complicado.

1.13. Recuperación elástica de las piezas plegadas: muchos factores influyen en la recuperación elástica, incluidas las propiedades mecánicas del material, el espesor de la pared, el radio de plegado y la presión normal durante el plegado.

Cuanto mayor sea la relación entre el radio del ángulo interior y el espesor de la placa de la pieza plegada, mayor será la recuperación elástica.

La presión de nervaduras de refuerzo en la zona de plegado no solo mejora la rigidez de la pieza, sino que también ayuda a suprimir la recuperación elástica.

2. Embutición de chapa metálica

La embutición de chapa metálica se realiza principalmente mediante punzonado CNC o punzonado convencional, y requiere varios punzones o matrices de embutición.

La forma de la pieza embutida debe ser lo más simple y simétrica posible, y embutirse en una sola operación siempre que sea posible.

Para las piezas que requieren múltiples operaciones de embutición, deben permitirse las marcas que puedan formarse en la superficie durante el proceso de embutición.

Garantizando que se cumplan los requisitos de ensamblaje, debe permitirse un cierto grado de inclinación en las paredes laterales embutidas.

2.1. Requisitos para el radio de filete entre el fondo de la pieza estirada y la pared recta:

Como se muestra en la figura, el radio de filete entre el fondo de la pieza embutida y la pared recta debe ser mayor que el espesor de la chapa, es decir, r>t. Para que el proceso de embutición sea más suave, normalmente se toma r1 como (3-5)t, y el radio de filete máximo debe ser menor o igual a 8 veces el espesor de la chapa, es decir, r1<8t.

2.2. Radio de filete entre la pestaña y la pared de la pieza embutida:

Como se muestra en la figura, el radio de filete entre la pestaña y la pared de la pieza embutida debe ser mayor que dos veces el espesor de la chapa, es decir, r2>2t. Para que el proceso de embutición sea más suave, normalmente se toma r2 como (5-10)t. El radio máximo de la pestaña debe ser menor o igual a 8 veces el espesor de la chapa, es decir, r2<8t.

2.3. Radio de filete entre la pestaña y la pared de la pieza embutida: Como se muestra en la figura, el radio de filete entre la pestaña y la pared de la pieza embutida debe ser mayor que dos veces el espesor de la chapa, es decir, r2>2t. Para que el proceso de embutición sea más suave, normalmente se toma r2 como (5-10)t. El radio máximo de la pestaña debe ser menor o igual a ocho veces el espesor de la chapa, es decir, r2<8t.

2.4. Diámetro de la cavidad interior de las piezas embutidas circulares: Como se muestra en la figura, el diámetro de la cavidad interior de las piezas embutidas circulares debe ser D>d+10t, para que la placa de presión no se arrugue durante la embutición.

2.5. Radio de filete entre paredes adyacentes de una pieza embutida rectangular: Como se muestra en la figura, el radio de filete entre paredes adyacentes de una pieza embutida rectangular debe ser r3 > 3t. Para reducir el número de operaciones de embutición, r3 debe ser mayor que H/5 en la medida de lo posible, de modo que pueda embutirse de una sola vez.

2.6. Al conformar en una sola etapa una pieza embutida circular sin pestaña, la relación dimensional entre su altura y su diámetro debe cumplir los siguientes requisitos:

Como se muestra en la figura, al conformar en una sola etapa una pieza embutida circular sin pestaña, la relación entre la altura H y el diámetro d debe ser menor o igual a 0,4, es decir, H/d < 0,4.

2.7. Variación del espesor de los componentes embutidos: Debido a los distintos niveles de tensión en diferentes zonas, el espesor del material en un componente embutido cambia después de la embutición. Por lo general, el centro del fondo conserva su espesor original, el material se adelgaza en los radios inferiores, el material se engrosa cerca de la pestaña superior y el material se engrosa en los radios de las piezas embutidas rectangulares. Al diseñar productos embutidos, las dimensiones del plano del producto deben indicar claramente si deben garantizarse las dimensiones exteriores o interiores; no pueden especificarse simultáneamente ambas.

3. Otros procesos de conformado de chapa metálica:

Nervaduras de refuerzo——Las nervaduras se estampan en piezas de chapa metálica para aumentar la rigidez estructural.

Lamas de ventilación——Las lamas se utilizan comúnmente en diversos armarios o carcasas para ventilación y disipación de calor.

Abocardado de orificios (embutición de orificios)——Se utiliza para mecanizar roscas o mejorar la rigidez de las aberturas.

3.1. Nervaduras de refuerzo:

Selección de la estructura y dimensiones de la nervadura de refuerzo

Dimensiones límite del paso entre punzones y de la distancia del borde del punzón

3.2. Persianas venecianas:

El método para formar persianas venecianas consiste en utilizar un borde del punzón para cortar el material mientras el resto del punzón lo estira y deforma al mismo tiempo, formando una forma ondulada con un lado abierto.

Estructura típica de las persianas venecianas. Requisitos dimensionales de las persianas venecianas: a>4t; b>6t; h<5t; L>24t; r>0,5t.

3.3. Abocardado de orificios (orificio embutido):

Existen muchos tipos de abocardado de orificios, siendo el más común el abocardado de orificios internos para roscar.

Tecnología de fabricación de chapa metálica: soldadura

En el diseño de estructuras soldadas de chapa metálica, debe seguirse el principio de «disposición simétrica de cordones y puntos de soldadura, evitando convergencias, acumulaciones y superposiciones». Los cordones y puntos de soldadura secundarios pueden ser interrumpidos, mientras que los principales deben ser continuos. Los métodos de soldadura comúnmente utilizados en trabajos de chapa metálica incluyen la soldadura por arco y la soldadura por resistencia.

1. Soldadura por arco:

Debe haber suficiente espacio de soldadura entre las piezas de chapa metálica. La separación máxima de soldadura debe ser de 0,5-0,8 mm, y el cordón debe ser uniforme y plano.

2. Soldadura por resistencia

La superficie de soldadura debe ser plana y estar libre de arrugas, retorno elástico, etc.

Las dimensiones para la soldadura por puntos por resistencia se muestran en la siguiente tabla:

Separación de uniones soldadas por resistencia

En aplicaciones prácticas, al soldar piezas pequeñas, se pueden usar como referencia los datos de la tabla siguiente. Al soldar piezas grandes, la separación de las uniones puede aumentarse adecuadamente, generalmente no menos de 40-50 mm. Para piezas que no soportan carga, la separación de las uniones puede aumentarse a 70-80 mm.

Espesor de la chapa t, diámetro de la unión soldada d, diámetro mínimo de la unión soldada dmin, distancia mínima entre uniones soldadas e. Si las chapas tienen espesores diferentes, seleccione el espesor en función de la chapa más delgada.

Número de capas y relación de espesor de las chapas en la soldadura por resistencia

La soldadura por puntos por resistencia suele implicar dos capas de chapa, con un máximo de tres capas. La relación de espesor de cada capa en la unión soldada debe estar entre 1/3 y 3.

Si se requieren tres capas para la soldadura, primero debe comprobarse la relación de espesores. Si es razonable, se puede proceder con la soldadura. Si no, considere crear orificios de proceso o muescas de proceso, soldar dos capas por separado y escalonar los puntos de soldadura.

Tecnología de procesamiento de chapa metálica - Tratamiento superficial

El tratamiento superficial de la chapa metálica cumple fines tanto anticorrosivos como decorativos. Los tratamientos superficiales comunes de chapa metálica incluyen: recubrimiento en polvo, galvanizado electrolítico, galvanizado por inmersión en caliente, oxidación superficial, cepillado superficial e impresión serigráfica. Antes del tratamiento superficial, se deben eliminar de la superficie de la chapa el aceite, el óxido, la escoria de soldadura, etc.

1. Recubrimiento en polvo:

Existen dos tipos de recubrimiento superficial para la chapa metálica: pintura líquida y pintura en polvo. Normalmente utilizamos pintura en polvo. Mediante métodos como la pulverización de polvo, la adsorción electrostática y el horneado a alta temperatura, se aplica una capa de pintura de diversos colores sobre la superficie de la chapa para mejorar su apariencia y aumentar la resistencia a la corrosión del material. Es un método de tratamiento superficial de uso común.

Nota: puede haber cierta diferencia de color entre las chapas recubiertas por distintos fabricantes. Por lo tanto, idealmente, la chapa metálica del mismo color producida en el mismo equipo debería ser recubierta por el mismo fabricante.

2.  Galvanizado electrolítico y galvanizado por inmersión en caliente:

El galvanizado de la superficie de la chapa metálica es un método común de tratamiento anticorrosivo superficial, y también mejora la apariencia. El galvanizado puede dividirse en galvanizado electrolítico y galvanizado por inmersión en caliente.

El galvanizado electrolítico produce una apariencia más brillante y lisa, y la capa de zinc es más fina, por lo que es el más utilizado.

El galvanizado por inmersión en caliente produce una capa de zinc más gruesa y crea una capa de aleación zinc-hierro, lo que ofrece una mayor resistencia a la corrosión que el galvanizado electrolítico.

3. Anodizado superficial:

Esta sección presenta principalmente el anodizado superficial del aluminio y las aleaciones de aluminio.

El anodizado superficial del aluminio y de las aleaciones de aluminio puede producir diversos colores, cumpliendo una función tanto protectora como decorativa. Al mismo tiempo, se forma una película de óxido anódico sobre la superficie del material. Esta película posee alta dureza y resistencia al desgaste, así como buenas propiedades de aislamiento eléctrico y térmico.

4. Cepillado superficial:

El material se coloca entre los rodillos superior e inferior de la cepilladora. Se fijan bandas abrasivas a los rodillos. Impulsado por un motor, el material es forzado a pasar por las bandas abrasivas, creando líneas sobre la superficie del material. El grosor de las líneas varía según el tipo de banda abrasiva. El objetivo principal es mejorar la apariencia. Este tratamiento de cepillado superficial generalmente solo se considera para materiales de aluminio.

5. Impresión serigráfica:

La impresión serigráfica consiste en imprimir diversas marcas sobre la superficie de los materiales. Generalmente hay dos métodos: serigrafía plana e impresión por tampografía. La serigrafía plana se utiliza principalmente para superficies planas, pero la tampografía es necesaria para cavidades más profundas.

La impresión serigráfica requiere un molde de serigrafía.

El doblado de chapa requiere experiencia; observe cómo doblan las chapas los artesanos experimentados y por qué lo hacen así.Para obtener más información sobre las plegadoras o los procesos de doblado, póngase en contacto con nuestro equipo de JUGAO CNC MACHINE.