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 (generalmente por debajo de 6 mm), que incluye cizallado, punzonado, doblado, soldadura, remachado, conformado con troqueles y tratamiento superficial. Su característica significativa es que el grosor de la misma pieza es uniforme.

Métodos de fabricación de chapa metálica:

1. Fabricación sin troquel: Este proceso utiliza equipos como punzonado CNC, corte láser, cizallas, plegadoras y remachadoras para procesar chapa metálica. Generalmente se utiliza para la fabricación de muestras o producción en pequeñas cantidades y tiene un costo más elevado.

2. Fabricación con troquel: Este proceso utiliza troqueles fijos para procesar chapa metálica. Los troqueles comunes incluyen troqueles de corte y troqueles de conformado. Se utiliza principalmente para producción en masa y tiene un costo más bajo.

Métodos de procesamiento de chapa metálica:

1. Procesamiento sin molde: Este proceso utiliza equipos como punzonado CNC, corte láser, cizallas, plegadoras y remachadoras para procesar chapa metálica. Generalmente se utiliza para la fabricación de muestras o producción en pequeñas cantidades y es relativamente costoso.

2. Procesamiento con molde: Este proceso utiliza moldes fijos para procesar chapa metálica. Estos suelen incluir 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 láser, cizalla; Conformado - doblado, estirado, punzonado: plegadora, prensa punzonadora, etc.

l Otros procesamientos: remachado, roscado, etc.

l Soldadura

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

Procesos de fabricación de chapa metálica - Corte

Los métodos de corte de chapa metálica incluyen principalmente punzonado CNC, corte láser, cizallas y corte con troquel. El punzonado CNC es actualmente el método más utilizado. El corte láser se usa principalmente en la etapa de prototipado, pero su costo de procesamiento es alto. El corte con troquel se usa principalmente para producción en masa.

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

El punzonado CNC, también conocido como punzonado de torreta, puede utilizarse para corte, punzonado de agujeros, embutición de agujeros y adición de nervaduras, etc. Su precisión de procesamiento puede alcanzar +/-0,1 mm. El grosor de chapa metálica que el punzonado CNC puede procesar 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 mínimos de tamaño para el punzonado. El tamaño mínimo de punzonado está relacionado con la forma del agujero, las propiedades mecánicas del material y el espesor del material. (Ver figura abajo)

2. Espaciado de agujeros y distancia al borde en punzonado CNC. La distancia mínima entre el borde del agujero punzonado y la forma externa de una pieza está sujeta a ciertas limitaciones dependiendo de la forma de la pieza y del agujero. Cuando el borde del agujero 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. (Ver figura a continuación)

3. Al estampar agujeros, la distancia mínima entre el agujero estampado y el borde es 3T, la distancia mínima entre dos agujeros estampados es 6T, y la distancia mínima segura entre el agujero estampado y el borde de doblado (interior) es 3T + R (T es el espesor de la chapa, R es el radio de doblado).

4. Al punzonar agujeros en piezas estampadas, dobladas y embutidas, se debe mantener una cierta distancia entre la pared del agujero y la pared recta. (Ver diagrama abajo)

Tecnología de procesamiento de chapa - conformado

El conformado de chapa implica principalmente doblado y estampado.

1. Doblado de chapa

1.1. El doblado de chapa utiliza principalmente plegadoras.

Precisión de procesamiento de plegadora:

Primer doblado: +/-0.1 mm

Segundo doblado: +/-0.2 mm

Más de dos doblados: +/-0.3 mm

1.2. Principios básicos de la secuencia de doblado: Doblar de adentro hacia afuera, de pequeño a grande, doblar formas especiales primero, luego formas generales, asegurando que el proceso anterior no afecte ni interfiera con los procesos posteriores.

1.3. Formas comunes de herramientas de doblado:

1.4. Radio mínimo de curvatura de las partes dobladas: Cuando un material se dobla, la capa exterior se estira mientras la capa interior se comprime en el área del chaflán. Cuando el espesor del material es constante, cuanto menor sea el radio interior (r), más severo será el estiramiento y la compresión. Cuando la tensión de tracción en el chaflán exterior supera la resistencia máxima del material, se producirán grietas y roturas. Por lo tanto, el diseño estructural de las partes dobladas debe evitar radios de chaflán de curvatura excesivamente pequeños. Los radios mínimos de curvatura de los materiales comúnmente utilizados en la empresa se muestran en la tabla a continuación.

Tabla de radios mínimos de doblado para piezas dobladas:

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

Si la altura del borde recto h < 2t de la pieza doblada necesita aumentarse primero, entonces se debe aumentar la altura de flexión y luego procesar al tamaño requerido después de doblar; o se debe procesar una ranura poco profunda en la zona de deformación por flexión antes de doblar.

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

1.7. Distancia de agujeros en piezas de flexión: Distancia de agujeros: Después del punzonado, el agujero debe posicionarse fuera de la zona de deformación por flexión para evitar deformación durante el doblado. La distancia desde la pared del agujero al borde de flexión se muestra en la tabla a continuación.

1.8. Para piezas dobladas localmente, la línea de doblado debe evitar ubicaciones de cambios dimensionales abruptos. Al doblar parcialmente una sección de un borde, para prevenir la concentración de tensiones y el agrietamiento en esquinas afiladas, la línea de doblado puede desplazarse una cierta distancia del cambio dimensional abrupto (Figura a), o puede crearse una ranura de proceso (Figura b), o puede perforarse un orificio de proceso (Figura c). Observe los requisitos dimensionales en las figuras: S>R, ancho de ranura k≥t; profundidad de ranura L>t+R+k/2

1.9. El borde biselado de un borde doblado debe evitar la zona de deformación.

1.10. Requisitos de diseño para bordes muertos La longitud de un borde muerto está relacionada con el grosor del material. Como se muestra en la siguiente figura, la longitud mínima del borde muerto L > 3.5t + R. Donde t es el grosor de la pared del material, y R es el radio mínimo de flexión interna del proceso anterior (como se muestra a la derecha en la figura).

1.11. Agujeros de posicionamiento de proceso añadidos: Para garantizar un posicionamiento preciso de la pieza en bruto en el molde y prevenir el desplazamiento de la pieza durante la flexión, lo que resulta en productos defectuosos, se deben añadir agujeros de posicionamiento de proceso de antemano durante el diseño, como se muestra en la siguiente figura. En particular, para piezas que se doblan y forman múltiples veces, los agujeros de proceso deben usarse como referencia de posicionamiento para reducir errores acumulativos y garantizar la calidad del producto.

1.12. Diferentes dimensiones resultan en diferente fabricabilidad:

Como se muestra en el diagrama anterior, a) punzonar el agujero primero y luego doblarlo facilita garantizar la precisión de la dimensión L y facilita el procesamiento. b) y c) si la precisión de la dimensión L es alta, se debe realizar primero la flexión y luego mecanizar el agujero, lo cual es más complicado.

1.13. Recuperación elástica de piezas de flexión: Muchos factores influyen en la recuperación elástica, incluidas las propiedades mecánicas del material, el grosor de la pared, el radio de flexión y la presión normal durante el doblado.

Cuanto mayor sea la relación entre el radio de la esquina interior y el grosor de la placa de la pieza doblada, mayor será la recuperación elástica.

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

2. Estampado de chapa metálica

El estampado de chapa metálica se logra principalmente mediante punzonado CNC o punzonado convencional, requiriendo varios punzones de estampado o matrices.

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

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

Mientras se garantiza que se cumplan los requisitos de ensamblaje, se debe permitir un cierto grado de inclinación en las paredes laterales estampadas.

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

Como se muestra en la figura, el radio de redondeo entre el fondo de la pieza estirada y la pared recta debe ser mayor que el grosor de la placa, es decir, r>t. Para que el proceso de estirado sea más suave, generalmente se toma r1 como (3+5)t, y el radio de redondeo máximo debe ser menor o igual a 8 veces el grosor de la placa, es decir, r1<8t.

2.2. Radio de chaflán entre la brida y la pared de la pieza estirada:

Como se muestra en la figura, el radio de chaflán entre la brida y la pared de la pieza de estirado debe ser mayor que el doble del espesor de la placa, es decir, r2>2t. Para que el proceso de estirado sea más suave, generalmente se toma r2 como (5 - 10)t. El radio máximo de la brida debe ser menor o igual a 8 veces el espesor de la placa, es decir, r2<8t.

2.3. Radio de chaflán entre la brida y la pared de la pieza de estirado: Como se muestra en la En la figura, el radio de empalme entre la brida y la pared de la pieza de estirado debe ser mayor que el doble del espesor de la placa, es decir, r2>2t. Para que el proceso de estirado sea más fluido, generalmente se toma r2 como (5-10)t. El radio máximo de la brida debe ser menor o igual a ocho veces el espesor de la placa, es decir, r2<8t.

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

2.5. Radio de chaflán entre paredes adyacentes de una pieza rectangular de estirado: Como se muestra en la figura, el radio de chaflán entre paredes adyacentes de una pieza rectangular de estirado debe ser r3 > 3t. Para reducir el número de operaciones de estirado, r3 debe ser mayor que H/5 tanto como sea posible para que pueda estirarse de una vez.

2.6. Al formar una pieza estirada circular sin brida en un solo paso, la relación dimensional entre su altura y diámetro debe cumplir los siguientes requisitos:

Como se muestra en la figura, al formar una pieza estirada circular sin brida en un solo paso, 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 de Espesor de Componentes Estirados: Debido a los diferentes niveles de tensión en distintas ubicaciones, el espesor del material en un componente estirado cambia después del estirado. Generalmente, el centro inferior conserva su espesor original, el material se adelgaza en las esquinas redondeadas inferiores, el material se engrosa cerca de la brida en la parte superior, y el material se engrosa en las esquinas redondeadas de componentes estirados rectangulares. Al diseñar productos estirados, las dimensiones en el dibujo del producto deben indicar claramente si se deben garantizar dimensiones externas o internas; no se pueden especificar simultáneamente dimensiones internas y externas.

3. Otros procesos de conformado de chapa metálica:

Nervaduras de refuerzo —— Se presionan nervaduras en piezas de chapa metálica para aumentar la rigidez estructural.

Celosías —— Las celosías se utilizan comúnmente en diversos revestimientos o carcasas para ventilación y disipación de calor.

Rebordeo de agujeros (agujeros estirados) —— Se utiliza para mecanizar roscas o mejorar la rigidez de las aberturas.

3.1. Nervaduras de refuerzo:

Selección de la estructura y dimensiones de las nervaduras de refuerzo

Dimensiones límite del espaciado de punzones y distancia al borde del punzón

3.2. Persianas venecianas:

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

Estructura típica de persianas venecianas. Requisitos de tamaño para persianas venecianas: a>4t; b>6t; h<5t; L>24t; r>0.5t.

3.3. Rebordeado de agujeros (agujero estirado):

Existen muchos tipos de rebordeado de agujeros, siendo el más común el rebordeado de agujeros internos para roscado.

Tecnología de fabricación de chapa metálica – soldadura

En el diseño de estructuras de soldadura de chapa metálica, se debe seguir el principio de 'disposición simétrica de soldaduras y puntos de soldadura, evitando convergencia, agrupación y superposición'. Las soldaduras y puntos de soldadura secundarios pueden interrumpirse, mientras que las soldaduras y puntos de soldadura principales deben estar conectados. Los métodos de soldadura comúnmente utilizados en trabajos de chapa metálica incluyen soldadura por arco y soldadura por resistencia.

1. Soldadura por arco:

Debe haber suficiente espacio de soldadura entre las piezas de chapa metálica. El espacio máximo de soldadura debe ser de 0,5-0,8 mm, y la soldadura debe ser uniforme y plana.

2. Soldadura por resistencia

La superficie de soldadura debe ser plana y libre de arrugas, recuperación elástica, etc.

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

Espaciado de puntos de soldadura por resistencia

En aplicaciones prácticas, al soldar piezas pequeñas, se pueden utilizar los datos de la tabla a continuación como referencia. Al soldar piezas grandes, el espaciado de las uniones puede aumentarse apropiadamente, generalmente no menos de 40-50 mm. Para piezas no portantes, el espaciado de las uniones puede aumentarse a 70-80 mm.

Espesor de la placa t, diámetro del punto de soldadura d, diámetro mínimo del punto de soldadura dmin, distancia mínima entre puntos de soldadura e. Si las placas son de diferente espesor, seleccionar el espesor basándose en la placa más delgada.

Número de capas de placa y relación de espesor en soldadura por resistencia

La soldadura por puntos por resistencia generalmente involucra dos capas de placa, 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 se debe verificar la relación de espesor. Si es razonable, se puede proceder con la soldadura. Si no, considere crear agujeros 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 sirve tanto para fines anticorrosivos como decorativos. Los tratamientos superficiales comunes de la chapa metálica incluyen: pintura en polvo, galvanizado electrolítico, galvanizado por inmersión en caliente, oxidación superficial, cepillado superficial y serigrafía. Antes del tratamiento superficial, se deben eliminar aceite, óxido, escoria de soldadura, etc., de la superficie de la chapa metálica.

1. Pintura en Polvo:

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

Nota: Habrá alguna diferencia de color entre las chapas recubiertas por diferentes 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 superficial anticorrosivo, y también mejora la apariencia. El galvanizado se puede dividir en galvanizado electrolítico y galvanizado por inmersión en caliente.

El galvanizado electrolítico produce una apariencia más brillante y suave, y la capa de zinc es más delgada, por lo que es más comúnmente utilizado.

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

3. Anodización Superficial:

Esta sección introduce principalmente la anodización superficial del aluminio y las aleaciones de aluminio.

La anodización superficial del aluminio y las aleaciones de aluminio puede producir varios colores, sirviendo tanto para fines protectores como decorativos. Simultáneamente, se forma una película de óxido anódico en 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 máquina de cepillado. Se colocan bandas abrasivas en los rodillos. Impulsado por un motor, el material es forzado a través de las bandas abrasivas, creando líneas en la superficie del material. El grosor de las líneas varía según el tipo de banda abrasiva. El propósito principal es mejorar la apariencia. Este tratamiento de cepillado superficial generalmente solo se considera para materiales de aluminio.

5. Serigrafía:

La serigrafía es el proceso de imprimir varias marcas en la superficie de los materiales. Generalmente hay dos métodos: serigrafía plana y tampografía. La serigrafía plana se utiliza principalmente para superficies planas, pero se necesita tampografía para huecos más profundos.

La serigrafía requiere un molde de serigrafía.

El doblado de chapa metálica requiere experiencia; observe cómo los artesanos experimentados doblan las chapas y por qué lo hacen de esa manera. Para obtener más información sobre máquinas de doblado o procesos de doblado, por favor contacte a nuestro equipo JUGAO CNC MACHINE.