Perfilado

El laminado , también llamado laminado o laminado en rollo , es un tipo de laminado que implica el doblado continuo de una tira larga de chapa metálica (normalmente acero enrollado ) hasta obtener una sección transversal deseada . La tira pasa por conjuntos de rodillos montados en soportes consecutivos, y cada conjunto realiza solo una parte incremental del doblado hasta obtener la sección transversal (perfil) deseada. El laminado es ideal para producir piezas de perfil constante con longitudes largas y en grandes cantidades.

Se pueden producir distintos perfiles de sección transversal, pero cada uno de ellos requiere un conjunto de herramientas de laminación cuidadosamente diseñado. El diseño de los rodillos comienza con un patrón de flores , que es la secuencia de secciones transversales de perfil, un perfil para cada hilera de rodillos. Los contornos de los rodillos se derivan entonces de los perfiles de patrón de flores. Debido al alto costo de los conjuntos de rodillos, a menudo se utiliza la simulación por computadora para desarrollar o validar los diseños de los rodillos y optimizar el proceso de conformado para minimizar la cantidad de hileras y las tensiones del material en el producto final.

Las secciones laminadas pueden tener ventajas sobre las extrusiones de formas similares. Las piezas laminadas pueden ser mucho más ligeras, con paredes más delgadas que en el proceso de extrusión, y más resistentes, al haber sido endurecidas en frío. Las piezas pueden fabricarse con un acabado o ya pintadas. Además, el proceso de laminado es más rápido y requiere menos energía que la extrusión. ^{[1] [2]}

Existen máquinas perfiladoras que producen formas de diferentes tamaños y espesores de material utilizando los mismos rodillos. Las variaciones de tamaño se logran haciendo que las distancias entre los rodillos sean variables mediante un ajuste manual o controles computarizados, lo que permite un cambio rápido. Estos laminadores especializados son comunes en la industria de la construcción de estructuras de calibre ligero , donde se utilizan montantes y rieles de metal de perfiles y espesores estandarizados. Por ejemplo, un solo laminador puede producir montantes de metal de diferentes dimensiones de alma (por ejemplo, de 3-5/8" a 14 pulgadas), brida (por ejemplo, de 1-3/8" a 2-1/2") y labio (por ejemplo, de 3/8" a 5/8"), a partir de diferentes calibres (por ejemplo, de 20 a 12 GA) de chapa de acero galvanizado.

Las líneas de laminado se pueden configurar con múltiples configuraciones para perforar y cortar piezas en una operación continua. Para cortar una pieza a medida, las líneas se pueden configurar para utilizar un troquel precortado donde una sola pieza en bruto pasa a través del laminador, o un troquel post-corte donde el perfil se corta después del proceso de laminado. Se pueden agregar características en un orificio, muesca, relieve o forma de corte mediante la perforación en una línea de laminado. Estas características de la pieza se pueden realizar en una aplicación de pre-perforación (antes de que comience el laminado), en una aplicación de punzonado a mitad de línea (en medio de una línea/proceso de laminado) o en una aplicación de post-perforación (después de que se realiza el laminado). Algunas líneas de laminado incorporan solo una de las aplicaciones de punzonado o corte anteriores, otras incorporan algunas o todas las aplicaciones en una línea.

El conformado de rollos es, entre los procesos de fabricación, uno de los más sencillos. Normalmente comienza con una gran bobina de chapa metálica, de entre 1 pulgada (2,5 cm) y 20 pulgadas (51 cm) de ancho y entre 0,004 pulgadas (0,10 mm) y 0,125 pulgadas (3,2 mm) de espesor, apoyada sobre un desenrollador. La tira se introduce a través de una guía de entrada para alinear correctamente el material a medida que pasa por los rodillos del laminador, y cada conjunto de rodillos forma una curva hasta que el material alcanza la forma deseada. Los conjuntos de rodillos suelen montarse uno sobre otro en un par de ejes paralelos horizontales apoyados en uno o más soportes. También se pueden utilizar rodillos laterales y rodillos en grupo para proporcionar una mayor precisión y flexibilidad y limitar las tensiones sobre el material. Las tiras moldeadas se pueden cortar a medida antes de un laminador de laminado, entre laminadores o al final de la línea de laminado.

Las posibilidades geométricas pueden ser muy amplias e incluso incluir formas cerradas siempre que la sección transversal sea uniforme. Los espesores típicos de las láminas varían de 0,004 pulgadas (0,10 mm) a 0,125 pulgadas (3,2 mm), pero pueden superar ese valor. La longitud casi no se ve afectada por el proceso de laminación. Los anchos de las piezas normalmente no son menores de 1 pulgada (2,5 cm), pero pueden superar las 20 pulgadas (51 cm). La principal limitación es la profundidad del perfil, que generalmente se limita a menos de 4 pulgadas (10 cm) y rara vez supera los 6 pulgadas (15 cm) debido a las tensiones impartidas por el laminado y a los diferenciales de velocidad de la superficie que aumentan con la profundidad.

• Las tolerancias generalmente se pueden mantener dentro de ±0,015 pulgadas (0,38 mm) para el ancho de la forma transversal y ±0,060 pulgadas (1,5 mm) para su profundidad. ^[3]

La velocidad de producción depende en gran medida del espesor del material y del radio de curvatura; sin embargo, también se ve afectada por el número de estaciones o pasos necesarios. Para radios de curvatura de 50 veces el espesor del material de un acero con bajo contenido de carbono de 0,7 pulgadas (18 mm) de espesor, puede variar desde 85 pies por minuto (26 m/min) a través de ocho estaciones hasta 55 pies por minuto (17 m/min) a través de 12 estaciones o 50 pies por minuto (15 m/min) a través de 22 estaciones.

El tiempo que tarda un producto en tomar forma se puede representar mediante una función simple: t = (L + n⋅d) / V , donde L es la longitud de la pieza que se está formando, n es el número de puestos de formación, d es la distancia entre puestos y V es la velocidad de la tira a través de los rodillos. ^[3]

En general, las líneas de perfilado pueden funcionar a una velocidad de entre 5 y 500 pies por minuto (1,5 a 152,4 m/min) o superior, según la aplicación. En algunos casos, el factor limitante son las aplicaciones de punzonado o corte.

Al tratar la fabricación, hay que tener en cuenta, por ejemplo, la lubricación, el efecto del proceso sobre las propiedades del material, el coste y, por supuesto, la seguridad.

La lubricación proporciona una barrera esencial entre las matrices y la superficie de la pieza de trabajo. Ayuda a reducir el desgaste de la herramienta y permite que las cosas avancen más rápido. Esta tabla muestra los diferentes tipos de lubricantes, su aplicación y los metales ideales para utilizarlos.

Los efectos del proceso sobre las propiedades del material son mínimos. ^{[ aclaración necesaria ]} Las propiedades físicas y químicas prácticamente no cambian, pero el proceso puede causar endurecimiento por trabajo , microfisuras o adelgazamiento en las curvas cuando se analizan las propiedades mecánicas del material.

El coste del conformado de rollos es relativamente bajo. Al calcular el coste del proceso, se deben tener en cuenta aspectos como el tiempo de preparación, los costes de los equipos y las herramientas, el tiempo de carga y descarga, la tasa de mano de obra directa, la tasa de gastos generales y la amortización de los equipos y las herramientas.
La seguridad también es un tema importante en este proceso. Los principales peligros que se deben tener en cuenta son el manejo de piezas de trabajo en movimiento (hasta 800 pies por minuto (240 m/min)), rodillos de alta presión o bordes metálicos afilados y cortados. ^[3]

• Chapa de metal
• Pase de piel
• Laminado de formas estructurales
• Rebordeado de tubos
• Doblado de rollos
• Máquina formadora de perfiles para guías de cajones

• Halmos, George T. Manual de conformado de rollos, CRC Press, 2005. ISBN 0-8247-9563-6 
• Dobrev, Atanas; George T. Halmos (1993). "El perfilado en el siglo XXI". Sociedad de Ingenieros de Fabricación. {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
• Todd, Robert (1994). Guía de referencia de procesos de fabricación . Nueva York: Industrial Press Inc. ISBN 0-8311-3049-0.