El laminado de metales es un procedimiento interesante que ha mejorado enormemente la maleabilidad y adaptabilidad de los metales para su uso en diversos contextos. El laminado de metales es esencial en muchos campos, incluidos la fabricación, la automoción, la industria aeroespacial y la construcción, ya que puede convertir lingotes en láminas de precisión o dar formas complejas a diversos componentes metálicos.
En este artículo, me gustaría llevarte a un interesante viaje a través de la historia, las prácticas actuales y las posibles aplicaciones futuras del laminado de metales. El método que otorga a los metales su notable resistencia, flexibilidad y belleza está a punto de revelarse, así que prepárate para comprender todos los detalles.
¿QUÉ ES EL LAMINADO DE METALES?
En el trabajo con metales, el laminado es una operación de conformado de metales que se utiliza para reducir el espesor del material y distribuirlo uniformemente sobre el material. Se utilizan uno o más conjuntos de rodillos para reducir el stock de metal. El laminado en caliente se produce cuando la temperatura del metal durante el proceso es superior a la temperatura de recristalización del metal que se está laminando. El laminado en frío se refiere al proceso en el que la temperatura del metal es inferior a su temperatura de recristalización.
Hoy se discutirán el objetivo, las ventajas y desventajas del laminado, su definición, métodos, principio de funcionamiento, tipos, aplicaciones, laminado en caliente y en frío y el propósito del lubricante.
Una forma de dar forma al metal es mediante un proceso conocido como laminado, en el que el material pasa entre dos conjuntos de rodillos para reducir su espesor o hacerlo uniforme. Existen dos técnicas para lograrlo: laminado en caliente y laminado en frío. En términos de volumen, las operaciones de laminado en caliente eclipsan a todas las demás en una aplicación, y el laminado en frío domina entre las técnicas de trabajo en frío.
Los laminadores, cada uno con un par de rodillos, se combinan para formar laminadores que permiten trabajar metales de forma sencilla. El acero estructural, las barras y los rieles son solo algunos de los productos que se pueden laminar a partir de una sola lámina de acero. Algunos laminadores, llamados laminadores, toman piezas fundidas semiterminadas y las transforman en productos terminados.
CÓMO FUNCIONA REALMENTE EL PROCESO DE LAMINACIÓN
El proceso de laminación consiste en mover una masa de material entre dos o más rodillos para adelgazarlo y mantenerlo uniforme en espesor. El espesor del metal prensado o lingote se redujo gracias al énfasis que este método otorga a la sección transversal del lingote. Cuando se lamina un material, su longitud se alarga, su espesor se adelgaza, pero su ancho permanece igual.
LAMINACIÓN EN CALIENTE Y EN FRÍO
LAMINACIÓN EN CALIENTE
El laminado en caliente, un método utilizado en el trabajo de metales, implica calentar el material a una temperatura superior a su punto de recristalización. Sin embargo, el metal no puede trabajarse con dureza debido a la recristalización.
LAMINACIÓN EN FRÍO
A diferencia del laminado en caliente, que se realiza a altas temperaturas, el laminado en frío se realiza a bajas temperaturas, normalmente a temperatura ambiente. Esto da como resultado un aumento del 20 % en la resistencia gracias al endurecimiento por deformación, una mejor calidad de la superficie y tolerancias estables.
APLICACIONES RODANTES
El laminado en caliente se utiliza normalmente para producir láminas metálicas planas o secciones transversales simples, como vías de ferrocarril. El metal laminado en caliente se utiliza para diversos fines, entre los que se incluyen, en general:
- Chasis de vehículos para camiones
- Tubos y cañerías
- Ruedas, llantas y discos de embrague para automóviles
- Calentadores para agua
- Herramientas para la agricultura
- Correas
- Estructura de acero
- Estampaciones
- Materiales y partes de vagones tolva de ferrocarril
- Blindaje de carreteras y calles
- Estantes y puertas de armario
- Discos
El acero laminado en frío se utiliza para una amplia variedad de productos, incluidos materiales de construcción, tambores de acero, calentadores de agua, bisagras, tubos, estanterías, artefactos de iluminación, contenedores de metal, calentadores de agua, sartenes, aspas de ventiladores, cortadoras de césped, gabinetes electrónicos y muebles.
Casi todo lo que utilizamos a diario se fabrica mediante laminación en frío o en caliente, como lo demuestra esta lista de aplicaciones del metal laminado.
PROCESOS DE LAMINACIÓN
Los diferentes tipos de rodamiento son los siguientes:
- Formando un rollo
- Rodillos formadores
- Enrollar plano
- Hacer rodar un anillo
- Formación de una estructura mediante laminación
- Tono modulado y
- Haciendo rodar una fragua
VARIEDADES DE LAMINADORES
Las cinco categorías principales de laminadores son las siguientes.
- Laminadores de dos niveles
- Laminadores apilados en tres alturas
- Molinos de rodillos apilados en cuatro alturas
- Laminadores paralelos
- Grupos de laminadores
LUBRICACIÓN PARA LAMINACIÓN
Los rodillos y el metal generan fricción durante todo el proceso de laminación. Por lo tanto, la lubricación es crucial. Además, la fricción es beneficiosa porque hace avanzar el trabajo entre los rodillos. Esto resalta la importancia de seleccionar un lubricante adecuado para una operación de laminación, ya que su presencia en ocasiones se elimina o disminuye por debajo de un nivel adecuado.
Durante el laminado en frío de acero se requieren lubricantes fluidos de baja viscosidad, como la parafina. Los metales no ferrosos, como el aluminio, el cobre y sus aleaciones, se pueden limpiar con parafina antes del tratamiento térmico sin temor a dañar la superficie.
Puede que no sea necesaria la lubricación para el laminado en caliente, pero se necesita el vapor producido por el chorro de agua para eliminar las escamas acumuladas. Sin embargo, en lugar de aceite se aplica grasa de grafito.
LOS PROBLEMAS MÁS FRECUENTES CON EL RODAMIENTO Y CÓMO SOLUCIONARLOS
La evolución del laminado de metales desde las antiguas técnicas manuales hasta la maquinaria industrial de última generación es fascinante. Es un proceso complicado y exigente que requiere un cuidado extremo. Pueden ocurrir algunos defectos típicos de laminado independientemente del método de fabricación.
El laminado consiste en pasar material metálico entre rodillos para reducir su espesor y uniformizarlo. Cuando la temperatura es inferior al punto de recristalización, el proceso se denomina «laminado en frío». El laminado en caliente se refiere a un proceso en el que el material se somete a temperaturas superiores a su punto de recristalización.
A continuación se muestran algunos de los fallos más frecuentes en el rodamiento y cómo solucionarlos:
GRIETAS EN LOS BORDES
Los bordes del metal pueden agrietarse durante el laminado en caliente y en frío. Esto sucede porque las superficies de la pieza de trabajo están sujetas a tensiones de tracción secundarias. El calentamiento desigual, el laminado o el temple excesivo pueden contribuir a la formación de estas fisuras.
¿CÓMO PUEDO REPARAR LAS GRIETAS EN LOS BORDES?
Las roturas de los bordes se pueden reparar mediante recortes. Además, el estiramiento por tensión y la nivelación con rodillos pueden ayudar a evitar las grietas en los bordes. Por último, el uso de rodillos para bordes tiene el potencial de suavizar los rollos irregulares.
GRIETAS DE COCODRILO
El laminado de la masa metálica puede provocar que las capas se separen y formen placas con grietas que recuerdan a la piel de un cocodrilo. Por eso, en lugar de adherirse a la superficie laminada y seguir la ruta de los rollos individuales, las láminas metálicas se producen en el plano.
La distribución desigual de la tensión y la deformación a lo largo del espesor de la chapa es la causa principal de la fisuración por corrosión. Las zonas centrales de los materiales tienden a extenderse más que el resto, lo que genera debilidades metalúrgicas.
¿ES POSIBLE REPARAR LAS GRIETAS TIPO COCODRILO?
Un método frecuente para evitar el agrietamiento por efecto cocodrilo es curvar los rodillos. Después de una deflexión, la superficie que entra en contacto con la chapa se vuelve plana debido a la curvatura aplicada a los rodillos en la dirección opuesta.
BORDES ONDULADOS
Las fibras de los bordes que son notablemente más largas que las fibras centrales son un fallo de rodadura frecuente. Esto ocurre cuando los rodillos cóncavos presentan deformaciones elásticas como resultado de la flexión. Como es más grueso en el medio, los lados deben ser más largos.
¿CÓMO EVITAR QUE LOS BORDES SE CURVEN?
En los casos en que se presentan bordes ondulados, el uso de gatos hidráulicos resulta eficaz, ya que estos gatos controlan la deformación elástica de los rodillos. Además, el uso de rodillos con un diámetro más estrecho mejora la productividad.
GRIETAS EN LA CREMALLERA
Esto se debe a la formación de fisuras microscópicas en el centro de la chapa metálica. Las grietas en cremallera se producen normalmente cuando los rodillos se doblan bajo la intensa presión del proceso de laminado. El resultado es una tensión de tracción en el centro y una tensión de compresión en los bordes. Las grietas en cremallera surgen debido a las tensiones de tracción creadas en la pieza de trabajo por la deformación homogénea.
¿QUÉ SE PUEDE HACER CON LAS CREMALLERAS ROTAS?
Los rollos se pueden proteger de las roturas de cremalleras si se comban, ya que el diámetro interior es ligeramente mayor que el exterior.
PANDEO CENTRAL
El proceso de laminación deja tensiones residuales que, con el tiempo, se equilibran, lo que da lugar a este defecto. Cuando un metal se deforma en el centro, las fibras del centro son más largas que las de los bordes. Cuando la corona de un laminador en caliente o en frío es demasiado alta, el laminador se deforma hacia fuera en el centro. El deformación central puede entenderse como el resultado de la deflexión lateral de un elemento estructural.
EL DESAFÍO DE LA HEBILLA CENTRAL
Para evitar el pandeo central, utilice rodillos abombados. La curva parabólica de los rodillos se encarga de los problemas de temperatura, material y deformación.
VENTAJAS DEL CONFORMADO DE ROLLOS DE METAL
Existen algunas ventajas sustanciales del conformado de rollos de metal en comparación con otros métodos de trabajo de metales.
MÁXIMA EFICACIA EN LA PRODUCCIÓN
El laminado es un método rápido y eficiente para producir en masa piezas metálicas de menor peso. El software de diseño asistido por ordenador (CAD) gestiona la composición estructural y el patrón de diseño, lo que reduce la necesidad de intervención humana. La soldadura y el punzonado son solo ejemplos de servicios en línea que se pueden integrar en la maquinaria de laminado para mejorar la eficiencia. El proceso es muy eficiente porque requiere menos acabado y genera pocos residuos.
PRECISIÓN CONSTANTE
El conformado por laminación es un proceso incremental que utiliza un plegado progresivo de componentes para lograr resultados precisos y tolerancias estrechas. Además, el software CAD puede dirigir todo el proceso de conformado de metales para garantizar un resultado final uniforme y de alta calidad.
VERSATILIDAD
Se pueden doblar perfiles de láminas de distintos espesores hechas de metales ferrosos o no ferrosos mediante el método de laminación. Los componentes pueden tener desde una sola curva hasta un patrón geométrico complejo, y ambos pueden diseñarse fácilmente. Este método funciona de maravilla para hacer canales en U, canales en C y otras geometrías abiertas y cerradas.
CAPACIDADES EN DIMENSIONES FRACCIONARIAS
Dado que se pueden crear componentes metálicos de distintas longitudes utilizando un solo equipo, la técnica de laminado elimina la necesidad de utilizar juntas. Por ejemplo, la tecnología de montantes y rieles puede producir armazones de cualquier longitud necesaria. Además, los equipos de laminado pueden manejar láminas de material más largas que los procedimientos de prensado y estampado.
RENTABILIDAD
Como el producto terminado es más preciso después de formarse en un rollo, se desperdicia menos materia prima. Habrá menos recortes, soldaduras y desechos porque las piezas son de alta calidad y consistentes. Las empresas de conformado de rollos pueden trasladar los costos unitarios más bajos al consumidor gracias a las economías de escala.
CONCLUSIÓN
El laminado de metales es una técnica de conformado de metales que reduce el espesor del material y, al mismo tiempo, distribuye esa reducción de manera uniforme en todo el material. Al mover un material entre dos o más rodillos, se adelgaza y se mantiene uniforme en espesor. El término «laminado en caliente» se refiere a una técnica en la que la temperatura del metal excede su temperatura de recristalización. Laminar un metal a una temperatura inferior a su temperatura de recristalización se conoce como laminado en frío. Los temas de discusión incluyen el objetivo del laminado, los beneficios, las desventajas, la definición, los métodos, el principio operativo, los tipos, las aplicaciones, el laminado en caliente y en frío y la función del lubricante.
El laminado en caliente es un proceso de trabajo de metales en el que el material se calienta por encima de su punto de recristalización para que se someta a una acción de laminado. El laminado a baja temperatura, conocido como «laminado en frío», puede aumentar la resistencia hasta en un 20%. Numerosos productos dependen del metal laminado en caliente, incluidos chasis, tubos y cañerías, ruedas, llantas y placas de embrague para automóviles; calentadores de agua; herramientas agrícolas; flejes; estructuras de acero; piezas estampadas; materiales y piezas para vagones tolva de ferrocarril; blindaje para carreteras y calles; estantes y puertas de armarios; discos. El cabeceo modulado, el laminado de una forja, el laminado de un anillo, el laminado plano y el laminado de una forja son ejemplos de procesos de laminado. Se utiliza vapor para eliminar las incrustaciones acumuladas y mantener una lubricación adecuada para el laminado.
Los problemas más comunes con el laminado pueden surgir con cualquier técnica. El laminado es el proceso de mover material metálico entre rodillos para reducir su espesor y homogeneizarlo. Las grietas en los bordes, las grietas de cocodrilo, los bordes ondulados y las grietas de cremallera son típicas de un laminado deficiente. El recorte, el estiramiento por tensión, la nivelación de rodillos y el uso de rodillos para bordes son opciones viables para reparar los bordes que se han agrietado. El ajuste de la curvatura de los rodillos elimina las grietas de cocodrilo.
El uso de gatos hidráulicos evita que los bordes ondulados se enrosquen. El combado es un método eficaz para reparar las grietas de las cremalleras. El laminado de metal permite la producción rápida y eficiente de componentes metálicos ligeros a gran escala. En este método, los componentes se doblan uno a la vez para alcanzar tolerancias cada vez más ajustadas, lo que lo convierte en un proceso incremental. Máxima eficiencia, precisión constante, diversidad, capacidades en dimensiones fraccionarias, rentabilidad, economías de escala y menores costos unitarios son solo algunos de los beneficios del laminado de metal.
Cuando una pieza estructural se dobla lateralmente, puede provocar que el centro se deforme. Los rodillos abombados son eficaces para evitar el deformación central. Máxima eficiencia, precisión constante, diversidad, capacidades en dimensiones fraccionarias, rentabilidad, economías de escala y menores costos unitarios son solo algunos de los beneficios del conformado de rollos de metal.
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