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Materiales de fabricación 

El plegado metálico consiste en lo que podemos fabricar con acero, aluminio y, en algunos casos, cobre .

Esta definición genérica debe tener en cuenta la amplia variedad de aleaciones de acero y aluminio con las que nos vemos obligados a trabajar en la industria actual. Veamos algunas de estas aleaciones y cómo sus diferentes especificaciones afectan nuestro trabajo diario.

Acero: Tendemos a olvidarlo o no pensar en ello, pero el acero (cualquier acero) es una aleación hecha con Hierro y otros elementos. El carbono es el elemento más importante después del hierro, ya que aumenta la resistencia de la aleación (capacidad de resistir la deformación) y la dureza (resistencia a la penetración). El carbono representa entre el 0,05% y el 2,4% del peso de la aleación. No parece mucho, ¿verdad?

 

La mayoría de las aleaciones de acero tienen menos del 0,45% de carbono y las que tienen un porcentaje más alto son muy duras y muy frágiles al mismo tiempo.

El carbono reduce la ductilidad en el acero, algo esencial para el proceso de doblado.

Un porcentaje más alto de carbono hace que el acero sea más duro y resistente pero más frágil.

Muchos elementos se funden juntos en los hornos para crear diferentes aleaciones de acero. Cromo, Silicio, Níquel, etc. cada uno aporta diferentes propiedades mecánicas y químicas a la aleación. La temperatura de la masa fundida y la cantidad de oxígeno que se inyecta tienen su impacto en las propiedades específicas de cada acero.

  • Resistencia = resistencia a la tracción (o compresión)

  • Dureza = resistencia a la penetración

Ambos aumentan con mayor % de carbono en la aleación.

  • Ductilidad = capacidad de deformarse mucho antes de fallar

Disminuye con mayor % de carbono en la aleación.

El aluminio, por otro lado, es el tercer elemento en la tierra por cantidad (gracias Wikipedia, no lo sabía).

El aluminio que utilizamos en la fabricación es una aleación del elemento AL de la naturaleza más zinc, silicio, cobre u otros elementos menos utilizados.

Esto nos dice que el aluminio es un metal no ferroso (no contiene hierro) que se usa porque es liviano y tiene una buena resistencia a la corrosión 

 

La laminación tiene su parte en complicar las cosas en el proceso de fabricación. Si doblamos a lo largo de la veta (o grano) o si doblamos perpendicularmente a ella, obtendremos dos resistencias diferentes de la misma lámina. Esto sucede porque cuando doblamos a lo largo del grano estamos ejerciendo presión "entre" los filamentos. Por otro lado, cuando doblamos a perpendicular a la veta tendremos la resistencia de cada uno de los filamentos de la veta en la lámina

 

No voy a entrar en detalles de cada aleación de acero porque este no es el lugar para hacerlo y no soy un experto químico en el tema. Lo que me gustaría que todos recordemos es que tratamos con una aleación de elementos, una aleación hecha por el hombre realizada a través de un proceso de alta temperatura y extremadamente peligroso.

En realidad, lo que pasa por nuestras manos todos los días es una maravilla del genio del ser humano.

 

Debemos recordar que cada aleación tiene sus propias propiedades y debemos conocerlas antes de trabajar con ella.

También debemos recordar que, como todo lo que es creado por el hombre, existe tolerancia con la información que obtenemos. Simplemente porque hay una tolerancia involucrada en el proceso de fabricar acero o aluminio, laminarlo, cortarlo y llevarlo a nuestros talleres.

Fuerza & Ductilidad

Hay dos propiedades básicas que nos interesan en la fabricación de chapa

 

  • Resistencia: La resistencia de un material dado es su capacidad para absorber energía (compresión o tracción) antes de romperse.

  • Ductilidad : la capacidad de un material para soportar la deformación plástica mientras se encuentra bajo tensión antes de la fractura (o fallo)

Los metales tienen gran capacidad para absorber tensión (fuerza) sin dejar de ser dúctiles. En realidad, es por eso que los usamos en la fabricación.

Como muestra el siguiente diagrama, el acero puede soportar mucha tensión antes de llegar a su punto de fluencia (Yield),

A partir del punto de fluencia, mientras la fuerza sigue aumentando, el acero comienza a deformarse pero no se fractura.

Lo que sucede antes del punto de fluencia se denomina deformación elástica. Lo que significa que el material vuelve a su forma original una vez que se libera la tensión. Podemos notar que el acero requiere mucha tensión (o energía) antes de alcanzar el límite elástico.

 

Desde el punto de fluencia hasta el punto de fractura lo que vemos se llama: Deformación Plástica .

Bajo esta presión, el material sufre una deformación en su forma sin fracturarse aún por completo.

Cuanto más dúctil sea un material, más se deformará antes de fracturarse.

El plagado consiste en deformar la chapa sin quebrarla y lograr el ángulo deseado en el proceso.

La máxima resistencia a la tracción (UTS) es la tensión o fuerza máxima que un material puede absorber mientras se deforma pero no se fractura

Resistencia a la Tracción

Un material puede ser tanto muy duro como muy resistente, pero necesitamos saber si es lo suficientemente dúctil para poder doblarlo.

La siguiente prueba nos dice no solo el UTS de un material, sino también algo sobre su ductilidad. Debemos tener en cuenta cuidadosamente cómo ocurre la fractura en el material probado.

 

El acero, al ser dúctil, tiene una diferencia sustancial entre el punto de fluencia y el UTS. El siguiente video muestra cómo se mide realmente el UTS, utilizando una prueba de esfuerzo de tracción.

 

Tengamos en cuenta que el UTS es el dato que necesitamos para calcular cuántas "toneladas" debemos aplicar en cada caso.

Prueba de Resistencia a la Tracción

En el plegado con plegadoras hoy en díavutilizamos principalmente el método de doblez al aire, que implica deformación plástica, pero sin llegar a sus límites.

Al hacerlo, dado que no aplicamos mucha fuerza, permitimos que algunas fibras aún se comporten elásticamente. Ésa es la razón por la que tenemos retorno elástico en la lámina.

Diferente materiale = diferente UTS = diferentes necesidades y resultados 

UTS más comunes

Si bien cada proveedor debe proporcionar un punto de fluencia y un UTS para cada acero diferente que compramos. A veces esta información se pierde o nunca llega al operador frente a la plegadora.

Una simple búsqueda en Google nos salvará el día, siempre que sepamos qué buscar (¡y ahora lo sabemos!).

 

Conocer el UTS del material que plegamos nos ayudará a calcular algunas cosas:

A) la fuerza requerida para pelgar ese material dada una cierta apertura de matriz (V)

B) la relación entre resistencia, dureza y radio que obtendremos en nuestro perfil.

Los UTS de acero más utilizados son:

  • Acero dulce (1020): 420 MPa

  • Acero inoxidable (304): 700 MPa

  • Hardox 450: 1400 MPa

  • A36: 550 Mpa

  • Aluminio 5052: 230MPa

  • Aluminio T6: 310 MPa

Elongation

Elongación

De todo lo anterior podemos entender fácilmente el concepto de elongación. De hecho, podemos verlo en el video que muestra la prueba UTS.

la elongación del material indica un % de cuánto se alarga (deforma) el material antes de romperse. El % de elongación sería una buena forma de indicar ductilidad.

Por supuesto, la parte exterior de l doblez es la que está sometida a tensión. lo que significa que sufre una elongación. Una vez que se termina la ductilidad del material, vemos parecer grietas en el exterior de nuestro plegado.

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