Corte con el caballito de batalla de la industria

El corte con cizalla usando una máquina cortadora multiusos (ironworker) es simple, con la configuración correcta

July 22, 2009

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Cada máquina cortadora multiusos tiene una estación de corte de placa, pero ¿es la cizalla correcta para el trabajo?

Mucho ha cambiado en el taller de fabricación con los años, pero no la necesidad de máquinas cortadoras multiusos. Con poco ruido o fanfarreas, estos caballitos de batalla de la industria han perforado, entallado, cortado con cizalla, y recortado metal por décadas.

Aunque aun existen versiones mecánicas, las cortadoras hidráulicas acaparan las ventas para estas máquinas multiusos, que vienen en versiones de uno y dos cilindros. Las máquinas de un cilindro típicamente tienen tres o cuatro estaciones de trabajo, los modelos de dos cilindros normalmente tienen cinco: una para punzonado, otra para cortar con cizalla placa o barra plana, otra para entallar y recortar, otra para cortar hierro en ángulo, y una más para cortar canal y vigas. En máquinas de dos cilindros, las estaciones de punzón y cizalla operan de manera independiente, por lo que dos operadores pueden usar la máquina al mismo tiempo.

Las herramientas especializadas permiten a las máquinas cortadoras multiusos hacer más de lo que solían. No es nada raro, por ejemplo, ver una máquina cortadora multiusos con una punzonadora para doblar hoja plana. Pero la mayor parte del trabajo y la mayoría de las estaciones de trabajo todavía están dedicadas a cortar metal. Para obtener el máximo beneficio de las estaciones de corte de una máquina cortadora multiusos, los fabricantes deben seleccionar una con el tonelaje correcto y las características de navaja adecuadas para sus aplicaciones.

Mejorando la Productividad

Cada máquina cortadora multiusos tiene una estación de corte con cizalla de placa, cuya navaja superior desciende hacia la pieza de trabajo a un cierto ángulo de ataque. Una máquina cortadora multiusos con un ángulo alto de ataque tiene un espacio menor entre los bordes de navaja en un lado, cerca del punto de pivote de la navaja, normalmente en el lado izquierdo si se está frente a la máquina (vea la Figura 1).

El espacio se hace más amplio al moverse hacia el lado derecho de la navaja de cizalla. La navaja gira hacia abajo sobre su pivote hacia el metal como si fueran unas tijeras (es por eso que las cizallas de alto ángulo alto de ataque con frecuencia se denominan cizallas de tijera). Una cizalla de placa con un ángulo bajo de ataque desciende hacia la pieza de trabajo como si fuera una guillotina (vea la Figura 2).

Las máquinas cortadoras multiusos tienen estaciones de corte de placa que vienen con ángulos de ataque fijos o variables. Con una máquina con ángulo fijo de ataque, el operador nunca tiene que cambiar el ángulo de la navaja. Sin embargo, puede haber problemas de distorsión, particularmente si el operador está cortando material tanto de calibre delgado como grueso. Si el ángulo de ataque está ajustado para material grueso, el operador verá una buena cantidad de distorsión en la pieza cortada si cambia a material más delgado. Los sistemas de ángulo de ataque variable permiten a los operadores cambiar el ángulo de ataque de bajo (para material grueso) a alto (para material delgado).

El ángulo de ataque de la navaja afecta que tanto de material realmente corte la navaja por vez. Una navaja con ángulo de ataque bajo normalmente es más horizontal. Entre más horizontal sea, más descenderá como una cizalla de guillotina, y más material toca y corta por vez. El ángulo de ataque bajo tiene un inconveniente significativo: requiere más tonelaje para hacer el corte. Sin embargo, ese corte puede hacerse de manera rápida y precisa, dándole a la pieza cortada un borde plano y cuadrado.

Un ángulo de ataque alto en una navaja ejerce una acción de tijera que pone mucha fuerza en un área muy pequeña, separando el metal “a mordidas”, de izquierda a derecha. Debido a que la potencia de corte se concentra en una sola área, la cizalla de ángulo alto de ataque corta más usando menos tonelaje. Desde el punto de vista de la potencia, es una manera más eficiente de cortar metal, por lo cual se prefiere con frecuencia, particularmente si no son absolutamente necesarios cortes de precisión.

Para entender por qué pasa esto, piense en cortar una barra delgada de arcilla. Un cuchillo filoso, colocado paralelo a la barra de arcilla, penetra y hace una separación limpia—pero para que esto ocurra requiere mucha fuerza. Las tijeras, por otro lado, no requieren mucha fuerza para iniciar el corte, pero las navajas de las tijeras tienden a “pellizcar” a la arcilla conforme la traspasan.

Lo mismo ocurre con la cizalla de la máquina cortadora multiusos. Una cizalla de guillotina con un ángulo de ataque bajo hace un corte limpio pero requiere un alto tonelaje; una cizalla de tijera puede cortar más con menos tonelaje, pero al hacerlo, distorsiona la pieza cortada. Se concentra tanta fuerza en un área tan pequeña durante el corte que, al contacto con la cizalla, el corte se lleva realmente porciones del metal circundante (como la arcilla pellizcada). La parte de la pieza de trabajo mantenida sobre la mesa de calibración normalmente tiene menos distorsión. Pero la pieza cortada—la que normalmente termina siendo usada—no tiene nada que evite que la acción de la cizalla se lleve metal en el corte, lo cual crea una pequeña hendidura en el borde superior de la cizalla.

Muchas aplicaciones de máquinas cortadoras multiusos implican cortar placas base o placas de unión, componentes de base que necesitan estar virtualmente libres de distorsión. Debido a esto, las aplicaciones con máquinas cortadoras multiusos, más de la mitad de las veces, requieren cortes de precisión.

Como con muchas máquinas, hay que encontrar un equilibrio. Una máquina cortadora multiusos de un tonelaje más alto cuesta más y requiere más energía para funcionar, pero da suficiente potencia para empujar una cizalla de ángulo bajo de ataque a través de material grueso. Una máquina cortadora multiusos de menor tonelaje cuesta menos y puede cortar menos, aunque puede expandir su capacidad de corte ligeramente con un ángulo de ataque más alto. Sin embargo, la distorsión en el corte puede causar problemas de calidad.

Los avances en el diseño de máquinas hicieron posible que cizallas de ángulo bajo de ataque cortaran metal grueso con menos tonelaje. Por ejemplo, ciertos sistemas ofrecen una navaja de cizalla superior en la cual el centro de la hoja se pandea hacia abajo, hacia la pieza de trabajo (vea la Figura 3). Esto hace que la navaja haga contacto con la pieza de trabajo primero en el centro. Esto no sólo mejora la eficiencia, sino que también reduce la distorsión, lo que significa que hay una mayor oportunidad que la pieza cortada permanezca perfectamente plana.

Espacio entre Navajas: Buscando un Punto Medio

El espacio entre navajas se define como el espacio entre navajas al final de la carrera de la cizalla. (Piense en el espacio entre las navajas de las tijeras cuando las tijeras están cerradas.) Se necesita algún espacio entre las navajas para permitir espacio para las piezas pequeñas de metal fracturado durante el corte.

Si el espacio es demasiado angosto, el metal fracturado no tiene adonde ir, imponiendo una presión tremenda sobre la propia navaja; de hecho, es muy probable que las cizallas ni siquiera puedan cortar el material. Por ejemplo, si una máquina cortadora multiusos con un espacio entre navajas de 0.010 pulgadas fuera a cortar un material de ¾ de pulgada, es muy probable que la hidráulica se apagara, porque la máquina simplemente no podría manejarlo. Un espacio entre navajas demasiado amplio producirá una rebaba tremenda en la parte, conforme el metal es jalado hacia el espacio entre navajas cuando las cizallas se aproximan al fin de su carrera.

Esto saca a relucir una diferencia clave entre una máquina cortadora multiusos y una cizalla de guillotina estándar. Una cizalla de guillotina de 10 pies podría ajustarse para un material de ¼ de pulgada, usando un espacio entre navajas muy angosto de alrededor de 0.008 pulgadas, y ¼ de pulgada es todo lo que cortará la guillotina. Con una máquina cortadora multiusos, una máquina podría tener capacidad para cortar material de 24 pulgadas de largo por 5⁄8 de pulgada de espesor, pero si el material se acorta, la cizalla de placa de la máquina cortadora multiusos puede cortar espesores mayores. El mantener esta flexibilidad requiere, entre otras cosas, un espacio entre navajas capaz de manejar demandas variables.

El espacio entre navajas debe establecerse en un punto medio para la gama de espesores de corte que requerirán sus aplicaciones. Una máquina cortadora multiusos de 120 toneladas, con capacidad para cortar acero suave de 3⁄16 a 1 pulgada de espesor, normalmente tiene un espacio entre navajas ajustado en fábrica de alrededor de 0.022 pulgadas; una máquina de 88 toneladas con capacidad para cortar hasta ¾ de pulgada de espesor podría tener un espacio entre navajas de 0.018 pulgadas.

Estos valores de ninguna manera se adaptan a toda aplicación; el espacio adecuado depende del material y espesores que la máquina cortadora multiusos estará cortando. Una máquina de un tonelaje menor podría tener un espacio entre navajas ajustado a 0.018 pulgadas. Pero si la cizalla estará cortando material entre 1⁄8 y ½ pulgada, es posible que el espacio entre navajas tenga que reajustarse a alrededor de 0.012 pulgadas. Este ajuste a un punto medio permitirá a la máquina cortar material entre 1⁄8 y 5⁄8 de pulgada de espesor. Sin embargo, si luego la máquina cortadora multiusos necesita cortar 5⁄8 de pulgada y espesores mayores, el espacio entre navajas tendrá que abrirse ligeramente para manejar el incremento de los espesores.

Cortando Ángulos y Formas

El mercado ofrece estilos variables de navajas para cortar hierro en ángulo y partes similares en ángulo. Algunas cortan ambos vértices simultáneamente, otras cortan un vértice a la vez.

Ciertos sistemas ofrecen una navaja que puede cortar ambos vértices simultáneamente (vea la Figura 3). Esto permite a los fabricantes—particularmente talleres estructurales que procesan con frecuencia hierro en ángulo no uniforme como material de 5 por 3 pulgadas (12.7cm x 7.62cm) ó 6 por 4 pulgadas (15.24cm x 10.16cm)—cortar ángulos sin distorsión. La navaja acciona a una leva dentro de la máquina. Durante el ciclo de corte con cizalla, la navaja desciende hasta que la punta llega a la V del ángulo; conforme hace esto, tanto el vértice horizontal como el vertical son cortados al mismo tiempo.

Las máquinas cortadoras multiusos también ofrecen otras estaciones que pueden cortar formas especiales, como canales en C, barra en T, y vigas en H. Si un taller procesa, por decir, un canal C de 4 pulgadas, 5 puntos, 4 libras por pie, puede usar una navaja hecha para cortar esa forma exacta. Y como una cizalla de guillotina, estas herramientas para canal especial cortan a plomo el metal produciendo un corte limpio.

Sigue Siendo un Caballito de Batalla

Las máquinas cortadoras multiusos han avanzado significativamente a través de los años. Actualmente las mesas de indexado y los CNC están automatizando uno de los últimos bastiones de operaciones manuales en el taller. Pero automáticas o manuales, las cortadoras multiusos siguen siendo unas de las máquinas más sencillas de operar. Son herramientas indispensables para fabricantes estructurales y de placas, constructores de carrocerías de camiones, fabricantes de ornamentos, talleres pequeños de soldadura, y otros negocios que necesitan una forma rápida de cortar, entallar y punzonar metal.

Si un taller ha invertido en el tonelaje y las herramientas que necesita—incluyendo las configuraciones correctas de cizalla—es muy probable que la máquina cortadora multiusos siga siendo el caballito de batalla de la industria en las próximas décadas.



Don Letourneau

Contributing Writer
Comeq
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