Formado con rodillos: un proceso de un solo paso que a veces se pasa por alto

Formado con rodillos de tubos soldados especiales con características complejas, todo en una operación

December 21, 2012

Figura 1 La flexibilidad del formado con rodi-llos permite que se integren procesos secundarios en un solo proceso de producción. Agujeros, ranuras y otras características se agregan fácilmente combinando pre-entallado, entallado intermedio o post-entallado con el proceso de formado con rodillos.

Los directivos de Meggitt Defense Systems necesitaban una forma de reducir el costo de sus simuladores y campos de tiro interiores y exteriores. Cada vez que un usuario aprieta el botón para recuperar un objetivo el motor jala el cable, una acción que induce una tensión significativa. Después de un uso repetido, la tensión de los cables necesita ajustarse. Eventualmente, los cables se desgastan y se rompen.

Ésa es la razón de que la compañía de Irvine, Calif., deseara desarrollar un sistema de recuperación de una sola pieza con un diseño que eliminara los cables totalmente. El nuevo diseño conlleva un ensamble de rueditas accionado por motor que viaja a lo largo de un riel. Cuando el usuario presiona el botón, el motor inmediatamente impulsa las rueditas, sin que se requieran cables.

Para el nuevo riel, la firma evaluó muchas opciones, la mayoría de las cua-les incluía múltiples piezas que tenían que ensamblarse, así como herraje. Todo esto aumentaba la complejidad y el costo. Lo que esta aplicación necesitaba era un proceso que pudiera combinar muchos procesos de fabricación en una operación “de un solo paso”. Al final, los directivos de Meggitt acudieron a una tecnología que ha hecho esto durante años. Eligieron el formado con rodillos.

Principios del formado con rodillos

Historias como ésta se han vuelto más comunes conforme los manufactureros ven con nuevos ojos ese secular proceso de formado de metales. El herramental de rodillos no sólo puede formar perfiles sumamente complejos, sino que el proceso además puede eliminar costosos procesos secundarios que toman mucho tiempo. El formado con rodillos no es sólo para paneles o canaletas simples, también es para tubos soldados especiales. Los componentes empiezan como un rollo de metal y son formados en la fresa de rodillos; el pre-entallado agrega las ranuras y agujeros deseados; luego, finalmente se sueldan con cordón. Todo esto puede hacerse en un solo proceso de producción: el formado con rodillos.

Figura 2 Diseñada para campos de tiro, esta sección formada con rodillos es un tubo hueco cuadrado que forma una T en una esquina. El diseño crea un riel para que rueditas accionadas por motor muevan el blanco de tiro hacia atrás y hacia adelante.

En el formado con rodillos, una tira continua de metal, típicamente enro-llada, pasa a través de un conjunto consecutivo de rodillos, o bases de formado. Cada base gradualmente forma la tira a la forma de sección transversal deseada. La naturaleza del formado con rodillos permite que operaciones secundarias—ya sea soldadura, avellanado u otro proceso—se integren en una línea de producción. Pre-entallado, entallado intermedio y post-entallado (es decir, entallado antes, a la mitad o después del formado y de la soldadura) pueden formar agujeros y ranuras fácilmente (vea la Figura 1). El proceso destaca en aplicaciones que requieren producciones en alto volumen de partes metálicas con tolerancias exigentes y secciones transversales consistentes, ya sea simples o complejas. Típicamente maneja espesores de material de 0.010 a 0.375 pulgadas.

La única limitación significativa es la formabilidad del material. El material en tubos especiales no está limitado a aceros al carbón laminados en frío o en caliente. De hecho, muchos están hechos de aceros de baja aleación de alta resistencia (HSLA, por sus siglas en inglés), aluminio, acero inoxidable y otros materiales soldables.

Formas complejas, fabricación más simple

Las formas especiales conformadas con rodillo no se limitan a tubos cuadrados, rectangulares o redondos; además pue-den tener múltiples lados y radios. Por ejemplo, una porción del material puede doblarse a 180 grados, creando dobladi-llos que refuerzan ciertas áreas de una sección transversal.

De hecho, los gerentes de manufactura de Meggitt Defense Systems usaron este concepto en su total beneficio para el riel del campo de tiro “inalámbrico” de la compañía—es decir, un diseño de tubo soldado que realmente elimina la necesidad de que un cable mueva el blanco de disparo hacia adelante y hacia atrás.

El concepto tiene un tubo cuadrado hueco construido con acero galvanizado durable para soportar los rigores del uso interior y exterior. La sección transversal tiene una forma en T en una esquina, una forma que requiere varios dobleces a 180 grados. Este diseño crea un riel para las rueditas accionadas por motor (vea la Figura 2).

Figura 3 Los tubos y las secciones de sombrero para este encofrado—usado para construir paredes de concreto—requerían agujeros, ranuras y soldadura de alta frecuencia. Todo esto se hizo en línea en el formador de rodillos.

Entre las bases de rodillos hay un proceso de avellanado en línea que elimina la necesidad de operaciones secundarias, o la necesidad de que los técnicos de Meggitt taladren agujeros al instalar los rieles en los sitios de los clientes. Cada sección de 8 pies (2.4 m) tiene cuatro agujeros avellanados de auto-aterrajado. Estos permiten a los instaladores conectar estas secciones usando insertos diseñados específicamente, para un ensamble rápido en sitio. El sistema modular puede construirse para ajustarse a cualquier tamaño de campo de tiro.

Una vez instalados, los tubos interbloqueados crean un riel de una pieza que permite al objetivo deslizarse hacia atrás y hacia adelante. Éste es el primer sistema de recuperación de blancos de la industria verdaderamente inalámbrico con giro de 360 grados (lo que significa que puede hacer girar al blanco totalmente) —y sin el formado con rodillos, el diseño no hubiera sido rentable.

Formado complejo, ensamble simple

A.H. Harris, con sede en West Hartford, Conn., una compañía de suministros para la construcción, necesitaba un sistema de encofrado que fuera ligero y fácil de ensamblar. Usado en toda la industria de la construcción, el encofrado es una serie de rieles especiales, ensamblados en forma de bloque Lego^® o juego Erector^®, construidos para formar el armazón estructural para paredes de concreto. Entre más robustos y más fáciles de ensamblar sean estos sistemas, mejor.

El productor de las secciones tubulares de este encofrado es un sistema de formado con rodillos con soldadura de alta frecuencia en línea. La soldadura por contacto de alta frecuencia usa rodillos de apriete para calentar las piezas de trabajo para producir una soldadura forjada. El proceso usa una fuente de e-nergía de alta frecuencia. Esta soldadura forjada puede forzar impurezas hacia la superficie en forma de escoria, que puede eliminarse (o rebajarse) con un cortador en línea.

La soldadura de alta frecuencia en línea se usa para la tubería rectangular formada con rodillo que comprende secciones perimetrales de secciones de pane-les de encofrado de A.H. Harris. Secciones separadas de sombrero, cada una con requerimientos de geometría muy compleja, cubren las secciones transversales del encofrado (vea las Figuras 3 y 4).

Figura 4 El diseño de A.H. Harris conlleva canales de sombrero complejos que tienen lengüetas que se empatan con el tubo perimetral para soldadura robótica.

Un sistema de soldadura robótica conecta esas secciones de sombrero a la tubería rectangular exterior. Esto requie-re post-entallado en el proceso de formado con rodillos para crear la lengüeta al final de cada sección de sombrero. Las lengüetas, que tienen dimensiones especialmente críticas, se deslizan en ranuras en la tubería rectangular (también cortadas en el formador de rodillos) para crear un arreglo de unión repetible con auto-fijación para la soldadura robótica.

Aun así, independientemente de qué tan preciso sea el formado con rodillos o la soldadura robótica, no importará si las secciones transversales de encofrado son demasiado pesadas para que los trabajadores de la construcción las ensamblen rápidamente. Ésa es la razón de que el diseño use acero galvanizado de alta resistencia, el cual permite el uso de metal de calibre más delgado mientras que mejora la resistencia total. El reducir el peso también reduce el costo de los componentes formados con rodillos.

A.H. Harris usa su abrazadera patentada (vea la Figura 3) que permite a los trabajadores de la construcción conectar varias secciones de encofrado rápidamente en el sitio de trabajo. Sin embargo, hacer que este concepto de sujeción funcione requiere varios agujeros, ranuras y otras formas y geometrías cortadas—y cada uno de éstos es integrado en línea en el formador de rodillos.

Diseño innovador de formas con rodillos

Cuando usted une el diseño innovador con el formado moderno con rodillos, abunda la eficiencia, especialmente al integrar operaciones secundarias. Con ideas innovadoras, los diseñadores e in-genieros de formado con rodillos pueden trabajar en conjunto para crear un producto verdaderamente competitivo—y rentable.

La soldadura por láser se está haciendo popular en la industria del formado con rodillos. El láser puede soldar muy cerca de atributos en una sección transversal con menos distorsión que otros procesos de soldadura. En el producto que se muestra, una soldadura de cordón por láser mantiene la placa superior en su sitio. El formado por rodillos usa tecnologías para crear perfiles unidos de forma continua de componentes múltiples.