La conformación por laminación es un proceso metalúrgico utilizado para conformar chapas metálicas en perfiles personalizados mediante una serie de soportes de laminación consecutivos. Permite la producción continua de piezas de sección variable a gran velocidad. Perfiladoras de canal están diseñados específicamente para formar secciones de canal, que tienen una sección transversal en forma de C.
Cómo funciona el perfilado de canales
Una perfiladora de canal forma secciones de canal haciendo pasar tiras de chapa metálica a través de una serie de rodillos. Cada soporte va formando la chapa en el perfil de canal en forma de C deseado.
El proceso comienza introduciendo una tira plana de chapa metálica en la laminadora. La tira pasa por un mecanismo de enderezamiento para eliminar cualquier curvatura de la bobina. A continuación, entra en los soportes de conformado, cada uno de los cuales realiza pequeñas curvaturas hasta conseguir la forma final.
Los componentes clave de una perfiladora de canal incluyen:
- Desenrollador: Introduce la tira de bobina de chapa en la máquina
- Mesa de alimentación: Apoya y guía a la banda a lo largo del proceso
- Puestos de formación: Doblar y formar la tira progresivamente en secciones de canal
- Prensa de corte: Corta canales acabados a medida
Los soportes de conformado utilizan rodillos de acero templado grabados con el perfil deseado. Los rodillos superior e inferior giran para sujetar y doblar la banda a su paso. Cada soporte realiza una pequeña curvatura incremental, normalmente de 5 a 15 grados.
Cuando la banda sale del último soporte, ya se ha doblado en forma de canal en C. Los canales pasan a la prensa de corte para ser cortados a la longitud deseada. A continuación, los canales pasan a la prensa de corte para ser cortados a la longitud deseada. A continuación, se descargan para su posterior procesamiento o uso directo.
Ventajas de los canales perfilados
El perfilado de canales ofrece muchas ventajas en comparación con otros procesos de conformado de metales:
- Alta productividad: Los canales pueden fabricarse en serie a velocidades lineales rápidas de hasta 100 m/min.
- Flexibilidad: Los perfiles se pueden cambiar ajustando o sustituyendo los rodillos
- Precisión: Los canales tienen dimensiones precisas en toda su longitud
- Calidad: Se consiguen perfiles uniformes y acabados superficiales lisos
- Bajo coste: La producción eficiente supone un ahorro de costes en comparación con otros métodos
- Ahorro de material: Se produce menos chatarra en comparación con la estampación o la fabricación
- Fuerza: El endurecimiento durante el conformado mejora la resistencia
Estas ventajas hacen que los canales perfilados sean ideales para la producción de grandes volúmenes. Los canales pueden utilizarse directamente o incorporarse a diversas estructuras y ensamblajes.
Componentes de la perfiladora de canal
Las líneas de perfilado de canales incorporan una serie de componentes y subsistemas. Entre ellos se incluyen:
Equipo de desenrollado
La chapa se suministra en grandes bobinas de varias toneladas. Para desenrollar la bobina e introducirla en la laminadora se utilizan equipos de desenrollado, como un desenrollador o un enrollador. Funciones como el desenrollado motorizado, el carro de bobinas y las grúas de manipulación de bobinas automatizan el proceso.
Mesa de alimentación
Se trata de una estructura de mesa plana que soporta la banda cuando entra en la laminadora. Centra la banda y la guía en una trayectoria recta hacia los soportes de conformado. La mesa de alimentación puede estar motorizada o automatizada.
Soportes de moldeo
El corazón de la máquina. Normalmente, entre 10 y 16 soportes de conformado doblan la banda de forma incremental para formar el perfil del canal. Cada soporte consta de:
- Rodillos superior e inferior grabados con el perfil de contorno
- Carcasas que soportan los ejes de los rodillos
- Mecanismos de ajuste del rodillo
- Motores de accionamiento de rodillos y transmisión
Las estaciones de conformado de cambio rápido permiten cambiar rápidamente de perfil. Los soportes suelen ser modulares para mayor flexibilidad.
Estación de esquila
Una cizalla motorizada corta los canales acabados a medida a medida que salen del último soporte de conformado. La capacidad de corte debe coincidir con el tamaño del canal y el grosor del material.
Tablas de transferencia
Los transportadores de rodillos transfieren los segmentos de canal desde la cizalla a procesos fuera de línea como estaciones de desbarbado, marcado, embalaje o fabricación.
Sistema de control
Los controles basados en PLC coordinan la secuencia de perfilado. Controlan funciones como la velocidad de avance de la banda, las RPM de los rodillos, el funcionamiento de la cizalla y las mesas de transferencia.
Equipamiento de seguridad
Las protecciones, vallas, paradas de emergencia y otros dispositivos protegen a los trabajadores de acuerdo con las normas de seguridad de la maquinaria.
Configuraciones de laminadores
Las perfiladoras de canal están disponibles en distintas configuraciones:
Perfilado horizontal
La banda pasa horizontalmente a través de los soportes. Fácil de manejar y adecuada para producciones bajas-medias.
Perfilado vertical
La banda se desplaza verticalmente hacia arriba a través de los soportes. Permite altos índices de producción, pero las tiras requieren apoyo contra la gravedad.
Perfilado curvo
Los soportes están dispuestos en forma de C curva. Permite altas velocidades y evita el pandeo de la banda. Necesita espacio adicional en el suelo.
Perfilado con cabezal giratorio o rotativo
La banda pasa alrededor de un cabezal giratorio con pasadas de formación en espiral. Disposición compacta pero velocidades inferiores a las de las máquinas en línea.
La disposición óptima de la laminadora depende del tamaño de los canales, el ritmo de producción y las necesidades de espacio.
Diseño del proceso de perfilado
El diseño adecuado del proceso es crucial para producir canales perfilados de calidad:
- Diseño del perfil del canal mediante CAD
- Desarrollo del plan de flexión secuencial
- Optimización de la programación de pases de rodillos
- Diseño de pasadas de rodillo: perfil, contornos, líneas de coincidencia
- Simulación virtual mediante AEF
- Validación de prototipos en perfiladoras
- Finalización del diseño del paso de rodillos
Se necesitan ingenieros expertos en perfilado para convertir la forma de un canal en un sólido proceso de producción. La creación virtual de prototipos mediante CAD y FEA reduce el tiempo y los costes de desarrollo.
Utillaje de perfilado
El utillaje consiste en los rodillos que forman el perfil del canal. Los factores clave del diseño del utillaje son:
Materiales en rollo
- Rodillos de acero laminados en caliente o en frío con una dureza de 58-62 HRC
- Adamita para prolongar la vida útil de los rodillos
- Manguitos de hierro o acero encogidos sobre núcleos de acero
Fabricación de rollos
- Mecanizado CNC de rodillos con grabado de perfiles
- Tratamientos superficiales como la nitruración para aumentar la dureza
Geometría del balanceo
- Coincidencia de perfiles entre los rodillos superior e inferior
- Diseño de contorno para evitar ondulaciones
- Radios, filetes y alisado
Estrías y transmisiones
- Los ejes estriados transmiten el par de la caja de cambios a los rodillos
- Los pasadores de arrastre permiten ajustar el balanceo longitudinal
Los experimentados ingenieros de utillaje optimizan la geometría de los rodillos para obtener canales de calidad y largas tiradas de producción.
Instalación de una línea de perfilado
Al instalar un sistema de perfilado de canales:
- Ancle la máquina firmemente al suelo
- Nivele todos los soportes y componentes
- Alinear los soportes de conformado en la dirección de la máquina
- Instalar los armarios eléctricos, el cableado y los controles.
- Añadir dispositivos de protección
- Prueba de funcionamiento para confirmar que funciona sin problemas
La configuración debe ser muy precisa para un seguimiento y alineación adecuados de la banda a través de los soportes de rodillos. Es aconsejable que el fabricante de la máquina realice el mantenimiento in situ.
Parámetros del proceso de perfilado
Los parámetros clave del proceso incluyen:
- Ancho de banda: Posibilidad de 25 mm a 2.500 mm
- Espesor de la banda: Grosor de 0,5 a 8 mm
- Material de la banda: Acero dulce, acero inoxidable, aluminio
- Velocidad de conformado: Hasta 100 m/min en función del perfil
- Longitud de corte: 0,5 m a 15 m (fijado por la cizalla)
Los límites de capacidad de la máquina deben coincidir con las especificaciones requeridas del canal.
Consideraciones sobre el diseño del perfil del canal
La geometría del canal influye en la conformabilidad, la calidad y el utillaje. Factores a tener en cuenta:
- Profundidad del canal frente a anchura: Los canales profundos y estrechos son más difíciles de rodar
- Radio interior: Un radio más grande es más fácil de formar
- Ángulos de pared: Las curvas graduales se extienden por más rodales
- Web plana: Una banda convexa ayuda a evitar desviaciones
- Bridas: Las bridas anchas pueden necesitar rodillos de soporte
- Simetría: Los perfiles superior e inferior similares son ideales
Evite las paredes gruesas y las curvas cerradas. La simulación por AEF valida el diseño del perfil.
Metales adecuados para el perfilado
Entre los metales laminados más comunes figuran:
- Acero dulce: Acero bajo en carbono con buena conformabilidad. Más económico.
- Acero de alta resistencia: Más fuerte pero más difícil de formar. Puede necesitar más pasadas de formado.
- Acero inoxidable: Más caro pero tiene una gran resistencia a la corrosión. Requiere herramientas de alta precisión.
- Aluminio: Ligero y resistente a la corrosión, pero difícil de moldear sin que se agriete.
También son posibles los revestimientos de acero prepintado y acero galvanizado.
Operaciones secundarias
Entre los procesos secundarios habituales tras el perfilado se incluyen:
- Cortando: Cizallado de los canales a las longitudes especificadas
- Perforación: Perforación de orificios para conexiones
- Inserción de hardware: Fijación de clips, soportes, conectores
- Embalaje: Enfajar, apilar, envolver para el transporte
- Fabricación adicional: Unir, soldar, fijar mecánicamente
La manipulación automatizada de piezas puede integrar procesos secundarios para lograr una alta productividad.
Aplicaciones de perfilado de canales
Entre las aplicaciones habituales de las secciones de canal perfiladas se incluyen:
- Construcción de edificios: Montantes, perfiles de ventanas, revestimientos, correas, vigas
- Estructuras en los tejados: Tejados de junta alzada, marquesinas, pasarelas, marcos de paneles solares
- Estanterías y estanterías: Estanterías para supermercados, estanterías industriales, sistemas de almacenamiento
- Muebles: Sillas, mesas, expositores
- Automóvil: Rieles de techo, paneles de balancín, estribos, revestimientos de camión
- Electrodomésticos: Tambores de lavadoras, revestimientos de frigoríficos
- Contenedores marítimos: Paneles laterales y de techo, puertas
- Eléctrico: Barras conductoras, bandejas portacables, cajas de derivación
Los canales perfilados ofrecen un excelente rendimiento funcional combinado con eficacia y economía.
Ventajas del perfilado sobre otros métodos
En comparación con otros métodos de conformado de metales, el perfilado proporciona:
- Menor coste frente a la estampación o la fabricación
- Alta productividad con procesamiento lineal continuo
- Ahorro de material debido a la entrada de hojas planas
- Flexibilidad de herramientas de cambio rápido
- Fuerza del trabajo en frío
- Buena precisión en toda su longitud
- Superficies de calidad sin alabeo ni distorsión
- Ideal para piezas largas como el armazón de un edificio
- Funcionamiento silencioso adecuado para zonas de oficinas
Estas ventajas hacen que el perfilado sea el proceso elegido para producir canales, montantes, perfiles para tejados y otros componentes de gran volumen.
Preguntas más frecuentes
¿Qué materiales pueden laminarse para formar canales?
- Los más comunes son el acero con bajo contenido en carbono, el acero de alta resistencia y el acero inoxidable. El aluminio también es posible, pero supone un reto. Los metales acabados, como el acero galvanizado, prepintado y resistente a la intemperie, también pueden laminarse.
¿Qué espesores se pueden laminar?
Se pueden formar materiales de 0,5 mm a 8 mm aproximadamente. El material más fino puede elastificarse excesivamente. Un material más grueso requiere más pasadas de perfilado.
¿Qué longitud puede tener un canal en rollo?
Son posibles longitudes de hasta 15 m. El único límite es el tamaño de la bobina de material y la capacidad de manipulación.
¿Cuántos perfiles diferentes puede fabricar una máquina?
Gracias a las herramientas de cambio rápido, es posible realizar cientos de perfiles diferentes en una sola máquina. El cambio de bobina se realiza en 1-2 horas.
¿Qué tolerancias puede tener un canal?
El perfilado puede alcanzar tolerancias de +/- 0,5 mm. La precisión requiere herramientas bien alineadas y control del proceso.
¿Cuál es el ritmo de producción?
En función de la complejidad del perfil, es posible alcanzar hasta 100 m/min. Las velocidades de producción habituales son de 10-40 m/min.
¿Con qué rapidez se pueden cambiar las herramientas de laminación?
Con el utillaje de cambio rápido, el cambio de perfil se realiza en 1-2 horas. El cambio de utillaje fijo requiere más tiempo.
¿Qué conocimientos son necesarios para el diseño de utillaje para rodillos?
Se necesitan ingenieros experimentados en herramientas de rodillos para el desarrollo de perfiles de calidad, simulación y creación de prototipos.
¿Cómo deben diseñarse los canales para facilitar el perfilado?
Evite las paredes gruesas, los radios estrechos y las formas muy asimétricas. Las redes convexas y los radios grandes también ayudan.
¿Qué equipo de seguridad debe utilizarse en las perfiladoras?
Protección total de la máquina, paradas de emergencia, bloqueos y EPI, como protección auditiva y gafas de seguridad.
Conclusión
El perfilado de canales ofrece una forma económica de producir en masa secciones de canales en forma de C con precisión y repetibilidad. Con capacidad para formar diversos perfiles de material fino a grueso, las perfiladoras de canales son el equipo ideal para la construcción, la edificación, la automoción y la fabricación en general.
