La fabricación de piezas metálicas se ha convertido en una parte integral del proceso de fabricación. Desde sujetapapeles hasta piezas de aviones, se usa ampliamente en la creación de piezas para diversas industrias. Cada vez que se sube a su automóvil para tomar su teléfono o manipular una herramienta, está utilizando un producto que es el resultado de la fabricación de piezas metálicas. Nuestro sistema se basa en estas piezas metálicas y, sin ellas, no podríamos crear nuestras casas, fabricar aparatos electrónicos o mantener nuestros vehículos en funcionamiento.
Este artículo le trae una guía completa de fabricación de metal, explicando todo lo que necesita saber. Desde la definición de fabricaciones metálicas, tipos, aplicación hasta sus opciones de acabado superficial. Además, esta guía le servirá con todos los aspectos de la fabricación de piezas metálicas. Al final, tendrá una mejor comprensión de este proceso crucial y podrá tomar decisiones en consecuencia.
¿Qué es la fabricación de metal?
La fabricación de metal es un término amplio que puede referirse al proceso de fabricación de piezas metálicas, como doblar, cortar, ensamblar, dar forma o moldear metales en la estructura deseada. También puede llamar a este proceso un proceso de valor agregado que implica la creación de piezas, máquinas y otras estructuras a partir de materias primas.
En la fabricación de piezas de metal, en lugar de ensamblar componentes listos para obtener el producto final, fabrica el producto final a partir de la materia prima o semi-prima. El proceso emplea láminas, varillas, palanquillas y barras de metal en bruto para producir las nuevas piezas de metal.
Tipos de materiales metálicos: una descripción general
Todos los días nos encontramos con docenas de metales diferentes en nuestra vida. Hay muchos tipos diferentes de metal por ahí y tienen dos categorías diferentes. Echemos un vistazo a ambos.
- Metal duro: Este tipo de metal consiste en la matriz de metal que utiliza material duro para mantenerse unido, lo que los hace más resistentes en comparación con las aleaciones, los metales puros o el acero endurecido. Estos metales son más duros pero también frágiles. Además, los metales duros se utilizan en la producción de materiales de corte como taladros, fresas, cinceles, etc. Además, las herramientas de punzonado y conformado pueden utilizar metales duros. La resistencia a la temperatura de los metales duros es significativamente mayor que la de otros metales. Algunos de los ejemplos de metales duros son tungsteno, acero, titanio y cromo.
- Metal blando: Esta es la clase especial de material metálico que tiene baja dureza. El material blando es un material de ingeniería de superficies y puede ser un lubricante sólido para aplicaciones de rodadura y deslizamiento. Estos metales blandos reducen la fricción en los componentes mecánicos y mejoran la capacidad antidesgaste. Además, pueden mejorar y aumentar la vida útil del equipo. El oro, el plomo, la plata, el torio, el magnesio, el zinc, el estaño, el aluminio, el cobre, el latón y el bronce son ejemplos de metales blandos.
Cómo fabricar piezas de metal
La fabricación de piezas metálicas varía significativamente para los diferentes tipos de metales. Cada tipo de fabricación tiene sus resistencias y compatibilidades. Para brindarle una mejor comprensión de la gama de diferentes métodos de producción y ayudarlo a tomar la mejor decisión, a continuación le ofrecemos una descripción general de los procesos de fabricación de metal.
Mecanizado CNC: Eliminación de material
El mecanizado CNC es un proceso de fabricación controlado por computadora para cortar materia prima en la forma deseada a través del proceso de eliminación de material. Hay muchos tipos diferentes de operaciones de mecanizado en mecanizado CNC de precisión, puede emplear cualquiera de estos según la complejidad de la geometría y la textura de la superficie que necesite. En consecuencia, es la opción óptima de fabricación de piezas metálicas para complejidad y volumen de baja a media.
El mecanizado CNC es el proceso de referencia para muchas industrias. Las dos categorías principales de la técnica son el torneado y fresado CNC.
La fresadora tiene una herramienta de corte multipunto. El proceso de fresado utiliza este cortador giratorio para eliminar el material no deseado del material metálico (pieza de trabajo) y obtener la forma deseada de la pieza metálica. Esto se logra mediante la rotación multieje de la herramienta de corte. Además, en el torneado CNC, un único filo elimina el exceso de metal de la pieza de trabajo giratoria para producir una estructura cilíndrica en la pieza metálica. La pieza de trabajo giratoria se alimenta a la herramienta de corte en movimiento lentamente en una dirección paralela al eje de rotación de la pieza metálica.
Aplicaciones de piezas de metal mecanizadas CNC
Casi todas las industrias del mundo actual utilizan piezas de metal torneadas y fresadas con CNC. Estas piezas son los caballos de batalla de las industrias modernas. Con la ayuda del torneado CNC, el automotorLa industria de telecomunicaciones, electricidad, maquinaria y electrónica produce múltiples componentes. Por ejemplo, el torneado CNC ayuda a crear casquillos, ejes, pasadores, varillas, cajas de engranajes y cabezales.
El fresado CNC también es una operación de mecanizado muy conocida para la fabricación de metales. Aeroespacial estructuras, modelos de automóviles, componentes médicos y casi cualquier pieza de metal que pueda imaginar podría mecanizarse con fresado CNC.
Extrusión: empujar metales en un dado
Este proceso consiste en empujar el metal calentado en un dado. El troquel crea la forma en un tubo o en forma de L. El metal se puede estructurar en formas más complejas a través de esta técnica. Las piezas de metal producidas por extrusión requieren un acabado posterior, como taladrado, corte y mecanizado. Este es un proceso ideal que necesita secciones transversales constantes. La extrusión en caliente puede hacer piezas más grandes y de extrema complejidad. Por el contrario, la extrusión en frío fabrica piezas más pequeñas con menos complejidad.
En este proceso, una bala cilíndrica es forzada a fluir a través de una cavidad cerrada en la que se encuentra un troquel de la sección transversal deseada. Estas secciones transversales perfilan las piezas metálicas y las expulsan con una prensa hidráulica o mecánica. La pieza metálica sale con la forma deseada.
La extrusión incluye tres tipos de operaciones diferentes, extrusión en caliente, extrusión en frío y fricción. Mangos de extrusión en caliente a alta temperatura para evitar que el material se endurezca. La extrusión en frío implica temperatura ambiente porque el material puede tener menos oxidación, mayor tolerancia y ser más fuerte. Por último, el proceso de fricción requiere fuerza para empujar la carga contra el dado.
Aplicaciones de piezas de metal extruido
La extrusión proporciona una superficie lisa para las pinturas y los acabados. Esta característica lo hace ideal para la cosmética y piezas de precisión. Las industrias aeroespacial y automotriz utilizan este proceso para sus componentes. También es útil en aplicaciones de ventanas, barandas y pisos.
Estampado: Corte y Doblado de Piezas
El proceso de estampado puede formar formas, imágenes y letras en láminas de metal. Las prensas hidráulicas y mecánicas son dos tipos de estampado. Esta técnica dobla, perfora y corta la hoja de metal para darle la forma deseada. A través de este proceso, se pueden moldear láminas de ¼ de espesor en ciertos tamaños y formas. La operación de estampado incluye troquelado, acuñado de metal y formación de cuatro diapositivas. Este proceso es altamente escalable para altos volúmenes y complejidad con costos unitarios bajos.
El estampado implica múltiples técnicas para la proceso de fabricacion de chapa incluyendo punzonado, doblado, repujado, acuñado y rebordeado. Esta podría ser una operación de una sola etapa en la que presiona el metal para producir la forma deseada en la lámina en una operación de múltiples etapas. Este proceso normalmente utiliza una hoja de metal fría.
Aplicaciones de piezas metálicas estampadas
El estampado es el proceso para la fabricación de millones de piezas en las industrias electrónica, de electrodomésticos y automotriz cada año. Este método es adecuado para fabricar piezas funcionales de gran volumen, como cajas, soportes y chasis. También es una opción óptima para la industria de la robótica.
Forja: dar forma al metal
Es un proceso de fabricación que utiliza fuerzas de compresión localizadas para dar forma al metal. Para decirlo en palabras simples, este es el proceso de calentar y dar forma a los metales. Además, es un proceso industrial automatizado popular. Las piezas forjables van desde kilogramos hasta cien toneladas métricas. Las industrias modernas utilizan máquinas de forja de alto impacto para dar forma a los metales en estructuras deseables. La forja produce componentes metálicos más resistentes que la fundición y el mecanizado. Este proceso es económico y produce menos residuos.
Es un proceso simple que incluye cinco pasos: calentamiento, ejecución, forjado, enfriamiento y acabado. Además, este proceso no requiere una reducción del metal en líquido, calentar el metal hasta un estado maleable es suficiente para forjarlo, lo que hace que la pieza metálica sea más resistente.
Aplicaciones de piezas de metal forjado
Las industrias generalizadas en todo el mundo tienen la necesidad de componentes de metal forjado. La industria automotriz utiliza estos componentes para aplicaciones de impacto y estrés, como husillos de ruedas, pernos rey, ejes, bolas de torsión, etc. Estas piezas tienen aplicaciones en herramientas quirúrgicas, transmisión eléctrica, ferretería doméstica y equipos industriales en general.
Fundición: proceso de fabricación tradicional
Es uno de los procesos de fabricación de piezas metálicas más flexibles. La fundición es ideal para una amplia gama de estructuras metálicas de formas complejas. Se puede decir que es la solución económica a los problemas de fabricación de metal que, de otro modo, requerirían varios métodos para resolverse. El proceso vierte el material líquido en un molde que es una cavidad hueca prefabricada de la estructura deseada. Luego, puede enfriar el material y luego expulsarlo sólidamente del molde para obtener la pieza de metal fundido.
Hay dos métodos bien conocidos de fundición. Echemos un vistazo a ambos.
- Fundición de inversiones: El casting de inversión utiliza el modelo de cera del producto final. La cera se recubre con cerámica, una vez que la cerámica se endurece, la cera se calienta y se drena. La capa de cerámica endurecida se convierte en el molde para la pieza de metal deseada. El metal fundido se vierte en el molde y se deja enfriar y separar del molde. Este proceso asegura la producción de piezas detalladas y complejas. La fundición de inversión puede satisfacer pequeñas necesidades de producción.
- Die Casting: Este proceso fuerza el metal líquido dentro de un molde con la ayuda de presión hidráulica. Los moldes de acero se fabrican de manera que produzcan formas complejas que garanticen la repetibilidad y la precisión con eficacia. En consecuencia, la fundición a presión es adecuada para grandes series de piezas fundidas de tamaño pequeño a mediano con la máxima complejidad.
Aplicaciones de piezas de metal fundido
Este proceso es capaz de fabricar casi todos los dispositivos mecánicos fabricados comercialmente en la actualidad. Además, en términos de producción, el casting supera Mecanizado CNC a precio y otros aspectos. Este método de fabricación de metales fabrica lavadoras, tuberías de metal y componentes de automóviles con regularidad.
Moldeo por inyección de metal: proceso de producción de gran volumen
En este proceso, el metal se pulveriza finamente y luego se mezcla con material aglutinante para crear la materia prima. Luego, la materia prima se solidifica y se forma en el producto final. Esta técnica es ideal para la producción de gran volumen y también rentable que, de lo contrario, sería bastante costosa de fabricar con otros métodos.
El moldeo por inyección de metal se diferencia de la fundición a presión en que utiliza una alimentación de mezcla de polímero y metal. La mezcla de metal y polímero se crea en el primer paso. Después de eso, el proceso se derretirá y luego inyectará la materia prima en polvo en el molde y luego se enfriará y solidificará para tomar la forma del molde. En el último paso, expulse la pieza moldeada del molde y límpiela.
Aplicaciones de Piezas Metálicas Moldeadas por Inyección
Este proceso es una tecnología innovadora en la fabricación de piezas metálicas que tiene la capacidad de producir piezas complejas en grandes cantidades con consistencia. Hay muchas piezas que utilizan esta técnica para producir en la industria automotriz. Este proceso de fabricación también produce muchos otros productos de aviones, equipos médicos, accesorios, adornos, computadoras, productos de oficina y componentes de electrodomésticos.
Nota: Para la fabricación dispositivos médicos, la técnica de moldeo por inyección de plástico también es una forma increíblemente efectiva.
Impresión 3D en metal: geometrías complejas y piezas de bajo volumen
La impresión 3D de metal utiliza tecnología láser para producir piezas de metal. Este método es común en prototipos y como sustituto de la fundición de bajo volumen. La técnica es ideal cuando se trata de piezas de bajo volumen altamente complejas con bajo costo y menor tiempo de entrega. La impresión 3D de metal también es reconocida por su capacidad para producir ensamblajes y geometrías todo en uno con áreas inaccesibles que son casi imposibles con las herramientas estándar.
En este proceso, las partículas metálicas son impresión 3D paso a paso. En la impresión 3D de metal, la cámara donde se realiza esta operación se llena con gas inerte (por ejemplo, argón) para reducir la oxidación del polvo metálico y luego se calienta. Después de eso, extienda una capa delgada de polvo metálico sobre la plataforma de construcción y un láser escanea la sección transversal de los componentes fusionando las partículas de metal para crear una capa. Se escanea toda el área del modelo y la parte completamente sólida se construye de esta manera. Ahora la pieza impresa en 3D de metal final está lista para usar.
Aplicaciones de piezas de metal impresas en 3D
La impresión 3D en metal permite la fabricación rápida y económica de las diferentes piezas industriales. Sin embargo, es famoso por la producción en masa de herramientas personalizadas y la producción de bajo volumen de instrumentos especializados. Por lo tanto, la técnica es una excelente manera de producir prototipos completamente funcionales, carcasas rígidas, conductos, piezas de repuesto, herramientas de producción, implantes quirúrgicos y dentales, artículos de joyería y decoración, y muchos otros componentes en diferentes industrias modernas.
Opciones de acabado superficial para piezas de metal
Este es el proceso final en la operación de fabricación. Acabado de superficies proporciona protección ambiental y estética a las piezas fabricadas en metal. Además, este proceso mejora características como la rugosidad de la superficie y la resistencia a la corrosión, que está más allá de la capacidad de las operaciones de mecanizado. Además, algunos tratamientos también pueden aumentar las propiedades mecánicas y eléctricas de las piezas metálicas.
A continuación se mencionan algunas de las opciones de acabado de superficies para piezas metálicas.
- galvanoplastia
- Revestimiento electrolítico
- Oxidación anódica
- Tratamiento químico
- Revestimiento de vacío
- Inmersión caliente
- Pintura
- Pulverización térmica
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Conclusión
Es imperativo que el metal sea un material extremadamente importante para muchas industrias y artículos para el hogar que nos han brindado equipos tan impresionantes que nos hicieron la vida más fácil y mejor. En este artículo, hemos discutido la fabricación de piezas de metal y sus opciones de fabricación debido a sus características únicas y altamente detalladas. Esta guía puede ayudarlo a comprender varios métodos de procesamiento de metales.
