Tipos de procesos de fabricación de metales y sus aplicaciones

Es importante que un material pase por varios procesos de fabricacion de metales Antes de utilizarlo para sus tareas de ensamblaje y fabricación, estos procesos de fabricación de metales pueden variar y esto depende de para qué pretenda utilizar el metal. Sin embargo, puede utilizarlos en diversas aplicaciones decorativas, industriales o estructurales. Existen diferentes tipos de proyectos de fabricación de metales.

En la mayoría de los casos, los fabricantes combinan un tipo con otros. Estos métodos incluyen alguno o algunos de los siguientes: estampado, fundición, corte, extrusión, etc. Además, estos métodos de fabricación de piezas de metal revelan las propiedades del metal y su versatilidad en aplicaciones específicas.

¿Qué es la fabricación de metales?

La fabricación de metales es un proceso de corte, conformación y moldeo de materiales metálicos para crear un producto final. En lugar de ensamblar el producto a partir de componentes prefabricados, la fabricación se centra en el uso de materias primas o semiterminadas para producir el producto final. La fabricación de metales es útil tanto para productos en stock como a medida, y comprender el proceso completo de fabricación de metales ayuda a los ingenieros a optimizar el diseño y la eficiencia de la producción.

Puede crear la mayoría de los productos personalizados a partir de diferentes metales de uso común, así como de sus aleaciones. Estos fabricantes de metales suelen empezar con componentes metálicos en bruto, como varillas, barras, láminas, etc., para crear nuevos productos.

Los fabricantes de equipos, revendedores y contratistas recurren a los fabricantes de metales cuando se ocupan de distintos proyectos. Los fabricantes suelen presentar sus planos para presentar ofertas para distintos trabajos y luego comienzan a construir el proyecto una vez que obtienen el contrato. Comienzan la planificación consiguiendo los materiales adecuados. El siguiente paso es contratar los servicios profesionales de un ingeniero para programar las máquinas CNC.

Además, los talleres de fabricación pueden utilizar muchos procesos para crear el producto final. Además, ofrecen servicios de acabado como recubrimiento, pulido, pintura y desbarbado del producto final. Tenga en cuenta que el acabado y la fabricación son diferentes.

El acabado no es un proceso primario, a diferencia de la fabricación de metales, y ayuda a tratar el exterior de un producto. Por otro lado, las técnicas de fabricación dan forma a un producto o crean uno nuevo.

Diferentes tipos de fabricación de metales

La selección de un método particular para la fabricación de metal que se adapte a un producto específico depende de algunos factores

• Geometría de la pieza diseñada
• Los materiales que utilizas
• El propósito previsto del producto.

A continuación se presentan los procesos de fabricación de metales:

Casting

La fundición se produce cuando el metal fundido se transfiere a una matriz o molde y se deja enfriar y endurecer, adquiriendo la forma deseada. Además, este proceso es perfecto durante la fabricación en masa de piezas, reutilizando el molde para producir productos similares. La fundición se presenta en diferentes formas, incluida la fundición a presión, la fundición en molde semipermanente, la fundición en molde permanente, etc.

La fundición a presión es el proceso de introducir metal líquido en un molde de acero. El molde es una matriz. Durante la fundición a presión, se coloca el metal que se va a inyectar bajo alta presión y se lo mantiene en su lugar para que se endurezca. Este procedimiento es ideal para aplicaciones de alta velocidad.

La fundición en molde semipermanente tiene núcleos expandibles, lo que hace que sea menos costoso quitarlos y más manejables. En el caso de la fundición en molde permanente, los fabricantes de componentes metálicos pueden producir piezas fundidas más resistentes que cuando se utiliza la fundición a presión. Sin embargo, retirarlas del producto final puede resultar difícil.

También existe la fundición en arena. Con este proceso, se puede crear una pieza fundida presionando un patrón específico en una mezcla de arena. Esto crea un molde, donde se puede verter el metal fundido. Es un proceso lento, pero menos costoso en comparación con otros tipos de fundición. Además, es útil cuando se trabaja con diseños complejos.

Corte

Este es uno de los métodos de fabricación de metales más comunes. Se trata de dividir una pieza de metal en trozos más pequeños. Si bien el método de corte más antiguo es el aserrado, los métodos de corte modernos incluyen tijeras eléctricas, corte por chorro de agua, corte por láser, etc.

El corte se puede realizar de diferentes maneras, como por ejemplo con herramientas eléctricas, herramientas manuales y cortadoras CNC. En ocasiones, el corte puede ser la etapa inicial de la fabricación o puede ser el único proceso.

Otro tipo de corte es el troquelado. Este proceso de corte utiliza una matriz para cortar metal. Las matrices son herramientas especialmente diseñadas que tienen bordes afilados. El troquelado rotatorio utiliza una matriz giratoria para cortar el material, que luego se introduce en la prensa.

También puedes utilizar troqueladoras planas. Este método de corte también sirve para cortar materiales metálicos más gruesos y formas.

puñetazos

Las prensas punzonadoras cuentan con torretas bien formadas que ayudan a golpear metales a través de matrices, lo que crea agujeros. Cualquier producto resultante puede ser piezas de metal perforadas que ayudan en la fijación. Puede lograr punzones más pequeños manualmente, mientras que la mayoría de las prensas punzonadoras son mecánicas. Además, las prensas punzonadoras CNC se han vuelto comunes y son adecuadas para el trabajo de metales ligeros y pesados.

Dibujo

El trefilado utiliza la fuerza de tracción para pasar el metal a través de matrices cónicas y dentro de ellas. Esta matriz transforma el metal para que adopte una forma más fina al estirarlo. Se puede trefilar a temperatura ambiente en un proceso llamado trefilado en frío. Sin embargo, se puede calentar la pieza de trabajo para ayudar a reducir la fuerza necesaria.

El proceso también se denomina embutición profunda cuando la profundidad del producto final es mayor o igual a su radio. En la mayoría de los casos, se utiliza una matriz adecuada para transformar las láminas en bruto en recipientes con forma de caja o cilíndrica.

Plegable

El plegado es un proceso de fabricación de metales que permite manipular el metal para doblarlo en un ángulo específico. El uso más frecuente es una prensa de plegado, ya que presiona el metal para crear pliegues en él. Además, se coloca la pieza de trabajo entre la matriz y el punzón, y el punzón ejerce presión para obligarla a doblarse.

El proceso ayuda a dar forma a las láminas de metal. También se puede doblar golpeando la pieza de trabajo hasta que se doble. También se puede utilizar una máquina plegadora. Esta máquina cuenta con un panel frontal que se levanta hacia arriba. Esto hace que el metal extendido se doble, una superficie metálica plana donde se puede colocar la lámina plana y una abrazadera que asegura que la pieza de trabajo permanezca en su lugar.

Soldadura

La soldadura permite unir al menos dos piezas de metal mediante la combinación de presión y calor. Este proceso es muy conocido porque las piezas individuales pueden tener cualquier tamaño, forma o figura. Algunos procedimientos de soldadura conocidos incluyen la soldadura MIG, la soldadura por arco o con electrodo revestido, la soldadura por arco con núcleo fundente y la soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG).

La soldadura con gas inerte metálico (MIG) o la soldadura con arco metálico con gas (GMA) utilizan un suministro de gas externo con un electrodo de alambre sólido para ofrecer protección contra factores ambientales, lo que garantiza que la soldadura se realice más rápido y de forma continua. Además, este gas protector ayuda a generar menos humos durante la soldadura.

La soldadura por arco o con electrodo revestido utiliza un electrodo revestido que crea una corriente eléctrica. Esta corriente crea un arco eléctrico cuando toca el metal. La alta temperatura del arco suelda el metal.

La soldadura por arco con núcleo fundente funciona con equipos y técnicas de fabricación similares a las fabricación de metales y soldadura Este proceso utiliza un alambre autoprotegido. En este caso, se utiliza un electrodo de alambre con un núcleo que proporciona protección, por lo que no se necesita una fuente secundaria de gas. Esta técnica de soldadura es más portátil que la soldadura con electrodo revestido o MIG. Sin embargo, no se puede utilizar con láminas más delgadas.

La soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) utiliza varillas de electrodos de tungsteno para crear arcos cortos, que son útiles para soldar metales pesados ​​durante la fabricación pesada. Con la soldadura TIG, se necesita un profesional en el campo, porque es un proceso muy difícil. Sin embargo, es útil para tareas complejas y la mayoría de los productos metálicos terminados.

Forja

Al igual que el corte, la forja es una de las técnicas de fabricación de metales más antiguas. Si has trabajado con ella, seguramente tendrás la idea de una cuchilla golpeando un bloque de yunque sólido.

Hasta la fecha, la forja es un método confiable que todavía se utiliza para dar forma a los metales en diferentes tamaños. Además, la forja se presenta en diferentes tipos. Estos incluyen la forja en matriz abierta, la forja en caliente y la forja en frío. Si bien cada método tiene sus características únicas, todos son similares en su utilización de las fuerzas de compresión para presionar, doblar o dar forma a un metal para que adopte la forma elegida.

Extrusión

El proceso de extrusión no es específico de los metales, ya que también se puede utilizar en la fabricación de polímeros y productos plásticos. Además, son útiles en la fabricación de perfiles para componentes seccionales o para vigas de aluminio o acero.

Durante la extrusión, una pieza sólida de metal o aleación pasa a través de la matriz de la herramienta, que contiene una sección transversal única. Esto se puede lograr mediante un sistema hidráulico de alta presión y alta potencia, que permite que la matriz dé forma a la pieza. Inmediatamente se expulsa el producto extruido y luego se lo puede someter a medidas de posprocesamiento para eliminar defectos, darle una mejor apariencia y realizar algunos ajustes.

El perfil de aluminio extruido es la aplicación más utilizada para las extrusiones. Son útiles para fabricar marcos de puertas y ventanas, montantes, barandillas, etc. Aunque el aluminio no es corrosivo, los fabricantes suelen añadir una capa adicional de recubrimiento en polvo al material. Esto le da un mejor aspecto estético y lo hace más duradero.

Maquinado

El mecanizado es otro método de fabricación de metales que implica la eliminación de material de la pieza para darle forma. Este proceso se puede realizar de diferentes maneras. El mecanizado ofrece diferentes procesos. Vamos a considerarlos.

Perforación:

Este proceso crea agujeros en los materiales mediante brocas. Estas brocas generalmente presionan el material y giran rápidamente para crear agujeros circulares.

Torneado:

El torneado consiste en girar el metal mediante un torno, mientras que la herramienta de corte se mueve linealmente para eliminar los metales a lo largo de su diámetro. Además, puedes inclinar la herramienta de corte de forma diferente para crear varias formas. Puedes lograrlo utilizando un torno CNC o hacerlo manualmente. Por lo general, el mecanizado CNC es necesario cuando debes ser muy preciso con las medidas de las piezas.

Fresado:

Este método de fabricación de productos metálicos utiliza herramientas de corte rotativas para extraer materiales de la pieza de trabajo hasta obtener la forma deseada. Durante el fresado, se pasa el metal lentamente por la herramienta de corte. También se puede realizar esta operación de forma manual o mediante una fresadora CNC.

En general, el fresado es un proceso de acabado. Sin embargo, puede utilizarlo como técnica principal para la fabricación de metales. El fresado también se presenta en diferentes tipos, como el fresado ascendente, el fresado angular, el fresado de formas, el fresado frontal, etc.

Estampado de metal

Este proceso es especialmente útil para láminas de metal como aluminio, latón/cobre, acero inoxidable, etc. También puede utilizar este procedimiento con otros métodos de fabricación para lograr el resultado requerido.

Una aplicación importante de la técnica de estampación se observa en el ensamblaje y fabricación de componentes automotrices. Además, este método ayuda en el diseño de componentes de vehículos, incluidos tapacubos de ruedas, cortafuegos, tapas de maletero, etc.

Otra razón por la que el estampado en L es ideal para los automóviles es la posibilidad de utilizarlo para crear diseños personalizados y únicos. Los entusiastas y fabricantes de automóviles pueden sacar provecho de este método y crear componentes para sus vehículos.

Cizallamiento

El corte es un proceso mediante el cual se puede lograr un corte recto y largo mediante el uso de dos herramientas, una herramienta se coloca sobre el metal, mientras que la otra ayuda a aplicar presión y se ubica debajo de él. La cuchilla superior empuja el metal hacia abajo hasta la cuchilla estacionaria, fracturándolo como resultado. Esta fractura ahora se extiende hacia adentro para lograr una separación completa.

Además, el corte es ideal para cortar materiales con distintas formas y para cortar longitudes pequeñas. Esto es posible porque se pueden montar las cuchillas en ángulos para ayudar a reducir la fuerza necesaria.

Más información sobre proceso de fabricación de metales (pdf)

¿Qué metales se fabrican habitualmente?

La ductilidad (o conformabilidad) es la propiedad clave del material que define si se puede fabricar un metal o no. Los materiales altamente dúctiles, como las aleaciones de aluminio, son fáciles de procesar con diferentes tipos de procesos de fabricación de metales, mientras que el acero inoxidable puede resultar difícil. Estos materiales definen la base de... trabajos de fabricación de metal en todas las industrias.

Aceros al carbono

Los aceros al carbono se pueden utilizar en diferentes industrias debido a sus propiedades. Estos metales se pueden utilizar en la construcción, en el ensamblaje de máquinas y en otras aplicaciones de alta gama. Son versátiles y pueden soportar diversas condiciones de trabajo. Además de estos beneficios, los aceros al carbono son muy duraderos y pueden resistir el desgaste.

Aluminio

Este metal ligero es adecuado para su uso en la fabricación. Debido a su baja densidad, el aluminio se puede utilizar en las industrias aeroespacial y automotriz. Esto se debe a que es importante mantener un peso bajo en dichas aplicaciones. Tiene una alta relación resistencia-peso y buenas propiedades térmicas, lo que lo hace sobresalir en casi todas las aplicaciones.

Bronce

El bronce es una opción menos popular entre los metales. Este material está compuesto por un gran porcentaje de estaño. Además, el bronce es resistente al desgaste y a la corrosión. Como buen conductor de calor y electricidad, este material es ideal para su uso en la industria manufacturera.

Aleaciones de latón

Las aleaciones de latón son una combinación de zinc y cobre. Estos metales son maleables y tienen puntos de fusión bajos. Su color rojizo los distingue de otros metales. Debido a su aspecto atractivo, se pueden utilizar en aplicaciones donde la estética es una preocupación importante.

Además, la aleación de latón tiene propiedades antibacterianas que la hacen útil en la industria médica. Puedes usar este material para combatir enfermedades. Además, puedes personalizar este metal según tus deseos en función de su composición.

Acero Inoxidable

El acero inoxidable es conocido por su capacidad para resistir la corrosión y el óxido y por su durabilidad. Tiene un acabado fino, similar al de un espejo, que realza su atractivo. Por lo tanto, es muy preferido entre los fabricantes. Además, puedes doblar y soldar este metal según tus deseos.

Cobre

Este metal no necesita pasar por ningún proceso adicional antes de poder usarlo. El cobre tiene buenas propiedades como conductividad térmica y eléctrica, maleabilidad, suavidad, resistencia a la tracción y ductilidad. Debido a estas propiedades, puede usarse en muchas aplicaciones de alto rendimiento.

Acero estructural

Este tipo de acero se utiliza habitualmente en la industria de la construcción. Se puede utilizar en la construcción de edificios y otras estructuras como puentes, túneles, etc. El acero estructural está compuesto por un 2.1 % de carbono. Para lograr una mayor resistencia, se puede aumentar la cantidad de carbono presente en este acero. Sin embargo, al hacerlo se reducirá la ductilidad del acero.

En algunas aplicaciones, es necesario tener en cuenta la cantidad de carbono que se necesita. Debe asegurarse de que el contenido de carbono cumpla con los requisitos del proyecto deseado y con algunas normas específicas.

Titanium

El titanio, un metal ligero con una alta resistencia a la corrosión, se ha convertido en la opción preferida por los fabricantes. Este acero se puede utilizar en proyectos médicos que impliquen reemplazos de articulaciones. Su capacidad para unirse al hueso lo hace adecuado para aplicaciones médicas.

¿Qué tecnologías se pueden utilizar durante la fabricación de metales?

Puede integrar distintos tipos de tecnologías de fabricación de metales durante el proceso de fabricación de metales. A continuación, se muestran algunas tecnologías comunes en las que puede confiar:

Tecnología láser

Si desea lograr una fabricación precisa y rápida de metal, este método es el mejor que puede integrar. Esta tecnología requiere que realice incursiones precisas en la chapa metálica con la ayuda de un láser. Este láser lo logra fundiendo, a una temperatura de más de 1000 grados. Durante este proceso, necesitará combinar un haz láser con oxígeno o nitrógeno.

Puede utilizar equipos láser para grabar materiales si se realiza correctamente y con experiencia. Para lograr un mejor resultado, puede utilizar un grabador láser diseñado exclusivamente para grabar materiales.

Software CAD

CAD, que significa Diseño Asistido por Computadora, es un software popular que se utiliza en aplicaciones avanzadas como la fabricación de metales. Con este software, puede crear diseños que lo ayuden con todas las técnicas de fabricación. CAD le permite crear modelos 3D que puede actualizar en cualquier momento.

Además, el CAD le ayuda a traducir los diseños que ha creado al lenguaje de programación. Este software es muy fiable, lo que lo convierte en la opción preferida entre los ingenieros. Como software avanzado, el CAD le permite detectar datos importantes durante el proceso de fabricación.

El corte por plasma

El corte por plasma es una tecnología común que se utiliza en la fabricación. En este proceso, se pueden cortar metales mediante plasma caliente. Es un proceso de corte térmico que utiliza calor intenso. El plasma está compuesto por electrones e iones cargados, que se aceleran y chocan antes de formar una antorcha de plasma concentrada.

Automatización

El proceso de automatización utiliza capacidades de programación durante la fabricación. Es una tecnología sofisticada que permite utilizar máquinas para llevar a cabo tareas específicas en función de algunas especificaciones o configuraciones. Este proceso de automatización no requiere realmente la intervención humana. Los beneficios de la automatización superan sus debilidades. Este método mejora la consistencia y la precisión a la vez que minimiza los costos operativos.

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¿Cuáles son los pros y contras de la fabricación de metales?

Ventajas de la fabricación de metales

El metal es un material fuerte, duradero y resistente a los daños. Este material puede soportar el paso del tiempo a pesar de su exposición a un uso riguroso. Por lo tanto, las fabricaciones de metal pueden durar mucho tiempo sin necesidad de reemplazarlas. Puedes considerarlas como una gran opción en aplicaciones que requieren durabilidad.

Existen diversas aplicaciones en las que se puede integrar la fabricación especializada. En la actualidad, es fácil adaptar las fabricaciones de metal según sus preferencias. Por lo tanto, puede obtener un diseño y un tamaño adecuados para su proyecto previsto. A continuación, se detallan los principales beneficios:

Versatilidad

El metal es versátil por naturaleza, ya que se utiliza ampliamente en muchas aplicaciones. Desde la construcción hasta la fabricación, los procesos de fabricación de metal personalizados desempeñan un papel crucial en estas aplicaciones.

Precios competitivos

Los metales son productos con precios competitivos que se consideran una opción perfecta para la producción de una amplia gama de artículos. Además, se consideran una alternativa rentable ya que son duraderos. Integrar este material en su proyecto le ayudará a ahorrar más dinero. Además, los metales son más asequibles, lo que los convierte en una buena opción para su uso en aplicaciones donde el costo es un motivo de preocupación.

Simple de mantener

Los metales son un buen material que requiere poco mantenimiento, todo gracias a su propiedad de resistencia a la corrosión. Debido a su facilidad de mantenimiento, se pueden utilizar en aplicaciones al aire libre. Como material resistente al fuego y al calor, se pueden utilizar en temperaturas extremas. Debido a sus propiedades térmicas, las fabricaciones de metal son ideales tanto para uso industrial como comercial.

Desventajas de la fabricación de metales

Los costos iniciales pueden ser más altos

Aunque a largo plazo resulta más económico crear artículos a partir de una materia prima metálica en función de su durabilidad, el coste inicial puede ser mayor en comparación con otros materiales.

Mas tiempo

El uso de fabricación de metal puede llevar un período más largo, especialmente cuando se necesitan herramientas personalizadas.

Más procedimientos de acabado

Una vez finalizada la fabricación, es muy probable que algunos metales requieran más procedimientos de acabado, como desbarbado y pintura. Esto podría retrasar la producción y aumentar los precios generales.

Restricciones de diseño

Durante la construcción de sistemas complejos, los metales pueden experimentar limitaciones de diseño, lo que puede dar lugar a componentes de tamaños diferentes, tamaños pequeños o formas inusuales.

¿Cuáles son las aplicaciones de la fabricación de metales?

A continuación se presentan algunas de las áreas donde productos de fabricación de metal se puede aplicar:

Aeroespacial

La fabricación de metales se puede utilizar en aeronaves, tanto comerciales como militares. Este campo no podría existir sin el uso de la fabricación de metales.

Construcción

La mayoría de los ingenieros y arquitectos prefieren utilizar productos o piezas fabricados con metal para sus tareas. Los armazones importantes para almacenes, puentes, edificios y muchas megaestructuras se fabrican con escaleras, vigas, vigas, plataformas y pasamanos de acero, que son fabricados por fabricantes de metal. No se puede hablar de construcción sin hablar de fabricación de metales.

construcción naval

Los elementos utilizados para la fabricación de metales son importantes en los distintos equipos que se utilizan en la construcción naval. Algunos de estos elementos son escaleras, pisos de acero, tuberías de transporte, plataformas, escaleras, etc.

Fabricación de equipos

Los fabricantes se ocupan de fabricar metales para su uso en diferentes componentes de hardware y es por ello que las computadoras han podido difundirse por todas partes. La fabricación de metales ha garantizado que los sistemas informáticos se mantengan resistentes tanto para uso en la oficina como en el hogar durante casi 40 años.

Minería

El acero es muy importante en el sector minero porque la mayoría de las herramientas que se utilizan en él (picos, palas, excavadoras, etc.) necesitan acero para su fabricación. Curiosamente, el acero puede considerarse un subproducto de la minería, ya que no puede existir sin los metales necesarios para fabricarlo.

Militares

La industria militar trabaja con la fabricación de metales para diversos artículos, como chalecos antibalas, aviones, municiones, submarinos, etc.

Energía

El sector energético también trabaja con la fabricación de metales. Entre ellos se encuentran las empresas que producen electricidad a partir de fuentes nucleares, solares, de petróleo y gas, etc. Algunos bienes utilizados en el campo energético que se fabrican mediante la fabricación de metales incluyen escudos electromagnéticos, torres de transmisión, núcleos de transformadores, turbinas eólicas, tuberías, electroimanes, etc.

Conclusión

La fabricación de metales es importante en muchas industrias y por eso es importante comprender los tipos de fabricación de metales, así como la precisión necesaria para lograr componentes de alta calidad. En lo que respecta a la fabricación de metales, es importante trabajar con un proveedor de servicios profesional.

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