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La rueda inglesa , también conocida en Gran Bretaña como máquina de ruedas , es una herramienta para trabajar metales que permite a un artesano formar curvas compuestas (doble curvatura) a partir de láminas planas de metal como el aluminio o el acero . [1] [2]
Descripción [ editar ]
El proceso de usar una rueda inglesa se conoce como rueda . Los paneles producidos de esta manera son costosos, debido al método de producción altamente calificado y laborioso, pero tiene la ventaja clave de que puede producir diferentes paneles de manera flexible utilizando la misma máquina. Es una máquina formadora que trabaja por estiramiento superficial y está relacionada en acción con los procesos de batido de paneles. Se utiliza donde se requieran volúmenes bajos de paneles curvos compuestos; típicamente en carrocerías , restauración de automóviles , carros de carreras con chasis de bastidor espacial que cumplen con las regulaciones que requieren paneles de chapa metálica que se asemejen a los vehículos de producción en masa ( NASCAR ), [3] [4]prototipos de automóviles y componentes de revestimiento de aviones. La producción de llantas inglesas está en su punto más alto en la producción de autos deportivos de bajo volumen, particularmente cuando se usa una aleación de aluminio más fácil de formar.
Cuando se requieren tiradas de producción de gran volumen de paneles, la rueda se reemplaza por una prensa de estampado que tiene un costo de instalación de capital mucho más alto y un tiempo de desarrollo más largo que el uso de una rueda inglesa, pero cada panel en la serie de producción se puede producir en una cuestión de segundos. Este costo se sufraga a lo largo de una producción más grande, pero una prensa de estampado está limitada a un solo modelo de panel por juego de matrices. El modelo de rueda inglesa que se muestra se opera manualmente, pero cuando se usa en láminas de metal más gruesas, como para cascos de barcos, la máquina puede ser impulsada y mucho más grande que la que se muestra aquí.
Construcción [ editar ]
La máquina tiene la forma de una gran letra "C" cerrada. En los extremos de la C, hay dos ruedas. La rueda de la parte superior se llama rueda rodante , mientras que la rueda de la parte inferior se llama rueda de yunque . (Algunas referencias se refieren a las ruedas por su posición: rueda superior y rueda inferior ). La rueda del yunque suele tener un radio más pequeño que la rueda rodante. Aunque existen máquinas más grandes, la rueda rodante suele tener 8 cm (3 pulgadas) de ancho o menos y, por lo general, 25 cm (10 pulgadas) de diámetro o menos.
La rueda rodante (superior) tiene una sección transversal plana, mientras que la rueda del yunque (inferior) tiene una cúpula.
La profundidad del marco en forma de C se llama garganta . Las máquinas más grandes tienen un tamaño de garganta de 120 cm (48 pulgadas), mientras que las máquinas más pequeñas tienen un tamaño de garganta de aproximadamente 60 cm (24 pulgadas). La C se coloca verticalmente y está sostenida por un marco. El tamaño de la garganta generalmente determina el tamaño más grande de hoja de metal que el operador puede colocar en la máquina y trabajar fácilmente. En algunas máquinas, el operador puede girar la rueda superior y el yunque 90 grados con respecto al bastidor para aumentar el tamaño máximo de la pieza de trabajo. Debido a que la máquina funciona mediante una cantidad de presión entre las ruedas a través del material, y debido a que esa presión cambia a medida que el material se vuelve más delgado, la mordaza inferior y el soporte del marco que sostiene el rodillo del yunque son ajustables. Puede moverse con un gato hidráulico.en máquinas diseñadas para chapa de acero, o un tornillo nivelador en máquinas diseñadas para chapa. A medida que el material se adelgaza, el operador debe ajustar la presión para compensar.
Los diseños de marcos son el elemento más significativo de este sencillo dispositivo. En su mayor parte, las ruedas han cambiado muy poco desde el siglo XIX. Las primeras máquinas inglesas (a diferencia de las versiones americanas), como Edwards, Kendrick, Brown, Boggs y Ranalah , etc., tenían marcos de hierro fundido. Estas ruedas, fabricadas durante el siglo XIX, tenían cojinetes lisos de metal Babbitt , lo que dificultaba empujar y tirar del metal cuando se operaban a altas presiones. Más tarde, cuando se empezaron a utilizar los rodamientos de bolas, las máquinas se volvieron más adecuadas para materiales duros y gruesos, como acero de 1/8 ”. A pesar de las ventajas del hierro fundido, tiene menos de la mitad de rigidez ( módulo de Young) de acero y, a veces, debe ser reemplazado por acero cuando se necesita un marco más rígido. Los marcos de acero hechos de placas sólidas cortadas con llama, o los marcos construidos con placas cortadas y soldadas, son diseños comunes. Los tubos de acero, generalmente de sección cuadrada, se han utilizado para hacer rodar los bastidores de las máquinas durante los últimos 30 años, particularmente en los EE. UU., Donde la conformación de chapas metálicas se ha convertido en un pasatiempo además de un negocio. Las máquinas con estructura de tubos tienen un precio razonable y están disponibles como máquinas construidas en kit o se pueden construir fácilmente a partir de planos. Los marcos tubulares más rígidos tienen una armadura de refuerzo externa completamente triangulada . Son más eficaces en materiales más delgados o más blandos, como acero de calibre 20 o aluminio de .063 ". [5] Todavía hay disponibles máquinas de bastidor fundido, como la que se muestra en la imagen.
Una máquina debidamente equipada tiene una variedad de ruedas de yunque. Las ruedas de yunque, como las plataformas rodantes que se usan con martillos para batir paneles (que también se conocen como yunques) deben usarse para igualar la corona o curvatura deseada de la pieza de trabajo.
Operación [ editar ]
El operador de la máquina pasa la chapa entre la rueda del yunque y la rueda rodante. Este proceso estira el material y hace que se vuelva más delgado. A medida que el material se estira, forma una superficie convexa sobre la rueda del yunque. [6]Esta superficie se conoce como "corona". Una superficie de copa alta es muy curva, una superficie de copa baja está ligeramente curva. La rigidez y resistencia en la superficie de una pieza de trabajo es proporcionada por las áreas altas de la corona. El radio de la superficie, después de trabajar, depende del grado en que el metal en el medio de la pieza de trabajo se estira con respecto al borde de la pieza. Si el medio se estira demasiado, el operador puede recuperar la forma girando el borde de la pieza. Hacer girar el borde tiene el mismo efecto en la corrección de la deformación debida al estiramiento excesivo en el medio, al igual que el encogimiento directo en el área sobreestirada mediante el uso de termocontracción o Eckold.-tipo encogimiento. Esto se debe a que el borde mantiene la forma en su lugar. Reducir el borde antes de girar ayuda a la formación de la forma durante el giro y reduce la cantidad de estiramiento y adelgazamiento necesarios para alcanzar la forma final. Los procesos de contracción reducen el área de la superficie al espesar la chapa. El encogimiento manual es más difícil de hacer y más lento que el estiramiento con herramientas para batir paneles o con ruedas, por lo que solo debe usarse cuando sea absolutamente necesario. La chapa de aluminio debe recocerse antes de rodar porque el laminado en el molino durante su trabajo de producción la endurece .
El tratamiento de los bordes, como el rebordeado o el cableado, también proporciona resistencia y rigidez , una vez que se ha logrado la fabricación del contorno de superficie correcto. El reborde es tan importante para la forma de la superficie acabada que es posible fabricar algunos paneles encogiendo y estirando el reborde solo, sin el uso de estiramiento de la superficie.
Ajuste [ editar ]
La presión del área de contacto, que varía con el radio de la cúpula en la rueda del yunque y la presión del tornillo de ajuste, y el número de pasadas de la rueda determina el grado en que se estira el material. Algunos operadores prefieren un ajustador de pie para poder mantener una presión constante sobre diferentes espesores de chapa para alisar, con ambas manos libres para manipular la pieza de trabajo. Este estilo de ajustador también es útil para mezclar el borde de las áreas de la corona alta que son más delgadas, con áreas de la corona baja que están relativamente sin estirar. Un inconveniente del ajustador de pie es que puede interferir con paneles muy curvados longitudinalmente, como los guardabarros de ciclo (alas / guardabarros ) utilizados en motocicletas, autos deportivos anteriores a la Segunda Guerra Mundial y autos de ruedas abiertas actuales como el Lotus. / Caterham 7.
Para abordar este problema, algunas máquinas de ruedas tienen un ajustador manual cerca debajo del yugo del yunque (también conocido como soporte de rueda) para que tales paneles puedan curvarse por debajo sin obstrucciones. Este tipo de máquina generalmente tiene un marco diagonal inferior en forma de 'C' que se curva hacia el piso, con un ajustador manual cerca del soporte de la rueda del yunque, en lugar del ajustador manual horizontal y vertical largo que se muestra en la imagen de arriba. Un tercer tipo de ajustador mueve la rueda superior hacia arriba y hacia abajo con la rueda del yunque inferior estática.
Dar forma [ editar ]
En cada etapa de fabricación, el operador debe hacer referencia constantemente a la forma que desea reproducir. Esto puede implicar el uso de papel de plantilla , plantillas de sección (hechas con papel o chapa fina), soportes de estación, formadores, calibres de perfil, plantillas de perfil y, por supuesto, un panel original. Las máquinas de ruedas que cuentan con una palanca de liberación rápida, que permite al operador soltar la rueda del yunque lejos de la rueda superior para que la pieza de trabajo se pueda quitar e insertar rápidamente sin perder el ajuste de presión, ahorran mucho tiempo durante esta parte del proceso. .
El operador debe tener mucha paciencia para realizar muchas pasadas sobre un área de la sábana para formar el área correctamente. Pueden realizar pasadas adicionales con diferentes ruedas y en diferentes direcciones (a 90 grados para una forma de doble curvatura simple, por ejemplo) para lograr la forma deseada. El uso de la presión correcta y la forma apropiada de la rueda de yunque, y los patrones de cierre precisos de pasadas de rueda superpuestas (o en realidad superpuestas con yunques de corona baja) hace que el uso de la máquina sea un arte. Demasiada presión produce una parte ondulada, estropeada y estresada, mientras que muy poca presión hace que el trabajo lleve mucho tiempo.
Es probable que las ruedas localizadas en una parte del panel provoquen deformaciones incorrectas en las áreas adyacentes. Elevar o estirar un área hace que las áreas adyacentes se hundan, y corregir eso puede afectar las áreas más alejadas del funcionamiento del panel original. Esto se debe a que las tensiones en el panel causadas por el estiramiento afectan la forma del panel más lejos de lo que podría imaginarse. Esto significa que el operador debe trabajar en un área grande del panel, arreglando estos efectos secundarios mientras causa más efectos secundarios que también deben arreglarse.
La clave para producir la forma correcta es tener la cantidad correcta de superficie de metal estirada sobre esta área más amplia. Si esto se logra, es posible "mover" el metal con un estiramiento extra mínimo, llenando los puntos bajos con metal de los puntos altos. Este alisado es casi como alisar con un ajuste de presión moderado, pero sigue siendo más pesado que el que se usa para alisar. Es una pérdida de tiempo y más incómoda iterativo proceso, que es una de las partes más difíciles de rodar y hábiles. A medida que aumenta el tamaño del panel / sección, el trabajo involucrado y el nivel de dificultad aumentan desproporcionadamente. Esta es también una razón por la que los paneles muy grandes pueden ser muy difíciles de hacer y se fabrican en secciones. Es posible que sea necesario recocer los paneles / secciones de corona alta debido al endurecimiento del metal, que lo hace frágil, impracticable y propenso a fracturarse.
Después de lograr la forma básica correcta con la cantidad correcta de metal en los lugares correctos, el trabajador debe mezclar los bordes de las áreas de la corona alta con las áreas de la corona baja, de modo que el contorno de la superficie cambie suavemente de uno a otro. Después de esto, la etapa de giro final implica un giro de presión muy ligero para planificar la superficie y darle una forma suave y cohesiva. Esta etapa no estira el metal sino que mueve el metal ya estirado, por lo que es esencial usar la mínima presión del yunque y un yunque lo más ancho posible con la forma del panel.
Por lo general, solo los paneles pequeños de corona alta (como las secciones de reparación) o los paneles grandes de corona baja (como los techos) se fabrican en una sola pieza. Los paneles grandes de corona baja necesitan dos artesanos expertos para soportar el peso del panel.
Limitaciones [ editar ]
Cinco limitaciones clave de la máquina son:
- El grosor de la hoja que la máquina puede manejar.
- Colocación de la pieza de trabajo en la profundidad de la 'garganta' de la máquina
- El tamaño de la pieza de trabajo que el operador puede manejar físicamente.
- El riesgo de estirar / adelgazar demasiado un panel o sección de corona alta demasiado grande
(no es bueno tener el contorno correcto si el metal es demasiado delgado y débil). - A medida que aumenta el tamaño del panel o sección, el trabajo involucrado y el nivel de dificultad aumentan desproporcionadamente
Estas limitaciones son las razones por las que los grandes paneles de copa alta, como los alerones y los guardabarros, a menudo se fabrican en muchas piezas. A continuación, las piezas se sueldan juntas normalmente con uno de dos procesos. La soldadura TIG (gas inerte de tungsteno) produce menos distorsión por calor, pero produce una soldadura más dura y quebradiza que puede causar problemas al cepillar / alisar a mano o en la máquina giratoria. Las juntas de soldadura de oxiacetileno no tienen este inconveniente, siempre que se las deje enfriar a temperatura ambiente en el aire, pero producen más distorsión por calor. Las uniones de paneles se pueden lograr mediante soldadura autógena , es decir, sin varilla de relleno ( oxiacetileno o TIGprocesos), esto es útil cuando finalmente se alisan las juntas de soldadura, ya que reduce la cantidad de limado / esmerilado / pulido necesario o casi lo elimina por completo. También, lo que es más importante, reduce la distorsión por calor del contorno de la superficie, que debe corregirse en la rueda o con un martillo y una plataforma rodante.
Terminando [ editar ]
El proceso de fabricación final del panel, después de lograr el contorno de superficie correcto, es algún tipo de tratamiento de borde , como rebordear (chapa) o ribete de alambre . Esto termina y fortalece el borde. Por lo general, hay demasiado o muy poco metal en el reborde, lo que deforma el panel después de girar el reborde, por lo que debe estirarse o encogerse para corregir la forma de la superficie. Esto se hace más fácilmente usando encogimiento y estiramiento de Eckold, pero se puede hacer usando encogimiento por calor o encogimiento en frío., metiendo y golpeando el metal metido en sí mismo, o usando un martillo de contracción frío y una plataforma rodante. Estirar o encoger la brida requiere un martillo de perfil correcto y una plataforma rodante. El martillo y la plataforma deben coincidir con la forma de brida deseada en el punto de contacto a través de la brida (conocido como sonar la plataforma) con el martillo. Una gran cantidad de trabajo de contracción o estiramiento endurece la brida y puede causar grietas y desgarros. Si bien estos se pueden soldar, es mucho mejor recocer el metal antes de que esto suceda para restaurar su trabajabilidad.
Una rueda inglesa es una mejor herramienta para un artesano experto para aplicaciones de corona baja que martillar manualmente . El cepillado manual con plataformas rodantes y limas aplastadoras o un martillo pulidor, después de la formación del martillo, requiere mucha mano de obra. El uso de un mazo en forma de pera y una bolsa de arena para estirar la hoja de metal ( hundimiento ), o al levantarla con una estaca, acelera la fabricación de secciones de corona más altas. (Una estaca es una plataforma rodante, que puede ser mucho más grande que una plataforma rodante manual, por lo general con una pieza de fundición de sección transversal cuadrada ahusada debajo. Esto es para montarla en un tornillo de banco o un orificio hembra correspondiente en un yunque de pico como lo usan los herreros. y herradores.) Un martillo neumático o un martillo eléctrico es aún más rápido. La rueda inglesa es muy eficaz cuando se usa paracepillado , (para el cual fue patentado originalmente en Inglaterra), hasta un acabado final suave después de estos procesos.
Referencias [ editar ]
- ^ Parker, Dana T. Building Victory: Fabricación de aviones en el área de Los Ángeles en la Segunda Guerra Mundial, p. 89, Cypress, CA, 2013. ISBN 978-0-9897906-0-4 .
- ^ http://www.roadandtrack.com/car-culture/classic-cars/a26081/lost-art-the-english-wheel/
- ^ http://www.englishwheels.net/1.html?sm=33189
- ^ http://auto.howstuffworks.com/auto-racing/nascar/nascar-basics/nascar2.htm Cómo funcionan los autos de carreras NASCAR - Howstuffworks.com
- ^ Blanco, Kent. "Rodando junto con la rueda". Revista Home Shop Machinist , Edición: Vol. 27 No. 5, septiembre-octubre de 2008.
- ^ Parker, Dana T. Building Victory: Fabricación de aviones en el área de Los Ángeles en la Segunda Guerra Mundial, p. 89, Cypress, CA, 2013. ISBN 978-0-9897906-0-4 .
Lectura adicional [ editar ]
- La vista de un americano de la rueda inglesa por Kent White.
- Técnicas avanzadas para la rueda inglesa por Kent White.
- Ron Fournier. Manual del fabricante de metales . ISBN 0-89586-870-9.
- Ron Fournier. Manual de chapa . ISBN 0-89586-757-5.
- Tim Remus. Fabricación de chapa metálica definitiva . ISBN 0-9641358-9-2.
- Tim Remus. Fabricación avanzada de chapa metálica . ISBN 1-929133-12-X.
- A. Robinson, WA Livesey. La reparación de carrocerías de vehículos . ISBN 978-0-7506-6753-1.
Enlaces externos [ editar ]
- The Fine Art of Metal Shaping, por Kent White. Reimpresión del artículo de la revista Experimenter
- Ron Fournier Metal Q & A en fournierenterprises.com
- Ruedas inglesas tradicionales de hierro fundido Justin Baker
