La chapa es un metal formado por un proceso industrial en piezas delgadas y planas. La chapa es una de las formas fundamentales que se utilizan en el trabajo de los metales y se puede cortar y doblar en una variedad de formas. Innumerables objetos cotidianos se fabrican a partir de chapa. Los espesores pueden variar significativamente; las láminas extremadamente delgadas se consideran láminas u hojas , y las piezas de más de 6 mm (0,25 pulg.) se consideran placas de acero o "acero estructural".
La chapa está disponible en piezas planas o tiras enrolladas. Las bobinas se forman pasando una hoja de metal continua a través de una cortadora de rodillos .
En la mayor parte del mundo, el espesor de la chapa se especifica constantemente en milímetros. En los EE. UU., El espesor de la chapa se especifica comúnmente mediante una medida tradicional no lineal conocida como su calibre . Cuanto mayor sea el número de calibre, más delgado será el metal. La chapa de acero de uso común varía de calibre 30 a calibre 7 aproximadamente. El calibre se diferencia entre metales ferrosos (a base de hierro) y metales no ferrosos como el aluminio o el cobre. El espesor del cobre, por ejemplo, se mide en onzas, lo que representa el peso del cobre contenido en un área de un pie cuadrado. Las piezas fabricadas con láminas de metal deben mantener un grosor uniforme para obtener resultados ideales. [1]
Hay muchos metales diferentes que se pueden convertir en láminas de metal, como aluminio , latón , cobre , acero , estaño , níquel y titanio . Para usos decorativos, algunas láminas de metal importantes incluyen plata , oro y platino (la lámina de platino también se utiliza como catalizador ).
La chapa se utiliza en carrocerías de automóviles y camiones (camiones), fuselajes y alas de aviones, mesas médicas, techos para edificios (arquitectura) y muchas otras aplicaciones. La chapa de hierro y otros materiales con alta permeabilidad magnética , también conocidos como núcleos de acero laminado , tiene aplicaciones en transformadores y máquinas eléctricas . Históricamente, un uso importante de las láminas de metal fue en las armaduras de placas usadas por la caballería , y las láminas de metal continúan teniendo muchos usos decorativos, incluso en la tachuela de caballos . Los trabajadores de la chapa también se conocen como "golpeadores de hojalata" (o "aldabas de hojalata"), un nombre derivado del martilleo de las juntas de los paneles al instalar techos de hojalata. [2]
Historia
Las láminas de metal martilladas a mano se han utilizado desde la antigüedad con fines arquitectónicos. Los trenes de laminación accionados por agua reemplazaron el proceso manual a fines del siglo XVII. El proceso de aplanamiento de láminas de metal requería grandes cilindros de hierro giratorios que comprimían las piezas de metal en láminas. Los metales adecuados para esto fueron plomo, cobre, zinc, hierro y más tarde acero. El estaño se usaba a menudo para recubrir láminas de hierro y acero para evitar que se oxidara. [3] Esta hoja de metal recubierta de estaño se llamaba " hojalata ". Las láminas de metal aparecieron en los Estados Unidos en la década de 1870, y se utilizaron para techos de tejas, techos ornamentales estampados y fachadas exteriores. Los techos de chapa metálica solo se conocieron popularmente como " techos de estaño " más tarde, ya que los fabricantes de la época no utilizaron el término. La popularidad tanto de las tejas como de los techos fomentó la producción generalizada. Con los avances adicionales de la producción de chapa de acero en la década de 1890, la promesa de ser barata, duradera, fácil de instalar, liviana e ignífuga dio a la clase media un apetito significativo por los productos de chapa. No fue hasta la década de 1930 y la Segunda Guerra Mundial que los metales escasearon y la industria de la chapa comenzó a colapsar. [4] Sin embargo, algunas empresas estadounidenses, como WF Norman Corporation, pudieron mantenerse en el negocio fabricando otros productos hasta que los proyectos de preservación histórica ayudaron a revivir las láminas de metal ornamentales.
Materiales
Acero inoxidable
El grado 304 es el más común de los tres grados. Ofrece una buena resistencia a la corrosión al tiempo que mantiene la formabilidad y la soldabilidad . Los acabados disponibles son # 2B, # 3 y # 4. El grado 303 no está disponible en forma de hoja. [5]
El grado 316 posee más resistencia a la corrosión y fuerza a temperaturas elevadas que el 304. Se usa comúnmente para bombas , válvulas , equipos químicos y aplicaciones marinas. Los acabados disponibles son # 2B, # 3 y # 4. [5]
El grado 410 es un acero inoxidable tratable térmicamente , pero tiene una menor resistencia a la corrosión que los otros grados. Se usa comúnmente en cubiertos . El único acabado disponible es opaco. [5]
El grado 430 es una alternativa popular y de bajo costo a los grados de la serie 300. Se utiliza cuando una alta resistencia a la corrosión no es un criterio principal. Grado común para productos de electrodomésticos, a menudo con un acabado cepillado.
Aluminio
El aluminio , o aluminio en inglés británico , también es un metal popular que se utiliza en láminas de metal debido a su flexibilidad, amplia gama de opciones, rentabilidad y otras propiedades. [6] Los cuatro grados de aluminio más comunes disponibles como chapa son 1100-H14, 3003-H14, 5052-H32 y 6061-T6. [5] [7]
El grado 1100-H14 es de aluminio comercialmente puro, altamente resistente a los productos químicos y a la intemperie. Es lo suficientemente dúctil para embutición profunda y soldable, pero tiene poca resistencia. Se usa comúnmente en equipos de procesamiento químico, reflectores de luz y joyería . [5]
El grado 3003-H14 es más resistente que el 1100, pero mantiene la misma formabilidad y bajo costo. Es resistente a la corrosión y soldable. Se utiliza a menudo en estampados , piezas hiladas y trefiladas , buzones de correo , armarios , tanques y aspas de ventilador . [5]
El grado 5052-H32 es mucho más resistente que el 3003 y, al mismo tiempo, mantiene una buena formabilidad. Mantiene una alta resistencia a la corrosión y soldabilidad. Las aplicaciones comunes incluyen chasis electrónicos, tanques y recipientes a presión . [5]
El grado 6061-T6 es una aleación de aluminio estructural común tratada térmicamente. Es soldable, resistente a la corrosión y más fuerte que 5052, pero no tan moldeable. Pierde algo de su fuerza cuando se suelda. [5] Se utiliza en estructuras de aeronaves modernas. [8]
Latón
El latón es una aleación de cobre que se utiliza ampliamente como chapa. Tiene más fuerza, resistencia a la corrosión y formabilidad en comparación con el cobre mientras conserva su conductividad.
En el hidroconformado de láminas, la variación en las propiedades de las bobinas de las láminas entrantes es un problema común para el proceso de conformado, especialmente con materiales para aplicaciones automotrices. Aunque la bobina laminada entrante puede cumplir con las especificaciones de prueba de tracción, a menudo se observa una alta tasa de rechazo en la producción debido al comportamiento inconsistente del material. Por tanto, existe una gran necesidad de un método de discriminación para probar la conformabilidad del material en hoja entrante. La prueba de abombamiento de la lámina hidráulica emula las condiciones de deformación biaxial que se ven comúnmente en las operaciones de producción.
Para formar curvas límite de materiales aluminio, acero dulce y latón. El análisis teórico se lleva a cabo derivando ecuaciones de gobierno para determinar la tensión equivalente y la deformación equivalente en función de que el abombamiento sea esférico y el criterio de rendimiento de Tresca con la regla de flujo asociada. Para la experimentación se utiliza el análisis de cuadrícula circular. [9]
Calibre
Numerosas organizaciones internacionales de normalización desaconsejan el uso de números de calibre para designar el espesor de la chapa. Por ejemplo, ASTM establece en la especificación ASTM A480-10a: "Se desaconseja el uso del número de calibre por ser un término arcaico de utilidad limitada que no tiene un acuerdo general sobre el significado". [10]
El calibre estándar de los fabricantes para láminas de acero se basa en una densidad promedio de 41,82 libras por pie cuadrado por pulgada de espesor, [11] equivalente a 501,84 libras por pie cúbico (8.038,7 kg / m 3 ). El calibre se define de manera diferente para metales ferrosos (a base de hierro) y no ferrosos (por ejemplo, aluminio y latón).
Los espesores de calibre que se muestran en la columna 2 (planchas y chapas estándar de EE. UU., Hierro y acero en pulgadas decimales (mm)) parecen algo arbitrarios. La progresión de los espesores es clara en la columna 3 (estándar de EE. UU. Para chapas y placas de hierro y acero de 64 pulgadas (delta)). Los espesores varían primero en 1/32 "en espesores más altos y luego se reducen a incrementos de 1/64", luego 1/128 ", con los incrementos finales en fracciones decimales de 1/64".
Algunos tubos de acero se fabrican doblando una sola hoja de acero en un cuadrado / círculo y soldando la costura. [12] [13] El espesor de su pared tiene un calibre similar (pero distinto) al espesor de las láminas de acero. [14]
Calibre | Norma de EE. UU. [16] [17] para planchas y planchas de hierro y acero decimal pulgada (mm) | Norma de EE. UU. [16] [17] para chapas y planchas de hierro y acero 64ths de pulgada (delta) | Calibre estándar del fabricante para chapa de acero [18] pulgadas (mm) | Pulgada de acero galvanizado (mm) | Pulgada de acero inoxidable (mm) | Espesor de la pared del tubo de acero [14] pulgadas (mm) | Pulgada de aluminio (mm) | Zinc [18] pulgadas (mm) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0000000 | 0,5000 (12,70) | 32 (-) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
000000 | 0,4688 (11,91) | 30 (-2) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
00000 | 0,4375 (11,11) | 28 (-2) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
0000 | 0,4063 (10,32) | 26 (-2) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
000 | 0,3750 (9,53) | 24 (-2) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
00 | 0,3438 (8,73) | 22 (-2) | ...... | ...... | ...... | 0,380 (9,7) | ...... | ...... |
0 | 0,3125 (7,94) | 20 (-2) | ...... | ...... | ...... | 0,340 (8,6) | ...... | ...... |
1 | 0,2813 (7,15) | 18 (-2) | ...... | ...... | ...... | 0,300 (7,6) | ...... | ...... |
2 | 0,2656 (6,75) | 17 (-1) | ...... | ...... | ...... | 0,284 (7,2) | ...... | ...... |
3 | 0,2500 (6,35) | 16 (-1) | 0,2391 (6,07) | ...... | ...... | 0,259 (6,6) | ...... | 0,006 (0,15) |
4 | 0,2344 (5,95) | 15 (-1) | 0,2242 (5,69) | ...... | ...... | 0,238 (6,0) | ...... | 0,008 (0,20) |
5 | 0,2188 (5,56) | 14 (-1) | 0,2092 (5,31) | ...... | ...... | 0,220 (5,6) | ...... | 0,010 (0,25) |
6 | 0,2031 (5,16) | 13 (-1) | 0,1943 (4,94) | ...... | ...... | 0,203 (5,2) | 0,162 (4,1) | 0,012 (0,30) |
7 | 0,1875 (4,76) | 12 (-1) | 0,1793 (4,55) | ...... | 0,1875 (4,76) | 0,180 (4,6) | 0,1443 (3,67) | 0,014 (0,36) |
8 | 0,1719 (4,37) | 11 (-1) | 0,1644 (4,18) | 0,1681 (4,27) | 0,1719 (4,37) | 0,165 (4,2) | 0,1285 (3,26) | 0,016 (0,41) |
9 | 0,1563 (3,97) | 10 (-1) | 0,1495 (3,80) | 0,1532 (3,89) | 0,1563 (3,97) | 0,148 (3,8) | 0,1144 (2,91) | 0,018 (0,46) |
10 | 0,1406 (3,57) | 9 (-1) | 0,1345 (3,42) | 0,1382 (3,51) | 0,1406 (3,57) | 0,134 (3,4) | 0,1019 (2,59) | 0,020 (0,51) |
11 | 0,1250 (3,18) | 8 (-1) | 0,1196 (3,04) | 0,1233 (3,13) | 0,1250 (3,18) | 0,120 (3,0) | 0.0907 (2.30) | 0,024 (0,61) |
12 | 0,1094 (2,78) | 7 (-1) | 0,1046 (2,66) | 0.1084 (2.75) | 0,1094 (2,78) | 0,109 (2,8) | 0.0808 (2.05) | 0,028 (0,71) |
13 | 0.0938 (2.38) | 6 (-1) | 0,0897 (2,28) | 0.0934 (2.37) | 0,094 (2,4) | 0,095 (2,4) | 0,072 (1,8) | 0,032 (0,81) |
14 | 0.0781 (1.98) | 5 (-1) | 0.0747 (1.90) | 0.0785 (1.99) | 0.0781 (1.98) | 0,083 (2,1) | 0,063 (1,6) | 0,036 (0,91) |
15 | 0,0703 (1,79) | 4,5 (-0,5) | 0.0673 (1.71) | 0,0710 (1,80) | 0,07 (1,8) | 0,072 (1,8) | 0,057 (1,4) | 0,040 (1,0) |
dieciséis | 0.0625 (1.59) | 4,0 (-0,5) | 0,0598 (1,52) | 0.0635 (1.61) | 0.0625 (1.59) | 0,065 (1,7) | 0.0508 (1.29) | 0,045 (1,1) |
17 | 0.0563 (1.43) | 3,6 (-0,4) | 0.0538 (1.37) | 0,0575 (1,46) | 0,056 (1,4) | 0,058 (1,5) | 0,045 (1,1) | 0,050 (1,3) |
18 | 0,0500 (1,27) | 3,2 (-0,4) | 0.0478 (1.21) | 0,0516 (1,31) | 0,0500 (1,27) | 0,049 (1,2) | 0.0403 (1.02) | 0,055 (1,4) |
19 | 0.0438 (1.11) | 2,8 (-0,4) | 0.0418 (1.06) | 0,0456 (1,16) | 0,044 (1,1) | 0,042 (1,1) | 0,036 (0,91) | 0,060 (1,5) |
20 | 0.0375 (0.95) | 2,4 (-0,4) | 0.0359 (0.91) | 0.0396 (1.01) | 0.0375 (0.95) | 0,035 (0,89) | 0.0320 (0.81) | 0,070 (1,8) |
21 | 0.0344 (0.87) | 2,2 (-0,2) | 0,0329 (0,84) | 0.0366 (0.93) | 0.034 (0.86) | 0,032 (0,81) | 0,028 (0,71) | 0,080 (2,0) |
22 | 0,0313 (0,80) | 2,0 (-0,2) | 0,0299 (0,76) | 0.0336 (0.85) | 0,031 (0,79) | 0,028 (0,71) | 0,025 (0,64) | 0,090 (2,3) |
23 | 0,0281 (0,71) | 1,8 (-0,2) | 0,0269 (0,68) | 0,0306 (0,78) | 0,028 (0,71) | 0,025 (0,64) | 0,023 (0,58) | 0,100 (2,5) |
24 | 0,0250 (0,64) | 1,6 (-0,2) | 0,0239 (0,61) | 0,0276 (0,70) | 0,025 (0,64) | 0,022 (0,56) | 0,02 (0,51) | 0,125 (3,2) |
25 | 0.0219 (0.56) | 1,4 (-0,2) | 0.0209 (0.53) | 0,0247 (0,63) | 0,022 (0,56) | ...... | 0,018 (0,46) | ...... |
26 | 0,0188 (0,48) | 1,2 (-0,2) | 0,0179 (0,45) | 0.0217 (0.55) | 0,019 (0,48) | ...... | 0,017 (0,43) | ...... |
27 | 0.0172 (0.44) | 1,1 (-0,1) | 0.0164 (0.42) | 0.0202 (0.51) | 0,017 (0,43) | ...... | 0,014 (0,36) | ...... |
28 | 0.0156 (0.40) | 1,0 (-0,1) | 0,0149 (0,38) | 0.0187 (0.47) | 0,016 (0,41) | ...... | 0,0126 (0,32) | ...... |
29 | 0,0141 (0,36) | 0,9 (-0,1) | 0,0135 (0,34) | 0.0172 (0.44) | 0,014 (0,36) | ...... | 0,0113 (0,29) | ...... |
30 | 0,0125 (0,32) | 0,8 (-0,1) | 0.0120 (0.30) | 0.0157 (0.40) | 0,013 (0,33) | ...... | 0,0100 (0,25) | ...... |
31 | 0,0109 (0,28) | 0,7 (-0,1) | 0,0105 (0,27) | 0.0142 (0.36) | 0,011 (0,28) | ...... | 0,0089 (0,23) | ...... |
32 | 0,0102 (0,26) | 0,65 (-0,05) | 0,0097 (0,25) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
33 | 0,0094 (0,24) | 0,60 (-0,05) | 0,0090 (0,23) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
34 | 0,0086 (0,22) | 0,55 (-0,05) | 0,0082 (0,21) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
35 | 0,0078 (0,20) | 0,50 (-0,05) | 0,0075 (0,19) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
36 | 0,0070 (0,18) | 0,45 (-0,05) | 0,0067 (0,17) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
37 | 0,0066 (0,17) | 0,425 (-0,025) | 0,0064 (0,16) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
38 | 0,0063 (0,16) | 0,400 (-0,025) | 0,0060 (0,15) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
Tolerancias
Durante el proceso de laminado , los rodillos se arquean ligeramente, lo que hace que las hojas sean más delgadas en los bordes. [5] Las tolerancias en la tabla y los accesorios reflejan las prácticas de fabricación actuales y los estándares comerciales y no son representativas del calibre estándar del fabricante, que no tiene tolerancias inherentes.
Calibre | Nominal [en (mm)] | Máx. [ Pulg . (Mm)] | Mínimo [en (mm)] |
---|---|---|---|
10 | 0,1345 (3,42) | 0,1405 (3,57) | 0,1285 (3,26) |
11 | 0,1196 (3,04) | 0,1256 (3,19) | 0,1136 (2,89) |
12 | 0,1046 (2,66) | 0,1106 (2,81) | 0.0986 (2.50) |
14 | 0.0747 (1.90) | 0.0797 (2.02) | 0.0697 (1.77) |
dieciséis | 0,0598 (1,52) | 0.0648 (1.65) | 0,0548 (1,39) |
18 | 0.0478 (1.21) | 0,0518 (1,32) | 0.0438 (1.11) |
20 | 0.0359 (0.91) | 0.0389 (0.99) | 0,0329 (0,84) |
22 | 0,0299 (0,76) | 0,0329 (0,84) | 0,0269 (0,68) |
24 | 0,0239 (0,61) | 0,0269 (0,68) | 0.0209 (0.53) |
26 | 0,0179 (0,45) | 0.0199 (0.51) | 0,0159 (0,40) |
28 | 0,0149 (0,38) | 0,0169 (0,43) | 0,0129 (0,33) |
Espesor [en (mm)] | Ancho de hoja | |
---|---|---|
36 (914,4) [pulg (mm)] | 48 (1219) [pulg (mm)] | |
0,018-0,028 (0,46-0,71) | 0,002 (0,051) | 0,0025 (0,064) |
0,029-0,036 (0,74-0,91) | 0,002 (0,051) | 0,0025 (0,064) |
0,037–0,045 (0,94–1,14) | 0,0025 (0,064) | 0,003 (0,076) |
0,046-0,068 (1,2-1,7) | 0,003 (0,076) | 0,004 (0,10) |
0,069–0,076 (1,8–1,9) | 0,003 (0,076) | 0,004 (0,10) |
0.077–0.096 (2.0–2.4) | 0,0035 (0,089) | 0,004 (0,10) |
0,097–0,108 (2,5–2,7) | 0,004 (0,10) | 0,005 (0,13) |
0,109–0,125 (2,8–3,2) | 0,0045 (0,11) | 0,005 (0,13) |
0,126–0,140 (3,2–3,6) | 0,0045 (0,11) | 0,005 (0,13) |
0,141–0,172 (3,6–4,4) | 0,006 (0,15) | 0,008 (0,20) |
0,173–0,203 (4,4–5,2) | 0,007 (0,18) | 0,010 (0,25) |
0,204–0,249 (5,2–6,3) | 0,009 (0,23) | 0,011 (0,28) |
Espesor [en (mm)] | Ancho de hoja | |
---|---|---|
36 (914,4) [pulg (mm)] | 48 (1219) [pulg (mm)] | |
0,017–0,030 (0,43–0,76) | 0,0015 (0,038) | 0,002 (0,051) |
0.031–0.041 (0.79–1.04) | 0,002 (0,051) | 0,003 (0,076) |
0.042–0.059 (1.1–1.5) | 0,003 (0,076) | 0,004 (0,10) |
0,060–0,073 (1,5–1,9) | 0,003 (0,076) | 0,0045 (0,11) |
0.074–0.084 (1.9–2.1) | 0.004 (0.10) | 0.0055 (0.14) |
0.085–0.099 (2.2–2.5) | 0.004 (0.10) | 0.006 (0.15) |
0.100–0.115 (2.5–2.9) | 0.005 (0.13) | 0.007 (0.18) |
0.116–0.131 (2.9–3.3) | 0.005 (0.13) | 0.0075 (0.19) |
0.132–0.146 (3.4–3.7) | 0.006 (0.15) | 0.009 (0.23) |
0.147–0.187 (3.7–4.7) | 0.007 (0.18) | 0.0105 (0.27) |
Procesos de formación
Bending
The equation for estimating the maximum bending force is,
,
where k is a factor taking into account several parameters including friction. T is the ultimate tensile strength of the metal. L and t are the length and thickness of the sheet metal, respectively. The variable W is the open width of a V-die or wiping die.
Curling
The curling process is used to form an edge on a ring. This process is used to remove sharp edges. It also increases the moment of inertia near the curled end. The flare/burr should be turned away from the die. It is used to curl a material of specific thickness. Tool steel is generally used due to the amount of wear done by operation.
Decambering
It is a metal working process of removing camber, the horizontal bend, from a strip shaped material. It may be done to a finite length section or coils. It resembles flattening of leveling process, but on a deformed edge.
Deep drawing
Drawing is a forming process in which the metal is stretched over a form or die.[20] In deep drawing the depth of the part being made is more than half its diameter. Deep drawing is used for making automotive fuel tanks, kitchen sinks, two-piece aluminum cans, etc. Deep drawing is generally done in multiple steps called draw reductions. The greater the depth, the more reductions are required. Deep drawing may also be accomplished with fewer reductions by heating the workpiece, for example in sink manufacture.
In many cases, material is rolled at the mill in both directions to aid in deep drawing. This leads to a more uniform grain structure which limits tearing and is referred to as "draw quality" material.
Expanding
Expanding is a process of cutting or stamping slits in alternating pattern much like the stretcher bond in brickwork and then stretching the sheet open in accordion-like fashion. It is used in applications where air and water flow are desired as well as when light weight is desired at cost of a solid flat surface. A similar process is used in other materials such as paper to create a low cost packing paper with better supportive properties than flat paper alone.
Hemming and seaming
Hemming is a process of folding the edge of sheet metal onto itself to reinforce that edge. Seaming is a process of folding two sheets of metal together to form a joint.
Hydroforming
Hydroforming is a process that is analogous to deep drawing, in that the part is formed by stretching the blank over a stationary die. The force required is generated by the direct application of extremely high hydrostatic pressure to the workpiece or to a bladder that is in contact with the workpiece, rather than by the movable part of a die in a mechanical or hydraulic press. Unlike deep drawing, hydroforming usually does not involve draw reductions—the piece is formed in a single step.
Incremental sheet forming
Incremental sheet forming or ISF forming process is basically sheet metal working or sheet metal forming process. In this case, sheet is formed into final shape by a series of processes in which small incremental deformation can be done in each series.
Ironing
Ironing is a sheet metal working or sheet metal forming process. It uniformly thins the workpiece in a specific area. This is a very useful process. It is used to produce a uniform wall thickness part with a high height-to-diameter ratio. It is used in making aluminium beverage cans.
Laser cutting
Sheet metal can be cut in various ways, from hand tools called tin snips up to very large powered shears. With the advances in technology, sheet metal cutting has turned to computers for precise cutting. Many sheet metal cutting operations are based on computer numerically controlled (CNC) laser cutting or multi-tool CNC punch press.
CNC laser involves moving a lens assembly carrying a beam of laser light over the surface of the metal. Oxygen, nitrogen or air is fed through the same nozzle from which the laser beam exits. The metal is heated and burnt by the laser beam, cutting the metal sheet.[21] The quality of the edge can be mirror smooth and a precision of around 0.1 mm (0.0039 in) can be obtained. Cutting speeds on thin 1.2 mm (0.047 in) sheet can be as high as 25 m (82 ft) per minute. Most laser cutting systems use a CO2 based laser source with a wavelength of around 10 µm; some more recent systems use a YAG based laser with a wavelength of around 1 µm.
Photochemical machining
Photochemical machining, also known as photo etching, is a tightly controlled corrosion process which is used to produce complex metal parts from sheet metal with very fine detail. The photo etching process involves photo sensitive polymer being applied to a raw metal sheet. Using CAD designed photo-tools as stencils, the metal is exposed to UV light to leave a design pattern, which is developed and etched from the metal sheet.
Perforating
Perforating is a cutting process that punches multiple small holes close together in a flat workpiece. Perforated sheet metal is used to make a wide variety of surface cutting tools, such as the surform.
Press brake forming
This is a form of bending used to produce long, thin sheet metal parts. The machine that bends the metal is called a press brake. The lower part of the press contains a V-shaped groove called the die. The upper part of the press contains a punch that presses the sheet metal down into the v-shaped die, causing it to bend.[22] There are several techniques used, but the most common modern method is "air bending". Here, the die has a sharper angle than the required bend (typically 85 degrees for a 90 degree bend) and the upper tool is precisely controlled in its stroke to push the metal down the required amount to bend it through 90 degrees. Typically, a general purpose machine has an available bending force of around 25 tonnes per metre of length. The opening width of the lower die is typically 8 to 10 times the thickness of the metal to be bent (for example, 5 mm material could be bent in a 40 mm die). The inner radius of the bend formed in the metal is determined not by the radius of the upper tool, but by the lower die width. Typically, the inner radius is equal to 1/6 of the V-width used in the forming process.
The press usually has some sort of back gauge to position depth of the bend along the workpiece. The backgauge can be computer controlled to allow the operator to make a series of bends in a component to a high degree of accuracy. Simple machines control only the backstop, more advanced machines control the position and angle of the stop, its height and the position of the two reference pegs used to locate the material. The machine can also record the exact position and pressure required for each bending operation to allow the operator to achieve a perfect 90 degree bend across a variety of operations on the part.
Punching
Punching is performed by placing the sheet of metal stock between a punch and a die mounted in a press. The punch and die are made of hardened steel and are the same shape. The punch is sized to be a very close fit in the die. The press pushes the punch against and into the die with enough force to cut a hole in the stock. In some cases the punch and die "nest" together to create a depression in the stock. In progressive stamping, a coil of stock is fed into a long die/punch set with many stages. Multiple simple shaped holes may be produced in one stage, but complex holes are created in multiple stages. In the final stage, the part is punched free from the "web".
A typical CNC turret punch has a choice of up to 60 tools in a "turret" that can be rotated to bring any tool to the punching position. A simple shape (e.g. a square, circle, or hexagon) is cut directly from the sheet. A complex shape can be cut out by making many square or rounded cuts around the perimeter. A punch is less flexible than a laser for cutting compound shapes, but faster for repetitive shapes (for example, the grille of an air-conditioning unit). A CNC punch can achieve 600 strokes per minute.
A typical component (such as the side of a computer case) can be cut to high precision from a blank sheet in under 15 seconds by either a press or a laser CNC machine.
Roll forming
A continuous bending operation for producing open profiles or welded tubes with long lengths or in large quantities.
Rolling
Rolling is metal working or metal forming process. In this method, stock is pass through one or more pair of rolls to reduce thickness. It is used to make thickness uniform. It is classified according to its temperature of rolling:[23]
1. Hot rolling: in this temperature is above recrystallisation temperature.
2. Cold rolling: In this temperature is below recrystallisation temperature.
3. Warm rolling: In this temperature is used is in between Hot rolling and cold rolling.
Spinning
Spinning is used to make tubular (axis-symmetric) parts by fixing a piece of sheet stock to a rotating form (mandrel). Rollers or rigid tools press the stock against the form, stretching it until the stock takes the shape of the form. Spinning is used to make rocket motor casings, missile nose cones, satellite dishes and metal kitchen funnels.
Stamping
Stamping includes a variety of operations such as punching, blanking, embossing, bending, flanging, and coining; simple or complex shapes can be formed at high production rates; tooling and equipment costs can be high, but labor costs are low.
Alternatively, the related techniques repoussé and chasing have low tooling and equipment costs, but high labor costs.
Water jet cutting
A water jet cutter, also known as a waterjet, is a tool capable of a controlled erosion into metal or other materials using a jet of water at high velocity and pressure, or a mixture of water and an abrasive substance.
Wheeling
The process of using an English wheel is called wheeling. It is basically a metal working or metal forming process. An English wheel is used by a craftsperson to form compound curves from a flat sheet of metal of aluminium or steel. It is costly, as highly skilled labour is required. It can produce different panels by the same method. A stamping press is used for high numbers in production.[24]
Sujetadores
Fasteners that are commonly used on sheet metal include: clecos,[25] rivets,[26] and sheet metal screws.
Ver también
- Circle grid analysis
- Corrugated galvanised iron, also known as Corrugated Sheet Metal
- Diamond plate
- Forming limit diagram
- Strip steel
- Temper mill
Referencias
- ^ "Design Guide: Sheet Metal Fabrication" (PDF). xometry.com.
- ^ Green, Archie (1993). Wobblies, pile butts, and other heroes : laborlore explorations. Urbana u.a.: Univ. of Illinois Press. p. 20. ISBN 9780252019630. Archived from the original on 14 July 2015. Retrieved 14 July 2015.
- ^ Simpson, Pamela H. (1999). Cheap, Quick, & Easy: Imitative Architectural Materials, 1870-1930. Knoxville: University of Tennessee Press. p. 31. ISBN 978-1-62190-157-0.
- ^ Staveteig, Kaaren R. "Historic Decorative Metal Ceilings and Walls: Use, Repair, and Replacement" (PDF). Preservation Briefs (49): 1–3. Retrieved March 20, 2019.
- ^ a b c d e f g h i j k l "Sheet metal material". precisionsheetmetal.com. Archived from the original on 2009-06-15.
- ^ "Sustainability of Aluminium in Buildings" (PDF). European Aluminium Association. Retrieved 20 June 2013.
- ^ "Central Steel & Wire Company Catalog" (2006–2008 ed.): 151. Cite journal requires
|journal=
(help) - ^ All Metal Construction Made Easy Archived 2012-02-18 at the Wayback Machine
- ^ https://www.researchgate.net/publication/321168677_Investigation_of_Forming_Limit_Curves_of_Various_Sheet_Materials_Using_Hydraulic_Bulge_Testing_With_Analytical_Experimental_and_FEA_Techniques.
- ^ "ASTM A480/A480M-13b Standard Specification for General Requirements for Flat-Rolled Stainless and Heat-Resisting Steel Plate, Sheet, and Strip". ASTM International. Archived from the original on 2014-02-22.
- ^ Oberg, p. 2522.
- ^ "How Is Steel Tubing Made?". Sciencing. Retrieved 2021-05-12.
- ^ Inc, McHone Industries. "How Is Tubular Steel Made? | Tube Production Process". blog.mchoneind.com. Retrieved 2021-05-12.
- ^ a b "Tube Sizing Chart". Tech Steel & Materials. Retrieved 2021-05-12.
- ^ Rowlett, Ross (26 July 2002). "Sheet Metal Thickness Gauges". University of North Carolina at Chapel Hill. Archived from the original on 19 July 2013. Retrieved 21 June 2013.
- ^ a b Oberg, p. 387.
- ^ a b : Standard gauge for sheet and plate iron and steel
- ^ a b Oberg, p. 2502.
- ^ "ASTM-AISI Thickness Tolerance Ranges" (PDF). CoyoteSteel.com. Archived (PDF) from the original on 5 August 2012. Retrieved 20 June 2013.
- ^ Parker, pp. 20, 85
- ^ Thomas, Daniel J. (August 2011). "The influence of the laser and plasma traverse cutting speed process parameter on the cut-edge characteristics and durability of Yellow Goods vehicle applications". Journal of Manufacturing Processes. 13 (2): 120–132. doi:10.1016/j.jmapro.2011.02.002. ISSN 1526-6125.
- ^ Parker, pp. 29, 83
- ^ Parker, p. 115
- ^ Parker, p. 89
- ^ Parker, p. 70
- ^ Parker, pp. 17, 22, 29–30, 117
Bibliography
- Oberg, Erik; Jones, Franklin D. (2004). Machinery's Handbook (27th ed.). New York: Industrial Press. ISBN 0-8311-2700-7.
- Parker (2013). Building Victory: Aircraft Manufacturing in the Los Angeles Area in World War II. Cypress, CA. ISBN 978-0-9897906-0-4.
enlaces externos
- "Sheet metal bending process". Nanjing Harsle Machine Tool Co. Ltd.
- "Manufacturers Standard Gauge History". Steel Market Update.
- "Sheet Steel Gauges and Thicknesses" (PDF). Sheet Steel Facts. Canadian Sheet Steel Building Institute. April 2009.
- Milestones in the History of Sheet Metal