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Introducción
Las piezas de chapa metálica se utilizan en una gran variedad de productos que se emplean en nuestra sociedad actual. Desde los coches que conducimos y los teléfonos que sostenemos hasta las vigas de los edificios que habitamos y las carcasas de los electrodomésticos que utilizamos, la chapa metálica es la base de innumerables productos.
El primer paso, y quizá el más importante, en la fabricación de estos componentes es el corte de chapa. Por eso es importante que los ingenieros, diseñadores y especialistas en compras conozcan bien los distintos métodos de corte de chapa, ya que se trata de un aspecto crucial en la materialización de las ideas.
El objetivo de este artículo es explicar en detalle en qué consiste el corte de chapa, las herramientas utilizadas, las técnicas aplicadas, los parámetros utilizados, los usos del corte de chapa y cómo elegir el método más adecuado.
¿Qué es el corte de chapa?
A menudo se considera chapa metálica cualquier metal cuyo espesor sea inferior a 6 mm (o 0,25 pulgadas). Su amplia aplicación se debe a su conformabilidad, relación resistencia-peso, facilidad de reciclado y versatilidad. El corte de chapa metálica constituye varios procesos de fabricación que implican separar una pieza de chapa metálica en dos o más partes o quitarle material para obtener una forma o tamaño determinados.
La elección de un determinado método de corte de chapas metálicas gira en torno a numerosas consideraciones, como el grosor de corte del metal, la calidad y precisión del filo requeridas, el nivel de complejidad del corte, la cantidad de producción y otros costes relacionados.
Herramientas y equipos comunes para el corte de chapa metálica
Las herramientas y equipos utilizados para cortar chapa dependen del grosor del material metálico, la precisión, la cantidad y el tipo de acabado de los bordes que se necesite. Pueden clasificarse a grandes rasgos en herramientas manuales, herramientas eléctricas e instrumentos industriales.
Herramientas manuales
Las herramientas manuales se utilizan para operaciones pequeñas y menos complejas o para trabajos de acabado del material. Entre ellas se incluyen:
Tijeras de mano: Son similares a las tijeras, pero se utilizan para cortar chapas metálicas. Las hay de diferentes tipos, como corte recto, corte a la izquierda y corte a la derecha, según la dirección del corte y el uso.
Nibblers: Estas herramientas emplean un punzón alternativo para recortar pequeñas porciones de metal que permiten moldear formas y curvas intrincadas.
Limas y herramientas de desbarbado: Se utilizan para eliminar los bordes afilados o las rebabas que quedan tras el proceso de corte para evitar cualquier daño y mejorar el aspecto de la pieza.
Herramientas eléctricas
Las herramientas eléctricas son más eficaces y resultan más adecuadas para producciones de moderadas a grandes y para materiales más gruesos.
Cizallas eléctricas: Se trata de las tijeras manuales eléctricas o neumáticas, que son más potentes y rápidas que las tijeras manuales.
Cizalla eléctrica para metales: Se trata de herramientas eléctricas portátiles que se utilizan para cortar formas rectas o curvas en las chapas metálicas.
Amoladoras angulares con discos de corte: Se utilizan para cortar chapas más gruesas, especialmente cuando se trata de un corte basto o cuando la portabilidad es un factor importante.
Cortadoras rotativas: Se trata de cortadoras con cuchillas circulares adecuadas para cortar formas rectas o curvas en chapa metálica.
Equipamiento industrial
Los equipos industriales representan los métodos más avanzados y eficaces para el corte de chapa, diseñados para una producción de gran precisión y volumen. Entre ellos se incluyen:
Cizallas hidráulicas: Son máquinas grandes y fijas que se utilizan para realizar cortes rectos a lo ancho de las chapas metálicas. Aplican fuerza hidráulica para ejercer mucha presión y esto facilita el corte de materiales gruesos con precisión.
Punzonadoras: Son máquinas que emplean el uso de punzones y matrices para hacer agujeros o formas particulares en la chapa. Son muy útiles para operaciones repetitivas y se aplican ampliamente en líneas de producción en serie. Algunas de las operaciones de punzonado son la perforación, el troquelado y la entalladura.
Máquinas de corte por láser: Se trata de sistemas avanzados que emplean un rayo láser para cortar el material fundiéndolo, quemándolo o vaporizándolo a lo largo de una trayectoria determinada. Proporcionan alta precisión, corte fino de formas y poca deformación del material. Se utilizan distintos tipos de láser en función de las necesidades:
- Láseres de fibra: suelen ser más apropiadas para cortar metales más finos debido a su mayor velocidad de corte y menor coste de funcionamiento.
- Láseres de CO2: empleados en materiales más gruesos o en algunos materiales no metálicos, generalmente más bajos en el coste de capital inicial.
Cortadora de plasma: El corte por plasma es un proceso que implica el uso de chorro de plasma a alta velocidad para fundir y cortar el material. Es ideal para cortar metales conductores de la electricidad, como acero, aluminio y acero inoxidable, y es el más adecuado para materiales más gruesos.
Máquinas de corte por chorro de agua: Son máquinas que cortan material enfocando un chorro de agua a alta presión que puede mezclarse con una sustancia abrasiva. El corte por chorro de agua es un proceso versátil que puede cortar cualquier material y no produce calor, por lo que es adecuado para materiales sensibles al calor.
Dobladoras: Aunque se utilizan para dar forma a las chapas metálicas, las máquinas curvadoras se utilizan junto con las máquinas de corte en la fabricación de chapas metálicas. Estas máquinas utilizan diferentes técnicas para doblar las piezas cortadas y darles la forma tridimensional deseada.
Máquinas de corte por láser de tubos: Son máquinas que se utilizan específicamente en el corte de tubos y tuberías con un alto nivel de precisión y velocidad. Estos sistemas son útiles para desarrollar diseños y contornos intrincados en materiales cilíndricos u otros materiales metálicos no planos que se emplean en la construcción estructural o de estructuras.
Principales técnicas de corte de chapa
Es importante elegir el método de corte adecuado para obtener los mejores resultados en términos de precisión, tiempo y calidad del filo. Existen varios métodos clave muy utilizados en la industria.
| Característica | Corte por láser | Corte por plasma | Corte por chorro de agua | Cizalla | Puñetazos | Mordisqueando |
| Precisión | ±0,02 mm a ±0,1 mm | ±0,2 mm a ±0,5 mm | ±0,05 mm a ±0,1 mm | ±0,2 mm a ±0,5 mm | ±0,1 mm a ±0,3 mm | ±0,3 mm a ±0,8 mm |
| Velocidad de corte (Rel.) | Rápido (material fino) | Rápido (material grueso) | Media (potencialmente más lenta) | Muy rápido (en línea recta) | Muy rápido (repetitivo) | Medio |
| Materiales adecuados | Ancho (Varios Metales) | Metales conductores | Casi todos los materiales | Limited (Chapistería) | Limitado (chapa fina) | Limited (Chapistería) |
| Gama de espesores | De 0,1 mm a 25 mm (fibra) | De 3 mm a 50 mm+ | De 0,1 mm a 150 mm | 0,5 mm a 6 mm+ | 0,5 mm a 3 mm | 0,5 mm a 6 mm+ |
| Gastos de instalación y funcionamiento | $$$/$$ | $$/$$ | $$$$/$$$ | $/$ | $$$/$ | $/$ |
| Calidad de los bordes (Rel.) | Alto, Suave | Bueno, puede tener escoria | Excelente, Limpio | Relativamente limpio, puede tener rebabas | Bueno, puede tener una ligera deformación | Dentado, puede requerir procesamiento secundario |
| Zona afectada por el calor | Mínimo | Más grande | Ninguno | Ninguno | Ninguno | Ninguno |
Corte por láser
El proceso de corte por láser implica la aplicación de un potente rayo láser sobre un material que debe cortarse. La energía concentrada en el rayo láser funde, quema o convierte el material en vapor, creando así un corte con unos límites específicos. Las ventajas del corte por láser son la precisión de las medidas, la capacidad de diseccionar formas complejas, la baja anchura de corte (el corte por láser elimina menos material que otras herramientas de corte) y la escasa deformación de la forma. Se suele utilizar para cortar una serie de metales, como acero, acero inoxidable y aluminio, en sectores que van desde la automoción a la electrónica.
Corte por plasma
Otro proceso de corte térmico es el corte por plasma, que implica el uso de un chorro de plasma caliente a alta velocidad para cortar material conductor de la electricidad. El plasma se obtiene comprimiendo un gas como el aire, el nitrógeno o el argón, acelerándolo a través de una boquilla y aplicándole una carga eléctrica, lo que produce un gas ionizado sobrecalentado capaz de fundir el metal.
El corte por plasma se utiliza para cortar materiales gruesos como acero, acero inoxidable y aluminio a un ritmo relativamente más rápido y es más barato que el corte por láser para algunas aplicaciones. No es tan preciso como el corte por láser, pero es una técnica muy útil sobre todo para cortar metales conductores gruesos como el acero, el acero inoxidable y el aluminio, utilizados habitualmente en talleres de fabricación, construcción y salvamento.
Corte por chorro de agua
El corte por chorro de agua es una técnica de corte abrasivo que implica el uso de un chorro de agua a alta presión que puede mezclarse con partículas abrasivas de granate. Este método es especial en el sentido de que es un proceso de corte en frío y, por tanto, no hay zona afectada por el calor, lo que lo hace ideal para su uso en materiales sensibles al calor.
El corte por chorro de agua puede cortar cualquier material sólido, lo que lo hace muy flexible, ya que puede cortar metales, plásticos, materiales compuestos, piedra y vidrio. Aunque es relativamente más lento que el corte por láser o plasma para algunas aplicaciones, es una técnica útil en muchos campos por su flexibilidad y capacidad para producir bordes afilados con efectos térmicos mínimos.
Cizalla
El cizallado es una operación de corte en la que se utilizan dos cuchillas, una fija y otra en movimiento, y la chapa se corta siguiendo una línea recta. Este método se aplica principalmente para realizar cortes rectos en chapa metálica y es ideal para la producción en serie.
Existen varios tipos de cizallas, como las cizallas de guillotina para cortes rectos y las cizallas giratorias para cortes curvos. El cizallado es uno de los procesos más eficaces y económicos de corte de piezas brutas de chapa metálica para operaciones posteriores.
Puñetazos
El punzonado y el troquelado son operaciones que implican el uso de un punzón y una matriz para cortar el material. En el punzonado, el punzón empuja un trozo de material fuera de la chapa para hacer un agujero o una forma y este trozo eliminado es desecho. En el troquelado, el material recortado es el componente necesario, mientras que el resto de la chapa es desecho. Estos procesos son relativamente rápidos para producir formas y agujeros estándar, sobre todo en la producción en serie. Las punzonadoras de torreta y otras punzonadoras son versátiles, ya que pueden realizar varias operaciones a la vez.
Aunque el punzonado es eficaz para la producción en masa de formas similares, implica el uso de herramientas como punzones y matrices cuya preparación es cara y requiere mucho tiempo. También existe la posibilidad de que se produzcan deformaciones muy pequeñas en los bordes y el proceso suele limitarse a materiales finos.
Mordisqueando
El mordentado es un proceso de corte de contornos y formas complejas en chapa metálica mediante una serie de punzones superpuestos. Se utiliza un pequeño punzón alternativo para cortar pequeñas porciones de material a lo largo de la línea de corte requerida en el objeto metálico. El mordentado es ideal para la producción a pequeña escala o la creación de prototipos, ya que no requiere una matriz para cada forma y tamaño, lo que lo hace eficaz para diversas especificaciones de calibre. Es más lento que otros métodos y el borde formado es festoneado, por lo que puede necesitar un mayor perfeccionamiento.
Parámetros clave en el corte de chapa metálica
Para conseguir las dimensiones deseadas de la chapa, es necesario tener en cuenta y regular todos los parámetros propios del proceso seleccionado.
Material Grosor
El espesor de la chapa es uno de los factores más importantes que definen la elección del método de corte y la elección de los parámetros del proceso. Las distintas técnicas de corte tienen capacidades diferentes en cuanto al grosor máximo que se puede cortar.
Potencia de salida (para corte por láser/plasma)
La intensidad del rayo láser o del arco de plasma determina la capacidad y la velocidad de corte del material. Los niveles de potencia más altos pueden permitir cortar materiales más gruesos o aumentar la velocidad de corte del material.
Anchura del bordillo
La anchura de corte es el grosor del material que corta la herramienta de corte. Este parámetro es crucial para la precisión de las dimensiones, especialmente cuando se cortan formas complejas o se unen piezas. Kerf es la anchura del corte realizado por el láser y depende del método y los parámetros de corte, por lo que debe tenerse en cuenta en el diseño de las piezas para conseguir las dimensiones finales.
Tolerancias de corte
Las tolerancias son los límites admisibles de las dimensiones de la pieza cortada. Cuando es necesario que haya una separación muy pequeña entre las dos piezas, hay que utilizar herramientas de corte más precisas y controlar más los parámetros del proceso.
Fuerza de corte (para cizallar/perforar)
En el caso de los procesos de corte mecánico, como el cizallado y el punzonado, la fuerza ejercida por la máquina es crucial para lograr la fractura o perforación deseada del material. La fuerza de corte viene determinada por el tipo de material, su grosor y la geometría del corte.
Tipo y estado de la boquilla
En el corte por plasma y láser, el estado y el diseño de la boquilla a través de la cual se dirige el chorro de plasma o el rayo láser es muy importante para mantener el enfoque y obtener un corte limpio. Las boquillas dañadas o desgastadas también pueden afectar a la calidad del corte que se realiza en el material.
Acabado superficial
Otro factor importante es el acabado superficial requerido del borde cortado. Algunos cortes son lisos, mientras que otros son rugosos, y pueden ser necesarias otras operaciones para afinar más el borde.
Factores más allá del corte: Materiales y diseño
Más allá del proceso de corte inmediato, la selección del material que se va a cortar y el diseño de la pieza influyen significativamente en el resultado.
Material común utilizado para el corte de chapa metálica
La elección del material es fundamental en la fabricación de chapa metálica e influye significativamente en la selección de las técnicas de corte y los parámetros del proceso. Estos son algunos de los materiales más utilizados:
Acero (acero al carbono): Uno de los materiales más utilizados por su resistencia, soldabilidad y rentabilidad. Fácil de cortar con la mayoría de los métodos. Se utiliza en paneles de carrocería de automóviles, piezas estructurales y carcasas de maquinaria y fabricación general.
Acero inoxidable: Resistente a la corrosión, duradero, estético e higiénico. Se aplica en equipos médicos, procesamiento de alimentos e industrias de la construcción. El acero inoxidable es algo más difícil de cortar que el acero al carbono porque es propenso al endurecimiento por deformación, por lo que requiere una selección adecuada de las condiciones de corte.
Aluminio: Ligero, alta relación resistencia-peso, buena conductividad térmica/eléctrica. Se aplica ampliamente en la industria aeroespacial, la automoción, la electrónica, el embalaje y la construcción. Tiene una alta conductividad térmica que puede ser útil para eliminar el calor durante el corte, pero tiene el inconveniente de ser reflectante a los láseres. Es importante señalar que la maquinabilidad del aluminio depende del tipo de aleación utilizada.
Cobre: Excelente conductividad eléctrica/térmica. Muy reflectante, puede ser necesario cortarlo con láseres especializados o chorros de agua. Se aplica en piezas eléctricas, intercambiadores de calor, tuberías y como material ornamental.
De latón: Buena maquinabilidad, resistente a la corrosión, aspecto atractivo. Reflectante, consideraciones de corte por láser similares a las del cobre. Se aplica en herrajes decorativos y accesorios de fontanería.
Principios de diseño para la fabricación (DFM)
Es importante diseñar las piezas pensando en la fabricación para mejorar la eficacia y la rentabilidad del corte de chapa.
Compensación de kerf: Los diseñadores tienen que tener en cuenta la anchura del material que se corta para llegar a las dimensiones finales del producto.
Radios de esquina: Algunas técnicas, como el punzonado, no permiten realizar esquinas internas afiladas. Es fundamental especificar los radios mínimos.
Espaciado entre rasgos: Debe haber suficiente espacio entre los cortes y las características y desde el borde del material para evitar la distorsión de la estructura.
Nido: Es el proceso de disponer las piezas de forma que puedan colocarse en la chapa metálica de manera que ayuden a cortarlas de la forma más eficaz posible para evitar el desperdicio de metal.
Prácticas recomendadas para archivos CAD: Se recomienda presentar archivos en formato DXF o DWG que no contengan huecos en el contorno y tengan la escala correcta. También es necesario excluir de la geometría de corte elementos como bloques de título y cotas.
Aplicaciones: Donde cortar formas Industrias
El corte de chapa es un proceso esencial en una amplia gama de industrias, que se utiliza para fabricar un gran número de productos y piezas.
Automoción
En la industria del automóvil, el corte de chapa se aplica en la producción de paneles de carrocería, chasis, abrazaderas y revestimientos interiores. Este sector requiere una gran precisión y elevados ritmos de producción.
Aeroespacial
La industria aeroespacial utiliza el corte de chapa en la fabricación de fuselajes, alas, motores y piezas interiores de los aviones. Esto se debe a que los requisitos de material son elevados y se necesitan tolerancias muy pequeñas.
Construcción y arquitectura
El corte de chapa es un proceso muy importante en las industrias de la construcción y la arquitectura para la fabricación de tejados, revestimientos, sistemas de ventilación, estructuras y ornamentos.
Electrónica y electrodomésticos
En la fabricación de dispositivos electrónicos y electrodomésticos, el corte de chapa es crucial en la producción de chasis y carcasas de ordenadores, así como de las piezas internas de los aparatos.
Energía (renovable y tradicional)
El sector energético emplea el corte de chapa para fabricar piezas de paneles solares, molinos de viento, generación de energía e industrias del petróleo y el gas.
Productos sanitarios
Los dispositivos médicos, como herramientas quirúrgicas, carcasas de equipos y piezas implantables, requieren un corte preciso de las chapas metálicas debido a los elevados niveles de precisión y compatibilidad de materiales del sector sanitario.
Maquinaria pesada y agricultura
Las industrias de la construcción, la agricultura y la minería requieren la fabricación de maquinaria pesada, y en el proceso de fabricación se utiliza el corte de chapa para crear piezas estructurales, carcasas y piezas funcionales.
Impresión 3D
Aunque pueda parecer que el corte de chapas metálicas no está relacionado con la impresión 3D, en realidad ambos pueden utilizarse juntos. Por ejemplo, las chapas metálicas pueden cortarse en las formas deseadas para utilizarlas como plataformas de construcción o como piezas que se incorporan a piezas impresas en 3D.
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Conclusión
El corte de chapa es un proceso de fabricación fundamental y versátil con una amplia gama de técnicas y aplicaciones. Comprender los distintos métodos de corte, sus respectivas herramientas y equipos, los parámetros críticos del proceso, los materiales habituales y la influencia del diseño es esencial para lograr resultados óptimos. Y, a la hora de seleccionar un socio de fabricación, es crucial tener en cuenta sus capacidades técnicas, conocimientos sobre materiales, normas de calidad y experiencia.
Tanto si se utilizan herramientas manuales para tareas pequeñas como si se confía en equipos industriales avanzados para la producción de grandes volúmenes, los principios de precisión y eficiencia son primordiales. Seleccionando cuidadosamente la técnica de corte adecuada y respetando las mejores prácticas de seguridad, los fabricantes pueden dar forma a las chapas metálicas y convertirlas en los componentes que impulsan la innovación y el progreso en numerosos sectores.
FAQS
P: ¿Qué precauciones de seguridad debo tomar al cortar metal?
A: Al cortar metal, utilice gafas de seguridad, guantes y protección auditiva. Asegure una ventilación adecuada, utilice máquinas con protecciones de seguridad y siga las instrucciones de funcionamiento. Asegure la pieza metálica y manipúlela con cuidado para evitar bordes afilados. Mantenga limpia la zona de trabajo y preste atención a los puntos de pellizco.
P: ¿Afecta el corte de chapa a las propiedades físicas del material?
A: El corte de chapas metálicas, especialmente con métodos como el corte por láser y el corte por plasma, genera calor que puede afectar a las propiedades físicas del material, como la dureza, la resistencia a la tracción y la resistencia a la corrosión. La zona afectada por el calor (HAZ) alrededor del área de corte puede sufrir cambios. Sin embargo, estos efectos pueden minimizarse con técnicas de corte y métodos de postprocesado adecuados.
P: ¿Puedo hacer pedidos de pequeñas cantidades de corte de chapa?
A: Sí, aceptamos pedidos de pequeñas cantidades. Tanto si necesita prototipos, series de muestras o lotes pequeños, podemos satisfacer sus necesidades. Nuestros servicios de corte son flexibles y garantizamos resultados de alta calidad incluso para tiradas limitadas.
