El perfilado es un proceso de conformado de metales utilizado para producir largas secciones de chapa metálica. A máquina formadora de rollos forma incrementalmente la chapa metálica a través de una serie de estaciones de laminado hasta conseguir el perfil de sección transversal deseado. Las piezas laminadas tienen una amplia gama de aplicaciones en sectores como la construcción, la automoción y los electrodomésticos, entre otros.
Esta completa guía tratará sobre los distintos componentes y piezas que componen una perfiladora. También repasaremos los principios de funcionamiento, los tipos de perfiladoras, los principales proveedores, las aplicaciones, las ventajas y las limitaciones.
Visión general de las piezas de la máquina perfiladora
Una máquina de perfilado consta de una serie de estaciones, cada una de ellas con un conjunto de rodillos que forman progresivamente la chapa metálica a medida que pasa por la máquina. Los principales componentes y piezas de un sistema de perfilado son:
| Componente | Descripción |
|---|---|
| Desenrollador | Introduce la bobina de chapa plana en la perfiladora |
| Alimentador | Controla la alimentación de material en la sección de perfilado |
| Estaciones de perfilado | Una serie de estaciones con rodillos que doblan y conforman el material en el perfil deseado |
| Corte | Corta el perfil conformado a las longitudes deseadas |
| Apilador | Apila las piezas cortadas para facilitar su manipulación |
| Controla | Controles informatizados para ajustar y supervisar los parámetros del proceso |
| Unidades | Proporciona transmisión de potencia a los rodillos y alimentación de material |
| Marco | Alberga las estaciones de bobinado y otros componentes |
Estas secciones principales constan de numerosas piezas mecanizadas a medida que conforman el sistema de perfilado. Los componentes clave de cada sección son:
Piezas de desenrollador
| Pieza | Descripción |
|---|---|
| Mandril de bobina | Eje extensible sobre el que se carga la bobina |
| brazos desenrolladores | Sujeta y guía la hoja en la máquina |
| nivelador | Corrige el ajuste de la bobina y la deformación inicial |
| Rodillo de alimentación | Introduce la chapa en la máquina |
| rodillo de arrastre | Aplica presión para agarrar y alimentar la hoja |
| Guías de hojas | Mantiene la alineación de las hojas |
| Coche bobina | Permite la carga y descarga de bobinas |
Conformado de piezas en sección
| Pieza | Descripción |
|---|---|
| Rodillos conformadores | Doblar progresivamente la chapa hasta obtener el perfil deseado |
| Carcasas | Soporta los rodillos de conformado |
| Ejes de rodillos | Accionamiento de los rodillos conformadores |
| Cajas de cambios | Transmisión de potencia a los ejes de los rodillos |
| Rodamientos | Permiten una rotación de baja fricción de los ejes de los rodillos |
| Separadores de rodillos | Ajustar la separación entre rodillos y la apertura del material |
Piezas de la sección de corte
| Pieza | Descripción |
|---|---|
| Cuchilla de corte | Corta el perfil formado |
| Mantén pulsado | Sujeta la pieza para un corte limpio |
| Transportador | Desplaza las piezas cortadas |
Piezas adicionales
| Pieza | Descripción |
|---|---|
| Protecciones y cubiertas | Garantiza la seguridad cubriendo las piezas móviles |
| Sensores | Supervisa el funcionamiento de la máquina |
| Sistema hidráulico | Proporciona accionamiento para las secciones de la máquina |
| Sistema de lubricación | Aplica lubricante para reducir el desgaste |
La configuración exacta de las piezas varía según los distintos tipos y tamaños de máquinas de perfilado. Sin embargo, los componentes básicos que se describen aquí forman la columna vertebral de cualquier línea de perfilado estándar.
Principio de funcionamiento de las máquinas perfiladoras
El principio de funcionamiento de las perfiladoras es bastante sencillo. Básicamente, el proceso forma la chapa de forma incremental doblándola a través de una serie de estaciones hasta conseguir la sección transversal final.
Estos son los pasos clave:
- La bobina de chapa se carga en el mandril de desenrollado.
- El desenrollador introduce la chapa plana en la sección de perfilado.
- La hoja pasa por una serie de estaciones de laminado, cada una con un juego de rodillos.
- En cada estación, los rodillos entran en contacto con la chapa provocando una deformación plástica.
- La acción de doblado incremental forma gradualmente el material en el perfil deseado.
- La cortadora cizalla a medida las piezas terminadas, que se recogen en una cinta transportadora o en una apiladora.
- El esqueleto de chatarra se recicla de nuevo en el proceso.
La acción de conformado por rodillos se basa en los principios de flexión plástica del metal más allá de su límite elástico. A medida que la chapa se desplaza por la máquina, los rodillos transversales inducen la tensión de flexión, mientras que los rodillos longitudinales controlan el flujo de material entre las estaciones.
Las variables clave que determinan la acción de conformación incluyen:
- Geometría del rodillo
- Distancia vertical entre rodillos
- Distancia horizontal entre rodillos
- Grosor del material
- Propiedades de los materiales
- Distancia entre estaciones
- Velocidad de rotación del rodillo
- Velocidad de avance del material
Mediante la optimización de estos parámetros, las perfiladoras pueden producir perfiles precisos y de alta calidad de forma continua y eficiente. Las estaciones de conformado modulares pueden configurarse de forma flexible para producir una amplia gama de perfiles.
Principales tipos de perfiladoras
Las perfiladoras pueden clasificarse en función del diseño del chasis, el grado de automatización y la dirección del flujo de material. Los principales tipos de perfiladoras son:
Basado en el chasis
| Tipo | Descripción |
|---|---|
| Marco en C | El diseño de centro abierto facilita el cambio de rollo |
| Marco en O | Diseño totalmente cerrado para mayor seguridad |
| Marco en U | Buena rigidez adecuada para perfiles pesados |
| Multi-radio | Especializado para perfiles curvos complejos |
Basado en la automatización
| Tipo | Descripción |
|---|---|
| Manual | Modelos básicos con mandos manuales |
| Semiautomático | Deformación automatizada con manipulación manual de materiales |
| Totalmente automático | Automatización completa en línea |
| personalizado | Soluciones a medida para aplicaciones específicas |
Basado en el flujo de materiales
| Tipo | Descripción |
|---|---|
| Horizontal | Flujo de material horizontal adecuado para piezas largas |
| Vertical | Tamaño compacto para ahorrar espacio |
| Inclinado | Ángulo de instalación ajustable |
Seleccionando los tipos de laminadoras adecuados en función de las necesidades de producción, se pueden implementar máquinas óptimas para cada aplicación.
Principales fabricantes de perfiladoras
Hay varios fabricantes líderes mundiales que suministran equipos y maquinaria de perfilado. Algunos de los principales son:
| Empresa | Descripción |
|---|---|
| Formtek | Gama completa de perfiladoras con bastidor en C y en O |
| Electro-Mec | Proveedor líder en EE.UU. desde 1959 |
| Grupo Bradbury | Gama completa de soluciones de perfilado |
| Dimeco | Perfiladoras pesadas de hasta 10000 kN |
| Maquinaria Samco | Fabricante taiwanés de perfiladoras económicas |
| Shanghái Rollforming | Fabricante chino que exporta a todo el mundo |
| T&H Lemont | Especializada en el perfilado de tubos y tuberías |
| Metform | Fabricante australiano especializado en el conformado de metales |
| Ensalco | Fabricante indio que exporta a todo el mundo |
Estas empresas ofrecen equipos de perfilado estándar y personalizados que se adaptan a las distintas necesidades de producción de las distintas industrias.
Aplicaciones de las piezas perfiladas
Gracias a su capacidad de conformado continuo, eficaz y versátil, el perfilado se utiliza para producir en serie una amplia gama de piezas y perfiles.
Algunas de las aplicaciones más comunes son:
| Industria | Aplicaciones típicas |
|---|---|
| Construcción | Paneles de tejado, marcos de puertas, montantes, revestimientos |
| Automoción | Marcos de ventanas, barandillas, rejas anti-intrusión |
| Electrodomésticos | Paneles, carcasas, tiradores de puertas, marcos |
| Muebles | Estanterías, unidades de almacenamiento, estantes, bastidores |
| Infraestructura | Barreras de seguridad, perfiles de drenaje, postes de servicios públicos |
| Embalaje | Estanterías, palés, bandejas, contenedores |
Prácticamente cualquier sección de perfil abierto que requiera una producción continua puede perfilarse eficazmente para ahorrar tiempo y costes en comparación con otros procesos como la fabricación o la fundición.
Ventajas del perfilado
La conformación por laminación ofrece varias ventajas que la hacen ventajosa para la conformación de perfiles metálicos de alta productividad:
| Parámetro | Beneficio |
|---|---|
| Plazo de entrega | Menor tiempo desde el diseño hasta la producción |
| Eficiencia | Alta utilización de material y velocidad de línea |
| Flexibilidad | Cambio rápido de rodillo entre perfiles |
| Calidad | Excelente precisión dimensional y acabado superficial |
| Automatización | Adecuado para la producción en serie automatizada |
| Versatilidad | Se puede conformar una amplia gama de materiales y espesores |
| Coste | Menores costes iniciales y de explotación |
Factores clave como el mínimo desperdicio de material, los bajos costes de utillaje y la reducción del acabado se traducen en un menor coste total de las piezas en comparación con otros métodos.
Limitaciones del proceso de perfilado
A pesar de sus ventajas, el perfilado también tiene ciertas limitaciones:
| Limitación | Descripción |
|---|---|
| Complejidad del perfil | No puede producir formas muy complejas |
| Restricciones de tamaño | Limitado a una anchura y radios relativamente estrechos |
| Fuerza | Menor resistencia que las piezas forjadas |
| Agujeros | No puede perforar agujeros a lo largo del perfil |
| Tamaño del lote | Adecuado para grandes series de producción, no para lotes pequeños |
| Tipo de material | Sólo los metales dúctiles, como las aleaciones de acero, pueden laminarse. |
Para algunas aplicaciones que requieren perfiles tridimensionales complejos, tolerancias estrictas o tiradas de producción cortas, pueden ser más adecuados otros procesos como la estampación, la fabricación o la fundición.
Precios de las perfiladoras
Los equipos de perfilado representan una importante inversión de capital para una planta de fabricación. Los precios varían sustancialmente en función de factores como:
| Factor | Impacto en el precio |
|---|---|
| Linea de velocidad | Las máquinas más rápidas cuestan más |
| Grado de automatización | Los modelos manuales son los más baratos |
| Tipo de material | Las máquinas para metales más gruesos/duros cuestan más |
| Longitud de línea | Las líneas más largas con más estaciones cuestan más |
| Marca | Las marcas premium tienen precios más altos |
| Personalización | Las máquinas estándar son más baratas que las personalizadas |
Los precios típicos de los equipos nuevos de perfilado son:
| Clasificación de la máquina | Rango de precios |
|---|---|
| Trabajo ligero | $50,000 – $150,000 |
| Trabajo medio | $150,000 – $500,000 |
| Para trabajos pesados | $500,000 – $2,000,000 |
| Alta velocidad | Más de $2.000.000 |
La compra de equipos usados puede reducir considerablemente los costes de inversión. Pero la productividad puede ser menor en las máquinas más antiguas.
Elegir un fabricante de perfiladoras
A la hora de invertir en equipos de perfilado, es fundamental elegir al proveedor adecuado. Estos son los factores clave que hay que tener en cuenta:
| Parámetro | Criterios de evaluación |
|---|---|
| Tecnología | Modelado 3D avanzado, mecanizado de precisión, controles |
| Experiencia | Trayectoria probada, años en el negocio |
| Capacidad | Gama de tamaños de máquina ofrecidos |
| Personalización | Capacidad de modificación para necesidades especiales |
| Capacidad de producción | Adecuado para satisfacer la demanda |
| Servicio | Asistencia en la instalación y formación |
| Precios | Precios competitivos acordes con las prestaciones |
| Plazo de entrega | Capacidad para cumplir los plazos |
| Certificación | Sistema de gestión de la calidad con certificación ISO |
| Ayuda | Capacidad de respuesta para la resolución de problemas |
Los comentarios de colegas del sector, las visitas a las instalaciones y las conversaciones con los proveedores pueden ayudar a evaluar estos parámetros para seleccionar la máquina óptima.
Instalación de perfiladoras
Una instalación adecuada es vital para el buen funcionamiento de los sistemas de perfilado. He aquí algunas consideraciones clave:
| Actividad | Descripción |
|---|---|
| Preparación del terreno | Cimientos de hormigón nivelados, espacio para bobinas/transportadores |
| Equipos de elevación | Grúa, carretilla elevadora para colocar las secciones de la máquina |
| Montaje | Bastidores de la máquina de pernos, addguards, cubiertas |
| Alineación | Alineación de precisión de ejes de rodillos y estaciones |
| Calibración | Ajustar y probar todos los interruptores de los sensores, controles |
| Pruebas | Confirmar la calidad del conformado antes de la producción |
| Formación de operadores | Revisar los procedimientos operativos, la seguridad |
Los proveedores suelen proporcionar supervisión durante la instalación. Pero el personal interno debe participar para comprender los detalles del proceso y los equipos.
Funcionamiento de la perfiladora
El funcionamiento eficaz de las perfiladoras requiere formación y el cumplimiento de los procedimientos establecidos para:
| Actividad | Descripción |
|---|---|
| Carga de la bobina | Utilizar el mandril y el método de carga adecuados |
| Enhebrado | Alimente la hoja a través de la máquina gradualmente |
| Parametrización | Introducir valores de receta para el avance, la longitud de corte, etc. |
| Inicio | Hacer funcionar la máquina a baja velocidad para confirmar el conformado |
| Supervisión | Observar el proceso para detectar cualquier problema, sensores |
| Ajuste de la velocidad | Aumento de la velocidad de producción |
| Controles de calidad | Tomar medidas, verificar la precisión de las piezas |
| Cierre | Detener los avances, permitir que la máquina despeje el stock |
| Seguridad | Siga en todo momento prácticas operativas seguras |
Los operadores deben conocer perfectamente los controles de la máquina y los procedimientos de parada de emergencia.
Mantenimiento de las perfiladoras
Un programa de mantenimiento exhaustivo es esencial para obtener el máximo rendimiento de las perfiladoras. Entre los aspectos clave se incluyen:
| Actividad | Descripción |
|---|---|
| Inspecciones | Compruebe diariamente el desgaste de los rodillos, la holgura y las piezas sueltas. |
| Lubricación | Engrasar cojinetes, engranajes, según programa |
| Holgura de línea | Elimine la acumulación de residuos, el polvo y la suciedad con frecuencia. |
| Cambio de rollo | Cambio de los juegos de rollos según el tonelaje producido |
| Servicio de conducción | Inspeccione periódicamente cadenas, piñones y acoplamientos. |
| Hidráulica | Comprobar nivel de líquido, fugas, juntas de cilindros |
| Electricidad | Inspeccione periódicamente los cables, controles y sensores. |
| Registros | Documentar todas las actividades de mantenimiento |
La sustitución de rodillos es una actividad importante para restaurar la precisión del perfilado una vez que el desgaste supera las tolerancias.
Cómo elegir entre el perfilado y otros procesos de conformado de metales
El perfilado ofrece ventajas únicas para la producción de grandes volúmenes de piezas metálicas. Pero para algunas aplicaciones, otros procesos pueden ser más adecuados dependiendo de factores como:
| Factor de comparación | Perfilado | Estampación | Extrusión |
|---|---|---|---|
| Forma de la pieza | Perfiles abiertos | Formas 2D complejas | Perfiles macizos simples |
| Volumen de producción | Alta | Media a alta | Alta |
| Plazo de entrega | Medio | Bajo | Alta |
| Coste de las herramientas | Medio | Muy alta | Medio |
| Fuerza | Medio | Alta | Medio |
| Precisión dimensional | Alta | Muy alta | Medio |
| Acabado | Bien | Excelente | Feria |
Es necesario comprender los requisitos de la aplicación y comparar las capacidades del proceso para seleccionar el método óptimo. El perfilado, el estampado y la extrusión se complementan para satisfacer una amplia gama de necesidades de fabricación metálica.
Preguntas más frecuentes
P: ¿Qué tipos de materiales pueden laminarse?
La mayoría de los metales dúctiles, como el acero con bajo contenido en carbono, el acero inoxidable y las aleaciones de aluminio, pueden laminarse. Con potencia suficiente, también es posible fabricar secciones más pesadas de aceros de alta resistencia, cobre y latón.
P: ¿Qué formas suelen tener los perfiles laminados?
Perfiles en C, perfiles en Z, canales, tubos cuadrados, paneles para tejados y perfiles angulares son algunas de las formas perfiladas más populares. También es posible fabricar perfiles especiales, como paneles curvos, barandillas o marcos de puertas.
P: ¿Cómo se incorporan los orificios y las muescas a las piezas perfiladas?
Los agujeros y muescas perpendiculares a la longitud pueden perforarse en una estación de prensado independiente antes o después del perfilado. Las ranuras y orificios a lo largo de la longitud requieren operaciones posteriores como el fresado.
P: ¿Qué espesores de chapa pueden laminarse?
El perfilado es muy eficaz para espesores de chapa de entre 0,3 mm y unos 3 mm. Las secciones de hasta 8 mm de grosor pueden conformarse con máquinas de gran potencia.
P: ¿Qué afecta a la velocidad de la línea de perfilado?
La potencia de la máquina, el grosor del material, la complejidad del perfilado, el número de estaciones y la calidad deseada determinan la velocidad máxima de la línea. Las velocidades típicas oscilan entre 15 m/min y 200 m/min.
P: ¿Qué defectos pueden presentar las piezas perfiladas?
La torsión, el arqueado, el abocardado y el rizado longitudinal son defectos comunes debidos a parámetros de proceso no optimizados o a herramientas desgastadas.
P: ¿Qué seguridad se requiere para las operaciones de perfilado?
Todos los componentes móviles deben estar completamente protegidos. Son necesarias paradas de emergencia y cuerdas de tracción en toda su longitud. El personal debe llevar equipo de protección y mantenerse alejado durante la marcha.
P: ¿Cómo calcular el ahorro de costes con el perfilado frente a la fabricación?
El perfilado puede suponer un 20-50% ahorro en costes de material, mano de obra y energía en comparación con la fabricación de perfiles equivalentes. Pero los costes de diseño y utillaje pueden ser mayores.
Conclusión
El perfilado permite una producción eficaz y precisa de perfiles metálicos vitales para la construcción, la automoción y otras industrias. El diseño modular que utiliza componentes mecanizados especializados hace que el proceso sea muy flexible y escalable. Los fabricantes pueden obtener el máximo valor de esta versátil tecnología de conformado de metales conociendo las piezas clave de las máquinas de perfilado, el principio de funcionamiento, los tipos, las aplicaciones y las mejores prácticas operativas.