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Defectología básica de los productos perfilados

Date: 2014/9/10

La deformación de la chapa durante el perfilado tiene un carácter complejo y un análisis exhaustivo de las causas y características de cada uno de los posibles defectos de los productos requeriría un examen específico.


No obstante, un estudio experto a partir de la estrategia de conformado y de la geometría de rodillos es capaz de determinar si pueden aparecer en cada caso y, si es necesario, ofrecer alternativas para reducir su magnitud.


Los defectos debidos a la deformación transversal son ampliamente conocidos en la industria, ya que se corresponden con los que afectan al plegado en prensa. No obstante, su problemática en el perfilado es sensiblemente diferente (Figura 2):


El agrietamiento y fractura del material es la consecuencia de una deformación de plegado excesiva. Su carácter gradual en perfilado hace que en la mayoría de ocasiones los radios mínimos admisibles sean muy inferiores a los del doblado en prensa.

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Figura 2. El diagrama de conformabilidad para el perfilado permite estimar el riesgo de fractura de la chapa (arriba izquierda). La simulación de elementos finitos permite predecir el grado de recuperación elástica de cada caso (arriba derecha). La estrategia de conformado elegida puede favorecer el estrangulamiento de la chapa en perfilado (abajo)



En el plegado en prensa, después del proceso tiene lugar la recuperación elástica de la deformación transversal elástica. A pesar de ser el principal quebradero de cabeza en los ajustes de este proceso, en perfilado no aparece salvo para materiales de alto límite elástico o radios de plegado mucho más elevados que el espesor. En estos casos el análisis por elementos finitos puede predecir su magnitud, lo que permite diseñar estaciones de sobreplegado adaptadas a cada caso antes de las primeras pruebas en máquina.


Adelgazamiento de las líneas de plegado. La pérdida de espesor en los radios del perfil afecta tanto al plegado como al perfilado. No obstante, en este último depende ampliamente de la estrategia y rodillos y puede ser mucho más crítico que en plegado. El estudio previo de los adelgazamientos puede evitar problemas de no aceptación de los productos por parte de los clientes finales.

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Figura 3. Distribución de las deformaciones longitudinales a lo largo de la sección de un perfil en C. El color amarillo representa alta tracción y el azul, compresión (arriba). Fenómeno de arqueo en el mismo producto motivado por dicha distribución de elongaciones (abajo)


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Figura 4. El análisis mediante elementos finitos puede detectar la presencia de ondulación durante el proceso (arriba) y comprobar su minimización tras tomar las medidas pertinentes sobre las herramientas (abajo)





En cuanto a los problemas ocasionados por la deformación longitudinal, son mucho más habituales y menos conocidos dentro de la industria:


El arqueo, el curvado y el alabeo consisten, respectivamente, en la desviación vertical, horizontal y giro del producto a lo largo de su longitud. Se deben a la desigual distribución de la deformación longitudinal a lo largo de la sección transversal(Figura 5) y en máquina se corrigen mediante estaciones de enderezado adicionales (cabezas de turco). No obstante, el análisis mediante elementos finitos puede modificar el trabajo realizado en cada etapa para minimizar así la deformación longitudinal permanente al final del proceso. De este modo pueden eliminarse los engorrosos ajustes de los enderezadores.


La ondulación longitudinal constituye una amenaza para la función estética de los productos perfilados y normalmente aparece en el borde o en el centro de los mismos. Su origen es el pandeo longitudinal y por tanto está relacionada con áreas de fuerte compresión. Uno de los puntos clave a estudiar es la rigidez de las secciones ante ese pandeo, lo cual debe tenerse en cuenta durante la fase de diseño de los productos. La realización de estudios de fabricabilidad en este sentido es una aplicación habitual del análisis científico del proceso, así como la eliminación del defecto real a partir del estudio de las deformaciones durante el mismo (Figura 5).

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Figura 5. La fuerte distorsión que aparece en la parte trasera del perfil después del corte final (izquierda) se debe a la brusquedad de la entrada en algunas de las estaciones de conformado (derecha, arriba). Modificaciones en la secuencia de plegado de los arcos han permitido evitar este defecto (derecha, abajo)



Por último, la distorsión consiste en la apertura o el cierre de los extremos delantero y trasero de la pieza perfilada con respecto de su comportamiento en la parte central. Se debe principalmente a las tensiones de cortadura que inciden sobre la chapa a la entrada de las sucesivas estaciones. Con las simulaciones de elementos finitos es posible estudiar la influencia de cada estación en las tensiones residuales y analizar así qué modificaciones en los rodillos y la estrategia pueden mejorar este defecto(Figura 5).




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