Hispanopedia WikiAnálisis DFM basado en reglas para el hilado de metales . El hilado de metales es un proceso de fabricación de conformado y fabricación de metales menos conocido. Se utiliza más convencionalmente para la fabricación de piezas de simetría axial. Su capacidad para crear piezas que requieren alta tolerancia y alta resistencia lo convierte en un proceso excepcional para fabricar una amplia gama de piezas para las industrias automotriz, aeroespacial, de defensa y médica. Los componentes típicos producidos por hilado de metales son bases de lámparas, reflectores, artículos huecos (jarras, jarras, jarrones, candelabros, etc.), ollas, cuencos y componentes para equipos eléctricos. [ 1 ] El diseño para la fabricabilidad (también conocido a veces como diseño para la fabricación o DFM) es el arte general de la ingeniería de diseñar productos de tal manera que sean fáciles de fabricar. El concepto existe en casi todas las disciplinas de ingeniería, pero la implementación difiere ampliamente según la tecnología de fabricación. DFM describe el proceso de diseñar o diseñar un producto para facilitar el proceso de fabricación y así reducir los costos de fabricación. DFM permitirá corregir posibles problemas en la fase de diseño, que es el lugar menos costoso para abordarlos. Otros factores que pueden afectar a la capacidad de fabricación, como el tipo de materia prima, la forma de la materia prima, las tolerancias dimensionales y el procesamiento secundario, como el acabado.
Según los distintos tipos de procesos de fabricación, existen directrices establecidas para las prácticas de diseño para la fabricación (DFM). Estas directrices DFM ayudan a definir con precisión diversas tolerancias, reglas y controles de fabricación comunes relacionados con DFM. A continuación, se presentan algunas directrices estándar basadas en reglas que pueden consultarse al diseñar piezas para el conformado por hilado de metales, teniendo en cuenta la fabricabilidad.
Consideraciones de diseño
Las directrices más comunes que siguen a las recomendaciones de diseño no son reglas obligatorias, sino más bien sugerencias para facilitar la fabricación:
Espesor del metal
El espesor del metal a hilar puede variar desde aproximadamente 0,1 mm (0,004 pulg.) hasta 120 mm (4 o 5 pulg.) en máquinas especiales y con material caliente. Sin embargo, los espesores más comunes oscilan entre 0,6 y 1,3 mm (0,024 y 0,050 pulg.). El espesor y el tamaño máximos solo están limitados por el tamaño del equipo y la potencia disponible para generar el flujo del metal.
Generalmente, especificar un material un 25 o 30 por ciento más grueso que el espesor de la pieza terminada es suficiente para permitir dicha reducción en el espesor de la pared. Sin embargo, no se debe especificar un material demasiado grueso para facilitar el conformado por hilado. Tanto los materiales extragruesos como los extradelgados dificultan el hilado. Para trabajos de precisión, las piezas metálicas extragruesas pueden hilarse y luego mecanizarse a sus dimensiones finales.
Forma
En el conformado por hilado, la forma cónica es la más fácil de obtener y la más económica. El metal no se somete a una tensión tan severa al trabajarlo hasta su máxima profundidad, ya que el ángulo de contacto entre el mandril y el metal es pequeño, lo que permite un mejor control durante el proceso. La forma hemisférica es más difícil de conformar, pues el ángulo se vuelve cada vez más agudo a medida que el metal se desplaza hacia atrás en el mandril. Al conformar un cilindro, el metal se ve expuesto a una mayor tensión debido al ángulo pronunciado. Esta operación requiere más tiempo y habilidad.
Radio en las esquinas
Los radios y filetes suavizados son preferibles a las esquinas afiladas para facilitar el torneado. Las esquinas afiladas tienden a adelgazar el material y, en el caso de esquinas externas, a romper los mandriles de madera o masonita. Un mínimo recomendable es de 6 mm (1/4 pulg.), aunque 3 mm (1/8 pulg.) generalmente no causa problemas. En el proceso de torneado, el metal se somete a mayores tensiones en ángulos agudos.
Relación de giro
La relación de hilado se define como la relación entre la profundidad y el diámetro, y constituye un parámetro fundamental para el proceso de hilado. Un valor de 100 indica la máxima idoneidad para el tipo de hilado especificado, mientras que valores inferiores indican una menor facilidad de conformado con los métodos de hilado. Se recomienda utilizar piezas lo más planas posible, evitando diseños cilíndricos profundos que requieren operaciones repetidas y recocido. Una relación de hilado inferior a 1:4 es preferible. Las relaciones de hilado se clasifican normalmente de la siguiente manera: plana (inferior a 1:4), moderada (de 1:4 a 3:4) y profunda (de 3:4 a 5:4).
Ángulo de conicidad
Si la pieza tiene lados cilíndricos y se utiliza un mandril de madera, permita una conicidad de 2° o más, si es posible, para facilitar la extracción de la pieza del mandril. Con mandriles de acero, se requiere una conicidad menor; incluso 1/4° será suficiente.
Otras consideraciones de diseño
- Es preferible evitar, en la medida de lo posible, los diseños de forma inversa, ya que requieren operaciones adicionales y pueden provocar un adelgazamiento considerable del material.
- La planitud de una pieza de fondo plano no mejorará con el proceso de hilado. Si la rigidez del fondo es importante y se requiere planitud, un ángulo de cono de 5° proporcionará rigidez y facilitará el hilado.
- También se puede enrollar un cordón de refuerzo en el borde de la carcasa hilada. Desde el punto de vista de la producción, es preferible que el cordón quede hacia el exterior en lugar de hacia el interior de la pieza. De lo contrario, será necesario volver a sujetar la pieza en un mandril externo hueco, ya que tanto los cordones internos como los externos se forman en el aire sin soporte del mandril. [ 2 ]
Reglas basadas en características
Las bridas internas y otras configuraciones de formas reentrantes son más costosas de producir porque requieren mandriles especiales y más complejos, o bien, el mecanizado sin soporte adicional para la pieza. Además, es preferible dimensionar las piezas con respecto a las superficies adyacentes al mandril (generalmente la dimensión interior). Esto permite al fabricante del mandril aplicar estas dimensiones directamente al mismo y evita variaciones en el diámetro o la longitud causadas por variaciones en el espesor del material. [ 3 ]
Referencias
- Procesos de formación