El hilado de metales , también conocido como conformación por giro o hilado o torneado de metales más comúnmente, es un proceso de trabajo de metales mediante el cual un disco o tubo de metal se hace girar a alta velocidad y se le da forma en una pieza axialmente simétrica . [1] El hilado se puede realizar a mano o mediante un torno CNC .
El comercio del hilado de metales se remonta a la antigüedad y era una habilidad utilizada en la era del Antiguo Egipto. Fue entonces cuando el hilado de metales se limitaba a metales blandos hilados por el poder humano en tornos primitivos. La técnica proporcionó avances significativos a la energía hidráulica y de vapor en Europa y América del Norte en el siglo XIX y, a principios del siglo XX, el motor eléctrico proporcionó la potencia necesaria y la capacidad de giro a alta velocidad. Con este avance, los artesanos del hilado de metales ahora podían hilar piezas de mayor calidad hechas de latón, cobre, aluminio e incluso acero inoxidable y laminado en frío.
El hilado de metales no implica la eliminación de material, como en el torneado convencional de madera o metal, sino el moldeado (moldeo) de láminas de metal sobre una forma existente.
El hilado de metales abarca desde la especialidad de un artesano hasta la forma más ventajosa de formar piezas metálicas redondas para aplicaciones comerciales. Los artesanos utilizan el proceso para producir detalles arquitectónicos, iluminación especial, artículos decorativos para el hogar y urnas . Las aplicaciones comerciales incluyen conos de punta de cohete , utensilios de cocina , cilindros de gas , campanas de instrumentos de latón y recipientes de desechos públicos. Se puede formar prácticamente cualquier metal dúctil , desde aluminio o acero inoxidable hasta aleaciones de alta resistencia y alta temperatura, incluidas INX, Inconel , Grado 50/Corten y Hastelloy. El diámetro y la profundidad de las piezas formadas están limitados únicamente por el tamaño del equipo disponible.
El proceso de hilado es bastante sencillo. Un bloque formado se monta en la sección de accionamiento de un torno. Luego se sujeta un disco de metal de tamaño predeterminado contra el bloque mediante una almohadilla de presión, que está unida al contrapunto . A continuación, el bloque y la pieza de trabajo giran juntos a altas velocidades. Luego se aplica una fuerza localizada a la pieza de trabajo para hacer que fluya sobre el bloque. La fuerza se aplica normalmente mediante varias herramientas de palanca. Las piezas de trabajo simples simplemente se retiran del bloque, pero las formas más complejas pueden requerir un bloque de varias piezas. Se pueden hilar formas extremadamente complejas sobre formas de hielo, que luego se derriten después de girar. Debido a que el diámetro final de la pieza de trabajo es siempre menor que el diámetro inicial, la pieza de trabajo debe engrosarse, alargarse radialmente o pandearse circunferencialmente. [1]
Un proceso más complicado, conocido como reducción o estrechamiento , permite que una pieza de trabajo hilada incluya geometrías reentrantes. Si el acabado y la forma de la superficie no son críticos, entonces la pieza de trabajo se "hila en el aire"; no se utiliza ningún mandril . Si el acabado o la forma son críticos, se utiliza un mandril montado excéntricamente.
El "hilado en caliente" implica girar una pieza de metal en un torno mientras se aplica un calor elevado de un soplete a la pieza de trabajo. Una vez calentado, el metal toma forma mientras la herramienta del torno presiona contra la superficie calentada, obligándola a distorsionarse mientras gira. Luego se puede dar forma o estrechar las piezas a un diámetro más pequeño ejerciendo poca fuerza, proporcionando un hombro sin costuras.
La herramienta manual básica para hilar metal se llama cuchara , aunque se pueden utilizar muchas otras herramientas (ya sean producidas comercialmente, ad hoc o improvisadas) para lograr resultados variados. Las herramientas de hilado pueden estar hechas de acero endurecido para usar con aluminio, o de latón macizo para hilar acero inoxidable o acero dulce.
A algunas herramientas de hilado de metal se les permite girar sobre cojinetes durante el proceso de conformado. Esto reduce la fricción y el calentamiento de la herramienta, extendiendo su vida útil y mejorando el acabado superficial. Las herramientas giratorias también pueden recubrirse con una fina película de cerámica para prolongar su vida útil. Las herramientas giratorias se utilizan comúnmente durante las operaciones de hilado de metales CNC .
Comercialmente, los rodillos montados en el extremo de las palancas se utilizan generalmente para formar el material hasta el mandril, tanto en el hilado manual como en el hilado de metal CNC. Los rodillos varían en diámetro y grosor según el uso previsto. Cuanto más ancho sea el rodillo, más suave será la superficie del hilado; Los rodillos más delgados se pueden utilizar para formar radios más pequeños.
El corte del metal se realiza con cortadores manuales, a menudo barras huecas de un pie de largo con limas afiladas o con forma de acero para herramientas adjuntas. En aplicaciones CNC, se utilizan herramientas de corte de carburo o acero para herramientas.
El mandril no sufre fuerzas excesivas, como se encuentra en otros procesos de trabajo de metales, por lo que puede estar hecho de madera, plástico o hielo. Para materiales duros o uso de gran volumen, el mandril suele estar hecho de metal. [1]
Se pueden realizar varias operaciones en una sola configuración. Las piezas de trabajo pueden tener perfiles entrantes y el perfil con relación a la línea central prácticamente no está restringido.
Los parámetros de conformado y la geometría de la pieza se pueden modificar rápidamente, a menor costo que otras técnicas de conformado de metales. Los costes de herramientas y producción también son comparativamente bajos. El conformado por rotación, que a menudo se realiza a mano, se automatiza fácilmente y es un método de producción eficaz para prototipos , así como para tiradas de producción de grandes cantidades. [1]
Otros métodos para formar piezas metálicas redondas incluyen el hidroconformado , el estampado , la forja y la fundición . Estos otros métodos generalmente tienen un costo fijo más alto, pero un costo variable más bajo que el hilado de metales. A medida que la maquinaria para aplicaciones comerciales ha mejorado, las piezas se hilan con materiales más gruesos que superan el acero de 1 pulgada (25 mm). El hilado convencional también desperdicia una cantidad de material considerablemente menor que otros métodos.
Se pueden construir objetos utilizando una pieza de material para producir piezas sin costuras. Sin costuras, una pieza puede soportar una mayor presión interna o externa que se ejerza sobre ella. Por ejemplo: botellas de buceo y cartuchos de CO 2 .
Una desventaja del hilado de metales es que si se forma una grieta o el objeto se abolla, hay que desecharlo. Reparar el objeto no es rentable.
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