El hilado de metales , también conocido como conformado por centrifugado o hilado o torneado de metales más comúnmente, es un proceso de trabajo de metales mediante el cual un disco o tubo de metal gira a alta velocidad y se forma una pieza axialmente simétrica . [1] El hilado se puede realizar a mano o mediante un torno CNC .
El oficio de hilar metales se remonta a la antigüedad y era una habilidad que se utilizaba en la época del Antiguo Egipto. En esa época, el hilado de metales se limitaba a metales blandos hilados con fuerza humana en tornos primitivos. La técnica proporcionó avances significativos a la energía hidroeléctrica 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 torneado 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 la formación (moldeo) de una chapa metálica sobre una forma existente.
El hilado de metales va desde la especialidad de un artesano hasta la forma más ventajosa de formar piezas redondas de metal 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 cohetes , utensilios de cocina , cilindros de gas , campanas de instrumentos de viento y receptáculos de basura públicos. Se puede formar prácticamente cualquier metal dúctil , desde aluminio o acero inoxidable , hasta aleaciones de alta resistencia y alta temperatura, como INX, Inconel , Grado 50 / Corten y Hastelloy. El diámetro y la profundidad de las piezas formadas están limitados solo por el tamaño del equipo disponible.
El proceso de hilado es bastante simple. Se monta un bloque formado 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 . Luego, 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 generalmente se aplica 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. Las formas extremadamente complejas se pueden hilar sobre moldes de hielo, que luego se derriten después del hilado. Debido a que el diámetro final de la pieza de trabajo siempre es menor que el diámetro inicial, la pieza de trabajo debe engrosarse, alargarse radialmente o doblarse circunferencialmente. [1]
Un proceso más complejo, conocido como reducción o estrangulamiento , permite que una pieza de trabajo centrifugada incluya geometrías reentrantes. Si el acabado y la forma de la superficie no son críticos, entonces la pieza de trabajo se "centrifuga al aire"; no se utiliza ningún mandril . Si el acabado o la forma son críticos, entonces se utiliza un mandril montado excéntricamente.
El "hilado en caliente" consiste en hacer girar una pieza de metal en un torno mientras se aplica calor intenso con un soplete a la pieza de trabajo. Una vez calentado, el metal adquiere forma a medida que la herramienta del torno presiona contra la superficie calentada, lo que obliga a que se deforme mientras gira. Las piezas pueden moldearse o estrecharse hasta un diámetro más pequeño con poca fuerza, lo que proporciona un hombro sin costuras.
La herramienta básica para hilar metales se llama cuchara , aunque se pueden utilizar muchas otras herramientas (ya sean de fabricación comercial, improvisadas o improvisadas) para lograr distintos resultados. Las herramientas para hilar pueden estar hechas de acero endurecido para su uso con aluminio, o de latón macizo para hilar acero inoxidable o acero dulce.
Algunas herramientas de hilado de metales pueden girar sobre cojinetes durante el proceso de conformado. Esto reduce la fricción y el calentamiento de la herramienta, lo que prolonga su vida útil y mejora el acabado de la superficie. Las herramientas rotativas también pueden recubrirse con una fina película de cerámica para prolongar su vida útil. Las herramientas rotativas se utilizan habitualmente durante las operaciones de hilado de metales CNC .
En el ámbito comercial, se utilizan generalmente rodillos montados en el extremo de las palancas para dar forma al material hasta el mandril, tanto en el hilado manual como en el hilado de metales CNC. Los rodillos varían en diámetro y espesor 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 dar forma a radios más pequeños.
El corte del metal se realiza con cortadores manuales, generalmente barras huecas de un pie de largo con limas de acero para herramientas afiladas y moldeadas. En aplicaciones CNC, se utilizan herramientas de corte de carburo o acero para herramientas.
El mandril no soporta fuerzas excesivas, como ocurre en otros procesos de trabajo de metales, por lo que puede estar hecho de madera, plástico o hielo. Para materiales duros o para un 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 reentrantes y el perfil en relación con la línea central prácticamente no tiene restricciones.
Los parámetros de conformado y la geometría de las piezas se pueden modificar rápidamente y a un coste menor que otras técnicas de conformado de metales. Los costes de fabricación y de utillaje también son comparativamente bajos. El conformado por centrifugado, que suele realizarse a mano, se automatiza fácilmente y es un método de producción eficaz para prototipos , así como para producciones de gran volumen. [1]
Otros métodos para formar piezas redondas de metal incluyen el hidroconformado , el estampado , el forjado 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 están hilando con materiales más gruesos, de más de 1 pulgada (25 mm) de espesor de acero. El hilado convencional también desperdicia una cantidad considerablemente menor de material que otros métodos.
Se pueden construir objetos a partir de una sola pieza de material para producir piezas sin costuras. Sin costuras, una pieza puede soportar una mayor presión interna o externa ejercida sobre ella. Por ejemplo: tanques de buceo y cartuchos de CO2 .
Una desventaja del hilado de metales es que si se forma una grieta o se abolla el objeto, debe desecharse. Reparar el objeto no es rentable.
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