Elegir los materiales adecuados para el diseño de chapa metálica

Fabricación de chapas metálicas consiste generalmente en utilizar métodos de estampación manual o por troquel para inducir la deformación plástica de finas láminas metálicas, dándoles la forma y dimensiones deseadas. A continuación, pueden transformarse en piezas más complejas mediante soldadura o un procesamiento mecánico mínimo.

Hasta la fecha, no existe una definición completa de fabricación de chapas metálicas. Según una definición de una revista profesional extranjera, la fabricación de chapas metálicas puede definirse como un proceso integral de trabajo en frío de chapas metálicas (normalmente de menos de 6 mm), que incluye cizalla, punzonado/corte/compuesto, flexión, soldadura, remachado, unión, conformado (como carrocerías de automóviles), etc. Su característica notable es el grosor constante de las piezas.

Materiales de chapa utilizados habitualmente

I. Acero galvanizado

El acero galvanizado se divide principalmente en dos tipos: chapa electrogalvanizada (EG/SECC) y chapa galvanizada en caliente (GI), cuyas diferencias se tratarán más adelante.

La chapa de acero galvanizado es un tipo de chapa de acero con una capa de revestimiento de zinc en su superficie.

La galvanización es un método económico y eficaz para prevenir la corrosión. Aproximadamente la mitad de la producción mundial de zinc se destina a este proceso.

1. Definición:

La chapa de acero galvanizada, cuyo objetivo es evitar la corrosión de la superficie de la chapa de acero y prolongar su vida útil, consiste en recubrir la superficie de la chapa de acero con una capa de zinc metálico. Esta chapa de acero con revestimiento fino se conoce como chapa galvanizada.

2. Clasificación y aplicaciones:

En función de los métodos de producción y transformación, puede clasificarse de la siguiente manera:

① Chapa de acero galvanizada en caliente:

Las chapas finas de acero se sumergen en un baño de zinc fundido para adherir una capa de zinc a la superficie. Actualmente, el principal método de producción es el galvanizado en continuo, en el que las chapas de acero enrolladas se sumergen continuamente en un baño de cinc fundido para producir chapas de acero galvanizado.

② Chapa de acero galvanizado aleado:

Este tipo de chapa de acero también se produce mediante el método de inmersión en caliente, pero tras salir del baño se calienta inmediatamente a unos 500°C para formar un revestimiento de aleación de zinc y hierro. Esta chapa galvanizada tiene una excelente adherencia y soldabilidad para revestimientos.

③ Chapa de acero electrogalvanizado:

Este tipo de chapa de acero galvanizado se fabrica mediante un proceso de galvanoplastia y posee una buena trabajabilidad. Sin embargo, el revestimiento es más fino, y su resistencia a la corrosión no es tan buena como la de las chapas galvanizadas en caliente.

④ Chapa de acero galvanizada por una sola cara y diferencialmente:

La chapa de acero galvanizado por una cara se refiere a los productos que sólo están galvanizados por una cara. Se adapta mejor a la soldadura, el revestimiento, el tratamiento antioxidante y el procesamiento en comparación con las chapas galvanizadas por las dos caras.

Para superar las deficiencias de las zonas no galvanizadas por una sola cara, existe otro tipo conocido como chapa de acero galvanizada diferencialmente, en la que se recubre una fina capa de zinc por la otra cara.

⑤ Chapa de acero galvanizado aleado y compuesto:

Este tipo de chapa de acero se fabrica mediante galvanización con zinc y otros metales como el plomo, las aleaciones de conformación o los revestimientos compuestos. Esta chapa de acero no solo presenta un excelente comportamiento anticorrosión, sino también buenas propiedades de revestimiento.

Además de los cinco tipos anteriores, también hay láminas de acero galvanizado con recubrimiento de color, láminas de acero galvanizado con recubrimiento impreso, láminas de acero galvanizado laminado con PVC, y otros.

Sin embargo, las chapas galvanizadas en caliente son actualmente las más utilizadas.

3. Apariencia:

Estado de la superficie: Debido a los diferentes métodos de tratamiento durante el proceso de revestimiento, el estado de la superficie de las chapas galvanizadas varía, como por ejemplo, superficies con lentejuelas regulares, con lentejuelas finas, con lentejuelas planas, sin lentejuelas y fosfatizadas. Las normas alemanas también especifican los grados de la superficie.

Las chapas galvanizadas deben tener buen aspecto y no presentar defectos que puedan perjudicar el uso del producto, como falta de revestimiento, agujeros, grietas, grosor excesivo del revestimiento, arañazos, manchas de ácido crómico, óxido blanco, etc. Las normas extranjeras no son muy específicas sobre los defectos de aspecto concretos, y los defectos específicos deben figurar en el contrato al hacer el pedido.

Marcado: Nombre del producto (chapa o fleje de acero), número de norma, marca, categoría de tratamiento superficial, código de la capa de cinc, especificaciones y dimensiones, precisión dimensional.

Ejemplo de marcado: chapa de acero, número estándar Q/BQB430, marca SECC, tratamiento superficial de pasivación de cromato (C), código de capa de zinc 20/20, espesor 0,80mm, anchura 1000mm, precisión normal (A), longitud 2000mm, planitud según la precisión normal de planitud PF.A, entonces marcado como: Q/BQB 430 SECC-C-20/20 chapa de acero: 0.80B×1000A×2000A-PF.A.

Origen: Baosteel, POSCO en Corea del Sur, Japón, Krupp en Alemania, CKRM en Bélgica, etc.

Chapa de acero galvanizada en caliente (SGCC): Actualmente no hay acerías nacionales que puedan producir materiales de alta calidad, por lo que se importan principalmente del extranjero. Es más caro, y muchos fabricantes han pasado a utilizar SECC para ahorrar costes.

El SGCC está recubierto de zinc sobre una base laminada en frío, con una base de SPCC, generalmente utilizada para el conformado en frío, y una resistencia a la tracción >270 megapascales. Correspondientemente, existe SGHC revestido de zinc sobre una base laminada en caliente, con una base de SPHC, generalmente utilizada para el conformado en frío, y una resistencia a la tracción de >270 megapascales.

II. Acero inoxidable

1. Acero inoxidable ferrítico:

Tiene un alto contenido en Cr, una excelente resistencia a la corrosión y a la oxidación a alta temperatura.

2. Acero inoxidable austenítico:

Las calidades típicas como /Cr18Ni9, /Cr18Ni9T1 son no magnéticas, con buena resistencia a la corrosión, buena resistencia térmica, buena resistencia a la oxidación a alta temperatura, buena plasticidad, buena tenacidad al impacto, sin efecto de entalla y excelente soldabilidad, por lo que se utilizan ampliamente.

Este tipo de acero suele tener baja resistencia, bajo límite elástico y no puede reforzarse mediante tratamiento térmico, pero tras el prensado en frío y el procesado, puede alcanzar una alta resistencia a la tracción y mejorar su elasticidad.

Sin embargo, su resistencia obtenida mediante estirado en frío a altas temperaturas es propensa a la fragilización y no es adecuada para soportar cargas elevadas.

3. Acero inoxidable martensítico:

Algunos ejemplos típicos son el 2Cr13 y el GX-8, que son magnéticos, tienen excelentes propiedades de amortiguación, buena conductividad térmica, alta resistencia y límite elástico tras el tratamiento térmico. Contienen más carbono y requieren alivio de tensiones tras la soldadura.

El enfriamiento rápido a altas temperaturas puede formar martensita, por lo que se requiere un enfriamiento lento tras la forja, seguido de un revenido inmediato.

Se utiliza principalmente para piezas portantes.

III. Hojalata

La hojalata (SPTE) es acero con bajo contenido en carbono chapado con estaño (Sn). Algunos creen que, como la hojalata utilizada para fabricar conservas se importaba de Macao, provincia china de Guangdong (Macao puede leerse como "马口" en chino), se llamaba "马口铁" (Makou Iron). Existen otras explicaciones, como el uso de esta hojalata en el pasado para fabricar cabezas de lámparas de queroseno, que se asemejaban a la boca de un caballo, de ahí el nombre de "马口铁" (Makou Iron).

Sin embargo, este nombre no es exacto. Por ello, en 1973, durante una conferencia sobre la hojalata en China, se le cambió oficialmente el nombre por el de hojalata, y los documentos oficiales dejaron de utilizar el nombre "马口铁" (Makou Iron).

Características: Conserva la buena plasticidad y conformabilidad del acero bajo en carbono, y el espesor no suele superar los 0,6 mm.

Utilizaciones: Blindaje de interferencias magnéticas y estampación de piezas pequeñas.

IV. Acero para muelles

Aceros de medio carbono que contienen manganeso (Mn), cromo (Cr), silicio (Si) y otros aceros aleados.

Características: El material puede sufrir una deformación elástica importante, absorbiendo el impacto o amortiguándolo, y también puede almacenar energía para permitir que el mecanismo complete una acción.

V. Cobre y aleaciones de cobre

Características: Buena conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la corrosión, buen brillo, fácil de procesar y adecuado para galvanoplastia y revestimiento.

1. Cobre puro (contenido de Cu superior a 99,5%):

Baja resistencia del material, buena plasticidad, excelente conductividad eléctrica, conductividad térmica y resistencia a la corrosión.

Se utiliza en alambres, cables y equipos eléctricos.

2. Latón:

Aleación de cobre y zinc, cuyas propiedades mecánicas dependen del contenido de zinc y, en general, no superan 50%.

Características: Buena ductilidad, buen rendimiento de estampación, utilizado en galvanoplastia, y tiene buena resistencia al agua de mar y la corrosión atmosférica, pero el cuerpo es propenso a la corrosión local.

3. Bronce:

Clase de metales aleados a base de cobre compuestos principalmente por aleaciones de cobre y estaño.

Características: Mejor resistencia al desgaste que el cobre puro y el latón, buena trabajabilidad y resistencia a la corrosión.

4. Cobre berilio:

Aleación de cobre que contiene berilio (Be).

Características: Alta resistencia, dureza, elasticidad, resistencia al desgaste, alta conductividad eléctrica, conductividad térmica, resistencia al frío y no magnético.

Usos: Se utiliza en diversos materiales de blindaje electromagnético.

Además, también se utilizan aleaciones de aluminio.