Encontrar el punto óptimo de producción en la metalurgia con los dos

Un pequeño sistema de dos rodillos hace rodar un cilindro. En lugar de tener un rodillo inferior de uretano, esta máquina utiliza una cuña de flexión para formar piezas de trabajo con diámetros específicos.

El campo de laminación de placas a menudo pone el foco de atención en las máquinas de tres y cuatro rodillos. Las variedades de doble pellizco permiten a los operadores evitar tener que quitar la placa para el segundo predoblado. Las máquinas de geometría variable y tres rodillos laminan chapa gruesa en diámetros reducidos. Las máquinas de cuatro rodillos abren puertas para geometrías de conformado complejas, alta producción y automatización.

Pero, ¿qué pasa con la humilde máquina de dos rollos? Para la aplicación correcta, particularmente aquellas que involucran láminas delgadas, estas máquinas pueden formar pieza tras pieza en rápida sucesión. Cilindros rodantes completos en un solo paso, operan en tiempos de ciclo medidos en segundos, no en minutos.

En una configuración convencional de dos rollos, la hoja se alimenta entre un rollo superior de acero y un rollo inferior de uretano mucho más grande. El uretano permite que la hoja se ajuste alrededor de la herramienta superior. El diámetro del rodillo superior dicta el radio del cilindro que se puede lograr, y para formar un diámetro diferente se requiere un mandril diferente, un tubo que se desliza sobre el rodillo superior. La resistencia del rollo de uretano limita la capacidad de espesor de la máquina. Cuando el material alcanza cierto grosor, el rollo de uretano simplemente no es lo suficientemente fuerte para soportar el material y doblarlo contra el rollo superior hasta un diámetro reducido.

Todo esto hace que la configuración de dos rollos sea especialmente adecuada para aplicaciones de alto volumen que involucran láminas de metal delgadas. El operador no necesita realizar predoblados ni perder tiempo reposicionando los rollos. No es inusual ver tales sistemas integrados con transportadores y robótica, alimentando hojas y retirando cilindros laminados del rollo superior.

El principal inconveniente de los dos rollos es su utillaje. Si los operadores deben formar otro diámetro, deben usar un mandril diferente en el rodillo superior. Y si no hay otro rodillo o mandril disponible, es posible que se requiera algún desarrollo de herramientas. Digamos que tienes un 4-in. rodillo superior pero quiere rodar un rollo de 12 pulgadas de diámetro. cilindro. El taller desarrolla un mandril tubular con un diámetro exterior que, según las pruebas, permitirá al operador laminar ese diámetro de 12 pulgadas. en la máquina de dos rollos. Y no siempre es un proceso sencillo. El diámetro exterior del mandril se debe adaptar para un grosor de material y un límite elástico específicos, apretando el material contra el uretano de la manera correcta para producir el diámetro correcto.

Por lo tanto, ese mandril de tubo debe mecanizarse a un diámetro específico para adaptarse a la aplicación. El límite elástico también entra en la ecuación. Una configuración puede tener un mandril de tubo para calibre 14. acero dulce y un mandril de tubo diferente para calibre 14. inoxidable, incluso si ambos materiales se laminan al mismo diámetro. Dicho todo esto, el desarrollo de herramientas de este tipo puede valer la pena, especialmente para aplicaciones de gran volumen. Con las herramientas adecuadas, un sistema de dos rodillos puede ser la forma más rápida de rodar grandes volúmenes de chapa fina.

Un avance tecnológico reciente adopta un enfoque diferente al humilde dos rollos. En lugar de confiar en el rodillo superior (o el mandril que rodea el rodillo superior) para formar un diámetro específico, la posición de una cuña de flexión dicta el radio en la pieza de trabajo. La cuña se asienta junto al rollo inferior, en el lado opuesto desde donde se alimenta la hoja. Tampoco hay rollo de uretano. Tanto el rodillo superior como el inferior son de acero, y el operador establece el espacio entre ellos para acomodar el grosor del material.

Si un nuevo trabajo requiere otro radio, el operador no necesita otro rodillo superior o mandril; simplemente puede cambiar el ángulo de la cuña para producirlo. Cambiar el ángulo de la cuña altera el ángulo en el que el material entra en contacto con él durante el ciclo de laminado, lo que a su vez hace que el material ruede a un diámetro diferente.

Al agregar la cuña, el sistema de dos rodillos se acerca un poco más a la flexibilidad que ofrecen los sistemas de tres y cuatro rodillos. Sigue siendo principalmente un sistema de laminado de láminas, no una máquina laminadora de placas. Pero debido a que el sistema de cuña utiliza un rodillo inferior de acero, la máquina puede rodar material más grueso y de mayor resistencia a la tracción, en algunos casos hasta acero dulce de 3/16 de pulgada de grosor.

Y se puede ajustar. Por ejemplo, digamos que una operación recibe un nuevo lote de material de un proveedor diferente. El espesor y el rendimiento están dentro de las especificaciones, pero el ligero cambio con respecto al lote anterior altera las características de formación. En este caso, el operador puede cambiar el ángulo de la cuña ligeramente para adaptarse.

El ángulo de una cuña de flexión adyacente al rodillo inferior se puede ajustar para formar cilindros de diferentes diámetros.

La física detrás del laminado no cambia en ningún sistema de dos rodillos, ya sea una configuración tradicional de uretano o una que utiliza una cuña de flexión. Al igual que sus primos de tres y cuatro rodillos, los sistemas de dos rodillos utilizan rodillos coronados, cada uno diseñado para rangos de grosor y materiales específicos, para mitigar los efectos de la deflexión. Aunque el doblado de dos rodillos no implica un paso de doblado previo, aún deja una sección plana estrecha en el borde.

Los efectos de la gravedad tampoco desaparecen. Si un sistema de dos rodillos forma una hoja especialmente delgada, se combará por su propio peso sin un soporte superior, incluso en diámetros más pequeños. (Nota: las máquinas típicas de dos rodillos no laminan cilindros delgados a diámetros muy grandes, simplemente porque tales piezas de trabajo carecen de integridad estructural. En configuraciones típicas, los cilindros laminados de calibre delgado de un sistema de dos rodillos son lo suficientemente pequeños como para quitarlos con la mano .)

Las máquinas de dos rollos tampoco les dan a los operadores el lujo de inclinar los rollos para crear conos u otras curvas de múltiples radios. Es raro ver una máquina de dos rollos hacer rodar un cono; si lo hace, está usando un rollo superior cónico para lograr la hazaña. El rodillo superior cónico actúa como una herramienta dedicada diseñada para producir conos específicos.

Los sistemas de dos rodillos se basan en un PLC que controla la sincronización del ciclo de laminado para formar cilindros de diferentes diámetros, así como la apertura del extremo inferior para retirar la pieza laminada. Los CNC con todas las funciones no son comunes en los sistemas de dos rodillos con manejo manual de materiales. Se pueden agregar, por supuesto, pero en su mayor parte, agregar un CNC tiene más sentido comercial en sistemas dedicados a laminar una gran variedad de formas complejas. (Por supuesto, los dos rollos integrados con robótica y mecanización pueden tener un CNC que se comunica con la automatización de manejo de materiales).

La fortaleza de las máquinas de tres y cuatro rodillos es su flexibilidad: es decir, la capacidad de manipular la posición del rodillo para cada aplicación. Algunos ofrecen capacidades de configuración y producción rápidas, como los sistemas de cuatro rollos con un CNC, pero su capacidad para mover los rollos a su posición para cada aplicación abre la puerta a una amplia gama de capacidades.

La fuerza de una máquina de dos rodillos radica en su tiempo de ciclo rápido, especialmente una vez que está equipada para ejecutar una pieza específica. Su simplicidad también lo hace apto para la automatización. Se alimenta una hoja, la máquina de dos rollos produce un cilindro, el extremo descendente desciende y un manipulador expulsa la pieza.

En el pasado, las herramientas dedicadas, como los mandriles dedicados a diámetros de cilindros específicos, hacían que los sistemas de dos rodillos fueran demasiado inflexibles para ciertas aplicaciones. La cuña de flexión, sin embargo, cambia la historia. Aún es necesario establecer las posiciones de las cuñas para cada diámetro de cilindro, pero una vez que se establecen, los operadores pueden cambiar de un diámetro a otro sin cambiar la herramienta.

El enfoque de la cuña de flexión presenta una gran cantidad de posibilidades técnicas, pero si la posibilidad tiene sentido económico depende de la situación. Por ejemplo, teóricamente se podría programar una cuña accionada por servo o hidráulicamente para producir un cilindro (aunque todavía no un cono) con radios variables en todo el perfil. Esto podría funcionar en ciertas circunstancias, pero para muchas aplicaciones probablemente tendría más sentido invertir en un sistema de tres o cuatro rodillos, los cuales pueden doblar material más grueso en varios radios, e incluso en conos.

La tecnología detrás de la cuña de doblado en un sistema de dos rodillos podría hacer que sea práctico para un fabricante ejecutar una gran variedad de tiradas cortas: cinco de un diámetro, seis de otro diámetro, etc. Aún así, tal producción de alta mezcla podría no aprovechar la principal fortaleza de los dos rollos: su velocidad. Es mejor que un taller que lamina una gran variedad de tiradas cortas invierta en otro tipo de rodillo, como una máquina de cuatro rodillos con CNC. La decisión final siempre depende de los requisitos de la aplicación, por supuesto, pero, en general, el punto óptimo para los sistemas de dos rodillos sigue estando en las operaciones que ruedan una cantidad limitada de piezas de alto volumen.

Como cualquier tecnología, los sistemas de dos rodillos con cuñas de flexión no son una panacea. No resuelven todos los problemas que podría enfrentar una operación de laminación. Pero agregan un nivel de flexibilidad que podría permitir que más operaciones se beneficien de la velocidad y la simplicidad del plegado de dos rodillos.