El caso del corte por láser en el estampado automotriz

Jul 04, 2023

El borrado es probablemente la operación de prensa más dura y violenta. El corte por láser es una alternativa para los estampadores que usan prensas de transferencia, individuales y en tándem. Imágenes proporcionadas

El borrado es probablemente la operación de prensa más dura y violenta. La fuerza del ariete debe estar en su punto más alto para romper el metal. La fuerza de avance puede causar estragos tanto en la prensa como en el troquel, dejando rebabas, bordes endurecidos por el trabajo y distorsiones a su paso.

Los efectos aumentan aún más con grados de aluminio y acero de alta resistencia más duros.

Mientras que las operaciones de matriz progresiva continúan realizando el troquelado como la primera etapa de la operación, los estampadores que utilizan prensas de transferencia, simples y tándem para formar pueden optar por realizar el troquelado como una operación de corte por láser.

Teniendo en cuenta los costos de herramientas para ciclos de cambio de modelo de seis años o menos, así como la mayor utilización de material, el corte por láser tiene sentido para volúmenes de hasta 100 000 unidades por año. Para volúmenes de modelo de 60 000 unidades al año o menos, el corte por láser tiene sentido desde el comienzo del lanzamiento inicial del vehículo dada la capacidad de eliminar el costo del troquel de corte y el mantenimiento de las herramientas.

En términos del mercado de repuestos, el corte por láser es pan comido porque elimina las bobinas de corte longitudinal para adaptarse a los troqueles maestros, ya que los espacios en blanco se pueden anidar de manera eficiente en cualquier ancho de bobina. También elimina la preparación asociada con la preparación y el reacondicionamiento de troqueles que han permanecido inactivos durante un período de tiempo entre usos.

No hay una sola respuesta. Muchos sistemas de corte por láser tienen un diseño modular que permite integrar varios cabezales para que el sistema pueda configurarse según los requisitos del estampador.

Las partes típicas del cuerpo exterior, como la mayoría están dispuestas actualmente, pueden ejecutar de 12 a 25 golpes por minuto (SPM) en una configuración de dos cabezales. Los lados del cuerpo complejos tienden a ejecutarse en el rango de 4 a 6 SPM. Algunos estampadores han reconfigurado los espacios en blanco para aumentar las tasas de producción, lo que les permite producir piezas en el rango de 30 a 40 SPM. Esto, sin embargo, a menudo tiene el costo de la utilización del material y el recorte adicional en los troqueles de formación.

Las piezas estructurales internas más gruesas generalmente se ejecutan en el área de 6 a 10 SPM, pero las configuraciones con seis cabezales de corte láser aumentarán esta tasa de 30 a 40 SPM.

Todos los grados de acero y aluminio son excelentes candidatos para el corte con láser, así como algunos materiales exóticos. A medida que la tecnología láser continúa avanzando a un ritmo increíble, otros materiales se vuelven viables a medida que se desarrollan parámetros de corte para diferentes materiales, como materiales laminados y compuestos, y calibres. Los espesores suelen ser de 0,02 pulgadas (0,5 milímetros) a 0,14 pulgadas (3,5 mm) porque la mayoría de los sistemas de supresión láser alimentados por bobina están configurados con líneas de alimentación de bobina y láseres de fibra. Pero a medida que la tecnología láser y de nivelación continúa creciendo, se ejecutan calibres de material incluso más gruesos que 5 mm (0,19 pulg.).

Los espacios en blanco cortados con láser tienen una zona afectada por el calor (HAZ), que es el área desde el borde cortado con láser hasta el espacio en blanco. Sin embargo, con las mayores velocidades de corte por láser de hoy en día, la HAZ se ha reducido significativamente. Para material de 2,0 mm (0,08 pulg.) y más delgado, esa zona es inferior a 0,2 mm (0,008 pulg.). El endurecimiento dentro de esa zona es menor que para las piezas cortadas mecánicamente y la distancia desde el borde hasta el área no afectada es significativamente más corta.

Los orificios cortados con láser no están bajo compresión y, por lo tanto, no tienen bordes endurecidos a presión.

El corte mecánico de los aceros de alta resistencia (HSS) y los aluminios de alta resistencia (HSA) más nuevos que se utilizan en los esfuerzos de aligeramiento de vehículos produce microfracturas a lo largo del borde de corte de la pieza en bruto. Esto a menudo da como resultado altas tasas de rechazo de piezas en bruto en el proceso de formación. El borrado láser elimina este problema.

Los diferentes sistemas de corte por láser de la bobina ofrecen varios métodos para la eliminación de piezas y la separación de desechos. En la mayoría de los sistemas, un robot o un pórtico de apilado toma la pieza en bruto terminada de la tira de bobina, dejando el esqueleto atrás para ser tratado. Algunos sistemas ofrecen la capacidad de eliminar piezas más pequeñas de chatarra aguas arriba.

Sin embargo, otros sistemas proporcionan eliminación de desechos durante el proceso de corte, independientemente de la configuración de la pieza en bruto. Este tipo de sistema permite que el uso de apilamiento de estilo convencional se integre en el sistema, incluso con piezas en bruto desarrolladas. Algunos ofrecen la capacidad de operar en cualquiera o en todos estos modos.

Es importante hacer coincidir los parámetros de corte con la calidad del filo y la tolerancia necesarias para la pieza en bruto acabada. La flexibilidad de los sistemas de corte por láser para modificar rápidamente los parámetros de diferentes funciones es una gran mejora con respecto a lo que se debe hacer para realizar estos mismos cambios en un troquel mecánico.

Además, la recolección de polvo es una parte fundamental para mantener limpio el producto terminado. Es fundamental que se realice un análisis dinámico del flujo de aire para garantizar que el movimiento de polvo y finos producidos durante el proceso de corte por láser no acaben en la superficie de la pieza bruta.