Prevenir el agrietamiento de los bordes al doblar chapa metálica

Abordar la dureza y otras variaciones de las propiedades de los materiales

FIGURA 1. Las grietas en el radio exterior de la curva, cerca de un borde cortado, pueden deberse a variaciones de dureza resultantes de la zona afectada por el calor (ZAC) del corte. Las variaciones en las propiedades del material también podrían contribuir al problema.

Pregunta: Hemos detectado grietas en los bordes de varias piezas A36 de 0,25 pulgadas de espesor después flexión (ver Figura 1Anteriormente hemos doblado estas mismas piezas sin problemas, pero recientemente han empezado a aparecer grietas. Los ángulos de curvatura externos oscilan entre 75 y 90 grados, y el radio de curvatura interno especificado es de 0,25 pulgadas. Utilizamos una matriz en V de 2 pulgadas y un punzón con un radio de 0,236 pulgadas.

Hemos observado que el agrietamiento ocurre independientemente de si doblamos a favor o en contra de la veta del material, aunque parece ser más pronunciado al doblar a favor de la veta. Sin embargo, esto por sí solo no parece explicar el problema del agrietamiento, ya que hemos tenido otros lotes de piezas que no se agrietaron, independientemente de la orientación de la veta. Actualmente estamos investigando si todas las piezas agrietadas provienen de las mismas láminas. También estamos verificando la dirección de la veta mediante la comprobación de los anidamientos láser.

Una posibilidad es que las piezas agrietadas se hayan cortado por error del material incorrecto, como el C-1010. Sin embargo, cabe esperar que la menor dureza del C-1010 lo haga menos propenso a agrietarse en comparación con el A36. Además, dado que ambos son aceros dulces, ninguno debería agrietarse al doblarse sobre una matriz de 5 cm.

Esperábamos que pudiera explicarnos las causas de este tipo de agrietamiento. ¿Cómo afecta la dureza a la flexibilidad? ¿Qué otros factores podrían haber cambiado y provocado este agrietamiento? Considerando que todas las grietas se originaron en el borde de la pieza, ¿podrían los cambios en las condiciones de corte por láser haber afectado la dureza del borde y causado este problema?

Respuesta: La dureza del acero puede afectar significativamente su capacidad de doblarse sin fracturarse. El acero con una alta dureza, como el material templado o revenido, será más frágil y menos dúctil que el acero más blando. En consecuencia, se vuelve más difícil doblarlo sin riesgo de agrietamiento o rotura. Además, cuando se corta una chapa o placa metálica con láser o plasma, la zona afectada por el calor (ZAC) cerca del corte se endurece (véase Figura 2). La extensión de esta zona puede variar dependiendo del espesor y tipo de metal (ver Figura 3).

De hecho, el endurecimiento del borde puede afectar la conformabilidad y maquinabilidad del material, ya que la región endurecida tiende a ser más frágil y menos dúctil en comparación con el resto del material. En consecuencia, el agrietamiento del borde se convierte en una posibilidad real, especialmente si la potencia del láser y la velocidad de corte no se optimizaron para minimizar la ZAT. Para lograr un borde más suave, puede ser necesario un procesamiento adicional o un tratamiento térmico para restaurar las propiedades deseadas del material.

Durante el proceso de doblado, Los granos externos del acero experimentan tensión, mientras que los internos experimentan compresión. Los aceros más duros son menos propensos a deformarse bajo estas tensiones, lo que puede provocar fracturas en los granos externos. Por el contrario, los aceros más blandos son más maleables y se deforman mejor bajo tensión, lo que permite doblarse sin romperse.

El grosor de la chapa también influye en su flexibilidad. Un acero más grueso requiere mayor fuerza para doblarse, lo que aumenta la probabilidad de agrietamiento o rotura, especialmente si ya está templado o revenido.

Al trabajar con acero, es importante considerar su dureza y espesor para determinar su capacidad de doblarse sin fracturarse. Los metales más blandos y maleables suelen ser más fáciles de trabajar, mientras que los más duros requieren un manejo más cuidadoso para evitar daños.

Respecto a la dureza

El rango de dureza del acero A36 no está definido explícitamente por las organizaciones de normalización. Sin embargo, se conoce generalmente un rango de dureza Brinell (una medida de la resistencia de un material a la indentación) entre 119 y 159. La dureza del acero A36 puede variar en función de factores como el tratamiento térmico específico empleado, el espesor del material y los procesos de soldadura o calentamiento empleados durante la fabricación.

FIGURA 2. El agrietamiento cerca de un borde cortado con láser puede ser causado por problemas de dureza resultantes de una ZAT inadecuada, combinado con variaciones en las características del material, especialmente considerando que lotes anteriores de piezas se doblaron con éxito.

Si necesita una clasificación de tolerancia de dureza específica para su aplicación de acero A36, es recomendable trabajar con su proveedor para determinar el tratamiento térmico adecuado y las medidas de control de calidad necesarias para lograr la dureza deseada y evitar o minimizar el agrietamiento.

El efecto de la ZAT en la formación

Durante corte por láser En el acero A36, el calor generado por el láser puede provocar un calentamiento y enfriamiento localizados, lo que podría resultar en un borde endurecido. Sin embargo, el grado de endurecimiento depende de varios factores, como la potencia del láser, la velocidad de corte y el espesor del material.

Un control insuficiente de la potencia del láser y la velocidad de corte puede provocar que el material se funda y solidifique rápidamente, lo que resulta en un borde endurecido. Este proceso se conoce como temple láser. El grado de endurecimiento también depende del espesor del material. Los materiales más delgados se enfrían más rápidamente, lo que produce un mayor grado de endurecimiento en el borde.

Sin embargo, si el proceso de corte por láser está bien controlado, es posible minimizar el grado de endurecimiento. Por ejemplo, el uso de menor potencia y velocidad de corte, según el sistema láser empleado, puede reducir la ZAT y producir un menor endurecimiento.

Una ZAC extensa también puede afectar las propiedades mecánicas del material. Si la ZAC es demasiado grande, las propiedades del material en esa región pueden verse comprometidas, haciéndolo más susceptible a agrietarse u otros defectos durante el conformado posterior. Las tensiones localizadas pueden provocar grietas en el borde del material, especialmente en materiales de alta dureza, como el acero templado o revenido, que tienden a ser más frágiles y menos dúctiles que el acero más blando. Aunque se esté doblando acero dulce, las grietas que se experimentan pueden deberse a una dureza mayor o inconsistente.

También pueden producirse inconsistencias en las propiedades del material, ya que es un problema inherente a cualquier metal. El propio material se convierte en el punto débil de todo el proceso de conformado, lo que causa problemas que escapan a su control. Según la descripción proporcionada, su análisis inicial parece correcto: es probable que la dureza sea el principal factor que causa las dificultades.