El caso del corte láser en el estampado de automóviles

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

El blanqueo es probablemente la operación de prensa más dura y violenta. La fuerza del ariete debe ser máxima para atravesar el metal. La fuerza de avance puede causar estragos tanto en la prensa como en el troquel, dejando rebabas, bordes endurecidos y distorsiones a su paso.

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

Mientras que las operaciones de troquel progresivo continúan realizando el corte como primera etapa de la operación, los estampadores que utilizan prensas de transferencia, simples y en tándem para el conformado pueden optar por realizar el corte 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 modelos de 60.000 unidades por año o menos, el corte por láser tiene sentido desde el inicio del lanzamiento inicial del vehículo, dada la capacidad de eliminar el costo del troquel de corte, así como el mantenimiento de las herramientas.

En términos del mercado de repuestos, el corte por láser es pan comido porque elimina el corte de bobinas para adaptarlas a matrices maestras, 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 reacondicionamiento de matrices que han estado inactivas 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 múltiples cabezales para que el sistema pueda configurarse según los requisitos del estampador.

Las piezas exteriores típicas del cuerpo, como están dispuestas la mayoría actualmente, pueden ejecutar de 12 a 25 golpes por minuto (SPM) en una configuración de dos cabezales. Los lados de la carrocería complejos tienden a funcionar 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. Sin embargo, esto a menudo conlleva un coste de utilización del material y recortes adicionales en las matrices de conformado.

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

Todos los grados de acero y aluminio son excelentes candidatos para el corte por 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 material laminado 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 corte por 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 utilizan calibres de material incluso con espesores superiores a 0,19 pulgadas (5 mm).

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 el aumento de las velocidades de corte por láser actuales, la HAZ se ha reducido significativamente. Para material de 0,08 pulg. (2,0 mm) y más delgado, esa zona es inferior a 0,008 pulg. (0,2 mm). El endurecimiento dentro de esa zona es menor que en las piezas cortadas mecánicamente y la distancia desde el borde hasta la zona no afectada es significativamente más corta.

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

El corte mecánico de los nuevos aceros de alta resistencia (HSS) y aluminios de alta resistencia (HSA) utilizados en los esfuerzos de aligeramiento de vehículos produce microfracturas a lo largo del borde de corte del disco. Esto a menudo resulta en altas tasas de rechazo de piezas en bruto en el proceso de conformado. La supresión láser elimina este problema.

Los diferentes sistemas de corte por láser de bobinas ofrecen diversos métodos para la extracción de piezas y la separación de desechos. En la mayoría de los sistemas, un robot o un pórtico de apilamiento recogen la pieza terminada de la tira de bobina, dejando atrás el esqueleto para encargarse de él. Algunos sistemas ofrecen la posibilidad de eliminar trozos más pequeños de chatarra aguas arriba.

Aún hay otros sistemas que eliminan los desechos durante el proceso de corte, independientemente de la configuración en bruto. Este tipo de sistema permite integrar en el sistema el uso de apilamiento de estilo convencional, incluso con espacios en blanco desarrollados. Algunos ofrecen la posibilidad de operar en cualquiera o en todos estos modos.

Es importante hacer coincidir los parámetros de corte con la calidad del borde y la tolerancia necesarias para la pieza terminada. La flexibilidad de los sistemas de corte por láser para modificar rápidamente los parámetros de diferentes características 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 realizar un análisis dinámico del flujo de aire para garantizar que el movimiento del polvo y los finos producidos durante el proceso de corte por láser no acaben en la superficie de la pieza en bruto.