Respuesta directa: El doblado y reposicionamiento de secciones se debe a que el conformado en frío elimina la superficie plana desde la que se posicionó la pieza. Por lo tanto, una línea de arco requiere una segunda operación de posicionamiento: la pieza conformada se sujeta de nuevo en un dispositivo giratorio, se realinea con su forma real y se gira para que cada costura quede soldada en su posición. Si se omite este paso, la trayectoria hace referencia a un punto de referencia que ya no existe.
Para quién es esto: Ingenieros de fabricación y gerentes de producción que especifican líneas automatizadas para secciones estructurales curvas, como nervaduras de arcos de túneles, marcos y vigas curvas.
Alcance: Esta guía EVST se basa en una línea de producción grabada en vídeo: una sección estructural se alimenta hasta un tope de longitud, se corta, se conforma en frío formando un arco en varias pasadas y, finalmente, se sujeta a un dispositivo giratorio donde un robot suelda las costuras circunferenciales. Se utilizan tres estaciones de dicha línea. No se especifica aquí el tiempo de ciclo, el valor de recuperación elástica ni el resultado de la aceptación del trabajo grabado, ya que ninguno de estos datos puede obtenerse a partir de la grabación.
La longitud y la cara de corte se establecen antes de la formación.
En la línea de referencia, la sección se alimenta mediante una cinta transportadora de rodillos hasta un tope de longitud y se corta a la medida antes de que se realice cualquier otra operación. Parece un corte normal y corriente, y es fácil considerarlo una operación de apoyo en lugar de parte del proceso de soldadura.
No lo es. La longitud es la última variable de esta línea que se puede corregir a bajo costo. Cada operación posterior trabaja sobre una parte más difícil de modificar, por lo que una longitud inconsistente se compensa más adelante: alineación adicional, rectificado adicional, tiempo de ajuste adicional en la unión entre dos segmentos de arco.
La calidad del corte superficial tiene la misma importancia. Una superficie irregular implica que la unión a tope entre dos segmentos conformados debe realizarse manualmente en lugar de con la plantilla, y precisamente el trabajo manual es lo que una línea automatizada está diseñada para eliminar.
De acuerdo con ISO 5817:2023Los niveles de calidad para las uniones soldadas por fusión se definen en función de los límites de imperfección, en lugar de en función del método utilizado, por lo que la flexión y el reposicionamiento de la sección se juzgan por la unión que producen, no por la secuencia en sí.
La formación se produce por etapas, no de un solo golpe.
La máquina dobladora no transforma una sección recta en un arco de una sola vez. Avanza la sección y la presiona repetidamente, construyendo el radio por etapas, y las imágenes de referencia muestran la misma sección con la curva acentuándose a lo largo de sucesivas ventanas.
El escalonamiento se realiza para que el material pueda adaptarse. Al presionarse hasta el radio final en una sola acción, una brida tiende a arrugarse y un alma tiende a pandearse localmente; distribuida en varias pasadas, la deformación se mantiene dentro de los límites que la sección puede soportar.
La cantidad de pasos y la presión que ejerce cada uno dependen del perfil de la sección y del material. Una vez establecido este conjunto para un perfil, se aplica a todas las piezas de ese tamaño, lo que garantiza la uniformidad del resultado y permite soldar con un solo programa.
De acuerdo con ISO-15614 1: 2017Un procedimiento de soldadura se califica según un rango definido de condiciones, y en la práctica ese rango es el que el doblado y reposicionamiento de la sección debe mantener dentro de la pieza entrante.
Flexión y reposicionamiento de secciones: por qué se mueve el punto de referencia.
Este es el paso para el que sirve este artículo. Una vez que la sección se convierte en un arco, la cara plana desde la que se ubicaba originalmente se curva con él. La geometría de referencia utilizada antes de la formación ya no está presente.
Ubicar la pieza conformada en esa cara implica alinearla con una superficie que ya no coincide con el dibujo. Es posible hacerlo, y en un prototipo individual suele ser aceptable, ya que una pieza se puede ajustar hasta que tenga el aspecto correcto.
Los lotes se comportan de manera diferente, y la razón es el efecto de recuperación elástica. La variación del material y del lote de laminación implica que la misma secuencia de prensado produce radios finales ligeramente diferentes, por lo que la diferencia residual entre las piezas es real. El posicionamiento sobre una cara ya deformada transfiere esa diferencia directamente a la posición de la costura, razón por la cual la segunda operación de posicionamiento no es opcional.
De acuerdo con ISO 13920:1996Las tolerancias generales para las construcciones soldadas se especifican con respecto a elementos de referencia definidos; cuando el elemento en sí ha sido modificado mediante conformado, el marco de tolerancia debe restablecerse en lugar de asumirse.
Sujetando de nuevo y colocando la costura en posición.
La sección conformada se transfiere a un dispositivo giratorio, se sujeta, se realinea con su forma real y se gira de manera que la costura que se va a soldar quede en una posición favorable.
Soldar en posición fija es más estable que intentar alcanzar una costura en un ángulo incómodo: el baño de fusión es más fácil de controlar y la formación del cordón es más uniforme a lo largo de la junta. El dispositivo sirve para acercar la pieza a la antorcha, no para mantenerla inmóvil mientras el robot realiza la compensación.
El orden de los equipos en la línea se deduce de esto. El dispositivo giratorio se sitúa después de la máquina dobladora, no antes, porque su función es tomar como referencia la pieza tal como está ahora, no como estaba cuando estaba recta.
Tabla de decisiones para una línea de arco
Las decisiones que se toman en este orden son el proceso de revisión de una solicitud, y cada una de ellas se determina a partir de los planos y las piezas proporcionadas por el propio cliente, en lugar de a partir de un catálogo.
| Decisión | Establecido desde | ¿Qué sale mal si se omite? |
|---|---|---|
| Tope de longitud y cara de corte | Longitud del dibujo, tipo de unión entre segmentos | La compensación se acumula en cada estación posterior. |
| Secuencia de pulsación | Perfil de sección, material, deformación local admisible | Bridas arrugadas o almas pandeadas en el radio final |
| Segunda operación de localización | Geometría formada real, recuperación elástica distribuida en un lote | Trayectoria de soldadura referenciada a un punto de referencia que ya no existe. |
| Posiciones de índice en el dispositivo | Disposición de la costura alrededor del arco, actitud que tolera el proceso | Costuras soldadas fuera de posición, cordón inconsistente |
| Puntos de inspección | Nivel de calidad, tolerancia de radio según el dibujo | Se detectó una desviación después de que el ensamblaje estuviera completo. |
Lo que las imágenes no pueden mostrar
La tolerancia del radio, el valor de recuperación elástica y el avance de cada paso de la prensa no son visibles en una imagen en movimiento. Estos datos provienen del plano y de las mediciones realizadas en el taller.
El nivel de calidad de la soldadura, los resultados de la inspección y la aceptabilidad de un lote de arcos quedan fuera del alcance de la grabación. La norma ISO 5817 define los niveles de calidad para las uniones soldadas por fusión y la ISO 17637 abarca las pruebas visuales; ninguna de ellas se determina simplemente observando el funcionamiento de una estación.
Los tres segmentos que se utilizan aquí son tres estaciones de una misma línea, no tres líneas, y se muestran juntos para que la secuencia entre las operaciones sea legible.
El orden en que trabaja EVST es siempre el mismo: se fija la longitud y la cara de corte, se establece la secuencia de prensado y, a continuación, se restablece el punto de referencia antes de soldar cualquier costura.
Preguntas frecuentes
¿Por qué no se puede simplemente soldar la pieza después de doblarla?
Debido a que la superficie desde la que se ubicaba ha sido remodelada por la operación de doblado, soldar inmediatamente después del conformado implica que la trayectoria se referencia a una geometría que ya no existe en la pieza.
¿Es necesario medir la recuperación elástica en cada lote?
Es necesario conocer con suficiente precisión el tamaño de la banda de tolerancia. La variación del material y del lote de laminación la modifica, por lo que un valor tomado una vez y reutilizado indefinidamente es la fuente habitual de desviación entre lotes.
¿Puede una sola pieza de fijación manejar varios radios?
A menudo sí, si los puntos de sujeción se eligen de manera que cada radio de la familia tenga material. Los elementos de fijación cambian; el cuerpo de la pieza permanece inalterable.
¿Es siempre necesario un accesorio giratorio?
No siempre, pero donde la costura recorre la sección, es lo que permite que cada sector se suelde en su posición en lugar de en cualquier ángulo que el brazo pueda alcanzar.
Aportaciones del proyecto para una revisión de la solicitud
Para evaluar una línea de arco, la revisión de la solicitud EVST se inicia a partir de los siguientes datos:
- Perfil de sección, material y longitud por pieza
- requisito de radio y tolerancia admisible
- equipo de aserrado y doblado existente y cómo se establece la longitud
- disposición de las costuras, nivel de calidad y objetivo de producción
Envíenos el tamaño de la sección, el radio requerido y el tamaño del lote, y trabajaremos en el corte, el conformado y la segunda operación de posicionamiento según su propio plano. Lectura relacionada: Posición y alcance de soldadura robótica de piezas grandes, Posicionadores de cabezal y contrapunto para piezas largas.