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Oct 07, 2023

Cómo calentar aluminio para evitar que se agriete después de doblarlo

Akhmad Bayuri /iStock / Getty Images Plus P: Estoy construyendo varios estantes para basura que quepan sobre la parte superior de los desbordamientos de los estanques de retención de agua superficial del subdesarrollo. Hice una simple flexión de "tirar de ella".

Akhmad Bayuri / iStock / Getty Images Plus

P: Estoy construyendo varios estantes para basura que quepan sobre la parte superior de los desbordamientos de los estanques de retención de agua superficial del subdesarrollo. Hice una plantilla de doblado simple para "tirar" usando una herramienta de 0,5 pulgadas. varilla de acero como matriz. Recibí un nuevo pedido de 0,5 pulgadas. varilla y la calentó con un capullo de rosa. Todo salió bien y de manera predecible, produciendo piezas con la precisión dimensional deseada, hasta que ya había completado las tres cuartas partes de la tarea. De repente, no podía hacer nada bien y el 90% de las varillas se agrietaban gravemente. Pasé cojeando soldando.

Después de ajustar el calor de mi antorcha (si hace demasiado frío, no se doblará), supuse que lo único que funcionó fue mucho calor. Debí haber metido alguna varilla que era más vieja y tenía más óxido. Todo parecía bastante nuevo. Utilicé un material que había permanecido en un estante durante 6 a 12 meses, pero no puedo culpar todo al "stock viejo".

Pensé que tal vez estaba calentando demasiado y demasiado rápido, así que lo modifiqué, pero no obtuve mejores resultados. Pondría un poco de tensión de resorte en la pieza, aplicaría calor y, cuando la pieza cediera, la tiraría lenta y consistentemente a 90 grados mientras mantenía el soplete sobre ella, asegurándome de no calentar el trabajo excesivamente. Eso funcionó tan bien que me asustó… hasta que dejó de funcionar.

En una de sus columnas anteriores, donde cubrió el doblado de aluminio 6061-T6, describió el uso de un soplete para cubrir el área que se dobla con hollín. ¿Funcionaría esto para mi aplicación? ¿Qué pasa si cepillo con alambre las áreas a doblar? ¿Y ayudaría la eliminación manual del óxido? Cualquier consejo sería muy apreciado.

R: Antes de abordar el hollín y el aluminio, veamos el problema de la consistencia al doblarse. Debido a que no sé el grado y tipo exacto de acero o aluminio que usted puede utilizar para fabricar sus estantes para basura, es difícil decir la razón específica por la que el material le está causando dificultades.

Sin embargo, a estas alturas de la conversación, realmente no importa. El material viejo o el nuevo probablemente no sea el problema. Tenga en cuenta que cada tipo y grado de metal exhibirá aleatoriamente las mismas variaciones cuando se someta a los mismos procesos. Por lo tanto, el problema de la repetibilidad tiene su origen en el hecho de que no hay dos lotes de material iguales (ni siquiera dos lotes con el mismo calor), ya que la mezcla de los materiales base nunca es perfecta.

Todos los materiales que utiliza tienen zonas de tolerancia en torno a diferentes atributos, incluidos el espesor, la dureza, el límite elástico y la resistencia a la tracción. Esto no significa que a veces tengas material “pobre” y otras veces material “mejor”. El material simplemente es diferente dentro de su zona de tolerancia designada y, por lo tanto, se doblará de manera diferente.

El acero se puede clasificar según su límite elástico y otros factores. Por ejemplo, los valores del límite elástico pueden ser muy variables dependiendo de las impurezas del material, las imperfecciones y las técnicas de producción.

Las regulaciones requieren una declaración del límite elástico mínimo al definir un tipo de material específico. Un acero con un límite elástico mínimo de 36.000 PSI puede etiquetarse como A36. Debido a que no hay dos piezas de material iguales, se debe aplicar una tolerancia variable. Esto puede significar que el límite elástico de 41.000 PSI se seguirá vendiendo como A36, a pesar de ser un 13% más fuerte. La mayor resistencia a la flexión de este material requerirá una mayor fuerza de flexión. El material con límite elástico de 36,000 PSI se doblará en un ángulo, y otro material con un límite elástico de 41,000 PSI se doblará en un ángulo menor, sin cambiar la profundidad de penetración ni la fuerza de flexión requerida (consulte la Figura 1). Por la misma razón, las variaciones en la ductilidad o la dureza, o un radio de curvatura demasiado pequeño pueden explicar el agrietamiento. Estas variaciones se aplican a cualquier material que pueda estar utilizando.

El calentamiento ayudará a recocer el material, haciéndolo más suave y, por lo tanto, más fácil de doblar. También ayuda a controlar las grietas que encuentra.

FIGURA 1. Un cambio en el límite elástico provocará variaciones de ángulo.

Para calentar el material correctamente, utilice un soplete con punta de capullo de rosa. Además, vigile la temperatura y siga calentando dentro de lo razonable. Para el acero, es de 900 a 1050 grados F.

Al mantener el acero entre esas temperaturas, debería estar bien en lo que respecta a la resistencia al rendimiento y a la tracción. Sin embargo, si calienta el material a entre 1600 y 2000 grados F, verá un cambio significativo en el temperamento del metal, lo que puede requerir que la pieza terminada sea tratada térmicamente para devolverle la resistencia a la fluencia/tensión requerida para esa pieza de trabajo.

Hay muchas formas de medir la temperatura. A medida que calienta el acero, cambia de color, lo que puede comparar con una tabla de color-temperatura (consulte la Figura 2). Si quieres ser preciso, puedes utilizar un medidor de temperatura digital, que puedes encontrar por tan solo 30 dólares. Simplemente apunte al área calentada y lea los resultados.

Esto nos lleva ahora a su pregunta sobre el hollín y el aluminio. Calentar aluminio funciona tan bien como acero, excepto por un par de cosas. En primer lugar, el aluminio no cambia de color como el acero, por lo que quemarse se convierte en un problema real. Y como no cambia de color, no puedes compararlo con la tabla de temperatura. Si no tienes un medidor de temperatura digital, ¿qué haces?

Antes de responder a esa pregunta, hay un tema más relacionado con el calor que debes considerar si estás trabajando con láminas de metal y placas en lugar de con una varilla de aluminio o acero: puedes hacer un agujero a través de la lámina. Puedes hacer esto con acero, pero lo verás venir; con aluminio, no lo harás. ¿Por qué? Por el óxido de aluminio.

El punto de fusión del óxido de aluminio de 3600 grados F es mucho más alto que el punto de fusión del aluminio de 1220 grados F. Esto significa que el aluminio se derretirá de adentro hacia afuera y puede hacer un agujero en el material. Y como el aluminio no cambia de color, no lo verá venir. Por lo tanto, la precaución y la uniformidad en el calentamiento son imprescindibles.

El acero es más indulgente, dependiendo de la aleación de acero. El punto de fusión puede ser tan bajo como 2599 grados F para el acero con bajo contenido de carbono y 2786 grados F para el acero al cromo-molibdeno. De todos modos, el acero cambia de color, por lo que puedes juzgar su temperatura y ver venir una explosión.

Si está calentando aluminio y no tiene una pistola de temperatura digital, ¿cómo evita que se sobrecaliente? Aquí es donde el hollín entra en escena. El hollín negro se libera cuando los combustibles fósiles no se queman por completo. Puedes producir fácilmente hollín de carbón negro simplemente desafinando el mismo soplete de acetileno que vas a utilizar para calentar la pieza que vas a doblar. Coloque una capa de carbón a lo largo del interior de la línea de curvatura. Luego, vuelve a sintonizar el soplete y comienza a calentar lo que será el exterior de la curva, el lado opuesto al hollín de carbón.

El hollín de carbón se quemará a 752 grados F; eso es 460 grados F menos que el punto de fusión del aluminio. Eso es lo suficientemente caliente como para hacer que el aluminio sea lo suficientemente maleable como para doblarse fácilmente sin riesgo de cambiar el temperamento o hacer un agujero.

Quitar el óxido de aluminio no es necesario para formar, pero puede ser útil al soldar. Puedes rasparlo con un cepillo de alambre y luego limpiarlo con un paño sin pelusa.

El problema es que la reacción entre la superficie bruta del aluminio y el aire comienza en apenas una fracción de segundo. El óxido de aluminio tiene sólo 1,5 µm de espesor. Estable y mecánicamente fuerte, el óxido se adhiere a la superficie del aluminio. Esto luego separa el aluminio de cualquier reacción posterior con el aire. Conocido como pasivación, es el mismo proceso que se utilizaría para mantener la estabilidad del acero inoxidable o el titanio. Dicho todo esto, puede eliminar el óxido de aluminio brevemente, pero no ayudará a estabilizar su operación de formado.

FIGURA 2. Se puede utilizar una tabla de color-temperatura para juzgar la temperatura aproximada del acero.