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May 10, 2024

Evite grietas en los bordes al doblar chapas

FIGURA 1. El agrietamiento en el radio exterior de la curva, cerca de un borde cortado, podría deberse a la variación de la dureza de la zona afectada por el calor (HAZ) del corte. La variación de las propiedades materiales podría contribuir

FIGURA 1. El agrietamiento en el radio exterior de la curva, cerca de un borde cortado, podría deberse a la variación de la dureza de la zona afectada por el calor (HAZ) del corte. La variación de las propiedades materiales podría ser un factor contribuyente.

Pregunta: Varias piezas A36 diferentes de 0,25 pulgadas de espesor se han agrietado en los bordes después de doblarse (consulte la Figura 1). Hemos doblado estas mismas piezas muchas veces antes y no hemos tenido problemas hasta hace poco. Nuestros ángulos de curvatura externos varían de 75 a 90 grados y nuestro radio de curvatura interior especificado es de 0,25 pulgadas. Estamos usando un ángulo de curvatura de 2 pulgadas. Troquel en V y punzón con un radio de 0,236 pulgadas.

No nos doblamos de forma aguda y parece que se producen grietas ya sea que nos doblemos a favor o en contra de la fibra del material, pero las piezas parecían agrietarse peor cuando se doblaban con la fibra. Esto por sí solo no parece explicar el problema del agrietamiento, ya que teníamos otros lotes de piezas que no se agrietaron independientemente de la orientación del grano. Revisaremos nuestro proceso para identificar si todas las partes agrietadas se desprendieron de las mismas láminas. También estamos verificando las direcciones de las vetas revisando los nidos del láser.

Una posibilidad es que las piezas agrietadas se hayan cortado accidentalmente del material equivocado, como el C-1010. Sin embargo, creo que la menor dureza del C-1010 lo haría menos propenso a agrietarse que el A36. También pensaría que, como ambos son aceros dulces, ninguno debería agrietarse cuando se dobla sobre una superficie de 2 pulgadas. morir.

Esperábamos que pudiera tener alguna idea de las causas de este tipo de grietas. ¿Cómo afecta la dureza a la flexibilidad? ¿Qué otros factores podrían haber cambiado para provocar que las piezas se agrietaran de esta manera? Dado que todas las grietas se originaron en el borde de la pieza, ¿podrían los cambios en las condiciones del corte con láser haber alterado la dureza del borde y haber causado algo como esto?

Respuesta: La dureza del acero puede afectar significativamente su capacidad para doblarse sin romperse. El acero con un alto índice de dureza, como el material endurecido o revenido, será más frágil y menos dúctil que el acero más blando, lo que hará que sea más difícil doblarlo sin agrietarse o romperse. Y sí, cada vez que se corta una chapa o placa con láser o plasma, el material se endurece en la zona afectada por el calor (ZAT) en el punto del corte (consulte la Figura 2). Dependiendo del grosor y tipo de metal, esa zona puede extenderse profundamente en el material (ver Figura 3).

Y tiene razón: el endurecimiento del borde puede afectar la capacidad del material para formarse o mecanizarse, ya que la región endurecida puede ser más frágil y menos dúctil que el resto del material. El agrietamiento de los bordes es una posibilidad real, particularmente si la potencia del láser y la velocidad de corte no se optimizaron para minimizar la HAZ. Si necesita un borde más suave, es posible que deba realizar un procesamiento adicional o un tratamiento térmico para restaurar las propiedades del material.

Al doblar acero, los granos externos del material experimentarán tensión mientras que los granos internos experimentarán compresión. Los aceros más duros serán menos capaces de deformarse bajo estas tensiones, lo que puede provocar que el material se fracture a lo largo de las fibras exteriores. Por el contrario, los aceros más blandos serán más maleables y capaces de deformarse mejor bajo tensión, lo que permitirá que esos materiales se doblen sin romperse.

El grosor de la lámina también puede influir en su capacidad para doblarse. El acero más grueso requerirá más fuerza para doblarse, lo que aumenta la probabilidad de que el material se agriete o se rompa, especialmente si ya está endurecido o revenido.

Cuando trabaje con acero, considere su dureza y espesor al determinar su capacidad para doblarse sin romperse. Puede ser más fácil trabajar con metales más blandos y maleables, mientras que los metales más duros pueden requerir un manejo más cuidadoso para evitar daños.

Las organizaciones de normalización no definen explícitamente el rango de dureza del acero A36. No obstante, generalmente se sabe que tiene un rango de dureza Brinell (una medida de la resistencia de un material a las indentaciones) de entre 119 y 159. La dureza del acero A36 puede variar dependiendo de factores como el tratamiento térmico específico utilizado y el espesor del material. , así como la temperatura y duración de cualquier proceso de soldadura o calentamiento que pueda utilizarse durante la fabricación.

FIGURA 2. Una curva se agrieta cerca de un borde cortado con láser. Esto podría deberse a problemas de dureza debido a una HAZ inferior a la óptima combinada con variaciones en las características del material, especialmente considerando que lotes anteriores de piezas se doblaron sin problemas.

Suponga que necesita una clasificación de tolerancia de dureza específica para su aplicación de acero A36. En ese caso, es posible que deba trabajar con su proveedor para determinar el tratamiento térmico adecuado y las medidas de control de calidad para lograr la dureza deseada y evitar o reducir el agrietamiento.

Al cortar con láser acero A36, el calor generado por el láser puede provocar calentamiento y enfriamiento localizados, lo que podría provocar un borde endurecido. Sin embargo, el grado de endurecimiento dependerá de varios factores, incluida la potencia del láser, la velocidad de corte y el espesor del material.

Supongamos que la potencia del láser y la velocidad de corte no están controladas adecuadamente. En ese caso, el calor generado por el láser puede hacer que el material se derrita y luego se solidifique rápidamente, dando como resultado un borde endurecido. Este proceso se conoce como enfriamiento por láser. El espesor del material también puede influir en el grado de endurecimiento. Los materiales más delgados se enfriarán más rápidamente, lo que puede resultar en un mayor grado de endurecimiento en el borde.

Dicho todo esto, si el proceso de corte por láser se controla adecuadamente, debería poder minimizar el grado de endurecimiento. Por ejemplo, dependiendo del sistema láser que tenga, el uso de una potencia láser más baja y una velocidad de corte más lenta puede reducir la HAZ y producir menos endurecimiento.

Una HAZ extensa también puede afectar las propiedades mecánicas del material. Si la HAZ es demasiado grande, las propiedades del material en la región pueden verse comprometidas, lo que resulta en una mayor susceptibilidad al agrietamiento u otros defectos durante el conformado posterior, con tensiones localizadas que causan que el material se agriete a lo largo del borde. Esto es especialmente cierto para materiales con alta dureza, como el acero endurecido o revenido, que puede ser más frágil y menos dúctil que el acero más blando. Aunque esté doblando acero dulce, las grietas que experimenta pueden deberse a una dureza mayor o inconsistente.

También es posible que tenga inconsistencias en las propiedades del material, un problema con cualquier metal determinado. El material es el punto débil de todo el proceso de conformado y causa problemas sobre los que, lamentablemente, no se tiene control real. Por la descripción que diste, tendría que decir que tu análisis inicial es correcto. Lo más probable es que sea la dureza la que nos dificulta la vida.

FIGURA 3. El corte térmico puede crear una ZAT que puede extenderse profundamente en el material.