martes, 18 de febrero de 2014

El aluminio, fabricación y usos comerciales

En este articulo vamos a explicar las propiedades del aluminio, los principales procesos de fabricación y para terminar los diferentes productos comerciales que la industria metalúrgica ofrece al mercado junto a sus aplicaciones más frecuentes.

El aluminio es el metal mas abundante sobre la corteza terrestre. Se trata de un elemento químico dúctil, no soluble en agua, y entre sus propiedades más significativas, podemos destacar su capacidad para resistir la corrosión y su baja densidad. Además el aluminio sobresale por su gran conductividad eléctrica y térmica, a la vez que su alta reflectividad.

La industria metalúrgica elabora los productos acabados de aluminio en varias fases:
  • Fase 1: Extracción de la alúmina contenida en la bauxita mediante el proceso de Bayer.
  • Fase 2: Extracción del aluminio (con una pureza superior al 99%) a partir de la alúmina mediante un proceso de electrolisis
  • Fase 3: Fundición del aluminio en grandes hornos, junto a la adicción de otros componentes (principalmente cobre, manganeso, silicio, magnesio y zinc) para la fabricación de lingotes y barras de aluminio.
  • Fase 4: Fabricación de placas de aluminio a partir de lingotes de aluminio. Existen 2 métodos para fabricar estas losas de aluminio: el método de colada horizontal continua (Continuous Casting) y el método de colada vertical discontinua (Direct Casting).
  • Fase 5: Laminación en caliente de las placas de aluminio a la salida del horno hasta obtener los diferentes productos deseados: bobinas madre de aluminio o planchas gruesas de aluminio laminadas en caliente. 
  • Fase 6: Laminación en frío de las bobinas madre de aluminio hasta alcanzar los espesores deseados. Durante esta fase, en caso de ser necesario se podrían efectuar varios tratamientos térmicos intermedios como el recocido o templado del alumino, con el fin de mejorar algunas características del material como la dureza, resistencia a la abrasión, a las grietas, etc ...
  • Fase 7: Corte longitudinal del material para la fabricación de flejes, bandas de aluminio y corte transversal para la fabricación de chapas y planchas de aluminio.

El aluminio comercial que podemos encontrar se puede dividir en 3 categorías:
  • Perfiles de aluminio: se fabrican a partir de los lingotes de fundición, mediante un proceso de extrusión y temple de los mismos. Estos perfiles son ampliamente utilizados en la construcción de puertas, ventanas o canales de evacuación de aguas.
  • Bobina de aluminio: Es utilizada principalmente por la industrial del mecánica, pues a partir de bobinas y mediante procesos de embutición, perforado, y mecanizado fabrican multiples piezas: ollas, luminarias, armarios, articulos de decoración, y otros. Como comentamos antes también pueden cortas la bobina de aluminio para generar chapas que se pueden utilizar en instalaciones de calorifugado, chapado de cubiertas y fachadas,......
  • Piezas de fundición: Entre los principales procesos podemos diferencias entre la fundición mediante colada -relleno del molde por gravedad- y mediante inyección -relleno del molde mediante presión generada mecánicamente-. Estos procesos se utilizan para fabricación de piezas especiales, tales como pistones, bastidores, prótesis, donde el coste de fabricación no es una limitación, pues la piezas fabricadas mediante este método es el más caro de los 3.

domingo, 2 de febrero de 2014

Optimizar la fabricación del fleje acero inoxidable




Indice

  1. Introducción
  2. Acceso al almacenamiento de las bobinas
  3. Intercambio de bobina de entrada ID
  4. Remplazo de la herramienta de corte
  5. Gestión del producto de rechazo
  6. Tensión del fleje acero inoxidable cortado
  7. Intercambio de bobina de salida ID
  8. Flejado de la bobina de salida OD
  9. Packaging del fleje acero inoxidable
  10. Trabajo y formación

1. Introducción


Debido a que la fabricación de fleje de acero inoxidable se ha trasladado al extranjero, el mercado occidental ha pasado a tener exceso de capacidad. Las empresas convertidoras de bobina acero inoxidable en banda y fleje pueden mejorar la eficiencia mediante la mejora de los equipos que utilizan en las siguientes áreas: almacenamiento de bobinas, los cambios de bobina y las herramientas de corte, el manejo de la chatarra y la tensión durante el proceso de corte.

Un tema común entre los fabricantes y centros de servicio es que la fabricación de fleje acero inoxidable se ha convertido en un proceso con márgenes muy bajos. Teniendo en cuenta la cantidad asombrosa de fabricación que se ha trasladado recientemente al extranjero, especialmente a los países asiáticos, se deduce que muchas líneas de corte longitudinal están persiguiendo a un mercado demasiado pequeño, en pocas palabras, que el mercado de corte longitudinal tiene un exceso de capacidad. La fabricación de fleje de acero al carbono ha sido la más afectada ya que requiere de tecnología menos avanzada y a menudo puede ser procesada usando mano de obra no calificada.

Para mantener un sector industrial en el país la industria debe mejorar continuamente la eficiencia. Fabricantes y procesadores pueden y deben producir nuevas máquinas que funcionen a altas velocidades y permitan configuraciones más rápidas, ya que estos son dos ingredientes esenciales para un funcionamiento eficiente. Si una nueva línea de corte longitudinal no es de última generación, al menos si es posible actualizar muchos de sus componentes con el fin de mejorar la eficiencia.

La elección de los componentes adecuados no significa necesariamente la elección de los más caros. Los procesadores de bobina deben elegir los componentes apropiados para el tipo de productos que van a producir, la frecuencia de los cambios de configuración y la mano de obra disponible para operar la línea. Algunos de los aspectos que afectan a la eficiencia de línea de corte longitudinal son el almacenamiento de las bobinas de entrada, el diámetro interior (ID) de la bobina, el acabado del acero inoxidable, el cambio de herramienta de corte longitudinal, el manejo de chatarra, y el tensado del material.


2. Acceso al almacenamiento de las bobinas


Un buen sistema de almacenamiento de bobinas puede mejorar la eficiencia al reducir el tiempo de inactividad de línea y permitiendo el uso eficiente de los puentes grúa. La posibilidad de organizar múltiples bobinas es crucial ya que evita la espera en la línea y permite al operador de la grúa recuperar y cargar siempre que sea conveniente. Dispositivos de carga de bobina comunes son tornos y mesas giratorias.

Los tornos con cuatro brazos son adecuados para muchas aplicaciones de línea de corte longitudinal. Debido a que giran permiten al operador de línea seleccionar cualquier bobina en cualquier orden. Sin embargo como sujetan las bobinas por su ID pueden estropear las bobinas más pesadas. También puede ser difícil para cargar bobinas con ID pequeños.

Los tornos con garras externas posicionan las bobinas desde el diámetro exterior (DE). Este diseño elimina el daño ID en bobinas pesadas y permite una fácil carga con una grúa. El inconveniente es que los tornos con garras por lo general se colocan en línea recta lo que requiere que el operador seleccione las bobinas en orden consecutivo.

Las mesas giratorias tienen las ventajas de los tornos internos y externos, pues posicionan la bobinas por su diámetro exterior (lo que elimina el riesgo de daños ID) y además las bridas están montadas en una placa giratoria de modo que el operador puede seleccionar las bobinas en cualquier orden.

Mesa cargadora de bobinas inoxidable
Mesa cargadora de bobinas inoxidable

3. Intercambio de bobina de entrada ID


Los mandriles tienen un rango de expansión limitada lo que significa que pueden manejar bobinas de 16 pulgadas a 20 pulgadas o de 20 pulgadas a 24 pulgadas ID sin brida. Si el operador necesita trabajar con bobinas con un ID mayor, se requerirá el uso de algún tipo de brida. El montaje y desmontaje de las bridas puede causar un poco de tiempo de inactividad. Dos diseños muy diferentes están disponibles, pero su eficacia depende de la frecuencia con que se utilizan.

    Anillos de relleno para bobinas de acero inoxidable
  • Anillos de relleno: son una manera barata de ejecutar bobinas de mayor ID. No tienen ningún rango lo que significa que puede manejar un solo tamaño solamente. Los anillos son los mejores para el uso ocasional solamente porque a pesar de que se pueden cargar con bastante rapidez, tienen que ser cargados en cada uso de la bobina.


      Intercambiadora automática de bobina
    • Brida atornilladas: puede llevar mucho tiempo en montar, pero para varias ejecuciones tienden a ser más eficientes, ya que se quedan en el tambor y no necesitan ser cargadas en cada bobina. Las bridas se pueden hacer de plástico para la facilidad de manipulación o de acero para una mayor durabilidad. Los nuevos diseños incluyen un dispositivo de carga de velocidad y uso de pestañas en lugar de pernos. Este tipo de diseño permite que las placas se pueden montar en una debobinadora en menos de cinco minutos.

    4. Remplazo de la herramienta de corte


    El funcionamiento de una línea de corte de fleje acero inoxidable requiere de un sistema rápido y eficiente de cambio de las cabezas cortadoras. Tener más de una cabeza permite al operador cambiar las herramientas en línea mientras que la máquina está funcionando. Varios métodos para cambiar cabezas están disponibles, potenciando en cada caso alguno de los siguientes puntos; coste, espacio o el tiempo de carga mediante la grúa.

    Las cabezas de corte que se pueden levantar con una grúa son el método menos costoso de cambio de cabezal. Este método requiere de bastante tiempo porque el personal debe quitar los sujetadores mecánicos y la grúa no puede trabajar a la vez. Los operadores deben tener cuidado con el extremo de la tapa desmontable, pues es una pieza pesada, por lo que esta actividad tiene un cierto riesgo.

    Cabezales de corte con inyectores de traslado dentro y fuera de la línea en los carriles son más caros, pero los operadores pueden cambiarlos de forma segura en tan sólo dos minutos. Este diseño requiere una buena cantidad de espacio y puede bloquear la visión del operador de la línea.

    Montaje rodillos de corte fleje acero inoxidable
    Montaje rodillos de corte fleje acero inoxidable

    5. Gestión del producto de rechazo


    Mucha gente ve el manejo del borde chatarra como un mal necesario, con la única consideración de minimizar los desechos y con ello maximizar el rendimiento. Si se maneja mal el borde de rechazo puede provocar tiempo de inactividad excesivo en las líneas de corte longitudinal durante la fabricación de fleje de acero inoxidable. Existen tres sistemas principales para el manejo de desechos. La eficiencia de cada tipo está determinada en su mayor parte por el rango de espesor de la bobina de la línea que se ejecutará.

    • Con el primer sistema, la cabeza cortadora impulsa el borde recortado en un pozo de acumulación. Más tarde, después de la bobina ha finalizado la ejecución y la línea se ha detenido realmente, un rodillo enrolla el borde de rechazo hasta formar una bola compacta. Este diseño es el más eficiente para el material de 0,005 pulgadas a 0,187 pulgadas de espesor, porque la tensión cero significa menos roturas de chatarra y el operador no se distrae por la chatarra durante la marcha de la línea. Para que funcione correctamente se requiere un pozo de acumulación de chatarra bastante grande.
    • Bobinadoras de chatarra tiran de la chatarra en tensión de la cabeza cortadora mientras que la línea está en funcionamiento. Es conveniente instalarlas en pares para mantener una tensión uniforme en cada hebra de chatarra. Este diseño trabaja para el material de 0,010 pulgadas a 0,500 pulgadas de espesor pero se ajusta perfectamente en calibres medianos de hasta 0.250 pulgadas de espesor porque la chatarra de calibre ligero tiene una tendencia a romper y los desechos de gran calibre son difíciles de enrollar. El operador de línea debe prestar atención a la chatarra y mantener la tensión en cada bobinadora durante la marcha de la línea.
    • Cortadores de chatarra: se encuentran justo después de la cabeza cortadora y tienen tubos o rampas que permiten la evacuación del material de rechazo durante la producción de fleje acero inoxidable. Las cuchillas pueden trabajar con material de 0,010 pulgadas a 0,750 pulgadas de espesor pero se ajustan perfectamente en calibres más. Este es el sistema más costoso pero el mayor valor de la chatarra puede ayudar a justificar el costo.
    Chatarra durante el corte de fleje inoxidble
    Chatarra durante el corte de fleje inoxidble


    Puede seguir leyendo la segunda parte de este articulo desde Optimizar la fabricación del fleje acero inoxidable parte 2.