ruukki procesamiento del acero laminado en caliente corte mecanico

7/22/2019 Ruukki Procesamiento Del Acero Laminado en Caliente Corte Mecanico

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CORTE

MECNICO

CHAPAS GRUESAS, CHAPAS FINAS Y BOBINAS DE ACERO LAMINADO EN CALIENTE


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Se recomienda realizar el corte mecnico de los aceros de alta resistencia mediante cizallas de guillotina. Enespecial, cuando se corte mecnicamente los grados de acero Optim 700 MC, Optim 700 ML, Optim 900 QC,Optim 960 QC, Raex 400, Raex 450 y Raex 500, deben seleccionarse cuidadosamente las mquinas de corte ysus valores establecidos. Los factores ms importantes son el espacio entre las cuchillas y el ngulo de corte.La dureza de la cuchilla de corte tambin presenta un efecto importante sobre el corte, en especial al cizallaraceros Raex templados. El acero Raex 400 templado puede cortarse con cizallas de alto rendimiento robustascon espacios correctos entre las cuchillas. La dureza de la cuchilla debe ser mayor de 53 HRC. El corte mecnico

del acero Raex 500 slo se recomienda cuando el espesor de la chapa es inferior a 10 mm.

El espacio entre las cuchillas afecta a la vida til de las cuchillas del cortador y, en consecuencia, a los costesdel corte. Un espacio entre las cuchillas correcto reduce las tensiones a las que se ve sometido el bastidordel cortador. Esto aumenta la vida til de las cizallas y permite realizar el corte de chapas ms gruesas.Afortunadamente, el ajuste del espacio entre las cuchillas es una operacin rpida, medible y controlable.Cuando se cortan aceros de alta resistencia, debe aumentarse el espacio entre las cuchillas. Con acerosespecialmente tenaces, el espacio entre las cuchillas debe reducirse drsticamente para evitar el plegado yel correspondiente atasco de la chapa entre las cuchillas. Asimismo, debe observarse que el corte mecnicosatisfactorio de chapas y hojas de acero se basa principalmente en la informacin prctica obtenida sobre lasoperaciones de corte en cada taller individual.

Temperatura de la chapa en el corte mecnicoIndependientemente de la resistencia o la dureza del acero, para realizar un corte mecnico satisfactorio esnecesario que se permita que la chapa se caliente hasta la temperatura ambiente de +20 C antes de realizar elcorte. La figura 1 muestra el tiempo necesario para el calentamiento cuando se introduce una chapa de acerodesde un lugar sometido a una temperatura inferior a cero grados. Las medidas se realizaron para chapas contres espesores diferentes.

Figura 1. Tiempo de calentamiento de chapas de acero fras (-20 C) en una sala con una temperatura entre+20 C y +22 C.La prueba se realiz en las instalaciones de Rautaruukki en Raahe en febrero de 2011. Tamaos de chapa de 12 x1000 x 2000, 21 x 1000 x 1600 y 40 x 1000 x 2000 mm.

La prueba que se indica en la figura 1 proporcion los siguientes resultados de calentamiento de -20 C a +17 C:

aproximadamente 8 horas para una chapa de 12 mm

aproximadamente 12 horas para una chapa de 21 mm

aproximadamente 17 horas para una chapa de 40 mm.

Temperatura,

C

++

+

+

+

-

-

-

-

-

Tiempo, horas

Temperatura de la salat

= mm

t= mm

t= mm

2 Corte mecnico


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La superficie y el centro de la chapa se calientan a velocidades similares con un cambio tan lento. Debedestacarse que las chapas gruesas y grandes almacenadas unas sobre otras se calientan incluso con mslentitud. Como norma bsica, puede concluirse que una chapa fra (2 m de ancho, 6 m de largo) que se hayaalmacenado en el exterior a una temperatura inferior a cero grados se calienta a la temperatura ambiente enaproximadamente 24 horas.

Geometra del corteLos factores que afectan al corte con cizallas de chapas se muestran en el plano de corte principal y en el planoperpendicular al mismo, consulte la Figura 2. El espacio entre las cuchillas (u), el ngulo de corte ( ), el ngulode oblicuidad () y el ngulo de inclinacin () afectan al corte. Si el ngulo de corte () es cero, el proceso decorte se denomina troquelado. Esto implica que las cuchillas superior e inferior son paralelas y se corta el anchocompleto de la chapa al mismo tiempo. Cuando el ngulo de corte es distinto de cero, el proceso se denominaguillotinado. ste es el proceso ms habitual e importante con cortadores de cuchillas rectas. La cizalla giratoriaes muy similar a la cizalla con guillotina en lo que se refiere a la geometra de corte, y a menudo se considerancomo procesos similares. El espacio entre las cuchillas (u) es la distancia entre las cuchillas superior e inferior.El espacio entre las cuchillas en la maquinaria de corte puede ajustarse normalmente dentro de ciertos lmites.En las cizallas de guillotina, slo se ajusta el espacio horizontal entre las cuchillas. En las cizallas giratorias,puede ajustarse el espacio horizontal y vertical entre las cuchillas. El ajuste del espacio vertical entre lascuchillas afecta especialmente a la separacin del fleje de corte.

Tambin se puede influir en el resultado del corte a travs de los valores del ngulo de inclinacin () y delngulo de oblicuidad (). Cuando se cortan flejes estrechos, el ngulo de inclinacin correcto reduce los fallosen el corte y, al mismo tiempo, reduce ligeramente el desgaste de las cuchillas. Establecer el valor del ngulo deoblicuidad entre 1 y 2 grados da lugar a un corte en ngulo recto. Con este ajuste, el espacio entre las cuchillasno permanece constante, sino que aumenta a medida que se realiza el corte.

Figura 2. Procesos de corte mecnico

Etapas del corteEn la primera etapa el acero de corte se comporta elsticamente. Cuando se supera el lmite elstico delmaterial, se inicia la deformacin plstica. A medida que contina el corte, se supera en cierto momento lacapacidad de deformacin del acero, y se produce una fractura. En la etapa final del corte, se encuentran lasfracturas iniciadas desde el punto en el que las cuchillas superior e inferior presionan el material.

En el borde de corte pueden observarse las diferentes etapas del corte, Figura 3. Al comienzo, se forma unaesquina redondeada a lo largo del borde de la chapa a cortar, denominado borde rugoso. Este borde se formamediante la cuchilla superior sobre la superficie superior de la chapa, y mediante la cuchilla inferior sobre laparte inferior de la pieza de corte. A medida que el corte contina, la cuchilla penetra en la chapa hasta unacierta profundidad, lo que genera una zona pulida sobre la cara de corte. La zona fracturada que se forma acontinuacin se describe en el captulo anterior.

u

h

Cizalla giratoriaCizalla de guillotina

Plano perpendicular al planode corte principal

Plano de corte principal

u = espacio entre las cuchillas = ngulo de oblicuidad = ngulo de corte = ngulo de inclinacin, normalmente 0h = espacio vertical entre las cuchillas

+

u

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En la etapa final, se forma la rebaba debido a que las tensiones de compresin ms elevadas se dirigen desde lacuchilla superior hacia el borde de corte de la cuchilla inferior. Esto genera una tensin en el material que cedeen la zona de corte, lo que mejora la capacidad de deformacin del material. En consecuencia, la chapa no sefractura exactamente en la lnea de corte planificada, sino junto a la misma, donde el material est endurecidoen un menor grado. La chapa slo se fractura despus de deslizarse ms all de la cuchilla de corte. Se generaun saliente afilado, la rebaba, en el borde de corte a lo largo de la lnea de corte.

Figura 3. Partes de la cara de corte

Evaluacin del corte y posibles fallosEl resultado del corte se evala en funcin de:

la forma y precisin dimensional de la pieza de corte,

el aspecto del borde de corte y

la altura de la rebaba.

El resultado final se ve afectado por la mquina de corte y el acero que se est cortando. El factor esencial enel acero es la fuerza de traccin. La tenacidad del acero, especialmente su capacidad de deformacin, tambinafecta al resultado del corte.

Los factores principales que provocan el fallo del corte son:

ngulo de corte excesivamente grande,

cuchillas sin filo,

ajuste inadecuado del espacio entre las cuchillas y

plegado excesivo del bastidor y los ejes en la mquina de corte.

En un fleje de corte de acero se observan tres tipos de fallos diferentes. Estos fallos, junto con larectangularidad y planicidad del borde de corte, determinan el resultado del corte.

Los tipos de fallos son, consulte la Figura 4:

torsin,

comba y

curvado.

Figura 4. Tipos de fallo en un fleje de corte de acero

Borde rugoso

Zona pulida

Zona fracturada

Rebaba

Cuchilla superior

Cuchilla inferior

Superficie de la chapa

Zona de curvado

Curvado Torsin Comba

Motivos de formacin de curvado y torsin:- ngulo de inclinacin grande- tensiones internas en la chapa

- velocidad de corte lenta- chapa gruesa- material blando- fleje a cortar estrecho- pieza de trabajo larga

Motivos de formacin de comba:- tensiones internas- ngulo de inclinacin grande

- plegado de la viga de acero del cortador- espacio entre las cuchillas pequeo

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Efecto del espacio entre las cuchillas sobre el corteAl cortar acero, solo se corta parte del material. El resto se separa mediante fracturacin, como se comentanteriormente. El ngulo de fractura se mantiene invariable cuando se corta el mismo grado de acero. Por estemotivo se establece el espacio entre las cuchillas segn el espesor y la fuerza de traccin de la chapa.

En la Figura 5, detalle 5a, el espacio entre las cuchillas (u) es demasiado grande. La fractura no coincideexactamente con los bordes de corte de las cuchillas, lo que genera una zona discontinua. Esto provoca rebabas

en el borde de corte y un desgaste excesivo de la cuchilla. Adems, la chapa se pliega antes de romperse. Elresultado es un borde de corte con grandes salientes.

En el detalle 5b, el espacio entre las cuchillas (u) es demasiado pequeo. Los puntos finales de la fracturafinalizan en la mitad de las cuchillas, lo que implica que, en la prctica, las cuchillas deben cortar la chapados veces. Esto provoca tensin adicional para la mquina de corte y puede provocar el fallo de la cuchilla. Unespacio entre las cuchillas demasiado pequeo genera una mayor proporcin de zona pulida en el borde decorte y una reduccin de la proporcin de zona fracturada. A medida que el espacio entre las cuchillas aumenta,la zona pulida disminuye y la zona fracturada se ampla. Un espacio entre las cuchillas pequeo generaabolladuras pastosas en el borde de corte, y es ms probable que aparezcan cuanto ms blando sea el acero.

En el detalle 5c, el espacio entre las cuchillas (u) est ajustado correctamente. La fractura coincide exactamentecon los bordes de corte de las cuchillas. La chapa se corta recta, sin necesidad de energa adicional. El borde de

corte est inclinado con el mismo ngulo que el ngulo de fractura. Con un espacio entre las cuchillas correcto,el borde de corte tiene un aspecto plano y la proporcin de la zona pulida es aproximadamente el 20% delborde de corte. En cizalla giratoria, el espacio vertical entre las cuchillas (h) se ajusta al desplazar los ejes en losque se asientan las cuchillas. El efecto ms apreciable del espacio vertical entre las cuchillas es la facilidad conlas que los flejes de corte se separan entre s.

Figura 5. Efecto del espacio entre las cuchillas (u) sobre le corte

Se recomienda mantener el mayor espacio vertical posible entre las cuchillas para reducir al mnimo el desgastede las cuchillas. Si el espacio vertical entre las cuchillas es demasiado pequeo, se genera un borde salienteporque la chapa se levanta sobre la parte superior de los discos inferiores.

Variaciones del espacio entre las cuchillas en cizalla giratoriaCon mucha frecuencia, puede producirse cierta desviacin en la ubicacin de las cizallas giratorias durante elcorte. En ocasiones, la cizallas giratorias se desplazan sobre el eje; esto cambia el espacio entre las cuchillas

establecido originalmente. La desviacin en el espacio entre las cuchillas puede llegar hasta un milmetro. Lasdesviaciones en el espacio entre las cuchillas durante el corte provocan una fluctuacin de la calidad en elborde de corte, puesto que el espacio entre las cuchillas puede ser demasiado grande o demasiado pequeodurante el corte de la misma chapa.

La desviacin del espacio entre las cuchillas se debe a menudo al ajuste incorrecto de las cizallas o a lapresencia de impurezas en las superficies de las cuas que se utilizan para establecer el espacio entre lascuchillas. Los fallos mecnicos en la mquina de corte tambin pueden provocar la desviacin de un valor deespacio entre las cuchillas establecido.

Recomendaciones de espacio entre las cuchillas en cizalla de guillotina y giratoriaEn la Tabla 1 se indican los valores de espacio entre las cuchillas recomendados en funcin de los experimentosrealizados. No obstante, debe considerarse que, adems del espacio entre las cuchillas, la flexibilidad especficade la mquina en el soporte de la cuchilla y en el bastidor de la mquina, la fuerza de retencin de la chapa, elestado de las cuchillas y el ngulo de corte y de oblicuidad tambin afectan al aspecto del borde de corte.

Espacioentre

lascuchillas

Rebaba

5a

Espacioentre

lascuchillas

Fleje

5b

Espacioentre

lascuchillas

5c

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El espesor de la chapa tambin es importante al determinar el espacio entre las cuchillas. En particular, estoes evidente en los valores para la clase de lmite elstico de 355 MPa. Para chapas de 6 mm de espesor, bastacon un espacio entre las cuchillas del 8 10% del espesor de la chapa, mientras que una chapa de 10 mm deespesor requiere un espacio entre las cuchillas del 10 15% del espesor de la chapa. Los valores de la tabla sonadecuados para un rango de espesores de chapa de 6 a 10 mm.

Tabla 1. Cizalla de guillotina. Valores de espacio entre las cuchillas recomendados

Estndar Espacio entre las cuchillas como % delespesor de la chapa

SJ EN -

Ruukki Laser C Ruukki

Ruukki Laser MC Ruukki

SJ EN -

Multisteel Ruukki

SNL EN -

Optim MC Ruukki aprox.

Las cizallas giratorias utilizan espacios entre las cuchillas ligeramente mayores que los de las cizallas de guillotina.

Los espacios entre las cuchillas que se indican en la Tabla 2 son adecuados para un rango de espesores de chapa de2 a 20 mm. Debe considerarse que el ajuste del espacio vertical entre las cuchillas en las cizallas giratorias afectaen cierta medida al espacio horizontal entre las cuchillas.

Tabla 2. Cizalla giratoria. Valor de espacio horizontal entre las cuchillas recomendado

Estndar Espacio entre las cuchillas como % delespesor de la chapa

SJ EN -

Ruukki Laser C Ruukki

Ruukki Laser MC Ruukki

Multisteel Ruukki

Optim MC Ruukki

Los valores de espacio entre las cuchillas que se indican para cizallas giratorias (u y h) son espacios entre lascuchillas reales durante el corte. Debe restarse de estos valores cualquier flexibilidad presente en el cortador. Lamejor alternativa para calcular el espacio vertical entre las cuchillas para un cortador individual es aumentar elespacio vertical entre las cuchillas siempre que el cortador an pueda separar las piezas de corte entre s. En laFigura 6 se muestran algunos valores de espacio vertical entre las cuchillas (h) recomendados.

Figura 6. Cizalla giratoria. Valores de espacio vertical entre las cuchillas (h) recomendados

Espesor de la chapa mm

Espacioverticalentrelascuchillasm

m

-,

-,

-,

-,

-,

-,

-,

-,

-,

-,

-,

-,

-,

+,

+,

+,

-h

+h

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