Lección 4.8DeformarCapítulo 4 · Conformado de chapa y tubo

Conformado electromagnético

Un pulso magnético lanza el metal contra una pieza, sin contacto

El conformado electromagnético (EMF) da forma al metal con un pulso de magnetismo en lugar de una herramienta que lo toque. Una bobina alimentada con una ráfaga de corriente de una fracción de segundo repele una pieza de aluminio o cobre, con fuerza suficiente para aplastar un tubo contra un accesorio. La misma física permite a los aficionados encoger una moneda, y a los fabricantes de coches unir tubos de aluminio a piezas de acero sin soldar.

Foto: Bert Hickman, Stoneridge Engineering, CC BY-SA 3.0, vía Wikimedia Commons

engarzado electromagnético · circuito de pulso y corte de la bobina, el tubo y el accesorioLos números en círculo corresponden a los pasos de abajo. El corte muestra solo la mitad superior de la bobina redonda, el tubo y el accesorio, justo después del pulso.

Cómo funciona

Carga los condensadores. Un banco de condensadores (una reserva de carga eléctrica de descarga rápida) se carga a varios kilovoltios, almacenando normalmente de unos pocos a decenas de kilojulios.
Dispara el interruptor. Un interruptor rápido (un explosor o un tiristor de alta potencia) conecta el banco con la bobina de trabajo, unas pocas espiras de cobre grueso y bien aislado.
Envía un pulso de corriente. De decenas a cientos de miles de amperios recorren la bobina durante unos 10–100 microsegundos. El campo magnético repentino induce corrientes de Foucault (corrientes en remolino inducidas en un conductor) en el tubo, que circulan en sentido contrario.
Deja que el empuje haga el trabajo. Las corrientes opuestas se repelen, así que una fuerte presión magnética lanza la pared del tubo lejos de la bobina a unos 100–300 m/s. La bobina nunca toca la pieza.
Impacto y bloqueo. La pared golpea el accesorio y se hunde en sus ranuras, haciendo una unión firme en microsegundos. Con suficiente velocidad, los dos metales pueden incluso soldarse (soldadura por pulso magnético).

Datos clave

Materiales: Buenos conductores eléctricos: aluminio, cobre, latón; el acero y los malos conductores necesitan adaptaciones o una lámina «impulsora» conductora
Piezas típicas: Tubos engarzados en accesorios, terminales de cable, árboles de transmisión con piezas terminales, detalles de chapa prensados contra una matriz de una sola cara
Tamaño de pieza: Sobre todo tubos y zonas de chapa de hasta unos pocos cientos de milímetros, fijados por la bobina y la energía almacenada
Precisión: Muy repetible; la forma la fija el accesorio o la matriz, a menudo dentro de unos ±0,1 mm en los diámetros de engarce
Acabado superficial: Sin marcas de herramienta de la bobina; la cara conformada copia el accesorio o la matriz
Tamaño de lote adecuado: Series medias a altas una vez afinados la bobina y los ajustes
Coste de utillaje y máquina: Las máquinas de pulso suelen costar cientos de miles de dólares; las bobinas se desgastan y se sustituyen
Velocidad: El conformado tarda microsegundos; con la carga, un ciclo dura unos pocos segundos

Ventajas y límites

Ventajas

Sin contacto: sin marcas de herramienta y sin lubricante
Extremadamente rápido y muy repetible
Une materiales distintos, como aluminio con acero, sin calor
La alta velocidad permite que el metal se estire más, con poco retorno elástico

Límites

Funciona mejor con buenos conductores como el aluminio y el cobre
La alta tensión exige una estricta seguridad eléctrica
Las bobinas sufren fuerzas enormes y se desgastan
Limitado a paredes bastante finas y tamaños de pieza modestos

Dónde se usa

AutomociónÁrboles de transmisión, uniones de bastidor, líneas de aire acondicionado
AeroespacialTubos de par y varillas de mando unidos a piezas terminales
EléctricoTerminales de cable y conectores engarzados
Calefacción y refrigeraciónUniones de tubo de refrigerante de cobre con aluminio

Cómo reconocerlo

Un tubo contraído de forma suave y uniforme en las ranuras de un accesorio, en todo su contorno.
Sin marcas de herramienta, abolladuras ni huellas de mordazas donde está el engarce.
A menudo aluminio o cobre unidos a acero o plástico sin cordón de soldadura ni adhesivo.

Compáralo con

Conformado por explosión4.9también es conformado a alta velocidad, pero la energía viene de una carga química bajo el agua, para piezas muy grandes.Hidroconformado4.5empuja el metal con presión de líquido, despacio y con juntas; el EMF usa un pulso magnético y ningún contacto.Soldadura por explosión7.8la misma idea de que «un choque rápido une metales», impulsada por explosivos.

Míralo

Physics Girl · Una explicación clara, con imágenes a cámara lenta de una moneda encogida por una bobina de pulsos

Physics Girl · Lo violento que es el empuje magnético, visto a cámara lenta

Chaotic Good · El equipo: condensadores, interruptor y bobina de una máquina de pulsos

Greg Benoit · Un uso aeroespacial temprano: tubos unidos a piezas terminales por EMF

Ver fotos reales

Wikipedia: Conformado electromagnético — principio, materiales, engarzado y soldadura; casi sin fotos
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

Un pulso de corriente en una bobina aparta un conductor cercano: ninguna herramienta toca la pieza.
Todo el conformado ocurre en microsegundos, a velocidades de cientos de metros por segundo.
Lo mejor para tubos de aluminio y cobre engarzados en accesorios, incluso de otro metal.