Lección 4.5DeformarCapítulo 4 · Conformado de chapa y tubo

Hidroconformado

La presión de un fluido empuja un tubo o una chapa contra una matriz

El hidroconformado usa un fluido a alta presión, normalmente agua, en lugar de un punzón sólido para empujar el metal hasta la forma de una matriz. Un tubo se infla como un globo dentro de una matriz cerrada, o una chapa se presiona contra una sola mitad de matriz. Los largueros de bastidor de coches, los cuadros de bicicleta de aluminio y los tubos de saxofón se hacen así, ligeros y rígidos en una sola pieza.

hidroconformado de tubos · 3 etapasLos tres paneles siguen un mismo tubo a lo largo del ciclo, cortado a lo largo; los números en círculo corresponden a los pasos de abajo.

Cómo funciona

Carga. Un tubo, a menudo prepliegado según la trayectoria aproximada de la pieza, entra en la mitad inferior de una matriz partida (un molde de acero de dos partes).
Cierra y sella. Una prensa cierra la matriz superior y la mantiene cerrada con gran fuerza. Unos punzones de extremo (tapones empujados desde cada lado) sellan ambos extremos del tubo.
Llena. Agua, normalmente con aditivos contra el óxido, llena el tubo a través de un punzón y expulsa el aire.
Presuriza y aporta. La presión sube, hasta unos pocos miles de bar, y la pared se hincha hasta llenar la cavidad. Mientras tanto los punzones de extremo empujan los extremos del tubo hacia dentro, aportando metal para que la pared no se adelgace demasiado; luego la presión baja y la matriz se abre.

El hidroconformado de chapa funciona igual con una chapa plana: un fluido, a menudo tras una membrana de goma, presiona la chapa contra una sola mitad de matriz sólida.

Datos clave

Materiales: Aceros dúctiles, incluidas calidades de alta resistencia, acero inoxidable, aluminio, latón y cobre, en forma de tubos o chapas
Piezas típicas: Largueros de bastidor de coche, cunas de motor y piezas de escape, tubos de cuadros de bicicleta, uniones en T de tuberías; paneles y platos de chapa
Tamaño de pieza: Tubos de hasta unos pocos metros de largo, como los largueros de bastidor de coche; antenas parabólicas de satélite de chapa de hasta unos 6 m de diámetro
Precisión: Normalmente dentro de unas pocas décimas de milímetro, porque la pieza se presiona contra una matriz sólida
Acabado superficial: El exterior copia la matriz; sin marcas de herramienta en el interior
Tamaño de lote adecuado: Sobre todo grandes volúmenes (coches, bicicletas); las versiones de chapa también sirven para lotes pequeños
Coste de utillaje y máquina: Las matrices cuestan de decenas a cientos de miles de dólares; una prensa grande con su sistema de alta presión suele ser una inversión de varios millones de dólares
Velocidad: Normalmente de unos 20 segundos a un minuto por pieza, más lento que el estampado

Ventajas y límites

Ventajas

Formas huecas complejas de una sola pieza, que sustituyen conjuntos soldados
Piezas más ligeras y rígidas con menos soldaduras
Espesor de pared uniforme y resistencia extra por endurecimiento por deformación
El hidroconformado de chapa solo necesita una mitad de matriz sólida

Límites

Tiempos de ciclo más largos que el estampado
El equipo de alta presión y las matrices son caros
El tubo revienta si se estira demasiado, así que la expansión es limitada
Los tubos a menudo necesitan antes doblado y preconformado

Dónde se usa

AutomociónLargueros de bastidor, cunas de motor, barras de techo, piezas de escape
Bicicletas y movilidadTubos de cuadros de bicicleta de aluminio, bastidores de sillas de ruedas
MúsicaEl tubo de cuerpo de latón de algunos saxofones
Petróleo y gasGrandes uniones de tubería en T
Aeroespacial e iluminaciónPaneles de chapa, antenas de satélite, carcasas de iluminación

Cómo reconocerlo

Piezas huecas cuya sección cambia a lo largo de su longitud, de redonda a cuadrada y oval, sin costuras adicionales.
Elementos de bastidor de una sola pieza donde esperarías varias mitades estampadas soldadas.
Abultamientos suaves y perfiles nítidos en los tubos de bicicleta de aluminio.

Compáralo con

Estampado y embutición profunda4.2un punzón y una matriz sólidos; más rápido, pero una pieza hueca compleja necesita varias mitades estampadas soldadas.Soplado2.3la versión en plástico de la misma idea: el aire infla un tubo de plástico caliente dentro de un molde.Conformado superplástico4.7la presión de gas forma lentamente una chapa caliente muy elástica contra una matriz, para piezas aeroespaciales complejas.

Míralo

Tooling U-SME · Una explicación formativa de todo el proceso

Car Addict Garage · Por qué los bastidores de coche se hidroconforman

ANDRITZ Schuler · Prensas de hidroconformado reales trabajando en una fábrica

Jones Metal Products · La versión de chapa: conformado con célula de fluido

Ver fotos reales

Wikipedia: Hidroconformado — versiones de chapa y de tubo, con ejemplos de coches, bicicletas e instrumentos
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

La presión de un fluido, y no un punzón sólido, empuja el metal hacia la matriz.
Los punzones de extremo aportan metal para que la pared no reviente.
Hace piezas huecas ligeras de una sola pieza, sobre todo para coches y bicicletas.