Lección 4.10DeformarCapítulo 4 · Conformado de chapa y tubo

Conformado por granallado láser

Disparos láser estiran una cara para que una placa se curve

El conformado por granallado láser dobla placas metálicas sin matriz alguna, usando miles de diminutas ondas de choque impulsadas por láser. Cada disparo comprime un pequeño parche de una superficie; juntos estiran esa cara, y la placa se curva poco a poco, como una página que se riza cuando un lado se humedece. Da forma a gruesos paneles de ala de avión y endereza piezas deformadas con gran control.

conformado por granallado láser · un disparo de cerca y la placa tras muchos disparosLos números en círculo corresponden a los pasos de abajo. La vista de la izquierda amplía un disparo; la de la derecha muestra toda la placa.

Cómo funciona

Cubre la superficie con agua. La placa se fija bajo el láser, y una fina capa de agua fluye sobre la zona que se va a tratar.
Dispara un pulso láser. Un láser pulsado de alta energía dispara un pulso muy corto, de unos 20 nanosegundos, a través del agua sobre un punto de unos pocos milímetros de ancho.
Genera una explosión de plasma. El pulso convierte una fina piel de la superficie en plasma (un gas incandescente y con carga eléctrica). El agua lo confina, así que la presión se dispara y lanza una onda de choque al metal.
Deja una capa comprimida. El choque comprime el metal bajo el punto, dejando una capa, a menudo de 1–2 mm de profundidad, con tensión residual de compresión (tensión encerrada dentro del metal que empuja hacia fuera contra sus vecinos).
Repite siguiendo un patrón. Un robot mueve el punto láser, punto a punto, a lo largo de un patrón calculado. Las tensiones encerradas se suman y la placa se curva; se mide y se corrige con más disparos.

Datos clave

Materiales: Aleaciones de aluminio (incluido aluminio-litio), titanio, aceros, aleaciones de níquel
Piezas típicas: Paneles de ala y fuselaje con curvatura simple o doble suave, paneles rigidizados, piezas deformadas que necesitan enderezarse
Tamaño de pieza: Desde piezas pequeñas hasta paneles de varios metros de largo, limitado por el alcance del robot
Precisión: La curvatura se acumula en pequeños pasos controlados; la forma final se mide y se corrige, normalmente dentro de unas pocas décimas de milímetro
Acabado superficial: Patrón ligeramente picado de puntos solapados; a menudo mejora la vida a fatiga (resistencia a agrietarse bajo cargas repetidas)
Tamaño de lote adecuado: Series pequeñas de piezas grandes y de alto valor, además de reparación y enderezado
Coste de utillaje y máquina: Sin matrices; las células láser cuestan millones de dólares, así que el trabajo a menudo se contrata como servicio
Velocidad: Unos pocos disparos por segundo; un panel grande puede llevar horas

Ventajas y límites

Ventajas

Sin matriz: la forma es un programa, fácil de cambiar
Funciona con placas gruesas y rígidas y paneles rigidizados integralmente
Deja una capa comprimida protectora que resiste las grietas por fatiga
Puede enderezar con precisión piezas deformadas

Límites

Equipo láser muy caro
Solo curvaturas suaves, no formas profundas
Lento para áreas grandes
Necesita un modelado y una medición cuidadosos para conseguir la forma

Dónde se usa

AvionesPaneles de revestimiento de ala con curvas compuestas suaves
EspacioPaneles curvos para lanzadores y depósitos
Construcción navalConformado y enderezado de placas grandes
Reparación y acabadoEnderezado de piezas deformadas por soldadura o mecanizado

Cómo reconocerlo

Una débil cuadrícula regular de puntos cuadrados o redondos solapados en una cara.
Paneles gruesos suavemente curvados sin marcas de matriz ni de prensa.
A menudo una zona mate y ligeramente picada en una superficie por lo demás mecanizada.

Compáralo con

Granallado de pretensado12.3la misma idea de tensión de compresión, pero con una corriente de bolitas diminutas; el conformado por granallado doblega los paneles de la misma manera.Conformado incremental de chapa4.6también sin matriz y dirigido por ordenador, pero una herramienta empuja físicamente chapa fina hasta formas profundas.Plegado de chapa4.1dobleces nítidos y sencillos en una prensa, en vez de curvas suaves construidas con miles de disparos.

Míralo

Curtiss-Wright Surface Technologies · Una animación de un disparo: capa de agua, plasma, onda de choque y tensión residual

LSP Technologies · Qué es el proceso y qué piezas hace

LSP Technologies · Una placa curvándose en directo mientras el láser trabaja sobre ella

LSP Technologies · La misma herramienta usada para enderezar una pieza deformada

Ver fotos reales

Wikipedia: Granallado láser — el proceso, su historia y una sección sobre el conformado por granallado láser
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

Cada disparo láser encierra una tensión de compresión en un pequeño parche de una cara.
Miles de disparos en un patrón hacen que la placa se curve, sin matriz alguna.
Lo mejor para curvas suaves en paneles aeroespaciales gruesos y valiosos y para enderezar.