Hilado por cizallamiento
El torneado por cizallamiento (conformado por cizallamiento) y el conformado por flujo (torneado de tubos) son procesos de conformado de metales de precisión que reducen el espesor de la pared al tiempo que producen piezas resistentes, ligeras y con simetría rotacional. Desde conos y cúpulas hasta componentes tubulares de alta precisión, estas técnicas de torneado de metales ofrecen un excelente acabado superficial y una producción escalable, desde prototipos hasta la fabricación en serie.
¿Qué es el hilado por cizallamiento?
El repujado por cizallamiento, también denominado conformado por cizallamiento, da forma a la chapa metálica sobre un mandril cónico giratorio, normalmente en una máquina de repujado convencional. En este proceso de repujado de metales, se reduce intencionadamente el espesor de la pared de la pieza en bruto, al tiempo que se mantiene su diámetro original. El rodillo conforma la pieza en bruto mientras aplica una fuerza de compresión, estirando el material en una sola pasada.
La mecánica del conformado por cizallamiento sigue la ley del seno: el espesor final de la pared es igual al espesor inicial de la pieza en bruto multiplicado por el seno del semángulo del cono. Los ángulos de cizallamiento suelen oscilar entre 12° y 18°, con un máximo de alrededor de 80°. Debido a esta restricción geométrica, no es posible producir formas puramente cilíndricas únicamente mediante el conformado por cizallamiento, ya que las paredes verticales requerirían un ángulo de cizallamiento de 0°. Por lo tanto, el conformado por cizallamiento se especializa en componentes cónicos, cónicos y contorneados con una mejor relación resistencia-peso.
Entre las características principales del proceso de hilado por cizallamiento se incluyen:
- Conformado en una sola pasada con elevadas fuerzas axiales para una producción eficiente
- Reducción controlada del grosor de las paredes que permite fabricar piezas ligeras pero resistentes
- Endurecimiento por deformación que aumenta el límite elástico y la resistencia a la fatiga
- Excelente idoneidad para materiales difíciles de deformar, como el acero inoxidable, el titanio y las aleaciones de Inconel
¿Qué es el conformado por flujo?
El conformado por flujo, también conocido como «tubing», amplía los principios del conformado por cizallamiento a las piezas tubulares en bruto. El proceso reduce el espesor de la pared al tiempo que aumenta la longitud del tubo, utilizando equipos específicos de conformado por flujo equipados con múltiples rodillos que aplican una presión radial localizada. El resultado es una pieza hueca con simetría rotacional y unas dimensiones controladas con precisión.
En comparación con el torneado de metales convencional, el conformado por flujo ofrece:
- Reducción significativa del espesor de la pared —normalmente entre el 50 % y el 80 %— con una uniformidad superior
- Perfiles de espesor personalizados, como extremos más gruesos y centros más finos
- Propiedades mecánicas excepcionales gracias a un intenso endurecimiento por deformación
- Tolerancias dimensionales estrictas y un excelente acabado superficial
- Solución económica ideal para componentes cilíndricos más largos y de paredes más finas
Para obtener los mejores resultados, las piezas tubulares en bruto destinadas al conformado por fluencia deben presentar una baja tensión de fluencia, una elevada relación entre la resistencia a la tracción y la resistencia al límite elástico, un alto alargamiento y una elevada reducción de sección. Los materiales dúctiles —como el aluminio, el acero inoxidable, el acero al carbono, el cobre y las aleaciones de alto rendimiento— son todos candidatos habituales para este método de conformado por rotación.
Hilado por cizallamiento frente al hilado convencional
El torneado de metales, en su conjunto, se clasifica en tres tipos principales, cada uno de los cuales se define por su efecto sobre el espesor de la pared:
- Moldeado por rotación convencional: conserva el espesor original de la pared de la pieza en bruto; ideal para piezas poco profundas y axisimétricas, como cuencos, cúpulas y reflectores de lámparas, con un proceso de conformado flexible de varias pasadas.
- Filado por cizallamiento: reduce el espesor de la pared mediante fuerzas de cizallamiento; se limita a formas cónicas y cónicas progresivas, pero ofrece una relación resistencia-peso superior.
- Conformado por flujo (torneado de tubos): reduce el espesor de la pared al tiempo que alarga las piezas tubulares en bruto; la opción ideal para componentes cilíndricos y huecos de alta precisión.
La elección del proceso adecuado depende de la geometría de la pieza, los objetivos de espesor, el comportamiento del material y el volumen de producción; una evaluación que conviene realizar con un equipo de ingenieros con experiencia en conformado de metales.
Aplicaciones del hilado por cizallamiento y del conformado por flujo
El hilado por cizallamiento y el conformado por flujo permiten la fabricación económica de una amplia variedad de productos en numerosos sectores:
- Artículos domésticos y comerciales: jarrones, cuencos, conos, hervidores, cucharones y embudos
- Equipos industriales: carcasas de sopladores, ventiladores, filtros, boquillas y tubos de Venturi
- Presión y contención: cúpulas, tambores y recipientes a presión sin costuras
- Sector aeroespacial y de la automoción: estructuras cónicas ligeras, conos de motores a reacción, cubos de rueda y carcasas de cohetes fabricados con aleaciones de alta resistencia
Estos procesos se adaptan con facilidad tanto a prototipos únicos como a la producción en serie a gran escala, gracias a un sistema de utillaje basado en mandriles que permite mantener los costes bajos y simplificar los cambios de diseño.
Resumen de las ventajas
- Alta precisión: tolerancias estrictas y espesor de pared uniforme, incluso en contornos complejos
- Excelente acabado superficial: las superficies lisas obtenidas mediante hilado suelen requerir poco o ningún acabado secundario.
- Eficiencia en el uso de materiales: un proceso de conformado de metales sin virutas que genera un mínimo de residuos
- Mayor resistencia: el endurecimiento por deformación mejora las propiedades mecánicas sin necesidad de tratamiento térmico
- Herramientas rentables: mucho más baratas que los troqueles de estampación, ideales tanto para tiradas cortas como para grandes volúmenes
Conclusión
El conformado por cizallamiento y el conformado por flujo representan el extremo de alta precisión de la familia de los procesos de conformado de metales. Mediante el control deliberado del espesor de la pared —adelgazando piezas cónicas en el conformado por cizallamiento o alargando tubos en el conformado por flujo—, los fabricantes obtienen componentes ligeros, sin costuras y de alta resistencia que otros métodos de conformado de metales no pueden igualar desde el punto de vista económico. Tanto si su proyecto requiere un cono conformado por cizallamiento, un tubo conformado por flujo o un conjunto metálico conformado y totalmente diseñado, estos procesos ofrecen una vía probada desde el prototipo hasta la producción.
