Proceso de hidroconformado – La guía definitiva

Proceso de hidroconformado

El proceso de hidroconformado es una técnica única y funcional de fabricación de metales en las industrias modernas.

En esta guía, vas a aprender todo sobre el hidroconformado, desde sus beneficios, técnicas, procesos reales hasta los parámetros críticos del hidroconformado.

Vamos a sumergirnos directamente.

¿Qué es el hidroconformado?

El hidroconformado es una técnica única de conformado profundo para fabricar metales. Se utiliza para dar forma a metales muy dúctiles como aluminio, latón, acero y cobre.

El hidroconformado o conformado por presión de fluidos, el metal en lámina se conforma en un troquel mediante presión de fluido.
En muchos casos, se coloca una membrana flexible sobre la lámina y luego se conforma en una cavidad hembra.

Visión general del hidroconformado
Visión general del hidroconformado

Ventajas y desventajas del hidroconformado

Incluso antes de elegir el hidroconformado como tu próxima técnica de fabricación de metales, es importante conocer las ventajas y desventajas.

Ventajas del hidroconformado de metales

  • Es muy bueno para contornos irregulares y formas complejas
  • La optimización de especificación de material y grosor de chapa hace que el proceso ahorre costos
  • El proceso minimiza el adelgazamiento del material, lo que resulta en una alta precisión dimensional y de conformado
  • Alta resistencia mecánica
  • El material y el peso de las piezas se reducen significativamente
  • Bajo endurecimiento del trabajo
  • No hay posibilidad de rebote
  • Puede deformar piezas grandes
  • Ayuda a mejorar la resistencia de los componentes de metal
  • Reducción de peso

Desventajas de la técnica de hidroconformado

  • Tiempo de ciclo más lento para la creación de piezas
  • La maquinaria y equipos necesarios son bastante costosos.

Comparación del conformado profundo con el proceso de hidroconformado

Cuando se trata de herramientas en la técnica de fabricación de hidroconformado, necesitas:

  • Troquel o punzón
  • Anillos de bloqueo

La industria automotriz ha utilizado tubos de hidroconformado para fabricar piezas de automóviles más seguras y livianas.

El hidroconformado se utiliza debido a su simplicidad y mayor precisión dimensional, resistencia de las piezas y rigidez.

Esto hace que el hidroconformado sea un 50% más barato que el conformado profundo.

En la mayoría de los casos, las herramientas utilizadas en el hidroconformado están hechas de hierro fundido y las herramientas de dibujo están hechas de acero endurecido.

Conformado profundo de estampado Conformado profundo de estampado

Los kits de herramientas de hidroconformado son rápidos y eficientes porque son fáciles de ensamblar y configurar.

Costos de desarrollo: El hidroconformado puede implicar cambios en el tipo de material y especificaciones de grosor de pared. Esto reduce los costos de desarrollo, ya que no es necesario crear nuevas herramientas en comparación con el dibujo.

Tiempo de prensado reducido: El estampado profundo requiere más ciclos de prensado durante la operación.

El hidroconformado, en cambio, puede lograr una reducción de hasta el 60-70% en un solo ciclo en comparación con una reducción del 35-45% para el estampado profundo.

Costo de acabado – Algunos sectores como el médico y aeroespacial a menudo necesitan estándares de acabado de superficie más altos y de calidad debido a la naturaleza de precisión de las industrias.

El estampado profundo deja marcas de arañazos en las piezas acabadas.

El hidroconformado elimina las imperfecciones en la superficie de la pieza, lo que a su vez reduce el costo de acabado de las piezas.

Costo del proceso: para el estampado profundo, el costo es muy alto a corto plazo y solo se reduce con el aumento de la producción. El hidroconformado, por otro lado, todos los costos, es decir, desarrollo, herramientas y costos de configuración, pueden reducirse hasta un 70%.

Flexibilidad: los cambios de diseño en el estampado profundo son casi imposibles una vez que ya se ha creado el troquel. El hidroconformado, sin embargo, ofrece un rango de versatilidad más amplio y mayor en cuanto a cambios de diseño.

Desperdicio de material: el hidroconformado reduce al mínimo o elimina completamente los desechos de material, ya que el desperdicio de material se reduce entre un 50% y un 70%. El estampado profundo tiene un porcentaje más alto de pérdida de material.

Tiempos de entrega: en el estampado profundo, las piezas intrincadas tardan más tiempo en producirse.

El hidroconformado requiere tiempos de entrega más cortos, incluso en casos de producción a gran escala de piezas complejas.

Proceso de hidroconformado Proceso de hidroconformado

Más recursos:

Piezas de estampado de metal – Fuente: KDM

Estampado de conformado profundo – Fuente: KDM

Estampado de alta velocidad – Fuente: KDM

Técnica de hidroconformado – Fuente: KDM

Historia del proceso de hidroconformado

En 1889, Geiger y Holtz fundaron la Cincinnati Milling Machine Company. La compañía se convirtió en la base sobre la cual comenzó la investigación y desarrollo del conformado por hidroconformado.

La Cincinnati Milling Company fue uno de los proveedores y distribuidores más importantes de equipos utilizados en la conformación de metales tanto en Europa como en los Estados Unidos en la década de 1930.

Además, la compañía desarrolló métodos de estampado profundo para satisfacer los requisitos de demanda creciente mediante el uso de cubiertas de engranajes y reflectores de luz.

En 1956, la compañía convirtió a Milacron en Cincinnati en un centro de investigación y desarrollo para centrarse y acelerar los estudios sobre el proceso de conformado de metal mediante hidroconformado.

Esto mejoró y creó nuevas formas de hidroconformado que fueron sofisticadas y proporcionaron mejores resultados. Actualmente, el resultado de las nuevas formas de hidroconformado promovió un crecimiento en la popularidad y aceptación de los métodos de hidroconformado.

En la década de 1970, los procesos de conformado por hidroconformado se desarrollaron aún más en lo que se asemeja al proceso actualmente.

Hasta ahora, las máquinas de hidroconformado han acortado el tiempo de producción de piezas de metal mediante hidroconformado, las necesidades de mano de obra para productos de alto estándar y los requisitos de acabado superficial para el producto final.

Parámetros clave a considerar en el hidroconformado

Aunque hay muchas variables que determinan la calidad de las piezas fabricadas mediante la técnica de hidroconformado, debes considerar estos tres:
Temperatura – juega un papel importante en la determinación de las fuerzas que se deben aplicar durante el proceso de fabricación de metal por hidroconformado y los límites hasta los cuales un material es conformable.

Presión – variación temporal: puede ser necesario variar las presiones en el proceso de hidroconformado de diferentes secciones de la pieza a conformar.

Selección de material – hay materiales limitados que pueden conformarse debido a los requisitos finales de la pieza y su conformabilidad.

Desplazamiento del punzón para procesos de fabricación por hidroconformado con punzón

Proceso paso a paso del hidroconformado

Paso 1: Configuración del sistema de herramientas de hidroconformado de metal

En el hidroconformado, se utilizará el elemento del troquel superior. Además, se debe tener en cuenta que la cámara de hidroconformado consta de:

  • Almohadilla de desgaste
  • Cámara de conformado
  • Sistema de aceite hidráulico presurizado
  • Diafragma de goma
  • Los elementos del troquel inferior se pueden reemplazar con anillo y punzón
  • Un pistón hidráulico sostendrá el elemento del troquel inferior
  • El sistema de punzón tiene un soporte de chapa de metal alrededor o un anillo

Paso 2: Colocar el metal para el hidroconformado y comenzar la fabricación

Coloque un metal en blanco en el anillo para iniciar el proceso de hidroconformado.

Con el blanco en su lugar, baje lentamente la cámara de aceite. Luego, cierre la prensa.

Aplique la presión del aceite en la cámara del troquel superior mientras levanta el punzón del anillo de la cámara del troquel superior.

Gracias al material de goma utilizado para fabricar la cámara del troquel superior de hidroconformado, la chapa de metal en blanco se forma en un molde de producto final sin defectos en la superficie que a menudo se formarían mediante otros métodos de conformado como el estampado.

Recuerde, el diafragma soporta todo el metal en blanco.

Al final del proceso, el metal en blanco se asemejará al sistema de herramientas. Es decir, la forma del punzón en el hidroconformado.

Una vez que la pieza final toma forma, la cámara del elemento del troquel superior se despresuriza. Por lo general, la despresurización marca el final del ciclo de hidroconformado.

Paso 4: Finalizar proceso de hidroconformado de metal

En este momento, se levanta la cámara del troquel superior después de liberar la presión de la cámara.

Finalmente, bajará el punzón dejando atrás una pieza terminada.

Pasos del Proceso de Hidroconformado

Cómo se compara el hidroconformado de láminas con el hidroconformado de tubos

Hoy en día, el hidroconformado de láminas de metal y el hidroconformado de tubos son dos técnicas comunes de fabricación.

Pero, ¿cómo se comparan exactamente estas técnicas de hidroconformado?:

Proceso de hidroconformado de láminas

El metal en blanco se coloca en la prensa de hidroconformado. A continuación, se aplica presión sobre este material para obligarlo a adoptar la forma del molde/punzón sobre el que se presiona.

Debido a su versatilidad, el proceso es popular en; generación de energía terrestre, defensa, médica y aeroespacial, entre otros.

Proceso de Hidroconformado de Láminas

Las industrias son conocidas por necesitar piezas especializadas que tienen formas y diseños muy complejos.

Proceso de hidroconformado de tubos

Recibe su nombre por el tubo de metal que se utiliza en el proceso de hidroconformado. Por lo general, este proceso es útil en las industrias aeroespacial y automotriz que tienen una gran demanda de piezas tubulares.

Durante el proceso de conformado, se introduce aceite hidráulico en el tubo y se presuriza para que el tubo pueda adquirir la forma del troquel circundante.

Lo mejor de todo, este proceso puede producir diferentes formas, longitudes y pesos de mangueras y tubos.

Una vez más, la industria automotriz ha empleado tuberías de hidroconformado para fabricar piezas de automóviles más seguras y ligeras.

El hidroconformado se utiliza debido a su simplicidad y precisión dimensional superior, la resistencia de las piezas y la rigidez.

Proceso de Hidroconformado de Tubos

Factores que determinan el costo del hidroconformado de metal

En cualquier proceso de fabricación de metal, es necesario controlar el costo de fabricación. Es la única forma en que los fabricantes de metal pueden mantenerse competitivos en la industria.

Herramientas en el hidroconformado

Se necesitará un anillo de sujeción y un punzón.

Por lo general, el diafragma de goma y la cámara del troquel superior (presurizada) actúan como el troquel hembra. Como resultado, reduce el costo de las herramientas para el hid
Proceso de Hidroconformado – Fuente: Science Direct

Proceso de Hidroconformado – Fuente: JMP

Sección de Preguntas Frecuentes

¿Cuáles Son Los Dos Tipos de Hidroconformado?

Existen dos categorías principales de hidroconformado, a saber: hidroconformado de tubos e hidroconformado de láminas debido a la geometría de la pieza en blanco que se utiliza en su proceso.
Estos se dividen aún más en subtipos con diferentes procesos, variables y requisitos de equipo

  1. Hidroconformado de tubos: Tubo de gas caliente, Electro-hidráulico, Expansión de tubos, Híbrido, Impulsivo
  1. Hidroconformado de láminas: Cavidad, Punzón

¿Qué es el Hidroconformado de Chapas Metálicas?

El hidroconformado de chapas metálicas es un tipo especial de proceso de hidroconformado profundo que implica el uso de caucho de alta presión.
El caucho se utiliza para moldear y dar forma a las piezas metálicas.

En este proceso, se coloca una lámina de metal en una matriz antes de que el agua a alta presión la fuerce hacia abajo para que adquiera la forma de la matriz.

¿Cuáles Son las Formas de Hidroconformado de Láminas?

El hidroconformado de láminas tiene dos formas principales de hidroconformado. Son el hidroconformado de cavidad y el hidroconformado de punzón.
Estas formas pueden subdividirse aún más de la siguiente manera:

i. Cavidad: Multi-estadio, Doble lámina, Hidroconformado cálido, Electro-hidráulico, Hidroconformado de gas caliente, Matriz móvil/Contra-punzón e Hidroconformado impulsivo.

ii. Punzón: Híbrido de una sola lámina, Hidroconformado de gas caliente, Híbrido de doble lámina, Multi-estadio, Hidroconformado impulsivo, Hidroconformado cálido

¿Cuál Es el Propósito del Hidroconformado?

El propósito del hidroconformado es reemplazar el antiguo proceso de estampado profundo que creaba piezas en múltiples piezas antes de soldarlas juntas.
Con la eliminación del proceso de soldadura, se puede utilizar para crear piezas complejas, formas y contornos.

¿Qué Fluidos Se Utilizan en el Hidroconformado?

El hidroconformado utiliza aceite hidráulico en sus procesos. Esto se debe a que el aceite hidráulico puede soportar altas presiones y producir la fuerza suficiente requerida para presionar una matriz.

¿Qué Materiales son Adecuados para el Hidroconformado?

  • Aluminio
  • Bronce
  • Acero inoxidable
  • Cobre
  • Inconel
  • Materiales especiales como Hastelloy, Acero de alto níquel, Waspaloy

¿Hay Tolerancias y Acabados Recomendados en el Proceso de Hidroconformado?

El hidroconformado puede cumplir con los estándares de tolerancia aeroespacial que suelen ser de aproximadamente 0.76 mm para láminas metálicas.
Esta capacidad de tolerancia lo hace aplicable en casi todas las industrias de aplicación.

El hidroconformado también elimina los arañazos que de otro modo quedarían por los métodos tradicionales de prensado, lo que da un acabado más suave a las piezas formadas en el proceso.

Conclusión

Claramente, el hidroconformado es una versátil fabricación de metales que se puede adoptar en prácticamente todas las industrias. Con un diseño de producto cuidadoso, es una solución rentable en la fabricación de metales. Contacta a KDM ahora para todos tus procesos de hidroconformado.

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