De fet, aquesta peça no sembla gens feta de xapa. Alguns perfils tenen una sèrie d'osques o ranures que fan que la peça sembli forjada o extruïda en calent, però no és així. Es tracta d'un perfil realitzat mitjançant un procés de conformació en fred en una màquina de conformació de bobines, una tecnologia que les empreses europees de Welser Profile han perfeccionat i patentat als EUA i altres països. Va sol·licitar la seva primera patent el 2007.
"Welser té patents per engrossir, aprimar i formar solcs en fred als perfils", va dir Johnson. “No és mecanitzat, no és termoconformat. Molt poca gent als Estats Units ho fa, o fins i tot ho intenta".
Com que el perfil és una tecnologia molt madura, molts no esperen veure sorpreses en aquest àmbit. A FABTECH®, la gent somriu i sacseja el cap quan veu un làser de fibra extremadament potent tallant a una velocitat vertiginosa o sistemes de plegat automatitzats que corregeixen els desajustaments de materials. Amb tots els avenços en aquestes tecnologies de fabricació en els darrers anys, s'esperaven una agradable sorpresa. No esperaven que la formació de rodets els sorprengués. Però, com suggereix la declaració dels enginyers "mostra'm les flors", el perfil encara supera les expectatives.
El 2018, Welser va entrar al mercat nord-americà amb l'adquisició de Superior Roll Forming a Valley City, Ohio. Johnson va dir que la mesura és estratègica, no només per ampliar la presència de Welser a Amèrica del Nord, sinó també perquè Superior Roll Forming comparteix moltes de les visions culturals i estratègiques de Welser.
Ambdues empreses pretenen conquerir àrees especialitzades del mercat de laminació en fred amb pocs competidors. Ambdues organitzacions també estan treballant per satisfer la necessitat de la indústria de pes més lleuger. Les peces han de fer més, ser més fortes i pesar menys.
Superior se centra en el sector de l'automoció; mentre que ambdues empreses donen servei a una àmplia gamma de clients, Welser se centra en altres indústries com la construcció, l'agricultura, la solar i les prestatgeries. El pes lleuger a la indústria de l'automòbil sempre s'ha centrat en materials d'alta resistència, que també és un avantatge de Superior. La geometria relativament simple d'un perfil doblegat passa desapercebuda fins que els enginyers veuen la resistència del material doblegat. Els enginyers superiors sovint desenvolupen programes de peces utilitzant materials amb una resistència a la tracció de 1400 o fins i tot 1700 MPa. Això són gairebé 250 KSI. A Europa, els enginyers de Welser Profile també van abordar el tema de la lleugeresa, però a més d'utilitzar materials d'alta resistència, també ho van abordar amb un modelat complex.
El procés de conformació en fred patentat de Welser Profile és adequat per a materials de baixa resistència, però la geometria creada per la màquina de conformació de bobines ajuda a reduir el pes de tot el conjunt. La geometria pot permetre que el perfil realitzi múltiples funcions alhora que redueix el nombre de peces (per no parlar dels diners gastats en la producció). Per exemple, les ranures perfilades poden crear connexions entrellaçades que eliminen la soldadura o els elements de subjecció. O la forma del perfil pot fer que tota l'estructura sigui més rígida. Potser el més important és que Welser pot crear perfils més gruixuts en alguns llocs i més prims en d'altres, proporcionant força quan sigui necessari alhora que redueix el pes total.
Els enginyers i dissenyadors de conformació tradicionals segueixen una regla de processabilitat durant una dècada: eviteu radis petits, branques curtes, corbes de 90 graus, geometries internes profundes, etc. "Per descomptat, sempre vam tenir uns anys 90 difícils", va dir Johnson.
El perfil sembla una extrusió, però en realitat està format en fred per Welser Profile.
Per descomptat, els enginyers exigeixen que les màquines de conformació de rotlles trenquin aquestes regles de fabricabilitat, i aquí és on entren en joc les capacitats d'eines i enginyeria de la botiga de rotlles. Com més els enginyers puguin avançar en el procés (formant geometries internes més denses de 90 graus i més profundes) alhora que minimitzen els costos de les eines i la variabilitat del procés, més competitiva serà una màquina de conformació de bobines.
Però, com explica Johnson, la formació en fred en un laminador és molt més que això. Aquest procés us permet obtenir perfils de peces que la majoria dels enginyers ni tan sols considerarien utilitzar el perfil. "Imagineu una tira de xapa metàl·lica que ha passat pel procés de laminació, potser de 0,100 polzades de gruix. Podem fer una ranura en T a la part inferior central d'aquest perfil. ha de ser laminat en calent o mecanitzat en funció de les toleràncies i altres requisits de les peces, però podem rodar fàcilment aquesta geometria.
Els detalls darrere del procés són propietat de l'empresa i Welser no revela el patró de flors. Però Johnson explica la raó de diversos processos.
Considerem primer l'operació de relleu en una premsa d'estampació. “Quan comprimeixes, també estires o comprimeixes. Així que estireu el material i el moveu a diferents àrees de l'eina [superfície], igual que ompliu els radis en una eina. Però [en el perfil] Aquest procés de conformació en fred] és com per omplir radis amb esteroides".
El treball en fred reforça el material en determinades zones, això es pot dissenyar en benefici del dissenyador. Tanmateix, la màquina perfiladora també ha de tenir en compte aquests canvis en les propietats del material. "Podeu veure un augment significatiu del rendiment, de vegades fins a un 30 per cent", diu Johnson, i afegeix que aquest augment s'hauria d'incorporar a l'aplicació des del principi.
No obstant això, el conformat en fred de Welser Profile pot implicar operacions addicionals com ara la costura i la soldadura. Igual que amb el perfilat convencional, la perforació es pot fer abans, durant o després del perfilat, però les eines utilitzades han de tenir en compte els efectes del treball en fred durant tot el procés.
El material format en fred a les instal·lacions europees de Welser Profile no és tan fort com el material laminat d'alta resistència a les seves instal·lacions de Superior, Ohio. Depenent de l'aplicació, l'empresa pot produir material de conformació en fred a pressions de fins a 450 MPa. Però no es tracta només d'escollir un material amb una certa resistència a la tracció.
"No es pot fer això amb materials d'alta resistència i de baix aliatge", va dir Johnson, i va afegir: "Sovint ens agrada utilitzar materials microaliats, que ajuden a prevenir el trencament. Evidentment, la selecció del material és una part important".
Per il·lustrar els conceptes bàsics del procés, Johnson descriu el disseny del tub telescòpic. Un tub s'insereix dins de l'altre i no pot girar, de manera que cada tub té una ranura acanalada en un lloc específic al voltant de la circumferència. Aquests no són només rigiditzadors amb radis, sinó que provoquen algun joc de rotació quan un tub entra en un altre. Aquests tubs de tolerància ajustada s'han d'inserir i retreure amb precisió sense problemes amb poc joc de rotació. A més, el diàmetre exterior de la canonada exterior ha de ser exactament el mateix, sense sortints d'encofrat al diàmetre interior. Amb aquesta finalitat, aquests tubs tenen solcs reals que a primera vista semblen extruïts, però no ho són. Es produeixen per conformació en fred en màquines de conformació de bobines.
Per formar ranures, l'eina de laminació aprima el material en punts específics al llarg de la circumferència de la canonada. Els enginyers van dissenyar el procés perquè poguessin predir amb precisió el flux de material des d'aquestes ranures "primes" a la resta de la circumferència de la canonada. El flux de material s'ha de controlar amb precisió per garantir un gruix constant de la paret del tub entre aquestes ranures. Si el gruix de la paret de la canonada no és constant, els components no aniran correctament.
El procés de conformació en fred a les plantes de conformació europees de Welser Profile permet que algunes peces siguin més fines, d'altres més gruixudes i que les ranures es col·loquin en altres llocs.
Un cop més, un enginyer mira una peça i podria pensar que és extrusió o forja en calent, i això és un problema amb qualsevol tecnologia de fabricació que desafia la saviesa convencional. Molts enginyers no es van plantejar desenvolupar aquesta peça, creient que seria massa cara o impossible de fabricar. D'aquesta manera, Johnson i el seu equip estan fent difusió no només sobre les capacitats del procés, sinó també sobre els avantatges d'involucrar els enginyers de Welser Profile en l'elaboració de perfils al principi del procés de disseny.
Els enginyers de disseny i rotlles treballen conjuntament en la selecció de materials, seleccionant estratègicament el gruix i millorant l'estructura del gra, en part impulsat per eines, i exactament on es produeix la formació en fred (és a dir, l'engrossiment i l'aprimament) en la formació de flors. perfil complet. Aquesta és una tasca molt més complexa que simplement connectar les parts modulars d'una eina de rodament (el perfil Welser utilitza gairebé exclusivament eines modulars).
Amb més de 2.500 empleats i més de 90 línies de conformació de bobines, Welser és una de les empreses familiars de conformació de bobines més grans del món, amb una gran força de treball dedicada a eines i enginyers que utilitzen les mateixes eines que s'han utilitzat fins ara. durant molts anys Die biblioteca. Perfil de més de 22.500 perfils diferents.
"Actualment tenim més de 700.000 eines de rodets [modulars] en estoc", va dir Johnson.
"Els constructors de plantes no sabien per què demanàvem determinades especificacions, però van complir els nostres requisits", va dir Johnson, i va afegir que aquests "ajustaments inusuals" a la planta van ajudar a Welser a millorar el seu procés de conformació en fred.
Aleshores, quant de temps porta Welzer al negoci de l'acer? Johnson va somriure. "Oh, gairebé sempre". Només feia broma mig. La fundació de l'empresa es remunta al 1664. “Sincerament, l'empresa es dedica al negoci de l'acer. Va començar com una foneria i va començar a rodar i formar-se a finals dels anys 50 i ha anat creixent des de llavors".
La família Welser porta el negoci des de fa 11 generacions. "El conseller delegat és Thomas Welser", va dir Johnson. "El seu avi va iniciar una empresa de perfils i el seu pare era en realitat un empresari que va ampliar la mida i l'abast del negoci". Avui, els ingressos anuals a tot el món superen els 700 milions de dòlars.
Johnson va continuar: "Mentre el pare de Thomas estava construint l'empresa a Europa, Thomas estava molt interessat en vendes internacionals i desenvolupament de negocis. Sent que aquesta és la seva generació i que és hora que porti l'empresa a nivell global".
L'adquisició de Superior va ser part d'aquesta estratègia, l'altra va ser la introducció de la tecnologia de laminació en fred als EUA. En el moment d'escriure aquest article, el procés de conformació en fred té lloc a les instal·lacions europees de Welser Profile, des d'on l'empresa exporta productes als mercats globals. No s'han anunciat plans per portar la tecnologia als EUA, almenys encara. Johnson va dir que, com tota la resta, el laminador té previst ampliar la capacitat en funció de la demanda.
El dibuix floral del perfil de rotlle tradicional mostra les etapes de formació del material a mesura que passa per l'estació de laminació. Com que els detalls darrere del procés de conformació en fred de Welser Profile són propietaris, no produeix dissenys florals.
Welser Profile i la seva filial Superior ofereixen perfils tradicionals, però tots dos s'especialitzen en àrees on no es requereix especificació. Per Superior, aquest és un material d'alta resistència, per Welser Profile, l'emmotllament és una forma complexa que en molts casos no competeix amb altres màquines de laminació, sinó amb extrusores i altres equips de producció especials.
De fet, Johnson va dir que el seu equip està perseguint una estratègia d'extrusora d'alumini. "A principis dels anys 80, les empreses d'alumini van entrar al mercat i van dir: 'Si pots somiar-ho, podem esprémer-ho'. Van ser molt bons per donar opcions als enginyers. Si només podeu somiar-ho, pagueu una petita tarifa per les eines. El podem produir per una tarifa. Això allibera els enginyers perquè literalment poden dibuixar qualsevol cosa. Ara estem fent alguna cosa semblant, només ara amb la creació de perfils.
Tim Heston és editor sènior de la revista FABRICATOR i ha estat a la indústria de la fabricació de metalls des de 1998, començant la seva carrera a la revista Welding de l'American Welding Society. Des d'aleshores, s'ha ocupat de tot el procés de fabricació de metalls, des de l'estampació, el doblegat i el tall fins al polit i poliment. Es va unir a The FABRICATOR l'octubre de 2007.
FABRICATOR és la revista líder d'estampació i fabricació de metalls a Amèrica del Nord. La revista publica notícies, articles tècnics i casos d'èxit que permeten als fabricants fer la seva feina de manera més eficient. FABRICATOR ha estat en la indústria des de 1970.
Ja està disponible l'accés digital complet a The FABRICATOR, que ofereix un accés fàcil a recursos valuosos de la indústria.
Ja està disponible l'accés digital complet a Tubing Magazine, que us permet accedir fàcilment a recursos valuosos de la indústria.
L'accés digital complet a The Fabricator en Español ja està disponible, proporcionant un accés fàcil a recursos valuosos de la indústria.
Des que va fundar la Detroit Bus Company el 2011, Andy Didoroshi ha continuat operant sense interrupcions...
Hora de publicació: 22-agost-2023