Dobladillos de chapa: Tipos, proceso y guía de diseño

Introducción

La fabricación de chapas metálicas es la parte más importante del proceso de creación de una amplia gama de artículos manufacturados. Consiste en transformar láminas planas de metal en intrincados componentes tridimensionales. En esta disciplina se emplean numerosas técnicas para dar forma, cortar y unir el metal. La creación de un dobladillo de chapa metálica es uno de los pasos más fundamentales dentro de un proceso, aunque esencial. El dobladillo es un pliegue a lo largo del borde de una chapa y, aunque es sencillo, cumple tareas multifuncionales vitales relativas a la seguridad, la estructura y la estética.

Para poder diseñar piezas funcionales y resistentes a las tensiones, los profesionales como ingenieros, diseñadores y fabricantes deben conocer los distintos tipos comunes de dobladillos de chapa metálica, sus consideraciones de diseño y métodos de fabricación. Esta guía le proporcionará toda la información necesaria para una aplicación eficaz y estrategias de fabricación para evitar errores y lograr los resultados deseados, los tipos y usos comunes de dobladillos de chapa metálica, y mucho más.

¿Qué es un Chapa metálica ¿Hem?

Un dobladillo de chapa metálica es básicamente un tipo de tratamiento de bordes que consiste en doblar el borde de una pieza de chapa metálica hacia dentro, hacia la parte trasera. Este proceso implica conformar el material normalmente hasta un ángulo de 180 grados, aunque existen desviaciones. Esta técnica se utiliza con varios fines, como mejorar la rigidez y resistencia del borde, evitar bordes afilados o en bruto por motivos de seguridad y dar un aspecto cuidado. El borde doblado se denomina dobladillo. El pliegue puede ser más o menos geométrico y apretado en función de la aplicación y el diseño del objeto. Esencialmente, el dobladillo es un proceso que consiste en doblar el borde del metal asegurándose de que sufre una deformación plástica que permitirá un pliegue adecuado y fuerte.

Exploración de los distintos tipos de Chapa metálica Dobladillos

Las distintas aplicaciones requieren diferentes tipos de dobladillos de chapa, cada uno de los cuales ofrece características y ventajas únicas. Comprender estas variaciones es esencial para un diseño y una fabricación eficaces.

Cerrado / Dobladillo plano

El dobladillo cerrado, también conocido como dobladillo plano, se utiliza cuando se requiere una costura limpia y resistente. Esta técnica consiste en doblar el material hasta el punto de que el reborde doblado esté en contacto con la superficie principal de la chapa en un ángulo de 180 grados. El pliegue se hace normalmente con poco o ningún espacio entre las dos capas, y esto hace que el borde metálico sea liso.

Este proceso proporciona un perfil de borde plano y mejora la rigidez del material. El aspecto final es liso, lo que significa que los bordes están bien pulidos. Sin embargo, también necesita una gran cantidad de fuerza de conformado debido a la curvatura cerrada, que puede ejercer presión sobre el material. El riesgo de que el material se agriete es mayor, sobre todo en el caso de materiales más gruesos (suelen utilizarse para espesores no superiores a 1,5 mm o 0,06 pulgadas, según el material) o de baja ductilidad. Para plegar el material, el utillaje utilizado debe ser capaz de soportar la presión ejercida por el proceso.

Dobladillo abierto

La técnica del dobladillo abierto realiza el plegado de la chapa en 180 grados, como en el dobladillo cerrado, pero mantiene un espacio de aire entre el reborde y la superficie principal de la chapa. Este espacio se crea durante el proceso de conformado gracias a un radio de curvatura interior mayor. A veces puede utilizarse para alojar otros componentes o cables.

El resultado es un borde exterior redondeado, menos plano que en el caso de un dobladillo cerrado, que es más suave y liso. El dobladillo abierto requiere menos fuerza de conformado, lo que es beneficioso para materiales gruesos o menos dúctiles, ya que minimiza las posibilidades de que el material se agriete.

Sin embargo, la presencia de la holgura provoca una rigidez ligeramente menor que en el caso de un dobladillo cerrado. Si no se sella o acaba correctamente, el hueco podría permitir la entrada de humedad o suciedad en algunas situaciones.

Dobladillo de lágrima

El dobladillo en forma de lágrima se hace doblando el material más de 180 grados, haciendo que el borde del reborde doblado gire hacia dentro y dando así a la sección transversal del dobladillo la forma de una lágrima. Esto lo diferencia de otros dobladillos en cuanto a su forma.

La curvatura hacia el interior del borde proporciona una buena rigidez y el borde redondeado es seguro de usar. Esto lo hace adecuado para materiales que pueden agrietarse bajo la tensión de un dobladillo cerrado, como algunas aleaciones de aluminio o aceros de temple más duro. El dobladillo en forma de lágrima se utiliza tanto para el soporte estructural como para el acabado liso, pero requiere mano de obra cualificada para su creación.

Sin embargo, la forma única puede no ser siempre adecuada para el diseño previsto según las preferencias del diseñador. Sin embargo, la herramienta de dobladillado necesaria para este proceso puede ser más elaborada que la necesaria para los procesos de dobladillado abierto o cerrado.

Dobladillo de cuerda

El dobladillo de cuerda puede definirse como el plegado del borde del material hasta un radio determinado, a menudo incrustando un alambre o una varilla en el pliegue para aumentar la rigidez. También puede referirse a un dobladillo completamente redondeado desprovisto de una inserción que se crea únicamente mediante plegado.

Este método forma un gran perfil de borde redondeado que puede mejorarse aún más con el elemento de refuerzo interno. De este modo se aumenta la rigidez del borde, que presenta un perfil suave y seguro, perfecto para la manipulación, especialmente en aplicaciones críticas para la seguridad.

El método puede ser más complicado y costoso con una inserción de alambre, junto con el volumen añadido al borde en comparación con otros tipos de dobladillos.

Dobladillo enrollado / rizado

El dobladillo enrollado o rizado es similar al dobladillo de cuerda, pero no suele incorporar un inserto. Consiste en doblar el borde de la chapa en un rollo circular o casi circular cuyo diámetro depende del uso.

En este caso, el borde adopta la forma de un cilindro hueco, que suaviza los bordes afilados. El dobladillo confiere al material una rigidez añadida que resulta beneficiosa en los casos en que se requiere un borde que sea fiable y seguro.

Sin embargo, el proceso de creación de un dobladillo enrollado es más complicado e implica el uso de matrices de rizado y aumenta el grosor del borde. En algunas condiciones, la estructura hueca del rizo puede hacer que los contaminantes se alojen en la estructura y esto puede requerir algunas consideraciones de diseño.

Explicación paso a paso del proceso de dobladillado

La creación de estos variados perfiles de dobladillo requiere procesos de fabricación específicos. Los dos métodos principales empleados en la fabricación moderna de chapas metálicas son el dobladillado tradicional con troquel y el dobladillado con rodillo.

Proceso de dobladillado tradicional

Este método convencional implica el uso de una prensa plegadora con punzones y matrices específicos. El proceso suele dividirse en dos pasos:

Premontaje (Flanging): El borde de la chapa se dobla en un ángulo agudo, normalmente entre 30 y 60 grados, mediante un punzón y una matriz. Este primer doblado forma la pestaña que se doblará posteriormente para dar la forma y el tamaño requeridos, lo que permite eliminar los bordes irregulares o rugosos.

Dobladillo final (aplanado): A continuación, la pieza se reposiciona (o se utilizan diferentes estaciones de utillaje) y un punzón y una matriz de aplanado aplican presión para plegar completamente el reborde precurvado, ya sea plano contra la chapa (dobladillo cerrado) o dejando un hueco específico (dobladillo abierto). Un dobladillo cerrado real sólo es posible si la plegadora puede proporcionar el tonelaje suficiente para la operación.

Herramientas: Prensas plegadoras, punzones para dobladillos y juegos de matrices (para distintos tipos de dobladillos y grosores de material).

Pros: Adecuada para la producción en masa de dobladillos rectos relativamente sencillos; puede crear dobladillos muy estrechos y cerrados si se utilizan los ajustes correctos.

Inconvenientes: No es adecuado para curvas intrincadas o bordes de formas variadas; es caro en términos de utillaje, ya que se necesitan herramientas diferentes para cada tipo de dobladillo y grosor; la fuerza elevada puede ser un problema para materiales frágiles o gruesos.

Proceso de dobladillado con rodillo

El engrapado con rodillo es más versátil, sobre todo cuando se trata de formas de bordes curvas o complejas, habituales en paneles o cerramientos de automóviles. En lugar de utilizar un único contacto de prensado, este procedimiento aplica uno o varios rodillos de engrapado para dar forma al dobladillo de forma incremental a lo largo de la pestaña del borde.

Creación de bridas: Al igual que el dobladillo de troquel, suele crearse primero un borde de reborde que debe añadirse a todo el resto de la pieza y, a continuación, deformar plásticamente el resto de las piezas (normalmente mediante una prensa plegadora o un proceso de conformado alternativo).

Balanceo progresivo: A continuación, la pieza se lleva a la unidad de dobladillado con rodillo. Un brazo robótico de control continuo desplaza el rodillo a lo largo de trayectorias definidas con precisión sobre la pestaña, y el rodillo aplica fuerza hacia fuera a la pestaña y, en el transcurso de varias pasadas, imparte una curvatura gradual hasta obtener el perfil de dobladillo deseado (abierto, cerrado o en forma de lágrima).

Equipamiento: Cabezal/Unidad de engatillado con rodillos formadores, Robot CNC o Máquina de engatillado independiente para trayectorias complejas y automatizadas, Fijación para sujetar la pieza con precisión.

Ventajas: El contorno sigue con flexibilidad curvas complejas en 2D y 3D con mayor precisión; más rentable por pieza para la producción de volúmenes bajos y medios o gran variedad de productos que las matrices dedicadas; las acciones de conformado más suaves pueden reducir la tensión sobre el material en comparación con el aplanado por impacto de la matriz.

Barreras: Para aplicaciones robóticas específicas, podría ser necesaria una programación a medida; en la producción de grandes volúmenes, el dobladillado con troquel requiere menos tiempo que el dobladillado simple y recto; los sistemas robóticos requieren una financiación inicial considerable.

Pautas de diseño y consideraciones para dobladillos perfectos

Para implantar con éxito un dobladillo es necesario tenerlo muy en cuenta durante la fase de diseño. El cumplimiento de las directrices establecidas evita problemas de fabricación, garantiza la calidad de las piezas y optimiza los costes. Los factores clave son:

Curva Radio (Dentro): Para dobladillos cerrados, el valor debe ser cero pero, en realidad, puede haber un pequeño radio interior. Para dobladillos abiertos, el radio determina el espacio. Es aconsejable que el radio interior de doblado (R) no sea inferior al espesor del material (T) (R ≥ T), pero existen limitaciones en función del material. Los radios deben ser coherentes en toda una pieza para reducir el número de herramientas necesarias para una pieza específica.

Mínimo Brida Largo (ancho del dobladillo): La parte que tiene que doblarse debe ser lo suficientemente larga para permitir que el utillaje se enganche y haga el dobladillo. Una regla general es que la longitud del dobladillo debe ser al menos cuatro veces el grosor del material más el radio de curvatura (Longitud ≥ 4T + R). Si la longitud no es suficiente, es posible que el conformado no se complete o que la herramienta se salga.

Propiedades del material: El grosor determina la fuerza de conformado y la posibilidad de crear dobladillos cerrados. La ductilidad es importante; los materiales menos dúctiles, como las aleaciones de aluminio más duras o los aceros de alta resistencia, son más propensos a agrietarse y pueden requerir dobladillos abiertos o en forma de lágrima en lugar de cerrados. Siempre es importante tener en cuenta el grado y el temple del material.

Springback: Todos los materiales sufren una deformación elástica cuando se doblan (spring back). El material intentará volver al estado plano en el que se encontraba antes de ser sometido a la fuerza. Esto significa que el ángulo inicial de flexión tiene que ser ligeramente mayor que el ángulo final (por ejemplo, flexión más allá de 180 grados para obtener el dobladillo final de 180 grados). El grado de springback depende del tipo de material, grosor, radio de curvatura y utillaje utilizado en el proceso. La compensación es un parámetro importante que determina la precisión de las dimensiones.

Bend Relief: En el caso de que un dobladillo termine cerca de un borde perpendicular u otro elemento, las concentraciones de tensión pueden provocar desgarros. Una muesca de alivio (un pequeño corte, a menudo rectangular o en forma de lágrima, al final de la línea de doblado) es útil para evitar el desgarro del material durante el conformado, ya que permite que el material fluya más libremente. La anchura del alivio debe ser al menos T y la profundidad debe ser mayor que el radio de curvatura (Profundidad > R + T).

Tolerancias: Comprender las tolerancias alcanzables. Las tolerancias de dobladillo suelen oscilar entre +/- 1 grado, mientras que las tolerancias dimensionales varían según el proceso y el tamaño de la pieza. También es importante indicar las tolerancias críticas en los planos.

Proximidad a otras características: Cualquier agujero, ranura u otra abertura que se coloque cerca de la línea de doblado del dobladillo puede deformarse durante el proceso de conformado. Una regla general es que el borde de estos elementos esté a una distancia mínima del inicio de la curva (línea tangente exterior) de al menos 2,5 veces el grosor del material más el radio de la curva (Distancia ≥ 2,5T + R).

TZR: su socio para la calidad Chapa metálica Dobladillos

En TZR, somos plenamente conscientes de la importancia de un dobladillado de chapas preciso y de alta calidad para el éxito de su proyecto. Somos una empresa líder en la fabricación de chapas metálicas especializada en los sectores de automoción, dispositivos médicos, impresoras 3D y energías renovables, y contamos con una amplia experiencia en el conformado de materiales como acero, acero inoxidable, aluminio, cobre y latón.

Además del conformado de metales, TZR proporciona soluciones completas, nuestros equipos realizan análisis DFM expertos para garantizar la fabricabilidad y la optimización de costes. Nuestro sólido sistema de gestión de calidad aplica estrictas inspecciones durante todo el proceso de dobladillado, verificando la precisión dimensional, las tolerancias angulares y el aspecto, garantizando que no se produzcan grietas ni deformaciones.

Mantenemos elevados estándares de producción de chapas metálicas, que superan las normas ISO, incluida la inspección de materiales, los controles de producción, los procedimientos operativos y las pruebas, con un índice de rendimiento de 98%. Colabore con TZR para obtener piezas de chapa con dobladillos precisos que mejoren el valor y la funcionalidad de su producto.

Aplicaciones clave en todos los sectores

Los dobladillos de chapa son omnipresentes y se encuentran en productos de casi todos los sectores industriales:

La elección del tipo de dobladillo depende a menudo de las exigencias específicas de la aplicación dentro de estas industrias: equilibrio entre coste, rendimiento, material y aspecto.

Evitar lo común Chapa metálica Defectos del dobladillo

A pesar de ser un proceso estándar, el engrapado puede presentar defectos si no se realiza correctamente o si se ignoran las directrices de diseño. Conocer los problemas más comunes ayuda a prevenirlos:

Grietas en los bordes: Suele ocurrir con dobladillos cerrados en materiales con poca ductilidad o si el radio de curvatura es demasiado cerrado para el grosor del material.

Prevención: Seleccione el tipo de dobladillo adecuado (abierto/desgarro para materiales menos dúctiles), utilice un radio de curvatura adecuado, asegúrese de la calidad del material, tenga en cuenta el alivio de la curvatura.

Ondulación o Distorsión a lo largo del Hem: Puede deberse a una presión desigual durante el conformado, a un soporte insuficiente del material o a tensiones internas.

Prevención: Asegúrese de que el utillaje está correctamente montado y alineado, proporcione un soporte adecuado a la pieza durante el conformado y respete las directrices de longitud mínima de las bridas.

Inexactitud dimensional (ángulo o anchura de dobladillo incorrectos): A menudo se debe a una compensación imprecisa del springback o a herramientas desgastadas.

Prevención: Calcular con precisión o determinar empíricamente el spring back para el material/proceso específico, mantener el utillaje en buen estado, aplicar controles de calidad durante el proceso.

Marcas de herramientas o arañazos: Resultado de una selección incorrecta de la herramienta, herramienta desgastada o dañada, o presión de conformado excesiva.

Prevención: Utilice utillajes adecuados y en buen estado con superficies lisas, optimice la presión de conformado, tenga en cuenta las películas protectoras para superficies sensibles.

Formación incompleta del dobladillo: Suele deberse a una longitud de pestaña insuficiente para el agarre del utillaje o a una fuerza/carrera de conformado inadecuadas.

Prevención: Cumpla estrictamente las normas de diseño de longitud de brida mínima, asegúrese de que el tonelaje y la carrera de la prensa plegadora son suficientes.

La revisión cuidadosa del diseño, la selección adecuada de materiales, el control preciso del proceso y el mantenimiento regular de los equipos son fundamentales para producir dobladillos sin defectos.

Conclusión

En resumen, el dobladillo de chapa metálica, aunque parezca un detalle menor, desempeña un papel crucial en la funcionalidad, la seguridad y la calidad de los componentes fabricados. Desde proporcionar un refuerzo esencial de los bordes y eliminar las peligrosas esquinas afiladas hasta tratar los bordes de chapa en bruto y contribuir al aspecto final de un producto, las ventajas de aplicar correctamente dobladillos en el borde de la chapa son innegables. Comprender las distintas características de los diferentes tipos de dobladillos permite una selección informada basada en los requisitos de la aplicación. Por último, pero no por ello menos importante, comprender los matices de los procesos de dobladillado con troquel y con rodillo, y aplicar rigurosamente las directrices de diseño establecidas en relación con los radios, las longitudes de las pestañas, las propiedades de los materiales y las tolerancias, son fundamentales para lograr resultados satisfactorios.