La calderería es una especialidad profesional de la fabricación mecánica que tiene como función principal la construcción de depósitos aptos para el almacenaje y transporte de sólidos en forma de granos o áridos, líquidos y gas; así como todo tipo de construcción naval y estructuras metálicas. Muchos de estos depósitos reciben el nombre de silos y cisternas. El material más común que se trabaja en calderería es el acero laminado y vigas en diferentes aleaciones, formas y espesores.
En un taller o una industria de calderería es común encontrar la siguiente maquinaria:
- Cizallas para cortar la chapa;
- Prensas de estampar y troquelar chapa;
- Máquinas de rodillos para doblar y conformar la chapa;
- Remachadoras (en desuso, reemplazadas por la soldadura);
- Máquinas de soldar. De corriente continua y alterna, manuales y automáticas;
- Sopletes de corte (acetileno ó propano y oxigeno).
Conformado Frío Natural
El conformado en frío es empleado a nivel mundial para
fabricar los productos más diversos. Clavos, tornillos, bulones, tubos
de cobre, botellas de aluminio, cord metálico para neumáticos
etc. También la mayoría de los objetos metálicos de uso doméstico se
producen mediante este método: mangos, bisagras, elementos de
unión, listones y utensilios de cocina.
El concepto del conformado en frío comprende
todos los métodos de fabricación que permiten deformar plásticamente
(a temperatura ambiente y ejerciendo una presión elevada)
metales o aleaciones de metales tales como cobre, aluminio o latón,
pero sin modificar el volumen, el peso o las propiedades
esenciales del material. Durante el conformado en frío la materia prima
recibe
su nueva forma mediante un proceso que consta de diferentes
etapas de deformación. De tal manera se evita que se exceda la
capacidad de deformación del material y por lo tanto su rotura.
Estampación
La estampación es un tipo de proceso de fabricación por el cual se somete un metal a una carga de compresión entre dos moldes. La carga puede ser una presión aplicada progresivamente o una percusión, para lo cual se utilizan prensas y martinetes. Los moldes, son estampas o matrices de acero, una de ellas deslizante a través de una guía (martillo o estampa superior) y la otra fija (yunque o estampa inferior).
Tipos de Estampación:
Estampación en Caliente
Este tipo de Estampación se realiza con el material a mayor temperatura que la temperatura de recristalización.
El producto obtenido tiene Menor precisión dimensional y Mayor rugosidad que cuando se trabaja en frío, pero es posible obtener mayores deformaciones en caliente.
Estampación en Frío
La estampación en frío se realiza con el material a menor temperatura
que la temperatura de recristalización, por lo que se deforma el grano
durante el proceso, obteniendo anisotropía en la estructura microscópica. Suele aplicarse a piezas de menor espesor que cuando se trabaja en caliente, usualmente chapas o láminas de espesor uniforme.
Las principales operaciones de estampación en frío son:
- Troquelación: punzonado (realización de agujeros), corte (separación de piezas de una chapa) o acuñación.
- Embutición: obtención de cuerpos huecos a partir de chapa plana.
- Deformación por flexión entre matrices: curvado, plegado o arrollado.
Los materiales utilizados en la estampación en frío son dúctiles y maneables, como el acero de baja aleación, las aleaciones de aluminio (preferentemente al magnesio sin cobre), el latón, la plata y el oro.
Extrusión
La extrusión es un proceso utilizado para crear objetos con
sección transversal definida y fija. El material se empuja o se extrae a
través de un troquel de una sección transversal deseada. Las dos
ventajas principales de este proceso por encima de procesos
manufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy
complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos, porque el
material solamente encuentra fuerzas de compresión y de cizallamiento.
La extrusión puede ser continua (produciendo teóricamente de forma
indefinida materiales largos) o semicontinua (produciendo muchas
partes). El proceso de extrusión puede hacerse con el material caliente o
frío.
Los materiales extruidos comúnmente incluyen metales, polímeros, cerámicas, hormigón y productos alimenticios.
Forja
La forja, al igual que la laminación y la extrusión, es un proceso de conformado por deformación plástica que puede realizarse en caliente o en frío y en el que la deformación del material se produce por la aplicación de fuerzas de compresión
Este proceso se utiliza para dar una forma y unas propiedades determinadas a los
metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones. La
deformación se puede realizar de dos formas diferentes: por presión , de forma continua utilizando prensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando martillos pilones.
Hay que destacar que es un proceso de conformado de metales en el que no se produce arranque de viruta, con lo que se produce un importante ahorro de material respecto a otros procesos, como por ejemplo el mecanizado
Los principales tipos de forja que existen son:
- Forja libre
- Forja con estampa
- Recalcado
- Forjado isotérmico
Se denomina fundición y también esmelter (del inglés smelter, ‘fundidor’) al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metáles pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidificará.
El proceso más común es la fundición en arena por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla,adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido.
La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente
aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de
arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer
la pieza fundida.
Inyección
El moldeo por inyección es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polímero, cerámico o un metal en estado fundido (o ahulado) en un molde cerrado a presión y frío, a través de un orificio pequeño llamado compuerta. En ese molde el material se solidifica comenzando a cristalizar en polímeros semicristalinos. La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza moldeada.
Es un método muy versatil para la fabricación de piezas, la rapidez de fabricación, el diseño escalable desde procesos de prototipos rápidos, altos niveles de producción y bajos costos, alta o baja automatización según el costo de la pieza, geometrías muy complicadas que serían imposibles por otras técnicas, las piezas
moldeadas requieren muy poco o nulo acabado pues son terminadas con la
rugosidad de superficie deseada, color y transparencia u opacidad, buena
tolerancia dimensional de piezas moldeadas con o sin insertos y con
diferentes colores.
Laminado
El laminado es un proceso de deformación volumétrica en el que se reduce
el espesor inicial del material trabajado, mediante las fuerzas de
compresión que ejercen dos rodillos sobre la pieza/material de trabajo.
Los rodillos giran en sentidos opuestos para que fluya el material entre
ellos, ejerciendo fuerzas de compresión y de cizallamiento, originadas
por el rozamiento que se produce entre los rodillos y el metal. Los
procesos de laminado requieren gran inversión de capital; debido a ello
los molinos de laminado se usan para la producción de grandes cantidades
de productos estándar (laminas, placas, etc.).
Los procesos de laminado se realizan, en su gran mayoría, en caliente
por la gran deformación ejercida sobre el material trabajado.
Mecanizado por Arranque de Viruta.
El mecanizado es un proceso de fabricación que comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante la eliminación de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión.
-Por Arranque de Viruta:
El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un
desperdicio o viruta. La herramienta consta, generalmente, de uno o
varios filos o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado por arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho material con poca precisión; proceso intermedio) y de acabado
(eliminación de poco material con mucha precisión; proceso final cuyo
objetivo es el de dar el acabado superficial que se requiera a las
distintas superficies de la pieza). Sin embargo, tiene una limitación
física: no se puede eliminar todo el material que se quiera porque llega
un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta contra la
pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a
extraer viruta.
Sinterizado
Sinterización es el tratamiento térmico de un polvo o compactado metálico o cerámico
a una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla, para
incrementar la fuerza y la resistencia de la pieza creando enlaces
fuertes entre las particulas.
En la fabricación de cerámicas, este tratamiento térmico transforma un producto en polvo, en otro compacto y coherente. La sinterización se utiliza de modo generalizado para producir formas cerámicas de alúminia, berilia, ferrita y titanatos.
Tratamientos Térmicos
Es el conjunto de operaciones de
calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de
temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, etc., de los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los cerámicos.
Trefilado
El trefilado consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es paulatinamente menor.
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