Cómo mejorar las tolerancias en el montaje de chapas metálicas

Las cajas deben ser herméticas, las chapas metálicas deben tener buen aspecto: Por estas y otras muchas razones, se especifican las tolerancias de los conjuntos. Para mejorarlas, hay un paso de trabajo esencial.

A veces, las piezas de chapa se utilizan tal y como quedan después de cortarlas, conformarlas y, posiblemente, recubrirlas. Pero a menudo se siguen uniendo o ensamblando, en cuyo caso se habla de conjunto. Y es durante la unión o el ensamblaje cuando llega el momento de la verdad: ¿Realmente encajan las piezas de chapa? ¿O las juntas son demasiado grandes? ¿O hay solapamientos en los extremos donde no debería haberlos?

Las desviaciones en las tolerancias suponen lo que a continuación se indica para los ensamblajes de chapa metálica

El hecho es que: En la producción diaria, no es posible conseguir la forma idónea especificada en el plano del componente. Por eso existen las tolerancias, que se definen en las normas. Para cada proceso de fabricación y cada material de partida, se definen qué desviaciones son aceptables y cuáles no. Como esto se hace en todas las empresas, se evitan largas discusiones sobre desviaciones dimensionales, especialmente en las cadenas de suministro. Todos los implicados saben para qué tienen que estar preparados.



Sin embargo, la precisión dimensional de las piezas de chapa metálica no garantiza la precisión de las dimensiones del conjunto. Esto se debe a que las desviaciones dentro de la tolerancia pueden sumarse hasta tal punto que superen dicha tolerancia durante el montaje. A esto hay que añadir las desviaciones que se producen en los procesos de unión, incluso durante el apriete. Por eso es tan importante trabajar con la mayor precisión posible desde el principio. También es factible repasar las piezas de chapa antes de montarlas o unirlas. Sin embargo, se trata de un proceso largo y costoso que es mejor evitar.

Las tensiones residuales en la chapa provocan desviaciones

Para garantizar la precisión y no llevar las tolerancias al límite, hay que saber de dónde proceden las desviaciones. Una razón importante son las tensiones residuales de la chapa. Surgen por tres motivos: Transformación de fase, tensión térmica o tensión mecánica. En el primer caso, las tensiones residuales pueden surgir porque parte del material ya ha sufrido una transformación de fase. Si su volumen cambia en el proceso, surgen tensiones entre la nueva fase formada y el material que aún no ha sufrido la transformación. 
En el trabajo de la chapa, el segundo y el tercer caso se dan con mayor frecuencia durante los procesos de mecanizado. En los procesos de corte térmico, como el oxicorte, el corte por plasma o el corte por láser, la chapa se calienta fuertemente en el corte. Como consecuencia, el material cercano al corte también se dilata y contrae. Estas tensiones térmicas pueden provocar tensiones residuales en la pieza de chapa. Y los métodos de procesamiento mecánico, como el punzonado o el plegado, también pueden someter al material a tensiones desiguales. En este proceso, una parte del material se deforma elásticamente, mientras que otra se deforma plásticamente. Cuando la chapa deja de estar sometida a carga, la parte del material deformada elásticamente intenta recuperar su forma original. Sin embargo, la parte deformada plásticamente impide este proceso: se vuelven a crear tensiones residuales.

Las piezas de chapa niveladas facilitan montajes con tolerancias más ajustadas

Estas tensiones residuales no pueden verse y son difíciles de medir. Por eso es importante eliminarlas con la mayor fiabilidad posible. En el caso de la chapa y las piezas de chapa, la nivelación es de gran ayuda. Esto se aplica tanto al material de partida como a las piezas de chapa ya procesadas. "Antes no teníamos que nivelar las piezas. Ahora la materia prima no se comporta igual de una bobina a otra o entre chapas con las mismas especificaciones. Cuando se calientan, las piezas de chapa vuelven a su estado original bajo tensión", explica, por ejemplo, David Muns. Es el responsable de la planta de Seva, a 60 km de Barcelona, del especialista en acero Mafesa. Steve Larkins, director de desarrollo de negocio de la empresa transformadora de chapa Wrightform, en Eye (Reino Unido), también se dio cuenta de que la calidad del material de partida estaba disminuyendo: "A menudo, las chapas tenían buen aspecto al principio. Pero en cuanto empezábamos a cortar piezas de chapa, se liberaban sus tensiones residuales, lo que a menudo daba lugar a un producto final deformado". Ambas empresas pudieron resolver sus dificultades y aumentar la calidad del producto mediante el enderezado de chapas y piezas de chapa. Y el enderezado puede ser especialmente útil para los ensamblajes soldados: "Ahora podemos fabricar otros ensamblajes soldados con tolerancias más estrictas", informa Felix Heimann, director general de Heimann GmbH & Co. KG en Olbernhau, Sajonia, tras adquirir una enderezadora de ARKU.

Reseña de la revista