De feito, esta peza non parece en absoluto feita de chapa metálica. Algúns perfís teñen unha serie de muescas ou ranuras que fan que a peza pareza forxada ou extruída en quente, pero non é así. Trátase dun perfil elaborado mediante un proceso de conformación en frío nunha máquina de conformación de rolos, unha tecnoloxía que as empresas europeas de Welser Profile perfeccionaron e patentaron nos EUA e noutros países. Solicitou a súa primeira patente en 2007.
"Welser posúe patentes para engrosar, adelgazar e formar sucos en frío nos perfís", dixo Johnson. “Non é mecanizado, non é termoformado. Moi poucas persoas en Estados Unidos o fan, ou incluso o intentan".
Dado que a elaboración de perfiles é unha tecnoloxía moi madura, moitos non esperan ver sorpresas neste ámbito. En FABTECH®, a xente sorrí e sacude a cabeza cando ven láseres de fibra extremadamente potentes cortando a velocidade vertiginosa ou sistemas de dobrado automatizados que corrixen os desaxustes de materiais. Con todos os avances destas tecnoloxías de fabricación nos últimos anos, agardaban unha agradable sorpresa. Non esperaban que a formación de rolos os sorprendese. Pero, como suxire a declaración dos enxeñeiros de "mostrame flores", o perfil aínda supera as expectativas.
En 2018, Welser entrou no mercado estadounidense coa adquisición de Superior Roll Forming en Valley City, Ohio. Johnson dixo que a medida é estratéxica, non só para ampliar a presenza de Welser en América do Norte, senón tamén porque Superior Roll Forming comparte moitas das visións culturais e estratéxicas de Welser.
Ambas empresas pretenden conquistar áreas especializadas do mercado de laminación en frío con poucos competidores. Ambas organizacións tamén están a traballar para satisfacer a necesidade da industria de peso máis lixeiro. As pezas deben facer máis, ser máis fortes e pesar menos.
Superior céntrase no sector da automoción; mentres que ambas as compañías atenden a unha ampla gama de clientes, Welser céntrase noutras industrias como a construción, a agricultura, a solar e as estanterías. O peso lixeiro na industria do automóbil sempre se centrou en materiais de alta resistencia, o que tamén é unha vantaxe de Superior. A xeometría relativamente sinxela dun perfil dobrado pasa desapercibida ata que os enxeñeiros ven a resistencia do material dobrado. Os enxeñeiros superiores a miúdo desenvolven programas de pezas utilizando materiais cunha resistencia á tracción de 1400 ou mesmo 1700 MPa. Isto é case 250 KSI. En Europa, os enxeñeiros de Welser Profile tamén abordaron o tema da lixeireza, pero ademais de utilizar materiais de alta resistencia, tamén o abordaron con molduras complexas.
O proceso patentado de conformado en frío de Welser Profile é axeitado para materiais de baixa resistencia, pero a xeometría creada pola máquina de conformado en rolo axuda a reducir o peso de todo o conxunto. A xeometría pode permitir que o perfil realice varias funcións mentres reduce o número de pezas (sen esquecer o diñeiro gastado na produción). Por exemplo, as ranuras perfiladas poden crear conexións entrelazadas que eliminan a soldadura ou os fixadores. Ou a forma do perfil pode facer que toda a estrutura sexa máis ríxida. Quizais o máis importante é que Welser pode crear perfís máis grosos nalgúns lugares e máis finos noutros, proporcionando forza onde sexa necesario mentres reduce o peso total.
Os enxeñeiros e deseñadores de moldes tradicionais seguen unha regra de procesabilidade que dura unha década: evite pequenos radios, ramas curtas, curvas de 90 graos, xeometrías internas profundas, etc. "Por suposto, sempre tivemos uns anos 90 difíciles", dixo Johnson.
O perfil parece unha extrusión, pero en realidade está formado en frío por Welser Profile.
Por suposto, os enxeñeiros esixen que as máquinas de conformación de rolos incumpran estas regras de fabricabilidade, e aquí é onde entran en xogo as ferramentas e as capacidades de enxeñería da tenda de rolos. Canto máis os enxeñeiros poidan avanzar no proceso (formando xeometrías internas máis densas de 90 graos e máis profundas) ao mesmo tempo que minimizan os custos das ferramentas e a variabilidade do proceso, máis competitiva será unha máquina de perfilado.
Pero como explica Johnson, a formación en frío nun laminador é moito máis que iso. Este proceso permítelle obter perfís de pezas que a maioría dos enxeñeiros nin sequera considerarían usar o perfil. "Imaxina unha tira de chapa que pasou polo proceso de laminación, quizais 0,100 polgadas de espesor. Podemos facer unha ranura en T na parte inferior central deste perfil. debe ser laminado en quente ou mecanizado dependendo das tolerancias e outros requisitos das pezas, pero podemos rolar facilmente esta xeometría".
Os detalles detrás do proceso son propiedade da empresa e Welser non revela o patrón de flores. Pero Johnson explica a razón de varios procesos.
Consideremos primeiro a operación de estampación nunha prensa de estampación. “Cando comprimes, tamén estiras ou comprimes. Así que estiras o material e móveso a diferentes áreas da ferramenta [superficie], igual que se enche os raios nunha ferramenta. Pero [no perfilado] Este proceso de formación en frío] é como para encher radios con esteroides.
O traballo en frío fortalece o material en certas áreas, isto pode ser deseñado en beneficio do deseñador. Non obstante, a máquina perfiladora tamén debe ter en conta estes cambios nas propiedades do material. "Podes ver un aumento significativo no rendemento, ás veces ata o 30 por cento", di Johnson, e engade que este aumento debería incorporarse á aplicación desde o principio.
Non obstante, o conformado en frío do perfil Welser pode implicar operacións adicionais como a costura e a soldadura. Do mesmo xeito que co perfilado convencional, a perforación pódese facer antes, durante ou despois do perfilado, pero as ferramentas utilizadas deben ter en conta os efectos do traballo en frío durante todo o proceso.
O material formado en frío nas instalacións europeas de Welser Profile non é tan forte como o material laminado de alta resistencia nas súas instalacións de Superior, Ohio. Dependendo da aplicación, a empresa pode producir material de conformación en frío a presións de ata 450 MPa. Pero non se trata só de escoller un material cunha certa resistencia á tracción.
"Non se pode facelo con materiais de alta resistencia e baixa aliaxe", dixo Johnson, e engadiu: "Moitas veces gústanos usar materiais microaliados, que axudan a evitar a rotura. Obviamente, a selección do material é unha parte importante".
Para ilustrar os conceptos básicos do proceso, Johnson describe o deseño do tubo telescópico. Un tubo insírese dentro do outro e non pode xirar, polo que cada tubo ten unha ranura nervada nun lugar específico ao redor da circunferencia. Estes non son só rigidizadores con radios, provocan algún xogo de rotación cando un tubo entra noutro. Estes tubos de tolerancia axustada deben inserirse e retraerse con precisión con pouco xogo de rotación. Ademais, o diámetro exterior do tubo exterior debe ser exactamente o mesmo, sen saíntes do encofrado no diámetro interior. Para iso, estes tubos teñen auténticas ranuras que a primeira vista parecen estar extruidas, pero non o son. Son producidos por conformado en frío en máquinas de conformación de rolos.
Para formar rañuras, a ferramenta de laminación reduce o material en puntos específicos ao longo da circunferencia do tubo. Os enxeñeiros deseñaron o proceso para poder predecir con precisión o fluxo de material desde estas ranuras "finas" ata o resto da circunferencia do tubo. O fluxo de material debe ser controlado con precisión para garantir un grosor constante da parede do tubo entre estas ranuras. Se o grosor da parede do tubo non é constante, os compoñentes non aniñan correctamente.
O proceso de conformación en frío das plantas europeas de perfilado de Welser Profile permite que algunhas pezas sexan máis delgadas, outras máis grosas e que as ranuras se coloquen noutros lugares.
De novo, un enxeñeiro mira unha peza e pode pensar que é extrusión ou forxa en quente, e iso é un problema con calquera tecnoloxía de fabricación que desafía a sabedoría convencional. Moitos enxeñeiros non consideraron desenvolver tal peza, crendo que sería demasiado cara ou imposible de fabricar. Deste xeito, Johnson e o seu equipo están a espallar a voz non só sobre as capacidades do proceso, senón tamén sobre os beneficios de conseguir que os enxeñeiros de Welser Profile se impliquen na elaboración de perfís no inicio do proceso de deseño.
Os enxeñeiros de deseño e rolos traballan xuntos na selección de material, seleccionando estratexicamente o grosor e mellorando a estrutura do gran, en parte impulsado pola ferramenta, e exactamente onde se produce a formación en frío (é dicir, o espesamento e o adelgazamento) na formación de flores. perfil completo. Esta é unha tarefa moito máis complexa que a simple conexión das pezas modulares dunha ferramenta de rolamento (o perfil Welser usa case exclusivamente ferramentas modulares).
Con máis de 2.500 empregados e máis de 90 liñas de perfilado, Welser é unha das empresas familiares máis grandes do mundo, cunha gran forza de traballo dedicada a ferramentas e enxeñeiros que utilizan as mesmas ferramentas que se utilizaron ata agora. durante moitos anos Die biblioteca. Perfil de máis de 22.500 perfís diferentes.
"Actualmente temos máis de 700.000 ferramentas de rolos [modulares] en stock", dixo Johnson.
"Os construtores da planta non sabían por que pedimos certas especificacións, pero cumpriron os nosos requisitos", dixo Johnson, e engadiu que estes "axustes pouco habituais" na planta axudaron a Welser a mellorar o seu proceso de conformación en frío.
Entón, canto tempo leva Welzer no negocio do aceiro? Johnson sorriu. "Oh, case sempre". Só estaba medio de broma. A fundación da empresa remóntase a 1664. “Sinceramente, a empresa está no negocio do aceiro. Comezou como unha fundición e comezou a rodar e formarse a finais da década de 1950 e foi crecendo dende entón".
A familia Welser dirixiu o negocio durante 11 xeracións. "O director executivo é Thomas Welser", dixo Johnson. "O seu avó comezou unha empresa de elaboración de perfiles e o seu pai era en realidade un empresario que ampliou o tamaño e o alcance da empresa". Hoxe, os ingresos anuais en todo o mundo superan os 700 millóns de dólares.
Johnson continuou: "Mentres o pai de Thomas construía a empresa en Europa, Thomas estaba realmente interesado nas vendas internacionais e no desenvolvemento de negocios. Sente que esta é a súa xeración e que é hora de que a empresa sexa global".
A adquisición de Superior foi parte desta estratexia, a outra parte foi a introdución da tecnoloxía de laminación en frío nos EE. No momento de escribir este artigo, o proceso de conformación en frío ten lugar nas instalacións europeas de Welser Profile, desde onde a empresa exporta produtos aos mercados globais. Non se anunciaron plans para levar a tecnoloxía aos EE. UU., polo menos aínda. Johnson dixo que, como todo o demais, o laminador planea ampliar a capacidade en función da demanda.
O patrón floral do perfil de rolo tradicional mostra as etapas de formación do material ao seu paso pola estación de laminación. Debido a que os detalles detrás do proceso de conformación en frío de Welser Profile son propietarios, non produce deseños florais.
Welser Profile e a súa subsidiaria Superior ofrecen perfiles tradicionais, pero ambos están especializados en áreas onde non se require especificación. Para Superior, este é un material de alta resistencia, para Welser Profile, a moldura é unha forma complexa que en moitos casos non compite con outras máquinas de laminación, senón con extrusoras e outros equipos especiais de produción.
De feito, Johnson dixo que o seu equipo está a seguir unha estratexia de extrusora de aluminio. "A principios dos anos 80, as empresas de aluminio entraron no mercado e dixeron: "Se podes soñar, podemos espremer". Foron moi bos para darlle opcións aos enxeñeiros. Se só podes soñar con iso, pagas unha pequena taxa pola ferramenta. Podemos producilo por unha taxa. Isto libera aos enxeñeiros porque literalmente poden debuxar calquera cousa. Agora estamos a facer algo semellante, só agora coa creación de perfiles.
Tim Heston é editor sénior da revista FABRICATOR e estivo na industria da fabricación de metal desde 1998, comezando a súa carreira na revista Welding Magazine da American Welding Society. Desde entón, encargouse de todo o proceso de fabricación do metal, desde o estampado, dobrado e corte ata o esmerilado e o pulido. Uniuse a The FABRICATOR en outubro de 2007.
FABRICATOR é a principal revista de estampación e fabricación de metal en América do Norte. A revista publica noticias, artigos técnicos e casos de éxito que permiten aos fabricantes facer o seu traballo de forma máis eficiente. FABRICATOR leva na industria dende 1970.
Xa está dispoñible o acceso dixital completo a The FABRICATOR, que ofrece un acceso sinxelo a valiosos recursos do sector.
Xa está dispoñible o acceso dixital completo a Tubing Magazine, o que che ofrece un fácil acceso a valiosos recursos da industria.
Xa está dispoñible o acceso dixital completo a The Fabricator en Español, que proporciona un acceso sinxelo a valiosos recursos do sector.
Desde que fundou a Detroit Bus Company en 2011, Andy Didoroshi continuou operando sen interrupcións...
Hora de publicación: 22-ago-2023