Feb 18, 2024
A máquina formadora de rollos de quilla ligera es una tecnología innovadora utilizada para doblar láminas y placas de metal en formas únicas de marcos de quilla. Este equipo de formación avanzado permite una producción eficiente, de alta calidad y rentable de piezas estructurales de quilla liviana con una resistencia mejorada para las industrias de construcción naval y construcción.
La formación de rollos de quilla ligera es un proceso continuo automatizado para el doblado progresivo de bobinas de metal en vigas y marcos de canal abierto personalizados con secciones transversales similares a quillas. Utiliza una serie de pares consecutivos de rodillos contrarrotativos para formar incrementalmente la lámina de metal en la forma estructural deseada a medida que pasa por la máquina.
Beneficios: Mayor productividad, reducción de mano de obra, piezas de calidad superior y consistente, menor costo, formación flexible y personalizable, eficiencia energética
Aplicaciones: Casco y cubiertas de barcos, estanterías de almacenamiento, bastidores automotrices, estructuras de vagones de ferrocarril y grúas, soportes de techos de edificios
Materiales: Acero al carbono, acero inoxidable, aleaciones de aluminio
Tipos de productos: Montantes en forma de C, U, Z, L de hasta 8 m de longitud
Capacidad de espesor: 0.5 - 3 mm
Proveedores: Faccin, Peddinghaus, EPIC, Benko Products, Gasparini
En las siguientes secciones, exploraremos en detalle el principio de funcionamiento, los componentes principales, los procesos, los factores de selección, las ventajas, limitaciones y aplicaciones de las líneas de conformado de montantes ligeros.
Existen dos categorías principales de sistemas de formación de rodillos de quilla:
Tabla 1. Tipos de formadores de rodillos de quilla
Tipo | Descripción |
---|---|
Molinos de laminación de quilla fija | Consisten en soportes de formación dispuestos en un diseño lineal fijo para laminar formas de marco de quilla fijas continuamente |
Líneas de formación de rodillos flexibles | Utilizan unidades de formación modulares que pueden reorganizarse en diseños personalizados para producir geometrías de quilla variables ajustables |
Diseñado para la producción dedicada de alto volumen de secciones de quilla estándar. Menor costo, diseño más simple, operación más fácil. Flexibilidad limitada en formas de perfil.
Permiten cambios rápidos entre múltiples formas de quilla. Controlado por PLC. Costo inicial más caro pero mayor adaptabilidad.
El concepto de trabajo de los formadores de rollos de quilla ligera implica el doblado continuo e incremental de una lámina de metal en una viga estructural en forma de quilla utilizando una serie de estaciones de rodillos, como se ilustra paso a paso a continuación:
Figura 1. Proceso de formado de rollos de quilla ligera
Durante este proceso de laminado, la tira de metal pretratada experimenta dobleces y conformaciones consecutivas entre pares especializados de rodillos accionados por engranajes que operan en direcciones opuestas. A medida que el material pasa por cada soporte, se inducen deformaciones incrementales que conducen a la formación acumulativa del perfil de quilla.
El diseño correcto de las secuencias de paso de rodillo y el control preciso de los parámetros de laminado como la velocidad de alimentación de metal, las RPM del rodillo, las tensiones entre soportes y la posición lateral son críticos para lograr quillas de alta calidad. Los últimos molinos de laminado de quilla informatizados permiten una formación precisa, reducen defectos y mejoran el rendimiento en comparación con el equipo manual.
Tabla 2. Componentes de los formadores de rodillos de quilla
Unidad | Función |
---|---|
Desenrollador de bobina de lámina | Alimentar tira de bobina de metal |
Mesa de alimentación | Soportar y guiar tira de metal |
Desenrollador | Desenrollar bobina de lámina con tensión controlada |
Guía de entrada | Alinear la tira al entrar en los primeros rodillos |
Nivelador de láminas | Eliminar la curvatura de la bobina para obtener planitud |
Estructuras de formación | Rodillos superiores/inferiores de la casa para dar forma al metal |
Rodillos de formación | Trabajar en frío progresivamente la tira en forma de quilla |
Cajas de engranajes de rodillos | Proporcionar rodillos de conformación con par de rotación |
Extractor de quillas | Extraer la quilla formada en la salida |
Cizalla de corte | Cortar quillas a longitudes especificadas |
Transportadores de salida | Transporte de quillas cortadas para descargar |
Gabinete eléctrico | Controles, unidades PLC, instrumentos |
El soportes de formación con quilla especializada rodillos de formación son las partes más importantes responsables de doblar la tira de material en la forma estructural de quilla deseada.
Cilindros neumáticos de separación de rodillos ajustar precisamente las brechas entre los rodillos superior e inferior. Los sistemas avanzados tienen control automático del espacio entre los rodillos para establecer el espacio de perfilado.
Software de Diseño de Geometría de Rodillos permite la modelización de simulación y prototipado virtual del proceso de laminado de quilla para optimizar los parámetros del equipo.
Unidades de Control PLC permiten el control automático de velocidades, ajustes de herramientas e interbloqueos para calidad, precisión y seguridad.
Instrumentación como codificadores, sensores y servomotores proporcionan retroalimentación de posición y velocidad de giro para monitoreo y control durante el laminado de la quilla.
El proceso de formación de rollos de quilla ligera implica seis pasos principales para convertir bobinas de metal crudo en productos terminados con marco de quilla:
Figura 2. Etapas de formación de rollos de quilla ligera
Durante el ciclo, un sistema automatizado de control de velocidad establece la velocidad óptima de avance de la tira en función de las propiedades del metal, el grosor, la capacidad del equipo y los parámetros de la quilla para lograr un perfilado de calidad.
También se pueden integrar estaciones de inspección de calidad en línea para verificar quillas formadas. Una vez extraídas y cortadas, las piezas terminadas se descargan a través de transportadores de salida para su posterior fabricación o envío.
Tabla 3. Materiales para la formación de quillas
Materiales | Características | Rendimiento |
---|---|---|
Acero al Carbono | Bajo costo, alta resistencia | El más común, más fácil de formar |
Acero Inoxidable | Resistencia a la corrosión | Formabilidad difícil |
Aleaciones de Aluminio | Liviano | Alimentación desafiante |
Rango de Espesor de la Hoja 0.5 mm a 3 mm
Ancho de la Hoja – Hasta 1250 mm
Peso de la Bobina – Máx 10 toneladas
Para mejorar la manipulación del material y la alimentación:
Control preciso de la longitud de avance permite el posicionamiento exacto de las quillas para una precisión dimensional después del corte. Las unidades de codificador proporcionan retroalimentación para corrección automática de velocidad.
Tabla 4. Herramientas de rodillo para formación de quilla
Sección | Componentes | Propósito |
---|---|---|
Herramientas de guía de entrada | Rodillos de dirección, placas directrices | Centrado de la tira guía, ajuste de la posición lateral al entrar en el primer soporte de perfilado |
Rodillos de contorno | Pares verticales de rodillos superiores/inferiores | Herramientas principales de perfilado que conforman el metal a través de una serie de curvaturas |
Rodillos de dimensionamiento | Pares horizontales de rodillos | Calibrar la forma final y las dimensiones exactas de la quilla formada |
Herramientas de extracción | Rodillos extractores, rodillos enderezadores, rodillos de pellizco | Guía para terminar la quilla, corregir defectos menores |
Los rodillos de contorno y dimensionamiento son los elementos de herramientas más críticos que están precisamente diseñados en base a modelado virtual para coincidir con las intensidades de las secuencias de flexión con la forma de quilla deseada, el grosor, las resistencias del grado de metal y los objetivos dimensionales.
Rodillos mal diseñados, fabricados o posicionados producirán quillas defectuosas e inconsistentes. Las reparaciones de rodillos, el retrabajado y el reemplazo también necesitan una configuración adecuada.
Soportes especiales con ruedas de gran diámetro minimizan la resistencia por fricción para que las herramientas giratorias manejen cargas de formación pesadas en equipos de laminado de quilla ligera.
Dedicado Programas de Simulación de Diseño de Rodillos permiten prototipado virtual y modelado matemático del proceso de laminado de quilla teniendo en cuenta:
El software determina lo óptimo:
Esto permite la personalización precisa del diseñador de rodillos de quilla y los parámetros de herramientas para cualquier nueva forma seccional antes de las pruebas físicas, ahorrando considerables esfuerzos de desarrollo.
Tabla 5. Características del formador de rodillos de quilla ligera
Característica | Ventajas |
---|---|
Configuraciones de rodillos flexibles | Permiten cambios rápidos para secciones de quilla variables |
Ajustes de rodillos fáciles | Permitir reinicios rápidos de herramientas según los nuevos perfiles |
Control automático de espacio | Garantizar espacios de perfilado uniformes entre rodillos |
Conectividad Ethernet | Permite monitoreo diagnóstico y registro de datos |
Interfaz HMI táctil | Interfaz de programación fácil de usar |
Deformación previa al plegado | Mejora la consistencia de forma para metales duros |
Diseño de marco modular | Permite reposicionar/añadir soportes para nuevas piezas |
Ayudas de posicionamiento láser | Ayuda a acelerar los reajustes durante los cambios de rollo |
Tabla 6. Ventajas del equipo de laminado de quilla ligera
Beneficios | Elaboración |
---|---|
1. Alta productividad |
Procesamiento continuo de un solo paso rápido
Operación automatizada con manipulación manual mínima Cambios rápidos de herramientas a través de las últimas capacidades de hardware/software |
2. Ahorro de material |
Sin pérdidas por mecanizado o fusión
La formación de formas casi netas reduce la generación de residuos Rendimiento mejorado sobre los métodos de fundición |
3. Adaptabilidad |
Configuraciones de rodillos flexibles para crear geometrías de quilla variadas
Cambios de rodillos fáciles y ajustes de máquina para cambios rápidos Módulos de formación escalables para manejar amplios rangos de tamaños |
4. Calidad mejorada |
Precisión y repetibilidad en la exactitud del perfil
El diseño, control e instrumentación de rodillos de precisión garantiza uniformidad Estaciones de inspección visual para verificación en tiempo real |
5. Costo de Equipamiento más Bajo |
Solo se necesita reemplazar regularmente las herramientas de rodillo
El mantenimiento es más sencillo que en prensas de estampado grandes o líneas de fabricación |
6. Seguridad Mejorada |
Los soportes de formación totalmente cerrados protegen contra riesgos
Alimentación automatizada de material sin manipulación manual en las secciones de rodillos |
La tecnología de laminado de perfiles ligeros ofrece un método de fabricación avanzado y confiable para los sectores marinos, de construcción, mecánicos y automotrices que requieren vigas de hierro en ángulo recto o cónico en lotes pequeños o volúmenes de producción en masa.
Tabla 7. Desafíos en las operaciones de laminado de perfiles ligeros
Limitaciones | Mitigaciones |
---|---|
1. Alta Inversión Inicial | - Optimizar la planificación de la producción y la utilización de la máquina para maximizar el ROI |
2. Necesidad de Personal Capacitado | - Invertir en personal capacitado y mantener las capacidades de mano de obra a través de programas de capacitación |
3. Complejidad del Diseño del Rodillo | - Emplear herramientas avanzadas de software de geometría de rodillos para modelado preciso |
4. Restricciones de Capacidad de Tamaño | - Construcciones personalizadas disponibles pero no rentables más allá de ciertos anchos y longitudes |
5. Limitaciones de Forma | - Variantes de quilla con radios más ajustados o curvas complejas pueden requerir máquinas más pesadas |
6. Capacidad de Espesor | - Los calibres de metal más pesados necesitan unidades más grandes y potentes aumentando el costo |
Si bien las actualizaciones recientes en automatización, instrumentación y programas de simulación han hecho que las operaciones de rodillos de quilla sean más accesibles y consistentes, las restricciones en torno a las capacidades de las máquinas, el diseño de herramientas y los atributos del metal aún requieren una considerable experiencia.
Tabla 8. Productos de quilla fabricables en laminadores ligeros
Categoría de quilla | Formas típicas |
---|---|
Quillas de casco de barco |
- Quillas de canal C para el armazón inferior del casco
- Quillas Z, L y personalizadas para cubiertas |
Estantes de almacenamiento | - Vigas en C de espalda abierta como marcos verticales/traviesas transversales |
Quillas de ferrocarril | - Rieles en T invertidos y sección de puente y travesaños |
Correas para techos | - Estructuras de armazón de cabrillas C y Z |
Sistemas de transportadores | - Rieles de tubo cerrado C o encerrados, marcos y soportes |
Los formadores de rollos de quilla ligera ofrecen una gran flexibilidad para producir vigas abiertas estandarizadas y completamente personalizadas en perfiles tipo C, Z, L, U y T por sus innatas resistencias estructurales a pesos optimizados.
Seleccionar un productor establecido de formadores de rollos de quilla es vital para obtener un diseño de máquina robusto, productivo y sin problemas. A continuación se presentan los criterios clave del proveedor:
Tabla 9. Criterios de selección para fabricante de formador de rodillos de quilla
Parámetro | Aspectos de evaluación |
---|---|
1. Experiencia probada |
- Años en el negocio
- Equipo suministrado con éxito anteriormente - Fuertes referencias de clientes que respaldan la calidad del producto y el servicio postventa |
2. Capacidades de personalización |
- Gama de tamaños y formas de quilla fabricables
- Ofreciendo soluciones personalizadas para requisitos específicos |
3. Experiencia en Diseño de Rodillos |
- Utilice software de simulación avanzado para la ingeniería de rodillos de precisión
- Asegurar geometrías de herramientas óptimas para la formación de quilla de calidad |
4. Instalaciones de Producción |
- Equipos internos para mecanizar herramientas de rodillo de gran tamaño con precisión
- Infraestructura de fabricación moderna para ensamblar marcos de molino de servicio pesado |
5. Sistemas de Control | - Últimos PLC, HMI e instrumentación para monitoreo, control y diagnóstico |
6. Garantías de Rendimiento |
- Verificar la productividad de la máquina, tolerancias y otros objetivos prometidos
- El fabricante está dispuesto a demostrar sus capacidades a través de demostraciones |
Productores de renombre como Peddinghaus, EPIC y Benko emplean sólidos principios de diseño aprovechando el análisis por elementos finitos (FEA) y herramientas de modelado virtual junto con capacidades de mecanizado de precisión, fabricación y automatización para ofrecer soluciones de laminado de quilla de alta funcionalidad. Prepare especificaciones detalladas que cubran todos los aspectos operativos durante la selección del proveedor.
Tabla 10. Rango de precios indicativo de formadores de rollos de quilla
Ancho de la máquina | Rango de precios |
---|---|
Hasta 1000 mm | $100,000 a $250,000 |
1000 mm a 1250 mm | $250,000 a $350,000 |
1300 mm a 1600 mm | $350,000 a $500,000 |
1700 mm a 2200 mm | $500,000 a $800,000 |
Costo total del equipo = Precio de la máquina + Equipos auxiliares + Automatización + Transporte/Instalación + Capacitación + Manuales
Costo Indicativo de Equipos Auxiliares - Alrededor del 20-25% del precio de la máquina
Costo Total del Proyecto = Costo Total del Equipo + Edificio (o alquiler de espacio) + Conexiones de servicios públicos + Mano de obra + Pruebas de funcionamiento + Capital de trabajo
Discutir presupuesto, obtener cotizaciones detalladas de proveedores preseleccionados. Negociar descuentos en la máquina, repuestos, contratos de servicio postventa.
Tabla 11. Directrices de instalación del formador de rollos de quilla
Parámetro | Especificaciones Preferidas |
---|---|
1. Ubicación |
- Suelo de fábrica cubierto y nivelado
- Alejado de obstáculos que causen vibraciones |
2. Fundación |
- Fundación de concreto de 200-300 mm de espesor
- Pernos de anclaje encastrados en el piso |
3. Suministro eléctrico |
- Capacidad adecuada del transformador en kVA
- Energía estable para motores/controles |
4. Electricidad | - Cables dimensionados adecuadamente para paneles de control/motores |
5. Seguridad |
- Iluminación adecuada
- Marcar área de huella del equipo |
6. Manuales | - Manuales de equipos, diagramas eléctricos, diagramas P&I |
7. Instalación | - Máquinas posicionadas correctamente, niveladas, alineadas a los diseños |
8. Puesta en marcha |
- Calibrar sensores/instrumentos
- Pruebas iniciales con material de configuración |
Inspeccione cuidadosamente el sitio de instalación, diseñe cimientos según los planos suministrados y prepare las conexiones de energía, aire comprimido y otros servicios públicos a tiempo.
Asegúrese de que los técnicos del proveedor alineen correctamente los componentes. Observe las pruebas iniciales y valide el rendimiento de la máquina antes de aceptar la entrega.
Tabla 12. Directrices de operación para formadores de rodillos de quilla
Etapa | Procedimiento |
---|---|
1. Inicio de la Máquina |
- Encienda la alimentación principal
- Inicie los sistemas de potencia hidráulica/sistemas de enfriamiento |
2. Selección de HMI |
- Seleccionar receta de producto de la lista
- Verificar requisitos previamente seleccionados |
3. Modo de Jog | - Avanzar material a través de bloques interconectados en modo jog |
4. Inicio del Modo Automático | - Iniciar ciclo de ejecución automática |
5. Primera Pieza Terminada |
- Verificar dimensiones de la primera pieza formada
- Realizar ajustes menores en la máquina si es necesario |
6. Operación de Monitoreo | - Verificar periódicamente la calidad del producto, es decir, tolerancias, acabado |
7. Parada Temporal | - Retraer el material lejos de la herramienta antes de detenerse |
8. Apagado |
- Detener motores de accionamiento/alimentación
- Apagar sistema de control y desconectar la alimentación principal |
Hacer y No Hacer:
Consejos:
Los procedimientos de operación adecuados son clave para maximizar el tiempo de actividad de la máquina mientras se cumplen las normas de seguridad y calidad. Verifique que los números de producción coincidan con las especificaciones técnicas nominales durante sus pruebas.
Un régimen de mantenimiento integral reduce las pérdidas por tiempo de inactividad no planificado y mantiene la salud del formador de rollos de perfiles ligeros
Tabla 13. Programa de mantenimiento para el equipo de laminación de quilla
Actividad | Frecuencia | Herramientas necesarias |
---|---|---|
Inspección del rodillo de formación | Semanalmente | Buscador de bordes, micrómetro, comparadores ópticos |
Limpieza de la superficie del rodillo | Quincenalmente | Cepillo de nailon duro, paño, solución limpiadora |
Verificación de alineación de rodillos | Mensual | Láser, indicadores de marcación |
Engrase de rodamientos | Mensual o según se especifique | Pistola de engrase rellena con grasa de litio/polímero |
Apriete de sujetadores | Trimestral | Llaves hexagonales, llaves dinamométricas, vasos |
Cambio de aceite de la caja de cambios | Anual o según las especificaciones del fabricante | Bandeja de drenaje, paño de filtro, aceite para engranajes, sellos |
Aspectos adicionales de mantenimiento
El mantenimiento interno frente a los contratos de servicio de terceros tienen sus propias ventajas y desventajas en cuanto a conveniencia y costos. Contar con personal capacitado en la resolución de problemas de las máquinas permite una solución más rápida de los problemas.
Tabla 14. Criterios de compra para la línea de perfilado de quilla ligera
Factor | Aspectos de evaluación |
---|---|
1. Parámetros de producción |
- Anchos de bobina, espesores de metal probablemente necesarios
- Longitudes de quilla requeridas; tamaños de lote - Cantidades anuales proyectadas |
2. Necesidades de rendimiento de las piezas |
- Solicitar tolerancias, acabados superficiales factibles
- Velocidades de operación posibles; Capacidad de cambio rápido |
3. Facilidad de operación |
- Simplicidad de control, capacidades de diagnóstico
- Disposiciones de seguridad optimizadas |
4. Expandibilidad | - ¿Qué tan conveniente es adaptar la máquina más tarde para mayor capacidad o nuevas piezas? |
5. Soporte técnico |
- Ofrecimiento de instalación, mantenimiento y capacitación de operadores
- Tiempo de respuesta del servicio |
6. Costos totales |
- Precio de la máquina, precios de repuestos, costos postventa
- Evaluar el CTO a lo largo de la vida útil no solo el precio inicial |
Detalle cuidadosamente sus requisitos de producción, expectativas de calidad, presupuesto disponible y cualquier necesidad futura previsible durante las discusiones preliminares con los proveedores.
Solicite pruebas de equipos en sus materiales representativos en los sitios de los fabricantes durante la debida diligencia. Los certificados de rendimiento independientes también generan confianza.
Priorice el respaldo postventa confiable sobre las ofertas de precios más bajos para minimizar problemas más adelante. Discuta planes de pago, contratos de mantenimiento, etc. para negociar términos flexibles extendidos para aliviar la carga de flujo de efectivo.
Tabla 15. Ventajas y limitaciones de la formación de rollos de quilla ligera
Ventajas | Desventajas |
---|---|
- Altas tasas de producción
- Tolerancias ajustadas - Bajos costos operativos - Procesamiento secundario mínimo - Bajo costo de herramientas de reemplazo |
- Alta inversión inicial en equipos
- Las máquinas dedicadas ofrecen poca flexibilidad - Limitaciones de tamaño y forma - Diseño de rollos complejos - Requisito de fuerza laboral capacitada |
Al considerar las opciones de equipos de conformado de rollos de quilla ligera, tenga en cuenta atributos técnicos clave como:
Discuta expectativas realistas en torno a la flexibilidad, velocidades de cambio y confiabilidad en relación con las capacidades declaradas por el fabricante durante las demostraciones y verifique si su solución puede satisfacer sus requisitos con el equilibrio óptimo entre costo y capacidad.
P1. ¿Cuáles son los costos de mantenimiento típicos para los molinos de laminado de perfiles ligeros?
R1. Alrededor del 2-4% del costo de la máquina por año, incluidos repuestos, reparaciones y cargos de servicios de terceros. Un mantenimiento preventivo adecuado minimiza los gastos generales.
P2. ¿Pueden estas máquinas fabricar quillas cónicas para barcos?
R2. Sí, las líneas de quilla flexibles especializadas con capacidad para cambios rápidos de herramientas pueden producir quillas longitudinalmente cónicas variando las brechas de los rodillos a lo largo de la longitud.
P3. ¿Qué controles de calificación se requieren durante la instalación de la máquina formadora de rollos?
R3. Principalmente verificación de alineación dimensional entre ejes, claridades de rodillos, verificación de nivel y calibraciones de sensores según los procedimientos documentados del proveedor.
P4. ¿Cómo calcular las tasas de productividad de la máquina formadora de quillas?
R4. Productividad = Velocidad de línea x Longitud de quilla por minuto. Producción clasificada en metros o pies por minuto de quillas producidas según el ancho y grosor del material.
P5. ¿Qué mecanismos de seguridad emplean estos molinos de laminado de quillas?
A5. Soportes de formación completamente cerrados, botones de parada de emergencia, protectores interbloqueados, circuitos dobles, retracción de rodillos para mencionar algunas disposiciones típicas.
26 de octubre de 2016
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