Cómo calentar el aluminio para evitar que se agriete después de doblarlo

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P: Estoy construyendo varios estantes para basura para que quepan sobre la parte superior de los desbordamientos de estanques de retención de agua superficial del subdesarrollo. Hice una plantilla de doblado simple "tirar de ella" usando un 0.5-in. varilla de acero como matriz. Recibí un nuevo pedido de 0.5 in. varilla y lo calentó con un capullo de rosa. Todo funcionó bien y de manera predecible, produciendo piezas con la precisión dimensional deseada, hasta que, es decir, había terminado aproximadamente las tres cuartas partes de la tarea. De repente, no podía hacer nada bien y el 90% de las varillas se estaban agrietando mucho. Cojeé a través de la soldadura.

Después de ajustar el calor de mi antorcha (si está demasiado frío, no se doblará), supuse que lo único que funcionaba era mucho calor. Debo haberme metido en algunas varillas que eran más viejas y tenían más óxido. Todo parecía bastante nuevo. Utilicé un material que había estado en un estante durante 6 a 12 meses, pero no puedo echarle la culpa de todo al "existencia antigua".

Pensé que tal vez estaba calentando demasiado rápido, así que modifiqué eso, pero no obtuve mejores resultados. Pondría un poco de tensión de resorte en la pieza, aplicaría calor, y cuando la pieza cediera, la jalaría lenta y constantemente a 90 grados mientras mantengo la antorcha sobre ella, asegurándome de no calentar la pieza excesivamente. Funcionó tan bien que me asustó… hasta que dejó de funcionar.

En una de sus columnas anteriores, donde cubrió el doblado de aluminio 6061-T6, describió el uso de un soplete para cubrir el área que se dobla con hollín. ¿Funcionaría esto para mi aplicación? ¿Qué pasa si cepillé con alambre las áreas a doblar? ¿Y ayudaría la eliminación manual de óxido? Cualquier consejo sería muy apreciado.

R: Antes de hablar del hollín y el aluminio, analicemos el problema de la consistencia de la flexión. Debido a que no sé el grado exacto y el tipo de acero o aluminio que puede estar utilizando para fabricar sus rejillas para basura, es difícil decir la razón específica por la que el material le está causando dificultades.

En este punto de la conversación, sin embargo, realmente no importa. El material antiguo o el material nuevo probablemente no sea el problema. Tenga en cuenta que cada tipo y grado de metal exhibirá aleatoriamente las mismas variaciones cuando se someta a los mismos procesos. Por lo tanto, el problema de la repetibilidad radica en el hecho de que no hay dos lotes de material iguales, ni siquiera con el mismo calor, ya que la mezcla de los materiales base nunca es perfecta.

Todos los materiales que utiliza tienen zonas de tolerancia en torno a diferentes atributos, incluidos el grosor, la dureza, el límite elástico y la resistencia a la tracción. Esto no significa que a veces tengas material "pobre" y otras veces material "mejor". El material es simplemente diferente dentro de su zona de tolerancia designada y, por lo tanto, se doblará de manera diferente.

El acero se puede clasificar según su límite elástico y otros factores. Por ejemplo, los valores del límite elástico pueden ser muy variables según las impurezas del material, las imperfecciones y las técnicas de producción.

Los reglamentos requieren una declaración del límite elástico mínimo al definir un tipo de material específico. Un acero con un límite elástico mínimo de 36 000 PSI se puede etiquetar como A36. Debido a que no hay dos piezas de material iguales, se debe aplicar una tolerancia variable. Esto puede significar que el límite elástico de 41 000 PSI seguirá vendiéndose como A36, a pesar de ser un 13 % más fuerte. La mayor resistencia a la flexión de este material requerirá una mayor fuerza de flexión. El material con un límite elástico de 36 000 PSI se doblará en un ángulo, y otro material con un límite elástico de 41 000 PSI se doblará en un ángulo menor, sin cambiar la profundidad de penetración o la fuerza de flexión requerida (consulte la Figura 1). Por la misma razón, las variaciones en la ductilidad o la dureza, o un radio de curvatura demasiado pequeño pueden explicar el agrietamiento. Estas variaciones se aplican a cualquier material que pueda estar utilizando.

El calentamiento ayudará a recocer el material, haciéndolo más suave y, por lo tanto, más fácil de doblar. También ayuda a controlar el agrietamiento que está encontrando.

FIGURA 1. Un cambio en el límite elástico provocará variaciones de ángulo.

Para calentar el material correctamente, use un soplete con punta de capullo de rosa. Además, vigile la temperatura y mantenga el calentamiento dentro de lo razonable. Para el acero, es de 900 a 1050 grados F.

Al mantener el acero entre esas temperaturas, debería estar bien en lo que respecta a la resistencia a la tracción y el rendimiento. Sin embargo, si calienta el material entre 1,600 y 2,000 grados F, verá un cambio significativo en el temple del metal, lo que puede requerir que la pieza terminada sea tratada con calor para volver a la resistencia a la tracción/rendimiento requerida para esa pieza de trabajo.

Hay muchas formas de medir la temperatura. A medida que calienta el acero, cambia de color, lo que puede comparar con una tabla de color a temperatura (vea la Figura 2). Si quiere ser preciso, puede usar un medidor de temperatura digital, que puede encontrar por tan solo $30. Simplemente apunte al área calentada y lea los resultados.

Esto nos lleva ahora a su pregunta sobre el hollín y el aluminio. Calentar aluminio funciona tan bien como lo hace con acero, excepto por un par de cosas. En primer lugar, el aluminio no cambia de color como el acero, por lo que quemarse se convierte en un problema real. Y como no cambia de color, no se puede comparar con el gráfico de temperatura. Si no tienes un medidor de temperatura digital, ¿qué haces?

Antes de responder a esa pregunta, hay un problema más relacionado con el calor a considerar si está trabajando con láminas y placas de metal en lugar de una varilla de aluminio o acero: puede hacer un agujero a través de la lámina. Puedes hacer esto con acero, pero lo verás venir; con aluminio, no lo harás. ¿Por qué? Debido al óxido de aluminio.

El punto de fusión del óxido de aluminio de 3600 grados F es mucho más alto que el punto de fusión del aluminio de 1220 grados F. Esto significa que el aluminio se derretirá de adentro hacia afuera y puede hacer un agujero en el material. Y como el aluminio no cambia de color, no lo verás venir. Por lo tanto, la precaución y la uniformidad en el calentamiento son imprescindibles.

El acero es más indulgente, dependiendo de la aleación de acero. El punto de fusión puede ser tan bajo como 2,599 grados F para acero con bajo contenido de carbono hasta 2,786 grados F para acero al cromo-molibdeno. Independientemente, el acero cambia de color, por lo que puede juzgar su temperatura y ver venir una explosión.

Si está calentando aluminio y no tiene una pistola de temperatura digital, ¿cómo evita que se sobrecaliente? Aquí es donde el hollín entra en escena. El hollín de carbono negro se libera cuando el combustible fósil no se quema por completo. Puede producir fácilmente hollín de carbón negro simplemente desafinando el mismo soplete de acetileno que va a usar para calentar la parte que va a doblar. Coloque una capa de carbono a lo largo del interior de la línea de doblez. Luego, vuelva a sintonizar la antorcha y comience a calentar lo que será el exterior de la curva, el lado opuesto del hollín de carbón.

El hollín de carbón se quemará a 752 grados F; eso es 460 grados F menos que el punto de fusión del aluminio. Eso es lo suficientemente caliente como para hacer que el aluminio sea lo suficientemente maleable como para doblarse fácilmente sin riesgo de cambiar el temperamento o hacer un agujero.

No es necesario quitar el óxido de aluminio para formar, pero puede ser de ayuda al soldar. Puede rascarlo con un cepillo de alambre y luego limpiarlo con un paño sin pelusa.

El problema es que la reacción entre la superficie cruda del aluminio y el aire comienza en tan solo una fracción de segundo. El óxido de aluminio tiene solo 1,5 µm de espesor. Estable y mecánicamente fuerte, el óxido se adhiere a la superficie de aluminio. Esto luego separa el aluminio de cualquier otra reacción con el aire. Conocido como pasivación, es el mismo proceso que usaría para mantener la estabilidad del acero inoxidable o el titanio. Dicho todo esto, puede eliminar el óxido de aluminio brevemente, pero no ayudará a estabilizar su operación de formado.

FIGURA 2. Se puede usar una tabla de color a temperatura para juzgar la temperatura aproximada del acero.