«¿Por qué, aunque el material sea conforme, aún surgen problemas en la estampación en frío?»
El material está «conforme», ¿por qué siguen apareciendo problemas en planta?
En la producción por estampación en frío, con frecuencia se presenta esta situación:
Una vez que el material ingresa a la fábrica, cuenta con todos los certificados de calidad; su composición química cumple con las normas, y su resistencia a la tracción, dureza y desviaciones dimensionales también se encuentran dentro de los límites exigidos. Cuando es necesario, incluso se realiza un ensayo por un tercero, cuyos resultados siguen siendo conformes.
Sin embargo, una vez que el material entra realmente en la máquina de estampado en frío, comienzan a surgir problemas:
Fisuración, plegamiento, insuficiente llenado del radio de esquina, fluctuaciones en las dimensiones del producto, desgaste anormal de los moldes e, incluso, el mismo lote de material puede comportarse de manera completamente distinta en diferentes equipos y con distintos moldes.
En esos momentos, la primera frase que suele escucharse en planta es:
¿Acaso hay algún problema con el material?
Esa apreciación no necesariamente es errónea, pero tampoco conviene sacar conclusiones apresuradas.
Pues, en el ámbito de la ingeniería de estampado en frío, «material conforme» y «estabilidad en el proceso de estampado» no son lo mismo.
Las normas determinan «si es conforme»
La función de las normas para materiales consiste en establecer qué condiciones técnicas básicas debe cumplir el material.
Por ejemplo:
- Si la composición química se encuentra dentro de los rangos permitidos;
- Si las dimensiones y las tolerancias admisibles están en conformidad con los requisitos;
- Si las propiedades mecánicas, como la resistencia a la tracción, la reducción de área y la dureza, alcanzan los niveles exigidos;
- Si la superficie presenta o no defectos visibles;
- Si el estado de entrega coincide con lo especificado en el pedido o en el acuerdo técnico;
- Cuando corresponde, si parámetros como inclusiones, descarburación y microestructura cumplen con las disposiciones establecidas.
Todo esto es sumamente importante.
Sin normas, el material carece de un lenguaje común en cuanto a calidad; sin ensayos, resulta difícil tanto para el proveedor como para el cliente determinar si el material cumple efectivamente con los requisitos acordados.
Por lo tanto, las normas constituyen la base del control de calidad de los materiales.
No obstante, las normas responden principalmente a la siguiente pregunta:
¿Este lote de material cumple con los requisitos establecidos?
Pero no abordan directamente:
¿Puede este lote de material garantizar una producción estable a largo plazo en la estructura de una pieza específica de cierto cliente, con un conjunto determinado de moldes, en una máquina de estampado en frío concreta y bajo unas condiciones específicas de lubricación?
Esta es la diferencia entre la evaluación normativa y la evaluación técnica.
En el taller de estampado en frío lo que preocupa es la “estabilidad”
El estampado en frío no consiste simplemente en dar forma al material por compresión, sino en un proceso en el que el material sufre grandes deformaciones plásticas dentro del troquel.
Durante este proceso, el material se ve sometido simultáneamente a compresión, flujo radial, tracción localizada, cizallamiento y fricción.
Lo que realmente determina la estabilidad en el taller no es únicamente el material en sí, sino también:
- si la estructura del producto es adecuada para el estampado en frío;
- si los radios de las esquinas del troquel son razonables;
- si la cantidad de deformación por pasada es excesiva;
- si las etapas de conformado están distribuidas de manera óptima;
- si la rigidez del equipo es suficiente;
- si la coaxialidad del troquel se mantiene estable;
- si la película de fosfatado-saponificación es uniforme y resistente;
- si la lubricación del troquel puede llegar de forma continua a las zonas de alta deformación;
- si la temperatura del troquel se encuentra controlada durante la producción continua.
Por eso, lo que verdaderamente interesa en el taller de estampado en frío no es una simple calificación de “conforme o no conforme”, sino:
Una vez que el material ingresa en mi sistema de procesamiento, ¿puede fluir de manera estable, conformarse con solidez y producirse en serie de forma constante?
¿Por qué un material certificado como apto podría no ser adecuado para cierto proceso?
La razón es sencilla: las normas establecen un rango, mientras que el proceso requiere una adecuada adaptación.
Incluso dentro de la misma denominación comercial, aunque los contenidos químicos permanezcan dentro de los límites normativos, los niveles de elementos como C, Mn, Cr, Mo y B pueden situarse en distintos puntos del rango, lo que provoca variaciones en la resistencia a la deformación, en la respuesta al recocido de esferoidización y en el comportamiento durante el tratamiento térmico.
Asimismo, materiales que cumplen los requisitos de calidad superficial podrían funcionar sin problemas en productos con bajos índices de deformación; sin embargo, cuando se emplean en piezas con altos grados de deformación, formas de cabeza complejas o componentes de seguridad automotriz, incluso pequeñas imperfecciones locales pueden verse amplificadas.
Aunque ambos hayan sido sometidos a fosfatado-saponificación, si la adherencia de la película es insuficiente o su ductilidad deficiente, tras la primera operación de estampado en frío podría desmoronarse o desprenderse, provocando fricción seca localizada en las etapas siguientes.
Del mismo modo, no es raro que un mismo rollo de material produzca resultados estables en una máquina y presente problemas en otra, debido a diferencias en la rigidez del equipo, en la precisión del troquel, en el suministro de lubricante y en el estado térmico del troquel.
Esto demuestra que el problema no radica exclusivamente en el material, sino también en la compatibilidad entre el material y el sistema de procesamiento.
¿Cómo debe proceder un ingeniero para evaluar la situación?
Ante cualquier anomalía en el estampado en frío, no es recomendable apresurarse a atribuir directamente la causa al “material defectuoso” o al “proceso inadecuado del cliente”.
Una evaluación más profesional debería realizarse mediante un análisis escalonado:
Primero, verificar si el material cumple con las especificaciones del pedido y con el acuerdo técnico.
Segundo, comprobar si el material satisface las exigencias reales de deformación del producto en cuestión.
Tercero, examinar el tratamiento superficial, especialmente la uniformidad, la adherencia y la ductilidad de la película de fosfatado-saponificación.
Cuarto, revisar el diseño del troquel, los radios de las esquinas, la distribución de las etapas de conformado y la magnitud de la deformación por pasada.
Quinto, analizar la rigidez del equipo, la coaxialidad, el suministro de lubricante y la estabilidad térmica del troquel.
Solo así será posible pasar de una “evaluación de conformidad” a una “valoración técnica”.
Conclusión de este capítulo
El material cumple con la norma, lo cual es una condición necesaria para la producción por estampado en frío, pero no suficiente.
La norma establece el nivel mínimo exigible del material, mientras que el control de ingeniería garantiza la estabilidad de la producción en serie.
Por lo tanto, al evaluar los materiales para el estampado en frío no basta con revisar el certificado de calidad ni limitarse únicamente a la designación y la composición química.
Para realizar una evaluación verdaderamente profesional de los materiales destinados al estampado en frío, es imprescindible acudir al lugar:
¿Cómo fluirá este rollo de material una vez introducido en el troquel?
¿Presentará variaciones durante la producción continua?
¿Podrá mantenerse estable a largo plazo bajo las condiciones específicas del equipo, los troqueles, la lubricación y el control de temperatura del cliente?
Estas son las preguntas fundamentales que debe responder realmente la ingeniería de materiales para el estampado en frío.
Así pues, la idea central del primer capítulo es:
El cumplimiento de la norma solo indica que el material reúne las condiciones básicas para entrar en producción; solo cuando el proceso de estampado en frío se mantiene estable podemos afirmar que el material está realmente adaptado al sistema de fabricación.