Las líneas finas en el exterior de un soporte recién conformado pueden significar dos cosas distintas: el recubrimiento de zinc se ha agrietado o el acero subyacente se ha fracturado. La chapa de acero galvanizado se agrieta en un pliegue cerrado cuando la deformación impuesta por el pliegue supera la capacidad de conformado del recubrimiento, del sustrato o de ambos. Un radio interior pequeño, un grado de acero inadecuado, una dirección de laminación desfavorable, bordes dañados y las condiciones de las herramientas pueden contribuir al problema.

Por tanto, la primera decisión no consiste simplemente en determinar si debe aumentarse el radio de plegado. Hay que determinar si el defecto afecta a la protección contra la corrosión, a la capacidad de carga o a ambas. Los daños en el recubrimiento pueden requerir una evaluación de la protección contra la corrosión; si la grieta se extiende al acero, deben tomarse medidas conforme a los requisitos de ingeniería del componente antes de continuar la producción.

Determine qué se ha agrietado realmente

La superficie exterior de un pliegue se estira, mientras que la interior se comprime. El zinc puede desarrollar fisuras superficiales finas antes de que falle el acero subyacente, por lo que una línea visible no demuestra por sí sola que se haya fracturado el sustrato. Por el contrario, no debe descartarse como un defecto estético una grieta parcialmente oculta por el recubrimiento.

Limpie la zona sin eliminar agresivamente las evidencias mediante lijado. Registre la ubicación del defecto, la orientación del pliegue y si comienza en un borde cortado o aparece a lo largo del pliegue. Un corte transversal metalográfico resulta especialmente útil cuando la aceptación depende de distinguir entre daños en el zinc y la fractura del acero. Cualquier eliminación del recubrimiento que se realice durante la investigación debe seguir un procedimiento controlado que no introduzca daños engañosos.

Un radio cerrado aumenta la deformación local, no solo la fuerza de conformado

La relación geométrica importante es la del radio interior de plegado con respecto al espesor de la chapa, que suele expresarse comoR/t. Mantener el mismo radio y aumentar el espesor hace que el pliegue sea más severo. Por ello, una pieza que se conformó correctamente con un material más delgado puede agrietarse después de un cambio de espesor, aunque el radio especificado en el plano no haya cambiado.

Un modelo simplificado de plegado estima la deformación unitaria de ingeniería de la fibra exterior comot / (2R + t), suponiendo que el eje neutro está a mitad del espesor. Esto ilustra por qué la deformación aumenta rápidamente cuando el radio es pequeño. No es una fórmula de aceptación para la producción: la posición real del eje neutro, el adelgazamiento, la fricción, la anisotropía del material y el método de conformado modifican la distribución de la deformación.

Tampoco siempre puede deducirse el radio final a partir de la punta del punzón. En el plegado al aire, el radio resultante depende de la abertura de la matriz, las propiedades del material y la geometría de las herramientas. El acuñado y el plegado a fondo generan condiciones de contacto y deformación diferentes. Una penetración excesiva o una combinación inadecuada de herramientas pueden concentrar la deformación más allá de lo que sugiere el radio nominal del plano.

Mida el radio interior real de las piezas de prueba y compárelo con las recomendaciones correspondientes al grado exacto del sustrato, el espesor, el estado del recubrimiento y la orientación del pliegue. No existe un radio mínimo universal aplicable a todas las chapas galvanizadas.

La identidad del material importa más que el término «galvanizado»

La galvanización describe la protección contra la corrosión, no un único grado de conformabilidad. Las chapas de calidad comercial, de calidad para embutición y estructurales pueden tener distinta ductilidad y comportamiento al plegado, aunque sus superficies parezcan iguales. Los grados de mayor resistencia suelen requerir radios más amplios, pero la resistencia por sí sola no establece un límite seguro.

Revise el certificado del material y la especificación de compra para confirmar la designación del sustrato, el estado de suministro, el espesor, las propiedades de límite elástico y resistencia a la tracción, y los requisitos de alargamiento. El alargamiento a tracción ayuda a caracterizar el material, pero no predice directamente la capacidad de deformación local de un pliegue cerrado. La calidad del borde, la orientación de la probeta y el estado de deformación difieren de los de un ensayo de tracción.

Compruebe explícitamente la orientación del pliegue

La chapa laminada puede comportarse de forma diferente en la dirección de laminación y en la transversal. En muchos productos, una línea de plegado perpendicular a la dirección de laminación es más favorable que una paralela, pero deben prevalecer las recomendaciones del proveedor del grado y los ensayos representativos. Utilice esquemas o ejes claramente marcados; instrucciones como «plegar transversalmente a la fibra» pueden interpretarse de manera inconsistente.

Cambiar la disposición de las piezas en la chapa para mejorar el rendimiento del material puede rotar algunos componentes con respecto a la dirección de laminación. Si solo se agrietan ciertas piezas dispuestas en la chapa con ajustes idénticos, la orientación es una variable que conviene investigar.

Identifique el sistema de recubrimiento

Las chapas galvanizadas en continuo por inmersión en caliente, las chapas galvannealed y las chapas electrogalvanizadas no presentan el mismo comportamiento del recubrimiento. Los recubrimientos galvannealed contienen fases de hierro-zinc y pueden desprender polvo durante el conformado; los productos galvanizados en continuo tienen una estructura de recubrimiento diferente. También influyen la masa del recubrimiento, su adherencia y el historial de procesamiento.

Un recubrimiento más pesado no implica automáticamente que el sustrato de acero sea menos dúctil, aunque puede modificar los daños en el recubrimiento y la fricción durante el plegado. Mantenga separadas las dos cuestiones: ¿puede el acero soportar la deformación? ¿Puede el recubrimiento protector soportarla sin sufrir daños inaceptables?

Busque concentradores de deformación antes de rechazar la bobina

Una grieta que comienza en un borde cizallado, punzonado o cortado térmicamente puede deberse a daños locales y no a una ductilidad global insuficiente. Las rebabas, muescas, superficies de corte rugosas y zonas de borde endurecidas por deformación pueden iniciar una fractura cuando el pliegue estira la superficie exterior. El desbarbado elimina las proyecciones afiladas, pero puede no eliminar toda la zona dañada.

Compare el origen de la fractura con la dirección de corte de la chapa y la posición de la rebaba. Cuando sea posible, evite colocar una rebaba importante en el lado sometido a tracción del pliegue. Los orificios, las ranuras y los ligamentos estrechos cerca del pliegue también alteran el flujo del material; un radio nominalmente aceptable puede seguir produciendo una deformación local excesiva alrededor de estas características.

• Inspeccione el punzón y la matriz: los hombros desgastados, las superficies astilladas y los residuos incrustados pueden causar daños locales.
• Compruebe la alineación: una carga desigual puede provocar diferentes grados de severidad del pliegue a lo largo de un componente largo.
• Examine la acumulación de zinc: el recubrimiento transferido a las herramientas puede rayar las piezas posteriores y modificar la fricción.
• Revise las operaciones de conformado repetidas: los pliegues de corrección, el aplanado y el replegado acumulan deformación plástica.
• Controle la lubricación: use un lubricante compatible con el recubrimiento y las operaciones posteriores, en lugar de modificar la fricción de forma impredecible.

Aumentar la fuerza de la prensa no soluciona una ductilidad insuficiente. Puede hacer que el pliegue sea más agudo, profundizar las marcas de las herramientas o aumentar los daños en el recubrimiento, sin resolver la causa subyacente.

Use un ensayo controlado para separar los efectos del material y del proceso

Una vez clasificado el defecto, los ensayos de plegado deben aislar las variables en vez de cambiar simultáneamente el radio, el material, la orientación y las herramientas. Mantenga la trazabilidad hasta la bobina o el lote afectado y conserve muestras de piezas aceptables y defectuosas.

1. Establezca la condición de referencia. Registre el espesor real, el radio medido, las herramientas, la abertura de la matriz, el método de conformado, el ángulo de plegado, la dirección de laminación, la preparación del borde y la posición del defecto.
2. Aumente el radio interior. Use herramientas adecuadas y verifique la geometría final. La mejora respalda que la deformación excesiva del pliegue es un factor importante, aunque no descarta un problema de calidad del borde.
3. Compare las orientaciones. Pliegue probetas equivalentes con la línea de plegado paralela y perpendicular a la dirección de laminación, manteniendo constantes las demás condiciones.
4. Evalúe la preparación del borde. Compare los bordes cortados en producción con bordes de prueba preparados adecuadamente. Una diferencia marcada apunta a daños de corte o efectos de las rebabas.
5. Compare los materiales solo después de confirmar su identidad. Pruebe un grado más conformable u otro lote verificado, con condiciones equivalentes de espesor y recubrimiento.

Evalúe la pieza final, no solo una probeta sencilla. Las probetas ayudan a identificar los mecanismos, pero un componente con orificios cercanos, alas cortas o varios pliegues puede estar sometido a restricciones adicionales. Inspeccione las piezas de prueba después de completar toda la secuencia de conformado, incluidas las correcciones de ángulo.

Un ensayo de producción debe reproducir el proceso previsto con suficiente fidelidad para establecer una ventana de conformado utilizable. Un único plegado satisfactorio con un ajuste determinado no demuestra que se puedan admitir las variaciones normales de espesor, el desgaste de las herramientas y las variaciones entre lotes.

Especifique por separado las normas y los criterios de aceptación

Para las chapas recubiertas de zinc en continuo por inmersión en caliente, suelen ser pertinentes las especificaciones de producto ASTM A653/A653M y EN 10346. Aun así, el pedido debe indicar el grado aplicable, la designación del recubrimiento, la edición y cualquier requisito adicional. Una indicación como «chapa galvanizada según ASTM» no es lo bastante precisa para definir el comportamiento al conformado.

ASTM E290 e ISO 7438 establecen métodos de ensayo de plegado para materiales metálicos. Un método de ensayo por sí solo no establece el radio de plegado requerido ni el agrietamiento permitido para todos los productos. Esas condiciones deben proceder de la especificación de producto aplicable, el plano, el acuerdo de compra o un procedimiento de fabricación cualificado.

Defina si la aceptación se refiere a la fractura del sustrato, el agrietamiento del recubrimiento, su descamación, el acero expuesto o el aspecto. Especifique también la orientación de la probeta, el estado del borde, el ángulo de plegado, el radio o diámetro del mandril y el método de examen cuando estos factores influyan en la decisión. No utilice un requisito indefinido de «ausencia de grietas» cuando distintos inspectores puedan estar evaluando capas diferentes.

Las chapas recubiertas en continuo y los componentes galvanizados después de su fabricación son productos obtenidos mediante procesos distintos. Los requisitos para artículos fabricados y galvanizados por inmersión en caliente no deben sustituir automáticamente a los requisitos para chapas.

Elija una medida correctiva sin crear otro problema

Cuando el diseño lo permita, aumentar el radio suele ser la corrección más directa. Si la geometría impone restricciones, pueden ser adecuadas opciones como un sustrato más conformable, una mejor preparación del borde, una orientación distinta de las piezas en la chapa o un control más preciso de las herramientas. Los cambios de grado o espesor también deben preservar la resistencia, la rigidez, el ajuste dimensional y el rendimiento en servicio requeridos para el componente.

Conformar acero sin recubrimiento y galvanizarlo después puede evitar el plegado de una capa de zinc existente, pero supone una ruta de fabricación distinta. Es necesario evaluar la distorsión, el drenaje y la ventilación, el acceso del recubrimiento, las tolerancias dimensionales y la aptitud del acero para la galvanización. No es un sustituto automático de la chapa galvanizada en continuo.

Para un componente rediseñado, la gama dechapas de acero al carbono incluye opciones de chapa laminada en caliente con espesores indicados de 1 a 100 mm. Esa disponibilidad no demuestra que sean aptas para un pliegue cerrado en chapa galvanizada. Los grados indicados, como Q245R o Q345R, no deben considerarse intercambiables con grados de chapa galvanizada conformable; la selección del sustrato y la ruta de recubrimiento requieren confirmación por separado.

La reparación del recubrimiento no puede restaurar un sustrato fracturado. Si la investigación confirma que los daños se limitan al recubrimiento, evalúe el área expuesta, el entorno previsto y los requisitos de reparación aplicables antes de aceptar un método de reparación. Si hay grietas en el sustrato, retenga las piezas afectadas hasta que ingeniería determine su disposición y verifique el proceso corregido antes de autorizar su liberación. El registro de producción debe identificar el material, las herramientas, el radio medido, la orientación y los criterios de inspección que dieron lugar a un resultado aceptable.