Una nueva definición de precisión en el rolado de chapas

Chicago Metal Rolled Products tiene 11 máquinas laminadoras y laminadoras de láminas entre sus ubicaciones de Chicago y Kansas City, Missouri. Este 2 por 87 pulgadas. placa enrollada en un 10 pies. anillo con biseles en cada extremo y soldadura por puntos es un ejemplo del trabajo que hace. Imágenes: Chicago Metal Rolled Products

"Me considero bastante joven", dijo Ken Pecho, ingeniero de operaciones técnicas de Chicago Metal Rolled Products (CMRP). A los 37 años, no está equivocado, sin embargo, a los ojos de muchos fabricantes de metal, podría ser considerado un veterano canoso de la fabricación de acero estructural.

Ha estado involucrado en la formación de placas, vigas, tubos, canales y ángulos de acero estructural durante aproximadamente 15 años, lo que le ha dado mucho tiempo para ver las demandas cambiantes de los clientes de larga data en la industria de la construcción y la construcción y las solicitudes desafiantes de nuevos clientes en segmentos de fabricación. Los plazos de entrega se han reducido para los proyectos. Los clientes tienen visiones más grandes y audaces para sus proyectos. Los materiales están evolucionando y cada vez es más difícil trabajar con ellos.

Pero el equipo de CMRP no se deja intimidar. La empresa, fundada en 1908, ha desarrollado su reputación en la entrega de resultados cuando otros ni siquiera quieren molestarse con la dificultad. CMRP tiene la capacidad de formar tubos redondos, rectangulares y cuadrados de 3/8 a 24 pulgadas de DE; barras de hasta 36 por 12 pulg.; vigas de hasta 44 pulg. de la manera difícil (contra el eje fuerte); placa de hasta 2 pulgadas de espesor, 12 pies de ancho y 30 pies de largo; y otras formas estructurales, como ángulos y canales. Ese tipo de experiencia alimenta la confianza. Asumir trabajos extraordinarios y ampliar los límites de las competencias ahora se ha convertido en un hábito diario para el equipo de CMRP.

La formación de miembros estructurales pesados ​​es la forma en que CMRP se hizo un nombre en la industria del acero estructural, y no es ajeno a los proyectos de alto perfil. Por ejemplo, en 2020 manejó la formación de acero estructural hueco curvo utilizado en la fabricación de marquesinas dobles de 864 pies de largo que formaron parte de la revitalización del Aeropuerto Internacional Hartsfield-Jackson de Atlanta y también laminó muchas de las 1500 piezas de acero curvo de brida ancha encontrado en un 166,000 pies cuadrados. instalación de cruceros cerca de Miami. (El trabajo de fabricación para el aeropuerto de Atlanta ganó un Premio Internacional a la Excelencia en Diseño 2020 de la Industry Designers Society of America). Estos son solo algunos de los proyectos que Modern Steel Construction del American Institute of Steel Construction presenta regularmente en sus páginas.

CMRP tiene una estrecha relación de trabajo con AISC, el organismo rector de las normas de construcción de acero en los EE. UU. La empresa forma parte del Comité de rodillos dobladores de la asociación, que brinda asesoramiento y conocimiento sobre las tolerancias y especificaciones de fabricación que se encuentran en el Código de prácticas estándar de AISC para Puentes y edificios de acero. (El Comité de rodillos dobladores también incluye fabricantes de máquinas como DAVI).

Lo curioso es que muchos de los arquitectos pueden tener sus propias ideas de tolerancias y especificaciones. Se ha vuelto común que CMRP colabore en solicitudes donde se especifica una fabricación masiva, digamos un tubo de 60 pies de largo con 20 pulgadas de diámetro, con una tolerancia de 1/8 de pulgada.

"Obviamente, cuanto más grande es el miembro estructural, mayor es el problema de tolerancia. Pero aún es común ver ese tipo de solicitudes como 1/8 de pulgada", dijo Pecho.

Pero el desafío de la precisión no termina ahí. Como cualquier negocio, CMRP ha diversificado su negocio en los últimos años, ya que busca evitar vincularse demasiado con uno o dos segmentos de la industria. Ese esfuerzo de diversificación de clientes ha llevado a CMRP a ganar nuevos negocios en áreas como la aeroespacial, la agricultura y el desarrollo energético. También ha dado lugar a algunos nuevos desafíos de producción.

"A medida que avanzamos en estas nuevas áreas, vemos demandas de tolerancia de +/- 1/16 o 1/32. Eso es un desafío para nosotros mientras trabajamos para lograr estas tolerancias más estrictas", dijo Pecho.

Considere el trabajo que CMRP ha realizado para un importante fabricante de equipos agrícolas. El cliente exige que sus piezas de servicio pesado cumplan con estrictas especificaciones de diseño y calidad porque los agricultores que compran el equipo esperan un aspecto de automóvil de lujo con la robustez y longevidad de un camión agrícola. Grandes expectativas vienen con el alto precio de estos productos.

¿Cuánta precisión se requiere cuando se trabaja con placa? CMRP formó 68,000 lbs. de largueros de placa de 2 pulgadas de espesor y 16 pulgadas de profundidad para crear la forma helicoidal de la escalera en el Edificio de Ciencias Integradas de la Universidad de Drexel en Filadelfia. Los pisos de acero se enrollaron a 4 pies, 4 pulgadas. radio interior con una inclinación de 33,25 grados para caminar hacia arriba y girar a la izquierda para los largueros de la escalera interior y se enrollaron a 9 pies. radio interior con una inclinación de subida y vuelta a la izquierda de 16,92 grados para los largueros de la escalera exterior.

Pecho dijo que esto fue conducido recientemente a casa cuando pasó junto a los brazos de tubo que se usarían para sostener el balde de una retroexcavadora.

"Pasaba junto al operador que fabricaba esas piezas y dije: 'Guau, ni siquiera puedo decir dónde comienza la curva. No hay deformación en este tubo. Es absolutamente perfecto”, recordó. “Me dejó alucinado, porque he estado trabajando con Chicago Metal durante 15 años y he visto mucho. Pero ese fue un trabajo de calidad".

Llegar a ese punto de poder entregar piezas de precisión, ya sean de gran tamaño o simplemente grandes, ha sido un viaje para CMRP. La experiencia juega un papel muy importante, pero la comunicación y la tecnología también han ayudado.

No todos los trabajos requieren unir otros aspectos del taller, pero cuando algo desafiante está a punto de llegar al taller, ese es el momento en que CMRP reúne al equipo, incluidos los representantes de compras, diseño, fabricación y calidad.

Si el alcance del proyecto es lo suficientemente grande, como 300 piezas, el departamento de compras podría ir al molino y flexionar su poder adquisitivo, solicitando metal del mismo lote de calor y de la misma bobina. Eso ayuda a controlar un poco la consistencia del material, lo que debería eliminar cierta variabilidad durante el procesamiento del material. Formar material grande y grueso ya es bastante desafiante, pero tener que hacer frente a un material que reacciona de manera diferente de una pieza a otra hace que el trabajo sea aún más difícil.

Los miembros del equipo deben tener una conversación honesta con los ingenieros y programadores para determinar la mejor manera de formar las piezas, qué equipo usar y quizás el mejor operador para el trabajo. (Algunos técnicos de máquinas tienen afinidad por ciertos equipos. Esto puede ser particularmente notable con los operadores experimentados que se sienten más cómodos operando equipos más antiguos con joysticks como interfaz de control en lugar de equipos de formación más nuevos con controles de pantalla táctil). En algunos casos, los programadores también pueden para ejecutar simulaciones para ver cómo la pieza formada podría llegar a buen término y si hay alguna inquietud que deba abordarse.

CMRP citó un trabajo hipotético con 150 a 200 vigas curvas. Son muchos formularios similares que pueden llevar mucho tiempo si se realizan manualmente, por lo que la reunión de planificación brinda la oportunidad de hacer la pregunta: ¿Existe capacidad en el taller para abordar esto, o es necesario algún tipo de arreglo? Ese tipo de discusiones han llevado a una inversión agresiva en nueva tecnología. Para este escenario hipotético, una pequeña máquina de rodillos angulares DAVI podría tener sentido. No solo brinda la consistencia para entregar formas curvas que cumplan con las especificaciones, sino también el rendimiento para hacer el trabajo de manera oportuna.

Funcionarios de la empresa CMRP señalaron que el trabajo de fabricación que suministra está marcado por márgenes estrechos. Eso significa que se pierden trabajos por una cuestión de $100 o $200. Además, los precios de los materiales están en constante cambio. Es por eso que la empresa se ha comprometido a invertir en bienes de capital que le ayuden a fabricar piezas a tiempo y dentro del presupuesto.

Pecho agregó que la planificación inicial brinda la oportunidad de hablar sobre cómo se gestionan las expectativas de calidad. ¿Qué requiere el cliente y qué pasos tomará CMRP para cumplir con esas expectativas? Los controles de calidad resultantes pueden ser tan simples como los controles de medición o la fabricación real de accesorios pasa/no pasa que califican el formulario.

Este tipo de intervención temprana es un sello distintivo del negocio de CMRP. La compañía ha estado presionando por una participación temprana en proyectos de acero estructural durante mucho tiempo.

CMRP también puede enrollar la placa en conos. Este ejemplo de cono es de 2 pulgadas. placa enrollada en un cono con un 20-in. radio menor y 30 pulgadas. radio mayor.

"Cuanto antes entremos en estas conversaciones con estos muchachos, más eficientes y más baratos serán los cuellos de botella", dijo Pecho. "Lo que no queremos que suceda es que el edificio esté terminado en un 98 % según los planos de construcción y, de repente, descubramos algo y nos preguntemos: '¿Cómo vamos a hacer esto?' o 'Esto no es posible'".

Esa última afirmación es la realmente costosa. Todo el proyecto puede detenerse hasta que alguien encuentre un método alternativo para cumplir con la visión del arquitecto. Por ejemplo, es común que un cliente solicite que se doble un miembro de estructura muy grande de una manera que simplemente quede demasiado apretada.

Cuando un fabricante de metal se involucra temprano, puede guiar un diseño que es mucho más factible y asequible. ¿Se puede reemplazar una pieza moldeada grande y muy desafiante con dos piezas moldeadas más fácilmente que se pueden unir para cumplir la misma función de soporte? ¿Se pueden diseñar las vigas de soporte de una manera que abra el trabajo a varios fabricantes de metal en lugar de solo a unos pocos que tienen equipos y habilidades especiales? ¿Qué se puede hacer para evitar una curva cerrada y la distorsión resultante en una sección estructural hueca? Cuando esas preguntas se responden a tiempo, se pueden minimizar las sorpresas y los retrasos, lo que ayuda a mantener un proyecto a tiempo y dentro del presupuesto. La planificación vale la pena.

Un fabricante como CMRP con gran experiencia en doblado y formado tiene las herramientas para hacer realidad diseños complejos y trabajos simples más eficientes. Para ilustrar el punto, Pecho describió el proceso de pensamiento de asumir un trabajo que implica un material muy difícil de formar: placa resistente a la abrasión (AR).

La placa AR tiene un límite elástico increíble. (Pecho describió una de las primeras veces que vio cómo se formaba una placa AR con un límite elástico de 140 000 PSI como "extraña". A medida que el material salía del rollo, parecía liviano, podría comenzar a curvarse y formar una "C". pero se volvió a enderezar. Sus cualidades inherentes de recuperación elástica desafiaron las presiones de esa máquina laminadora de placas de primera generación). .

"Cuando vemos geometrías que son demasiado extremas y radios que son demasiado ajustados, sugerimos que el material se forme por golpes en una prensa plegadora. Eso es algo en lo que Chicago Metal realmente sobresale", dijo Pecho.

Para aquellas formas laminadas de placa AR u otro material que no tienen requisitos extremos, una máquina laminadora de placa de eje variable puede manejar el trabajo. Ahí es donde las cosas se ponen interesantes. Aunque la prensa plegadora y el rodillo de placa de geometría variable se ven muy diferentes, tienen algo en común: cada uno maneja material difícil de formar de la misma manera.

Los operadores de ambos dispositivos quieren impartir el radio lo antes posible en el material. En una prensa plegadora, el material se asienta sobre un dado en V y se introduce un ariete en el material para crear la forma. En una máquina laminadora de placas de geometría variable, el rodillo superior se introduce en el material que se encuentra encima de dos rodillos inferiores, que en realidad pueden moverse hacia los lados, replicando la acción de un troquel de prensa plegadora de apertura en V variable. Diferentes equipos están influenciados por algunos de los mismos principios de formación. Ahí es donde la experiencia de conformado de un operador ayuda a convertir la tecnología de conformado útil en máquinas herramienta efectivas y productivas.

"Eso es lo que te ofrece el equipo CNC: cantidad y repetibilidad", dijo Pecho. "Mantiene la coherencia en los trabajos de gran volumen y los trabajos repetibles".

CMRP continúa buscando nuevas tecnologías y nuevas formas de formar elementos estructurales y placas pesadas. Una de sus inversiones recientes más interesantes fue una dobladora de inducción que maneja hasta 12 pulgadas. tubo. Parecía una manera fácil de probar las aguas antes de saltar completamente al tipo de trabajo de inducción de calor. Eso es un gran problema para un taller que se ha centrado en el doblado en frío durante la mayor parte de su existencia.

Cuando su taller es al que la gente llama después de haber llamado a todos los demás sobre trabajos de formado complejos, tiene sentido estar familiarizado con las últimas herramientas tecnológicas del oficio.