Conformado de estructuras cada vez más ligeras

Conozca los detalles más importantes a tener en cuenta para procesos de conformado de Magnesio y cómo estos ayudan a impactar los indicadores de sostenibilidad de la industria

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El magnesio es un material ligero y resistente que se está utilizando cada vez más en la industria automotriz debido a su capacidad para reducir el peso de los vehículos y mejorar la eficiencia del combustible. El magnesio tiene varias propiedades intrínsecas que lo convierten en una excelente opción en la industria automotriz. En primer lugar, es el más ligero de todos los metales estructurales: es un 33 % más ligero que el aluminio y un 75 % más ligero que el acero. El magnesio extruido, en particular, es conocido por su alta resistencia específica, rigidez y durabilidad. Se calcula de manera general que para un mismo peso del componente, uno hecho en aleación de magnesio provee 19 veces la rigidez de un acero y 2.5 veces la del aluminio. Las extrusiones de magnesio también tienen buenas propiedades de fatiga junto con una excelente capacidad de amortiguación y maquinabilidad. Como resultado, las formas extruidas de magnesio son una opción muy deseable dentro de la industria automotriz.

 

Conformado después de la extrusión

Tradicionalmente, las estructuras de un vehículo no mantienen una línea recta, tal como salen del proceso de extrusión. Es necesario conformarlas para dar la geometría final. Es aquí donde el prensado de perfiles de magnesio se ha establecido también como un proceso clave en la fabricación de piezas de automóviles con este material.

El prensado de perfiles de magnesio implica la aplicación de una fuerza a alta presión a un bloque o lingote de magnesio para dar forma a un perfil deseado. Este proceso se lleva a cabo a través de una serie de operaciones de prensado y conformado en caliente, y puede incluir el uso de herramientas de corte y estampado.

El prensado de perfiles de magnesio presenta algunos desafíos únicos en comparación con otros materiales, como el acero. Debido a la baja densidad del magnesio, es necesario aplicar una mayor presión para lograr la misma cantidad de conformado que se lograría con otros materiales. Además, el magnesio es más propenso a la formación de arrugas y rasgaduras durante el prensado, lo que requiere un mayor control de la temperatura y la velocidad de la operación.

Para abordar estos desafíos, se han desarrollado técnicas de prensado específicas para el magnesio. Estas técnicas incluyen la utilización de prensas hidráulicas de alta presión, el uso de herramientas de prensado especiales con geometrías y recubrimientos adecuados para el magnesio, y el control preciso de la temperatura y la velocidad del proceso.

El prensado de perfiles de magnesio es particularmente adecuado para la fabricación de piezas estructurales y de carrocería en la industria automotriz, como paneles de puertas, capós y bastidores de asientos.

 

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Algunos desafíos que presenta el conformado del magnesio

Existen algunos desafíos asociados con el uso de magnesio en piezas estructurales para automóviles. Una de las principales preocupaciones es su susceptibilidad a la corrosión, especialmente en entornos hostiles. Además, el magnesio es propenso a la inflamabilidad, lo que podría ser un peligro para la seguridad en caso de incendio.

Para abordar estos problemas, los fabricantes han desarrollado varias técnicas para mejorar la resistencia a la corrosión y al fuego de las piezas estructurales de magnesio. Por ejemplo, se pueden aplicar recubrimientos a la superficie para protegerlo de la corrosión y se pueden agregar retardadores de llama al material para reducir su inflamabilidad.

 

Tipos de maquinaria para el proceso de conformado

El proceso inicial de generación de los perfiles se logra con prensas de extrusión: estas prensas se utilizan para producir perfiles de magnesio de longitud continua. El proceso de extrusión implica el uso de una matriz que se coloca en la parte inferior de la prensa y que tiene la forma del perfil deseado. El lingote de magnesio se coloca en la parte superior de la prensa y se empuja a través de la matriz a alta presión, lo que da lugar al perfil continuo. Para dar generar otras formas estructurales, se tienen otros tipos de prensas entre los que se incluyen las siguientes:

1. Prensas hidráulicas de alta presión: estas prensas son capaces de aplicar una fuerza de compresión extremadamente alta al bloque o lingote de magnesio, lo que permite dar forma al perfil deseado. Algunas prensas hidráulicas también cuentan con dispositivos de calentamiento para controlar la temperatura durante el proceso de prensado.
2. Prensas de conformado en caliente: estas prensas utilizan herramientas de prensado especiales que se calientan a altas temperaturas antes del proceso de conformado. La combinación de alta presión y temperatura permite dar forma al magnesio de manera más eficiente y con menos deformaciones indeseadas.
3. Prensas de doblado: estas prensas se utilizan para doblar perfiles de magnesio en ángulos específicos. Las herramientas de doblado se ajustan para adaptarse a la geometría del perfil y el ángulo deseado, y luego se aplica la fuerza necesaria para doblar el material.

Varias marcas de automóviles utilizan procesos de prensado de magnesio en sus vehículos para reducir el peso y mejorar la eficiencia. Algunos ejemplos incluyen:

• BMW: la marca alemana utiliza perfiles de magnesio prensados en sus modelos M3 y M4 para mejorar la rigidez y reducir el peso.
• Audi: la marca alemana utiliza componentes de magnesio en varios de sus modelos, como el A8, para reducir el peso y mejorar la eficiencia del combustible.
• Mercedes-Benz: la marca alemana utiliza perfiles de magnesio prensados en sus modelos Clase C y Clase E para reducir el peso y mejorar la eficiencia.
• Porsche: la marca alemana utiliza componentes de magnesio en varios de sus modelos, como el 911 y el Cayman, para reducir el peso y mejorar la maniobrabilidad.
• Jaguar Land Rover: la marca británica utiliza perfiles de magnesio prensados en sus modelos F-Type y XE para reducir el peso y mejorar la rigidez.

Es importante tener en cuenta que el uso de magnesio en la fabricación de automóviles sigue siendo relativamente limitado debido a los altos costos de producción y la necesidad de técnicas de procesamiento especializadas. Sin embargo, se espera que el uso de magnesio aumente en el futuro a medida que se desarrollen nuevas técnicas y tecnologías de producción.

 

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Consideraciones importantes para conformar magnesio en piezas automotrices

1. Temperatura de conformado: El magnesio tiene una temperatura de fusión relativamente baja en comparación con otros metales, por lo que es importante controlar la temperatura de conformado para evitar deformaciones no deseadas o daños en la pieza. La temperatura típica de conformado para el magnesio es de alrededor de 350-450°C.
2. Velocidad de deformación: La velocidad de deformación es otro factor crítico que afecta la calidad de las piezas de magnesio. Una velocidad de deformación demasiado rápida puede provocar la fractura de la pieza, mientras que una velocidad demasiado lenta puede provocar la deformación no uniforme. Es importante ajustar la velocidad de deformación en función de las características específicas de la pieza y el material.
3. Herramientas de conformado: Las herramientas utilizadas para conformar el magnesio deben estar diseñadas específicamente para este metal. Las herramientas deben ser de alta calidad y resistentes al desgaste para evitar daños en la pieza. Además, las herramientas deben mantenerse limpias y en buen estado para garantizar una deformación uniforme y una buena calidad de la pieza.
4. Diseño de la pieza: El diseño de la pieza también es importante al conformar magnesio para piezas automotrices. Es importante tener en cuenta la geometría y la forma de la pieza para garantizar una deformación uniforme y evitar la deformación no deseada. Además, el diseño debe tener en cuenta la capacidad del magnesio para soportar cargas y vibraciones.
5. Tratamientos térmicos: Los tratamientos térmicos también son importantes al conformar magnesio para piezas automotrices. Los tratamientos térmicos pueden mejorar la resistencia y la durabilidad del material. Es importante seleccionar el tratamiento térmico adecuado en función de las características específicas de la pieza y el material.

 

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Tratamientos térmicos en piezas conformadas de magnesio para autopartes

Hay varios tratamientos térmicos que se pueden realizar en piezas conformadas de magnesio para autopartes, dependiendo de las características específicas de la pieza y el material. Algunos de los tratamientos térmicos más comunes son los siguientes:

1. Recocido: El recocido es un tratamiento térmico que se utiliza para eliminar tensiones y mejorar la ductilidad del magnesio. Consiste en calentar la pieza a una temperatura por debajo de la temperatura de recristalización durante un período de tiempo determinado y luego enfriarla lentamente.

2. Endurecimiento por precipitación: El endurecimiento por precipitación es un tratamiento térmico que se utiliza para aumentar la resistencia del magnesio. Consiste en calentar la pieza a una temperatura elevada durante un período de tiempo determinado, lo que provoca la formación de partículas de aleación de magnesio que aumentan la resistencia del material.

3. Temple: El temple es un tratamiento térmico que se utiliza para aumentar la resistencia del magnesio. Consiste en calentar la pieza a una temperatura elevada y luego enfriarla rápidamente en agua o aceite. Esto produce una estructura de cristalización fina y uniforme que aumenta la resistencia del material.

4. Tratamiento térmico de envejecimiento: El tratamiento térmico de envejecimiento es un proceso en dos etapas que se utiliza para mejorar la resistencia y la durabilidad del magnesio. Consiste en calentar la pieza a una temperatura elevada durante un período de tiempo determinado y luego enfriarla rápidamente. Luego, la pieza se calienta a una temperatura más baja durante un período de tiempo más largo, lo que provoca la formación de partículas de aleación de magnesio y aumenta la resistencia del material.