Un único proceso que incorpora estas dos cualidades, además de ser versátil, es el proceso de hilatura de aluminio metálico. La precisión y la longevidad son primordiales en el ámbito de la fabricación moderna. Poco conocido más allá de las industrias que lo utilizan, el proceso puede convertir discos de aluminio lisos en complicadas formas simétricas de resistencia estructural y estética mediante la hilatura de los discos. La técnica combina la artesanía con la tecnología, y produce piezas que se encuentran en muebles para el hogar y trabajos aeroespaciales para productos de consumo. 

Con las inversiones en mano de obra cualificada, equipos altamente desarrollados y conciencia medioambiental, las industrias se aseguran el hecho de que la hilatura de aluminio no sólo existe, sino que incluso prosperará en los años venideros. Para los ingenieros, diseñadores y fabricantes, el término piezas de hilatura de aluminio es lo que ellos llaman una mezcla de vieja práctica y nueva tecnología: es fácil de conceptualizar, pero difícil de poner en marcha.

Este artículo describe el proceso de hilatura de aluminio metálico, sus ventajas, retos y aplicaciones, y presenta pruebas fehacientes de por qué se ha convertido en una parte crucial de la fabricación contemporánea. 

¿Qué es la hilatura metálica?

El conformado por rotación (a veces denominado hilado de metales o torneado por rotación) es un proceso de trabajo de metales para dar forma a elementos redondos huecos, normalmente discos de metal. Se trata de un proceso de conformado en frío, es decir, no funde el metal sino que se limita a darle forma. Se realiza sujetando un disco metálico (normalmente denominado pieza en bruto) a un mandril giratorio en un torno. La pieza en bruto se presiona contra el mandril giratorio (mientras éste gira), y así la herramienta la va moldeando gradualmente hasta conseguir una forma determinada.

Las piezas simétricas, circulares o cónicas, como cúpulas, embudos, reflectores de lámparas, utensilios de cocina y piezas industriales, se fabrican mediante hilatura de metales. La técnica dada no sólo es aplicable al aluminio. Sirve para acero inoxidable, cobre, latón, entre otros metales. Sin embargo, otro método popular es el llamado hilado de metal de aluminio, debido a que el aluminio es ligero y resistente a la corrosión, además de fácil de trabajar. 

La hilatura es de dos tipos:

• La hilatura manual se basa en el talento de un artesano experto.
• La hilatura CNC (Control Numérico por Ordenador) implica el uso de máquinas automatizadas en la producción de precisión y de gran volumen.

La hilatura de metales permite a diseñadores y fabricantes crear piezas perfectas, robustas y sin soldaduras ni uniones. También se ha comprobado que ahorra residuos y gastos de utillaje frente al estampado o la fundición.

Significado del término hilatura metálica de aluminio

La hilatura de metales de aluminio en su forma más básica puede interpretarse como un método de martillar o comprimir una pieza en bruto de aluminio en forma de disco o tubo (o dicho de otro modo, la que se ha golpeado a modo de martillo) alrededor de un mandril o forma, para darle su forma circular; todo ello se realiza a una velocidad de rotación elevada. El resultado es una forma simétrica y lisa, en forma de espejo del mandril. Esta operación puede ser realizada manualmente por un operario experimentado o por máquinas CNC (control numérico por ordenador), cuando se requiera gran precisión y repetición.

Esta técnica no se confunde con la fundición o el estampado. La hilatura se diferencia de esos métodos en que no implica la eliminación o el corte de material. En lugar de ello, se hace rodar el aluminio hasta darle la forma deseada ejerciendo una presión constante sobre él, de modo que el exceso de residuos se traduce en menos materia prima y un grosor de pared uniforme. Esto es lo que hace que la hilatura metálica de aluminio sea eficaz y respetuosa con el medio ambiente.

Proceso de hilado del aluminio

Un método cercano que se aplica para dar forma al aluminio en una pieza redonda simétrica se conoce como hilatura de aluminio. Se realiza girando rápidamente un disco plano de aluminio y dándole forma en un molde conocido como mandril bajo presión.

1. Preparación del material

El primer paso es elegir la aleación de aluminio adecuada; las aleaciones más populares son 1100, 3003 o 6061. La selección de estas aleaciones se basa en la flexibilidad, la fuerza y la resistencia a la corrosión. Los trozos de aluminio se toman en piezas redondas según la forma de acabado deseada.

2. Preparación y montaje de la pieza en bruto

En el disco de aluminio se sujeta un torno. También se monta un mandril con la forma deseada. El disco se sujeta firmemente para evitar cualquier movimiento en el proceso de hilatura.

3. El lanzamiento del Spin

El disco de aluminio gira alrededor del torno a gran velocidad. A continuación, el metal giratorio es presionado por una herramienta de conformado y maniobrado gradualmente contra el mandril situado debajo hasta que finalmente se ha prensado con la forma del mandril.

4. Conformación por etapas

El aluminio se aplana gradualmente y se utilizan varias pasadas de la herramienta. Así se evitan desgarros, arrugas o espesores no uniformes. Con cada pasada, el metal se empuja más hacia su forma de acabado.

5. Calefacción opcional

La mayor parte de la hilatura de aluminio se hace en frío, aunque en artículos más difíciles o gruesos se puede utilizar calor. Esto hace que el aluminio vulnerable, por lo que es necesario brisa para mezclar con la leche (de coco) a fin de suavizar el aluminio para doblar.

6. Remates y acabados

Una vez terminado el encofrado, se retira el material adicional del perímetro. La sección también se puede lijar o de manera que tenga un aspecto más acabado, o incluso tener una protección añadida.

7. Control de calidad e inspección

La pieza se visualiza después del hilado. Se miden y se comprueba que la superficie no tenga defectos. Sólo las piezas que cumplen todos los requisitos pueden utilizarse o ensamblarse.

Materiales utilizados

El material utilizado en el proceso de hilado del metal de aluminio es muy importante. La aleación de aluminio adecuada ayuda a crear una buena forma en la que la pieza sea capaz de crearse sin tener que agrietarse, desgarrarse o debilitarse.

1. 1100 Aluminio

Es la aleación de aluminio más débil utilizada comercialmente. Se trata de aluminio casi puro, que se caracteriza por una excelente conformabilidad. Es ideal cuando se trata de formas bajas y piezas que no necesitan una resistencia excepcional. Es decorativo, por lo que se utiliza para fabricar piezas de acabado liso y equipos de cocina.

2. Aluminio 3003

La aleación 3003 se utiliza habitualmente en el proceso de hilado de aluminio debido a la combinación de resistencia/formabilidad. Tiene manganeso que aumenta la durabilidad sin comprometer la ductilidad. Es un material habitual en reflectores de luz, tejados y otros materiales de construcción.

3. Aluminio 5052

Esta aleación es más fuerte y presenta una gran resistencia a la corrosión, sobre todo en entornos marinos. Aunque no es tan fácil de conformar como el 1100 o el 3003, se ha utilizado en aplicaciones más duras en las que la resistencia de las piezas es un problema.

4. Aluminio 6061

Una aleación que tiene buenas propiedades mecánicas es la 6061, que es tratable térmicamente. Es mucho más resistente y duro que el 1100 o el 3003. Es adecuada para aplicaciones aeroespaciales, de automoción y estructurales, siendo su uso ideal en la hilatura de piezas de aluminio. No obstante, puede calentarse e hilarse debido a su dureza.

5. Aleaciones especiales de aluminio

Aleaciones de alto rendimiento. Las aleaciones personalizadas de aluminio pueden emplearse en aplicaciones de alto rendimiento, como en las industrias de defensa o espacial. Todos ellos son materiales de ingeniería, que deben ser resistentes, ligeros o estar relacionados con la temperatura.

Metales en la hilatura de metales

En la hilatura metálica hay distintos tipos de metal. Difieren en resistencia, peso y conformabilidad, en función del producto requerido.

Aluminio

El metal más comúnmente hilado es el aluminio. No es corrosivo, es ligero y puede moldearse fácilmente. La hilatura de aluminio es habitual en utensilios de cocina, el mercado aeroespacial y la iluminación.

Acero inoxidable

Es un metal potente y resistente. Es menos utilizable que el aluminio, pero se emplea para fabricar equipos alimentarios, materiales médicos y componentes duraderos.

Cobre

El cobre es fácilmente hilable. Se suele aplicar en objetos ornamentales y piezas eléctricas. El producto final tiene un aspecto limpio y brillante.

Latón

El latón se hila y se utiliza en productos artísticos y musicales. A veces se utiliza en lugar de piezas de aluminio para dar un aspecto de alta gama.

Acero al carbono

El acero al carbono es robusto y barato, pero requiere más potencia para girar. Tiene aplicación en productos industriales, pero no es de uso común como la "hilatura de aluminio".

Titanio

La hilatura de titanio y metales exóticos se hace para requisitos aeroespaciales y médicos. Su creación es más difícil y costosa.

La llamada hilatura de aluminio sigue siendo una alternativa favorita entre la mayoría de las industrias, teniendo en cuenta su aspecto ligero y su fácil mecanizabilidad.

Ventajas de la hilatura metálica de aluminio

Las ventajas de seleccionar el método de fabricación de componentes mediante el uso del método de hilatura de aluminio metálico son muchas:

1. Potencia y larga vida útil

Las piezas hiladas también se fabrican por partes y son más resistentes debido al endurecimiento por deformación que se activa al prensar el aluminio. Esto hace que el metal sea más resistente a la fatiga y la deformación.

2. Construcción sin juntas

Con la hilatura se fabrican productos sin costuras de valor añadido para industrias que necesitan productos herméticos al aire o al agua, como la aeroespacial, la automovilística y la alimentaria.

3. Coste-eficacia

Esto se debe a que la hilatura no retira material, sino que lo remodela, por lo que los residuos son mínimos. Esto no sólo sirve para reducir costes en materias primas, sino que también tiene un menor impacto medioambiental.

4. Versatilidad

Mediante el proceso de hilatura de aluminio es posible conseguir una gran variedad de formas con gran precisión. Ya se trate de una gran antena parabólica o de un pequeño faro en forma de cúpula, el procedimiento puede ajustarse a distintas formas.

5. Valor estético

El aluminio hilado tiene un aspecto único y su apariencia puede ser activamente pulida o cepillada. Por eso es muy popular en aplicaciones de consumo en las que importa el aspecto, como pantallas de lámparas, utensilios de cocina y componentes de muebles. 

Herramientas utilizadas

El resultado del llamado hilatura metálica de aluminio viene determinada por las herramientas adecuadas que intervienen en la conformación y el soporte, e incluso en el acabado del aluminio. Estos instrumentos difieren sobre la automatización de que están automatizados o no.

1. Mandriles

El moldeado del aluminio se realiza sobre un mandril. Es la forma interna de la pieza final. Los mandriles suelen fabricarse en acero templado, aluminio o incluso madera en caso de tiradas cortas.

Los mandriles mecanizados con precisión son necesarios en las operaciones CNC que existen para proporcionar resultados repetibles y precisos.

2. Tornos giratorios

La primera máquina que hace girar y sostiene el disco de aluminio es un torno giratorio. También sujeta el mandril y el portaherramientas. Existen dos grandes categorías:

• Tornos manuales: Manipuladas a mano, normalmente por operarios experimentados en producciones personalizadas o pequeñas.
• Tornos giratorios CNC: pueden controlarse por ordenador y, por tanto, utilizarse en la producción en serie y de componentes de alta precisión.

3. Herramientas de conformado

Las herramientas de hilatura presionan el aluminio contra el mandril de hilatura para darle forma. Estarán disponibles en distintos perfiles, induciendo curvas y contornos distintos.

Los más comunes son:

• Rodillos: Son herramientas de acero o latón que se desplazan por la superficie.
• Quemadores: pulen y afinan la superficie.
• Cucharas y palos: los medios de hilatura manual conocidos.
• Difieren en su naturaleza: Estas herramientas difieren en su naturaleza: algunas son manuales y otras se instalan en robots.

4. Herramientas de corte y recorte

Una vez realizada la forma, se puede retirar el material sobrante utilizando un instrumento de corte. Se trata de las herramientas acopladas al torno, y son como herramientas de torneado de metal.

Tienen bordes de corte limpios y precisos y son especialmente beneficiosas cuando hay que fabricar una pieza concreta de un diámetro o longitud específicos.

5. Herramientas de refrigeración y lubricación

Los lubricantes se utilizan habitualmente para minimizar la fricción y el calor al girar. Pueden ser aceites, ceras o compuestos especiales. La aplicación directa de lubricante se realiza en sistemas CNC, en los que se utilizan aplicadores automatizados que suministran el lubricante a la zona de conformado.

En otros casos, se utilizan ventiladores o sistemas de refrigeración para controlar la temperatura cuando hay giros prolongados.

6. Equipo de calentamiento de hilatura en caliente

El calor puede ser necesario para la embutición profunda o en aleaciones duras. El aluminio se ablanda con sopletes de gas o mediante un calentador de inducción y, a continuación, se martillea para darle cualquier forma sin que se agriete.

Esto ocurre especialmente en los procesos de hilatura que trabajan con aluminio 6061 o con piezas brutas de paredes gruesas.

Usos de las piezas giratorias de aluminio

El campo de aplicación del producto o de la pieza giratoria es muy amplio en el segmento del aluminio debido a la resistencia del material, su ligereza y también su resistencia a la corrosión. Algunas de las áreas de aplicación más destacadas son las siguientes:

Defensa y aeroespacial

Los conos de nariz, las piezas de motor y los depósitos de combustible de la industria aeroespacial, en la que el rendimiento y el peso son factores importantes, utilizan piezas giratorias de aluminio. Son muy adecuadas para el vuelo y la utilización espacial por su estructura sin juntas y su capacidad para resistir la presurización sin fallos.

Industria del automóvil

Aplicaciones en automóviles incluyen embellecedores y ruedas decorativas, componentes de alto rendimiento para la conducción de aire y fluidos, e hilaturas. Las piezas hiladas de peso ligero y alta resistencia al calor contribuyen al ahorro de combustible y a la funcionalidad de las hilaturas.

Productos industriales y comerciales

Las piezas utilizadas en los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, en los equipos de iluminación comercial, en los equipos de procesamiento químico y en los utensilios de cocina industrial suelen utilizar piezas de aluminio hilado. Son resistentes a la corrosión y mantienen su forma tras ser prensadas, por lo que tienen una larga vida útil.

Bienes de consumo

Ya se trate de utensilios de cocina de lujo, como un bol para mezclar, carcasas de altavoces de alta calidad o incluso lámparas decorativas de exterior, las piezas giratorias de aluminio se incorporan a nuestros productos cotidianos. Son una de las preferidas por los diseñadores, sobre todo por su belleza estética y su funcionalidad para los fabricantes.

Dificultades en la hilatura de aluminio

A pesar de los numerosos beneficios asociados al proceso, es otra historia. Hay algunos casos de aleaciones de aluminio , como las que se agrietan con facilidad cuando no se recuecen lo suficiente y se hilan. La precisión necesaria para hacer tiras con el mismo grosor, especialmente en formas complicadas, también requiere trabajadores cualificados o costosas máquinas CNC. Además, el diseño de una pieza de hilatura requiere una atención especial a la geometría de la pieza; una geometría demasiado afilada o demasiado abrupta puede ser difícil de fabricar con éxito.

El otro problema es el del desgaste de la herramienta. Aunque el aluminio es ligeramente más blando que otros metales, la fricción surge cuando hay un contacto constante entre la herramienta y el material sometido al proceso de hilatura. A la larga, esto puede desgastar el utillaje y puede ser necesario cuidarlo o sustituirlo para garantizar el mantenimiento de la calidad.

Hilatura manual frente a hilatura CNC: La tradición y la innovación

En algunas condiciones artesanales o de baja producción, se adopta preferentemente la hilatura manual. Hilatura manual Los artesanos especializados en hilatura manual pueden fabricar componentes a medida, que suelen ser productos únicos o pequeñas series con mérito artístico.

La hilatura CNC, por el contrario, es la más adecuada para la producción a gran escala. Proporciona regularidad, repetición y rapidez. Mediante un software muy desarrollado, las geometrías complicadas pueden programarse y reproducirse con la mínima participación de un trabajador humano. Con la automatización de las industrias, la hilatura CNC es la nueva normalidad en la producción a gran escala de las llamadas piezas de hilatura de aluminio. 

Tipos de hilatura de aluminio y metal

La hilatura metálica de aluminio se presenta en muchas variedades; cada tipo se utiliza de distintas maneras y para cumplir diversos fines. En función de la complejidad de la pieza, el grosor de los materiales y el volumen de producción, el proceso puede modificarse.

1. Hilatura manual

La hilatura manual es la práctica más convencional de la llamada hilatura de aluminio. En ella, operarios experimentados controlan herramientas manuales para golpear el aluminio alrededor de un mandril de hilatura. Es muy delicada y exige mucha experiencia.

Es perfecto para producciones poco prácticas, como prototipos o lotes pequeños, o decoraciones. Es más rápido que los procesos automatizados, pero tiene la ventaja de que el diseño puede adaptarse a los cambios.

2. Hilatura CNC (hilatura controlada numéricamente por ordenador)

La hilatura CNC es un proceso moderno conocido como hilatura de aluminio metálico. En él intervienen máquinas operadas por ordenador que forman el aluminio con extrema precisión.

El operario introduce el diseño en la máquina a través de un software, y la máquina realiza todo el proceso de conformado automáticamente. La hilatura CNC es muy adecuada para producir grandes cantidades y diseños intrincados. Hace que sea consistente, repetible y tiene un tiempo de entrega corto.

3. Hilatura de cizalla

Durante la hilatura de cizalladura, el grosor del aluminio se reduce a medida que se moldea sobre el mandril. La pieza también tiene una pared más fina, pero se mantiene el mismo diámetro de la pieza bruta original. Esta técnica se aplica cuando el objetivo es fabricar piezas ligeras pero duraderas. fundición de aluminio para hilatura.

Tiene aplicación común en la industria automovilística y aeroespacial, donde los factores de peso y resistencia son de gran importancia.

4. Hilatura en caliente

La hilatura en caliente es un proceso en el que el calentamiento del aluminio se realiza antes o durante la hilatura. Esto facilita la formación de materiales duros o gruesos, incluida la aleación 6061.

El ablandamiento del aluminio se realiza mediante un soplete o un calentador de inducción. Esto elimina el agrietamiento y mejora el acabado superficial de diseños más profundos o complejos de lo que comúnmente se conoce como hilatura de aluminio.

5. Formación de flujos

La conformación por estirado es una variante específica de la hilatura en la que el material se presuriza para que fluya contra el mandril, creando piezas cuyas paredes tienen distintos grosores. Combina los procesos de hilatura y extrusión.

Puede aplicarse en la creación de piezas cilíndricas largas como tubos, carcasas de misiles o carcasas de motores en el uso de las llamadas piezas de hilatura de aluminio.

El papel de China en la fabricación de hilaturas de aluminio

China es líder mundial en la fabricación de hilatura metálica de aluminio. En los últimos veinte años, ha establecido una base industrial enorme y competitiva que se ha caracterizado por unos costes de producción bajos y unos conocimientos técnicos cada vez mayores.

Centro de fabricación chino-mundial

En China hay miles de empresas de fabricación de metal, y muchas de ellas producen homólogos de aluminio en la aplicación de hilatura. El país tiene soluciones para prácticamente cualquier industria: fabricación de automóviles, aeroespacial, electrónica, utensilios de cocina y muchas otras, así como talleres tmall y fábricas de mecanizado CNC altamente equipadas.

Esta vasta infraestructura permite a los proveedores chinos ofrecer plazos de entrega rápidos, producción en serie y personalización.

Equipamiento y tecnología

Varios fabricantes chinos han invertido mucho en modernas máquinas de hilar controladas por CNC. Estos talleres de fabricación pueden trabajar con formas intrincadas, gran precisión y tolerancias estrechas.

Y al tener acceso al avanzado nivel de automatización, robótica y sistemas de control de calidad, China puede considerarse la fuente de alta calidad de las llamadas piezas de hilatura algorítmica de todo el mundo.

Eficiencia de costes

La rentabilidad es una de las mayores oportunidades para China. Materias primas como el aluminio no plantean grandes problemas, y el coste de fabricación es inferior al del mundo occidental.

Esta ventaja de costes permitirá a los clientes extranjeros adquirir piezas hiladas a precios competitivos, sin comprometer la calidad ni la consistencia.

Liderazgo en exportación

China es uno de los principales exportadores de productos hilados de aluminio. La mayoría de las grandes empresas de Estados Unidos, Europa y el Sudeste Asiático dependen de firmas chinas tanto para crear prototipos como para la producción en serie.

Los clientes de las industrias de fabricación de utensilios de cocina, así como los proveedores satélite de componentes, obtienen sus servicios de precisión en la hilatura de aluminio metálico en China.

Innovación y desarrollo

China está siendo reconocida como una fuerza innovadora de la época, aunque en el pasado se la conocía más por la producción en serie. Muchas empresas cuentan con un departamento de I+D dedicado a la ciencia de los materiales, el utillaje y la optimización del diseño.

Ante la creciente demanda de las industrias, que necesitan piezas más baratas y resistentes, así como más detalladas, los fabricantes chinos responden con gran rapidez a tales exigencias.

El futuro y la sostenibilidad de la hilatura metálica

El aluminio es uno de los metales que se reciclan fácilmente en la Tierra. Hay pocos residuos en el proceso de hilado, por lo que este proceso se ajusta a los objetivos de fabricación sostenible. Pueden reciclarse para producir piezas de aluminio hilado que pueden reciclarse al final de su vida útil, construidas a bajo coste con material reciclado.

Con una atención cada vez mayor a las actividades respetuosas con el medio ambiente por parte de las industrias, la importancia del término hilatura de aluminio metálico no deja de aumentar. La combinación de inteligencia artificial, automatización y control de calidad basado en datos está haciendo que los procesos sean más precisos y eficientes. Estas incorporaciones están permitiendo a los fabricantes ahorrar dinero, mejorar la uniformidad de los componentes y ampliar la actividad sin excederse.

Conclusión

La hilatura de aluminio metálico ha sido un proceso muy importante en el nuevo régimen de fabricación. Su eficacia, resistencia y versatilidad la han hecho relevante incluso mucho después de los primeros días de la aviación, hasta los actuales proyectos de la era espacial. La hilatura es también una alternativa eficaz para fabricar cualquier tipo de artículo decorativo para el hogar o componentes aeroespaciales de alta precisión.

Las posibilidades de la tecnología de hilatura siguen desarrollándose cada año. Sin embargo, las reglas sencillas siguen siendo las mismas: girar, empujar, h, y formar. En esos sencillos pasos se esconde la forma de un gran arte que convierte discos metálicos corrientes en elementos básicos que impulsan nuestro mundo.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuál es la hilatura metálica del aluminio?

La hilatura de aluminio implica el uso de un torno de hilar para dar forma redonda a una pieza plana de aluminio y convertirla en un disco. Fabrica piezas lisas y robustas pero ligeras para distintos sectores.

2. ¿Cuáles son las ventajas de la hilatura de aluminio?

Acabado liso, mínimo desperdicio, alta relación resistencia-peso y bajo coste de material son algunas de las ventajas del proceso conocido como hilatura de aluminio. Resulta un buen proceso a la hora de fabricar piezas duraderas y simétricas de forma directa y a altas velocidades.

3. ¿Cuáles son los componentes de la hilatura de aluminio?

La aplicación de piezas giratorias de aluminio da energía a aplicaciones aeroespaciales, de iluminación, automoción, utensilios de cocina y médicas. Las más típicas son conos, cúpulas, cuencos, carcasas y reflectores.