Embutición de hojalata barnizada en la fabricación de tapas twist-off

Resumen

La investigación llevada a cabo en esta Tesis se plantea para abordar el problema de la generación de defectos y producto no conforme en una línea de fabricación de tapas de tipo Twist-off mediante el proceso de embutición de hojalata barnizada. En el proceso de fabricación, pueden aparecer defectos superficiales en forma de manchas o arañazos sobre la superficie de la tapa, lo cual provoca su rechazo. El empleo de la hojalata barnizada como materia prima, con baja dureza superficial, es responsable de la aparición relativamente frecuente de defectos, en relación con otros procesos de embutición que utilizan materiales con mayor dureza superficial. Los defectos analizados son fruto del comportamiento tribológico del par formado por la hojalata barnizada y los utillajes (matriz y punzón), que están sometidos a un deslizamiento relativo bajo carga, con contacto lubricado. En concreto, esta Tesis Doctoral se centra en el análisis de la lubricación del proceso. Se analizan comparativamente tres aceites lubricantes empleados en el proceso industrial de embutición de hojalata barnizada: H115AL, EUROLUBE y MK-VAPOL. En la metodología desarrollada, se planifican ensayos en laboratorio y también en planta, valorando desde este doble enfoque las influencias de las diversas variables en la generación de los defectos en las tapas. Se realizó una caracterización físico-química básica de los tres lubricantes estudiados, midiendo su viscosidad, la tensión superficial y el ángulo de contacto sobre la hojalata con dos tipos de barniz comúnmente empleados en la fabricación de tapas para industria alimentaria. La caracterización tribológica se abordó mediante ensayos normalizados de desgaste de 4 bolas (adaptación de ASTM D4172), así como ensayos de desgaste bola-placa alternativo (según ASTM G133) sobre probetas estandar de acero AISI 52100. Se analizó tanto el coeficiente de fricción durante el ensayo, como las superficies desgastadas tras el ensayo. En planta industrial, se ha monitorizado el proceso, con un conteo de defectos sobre trapas empleando los diferentes lubricantes, así como estudiando la homogeneidad en la distribución de lubricante sobre la plancha de hojalata previo al proceso de embutición, empleando distintos caudales de aporte de lubricante. Considerando la protección contra el desgaste, el lubricante H115AL evidencia un comportamiento claramente superior a los otros dos, por su mayor viscosidad, si bien por ello presenta problemas en su distribución sobre la superficie de la hojalata en el proceso industrial. Como conclusión fundamental se puede afirmar que el control preciso en máquina de las variables de lubricación, con el lubricante idóneo, resulta crítico para asegurar la conformidad del producto. En este sentido, la posición de los difusores de lubricante, y el caudal del mismo, se relaciona directamente con dos de los defectos característicos observados, como son el arrastre de barniz, o el manchado del mismo, asociados a la carencia o exceso de lubricante, respectivamente. Por otra parte, no resulta evidente relacionar los resultados de los ensayos de laboratorio y de planta, por las propias características de los ensayos realizados, y por la dificultad adicional de reproducir los mecanismos reales de funcionamiento del troquel en sus fases de operación, lo que propiciaría llevar a cabo futuras líneas de investigación.