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GUIA N° 1
TROQUELADO
CUETIONARIO
1. Objetivos básicos del troquelado:
a. Dar forma a materiales sólidos, y en especial para el estampado de metales en frío. esta
forma puede ser perforado, (punzonado), doblado, estampado, etc.
b. No utilizar como proceso de fabricación el arranque de viruta.
c. Minimizar tiempo y costos de fabricación de una pieza.
d. El máximo aprovechamiento del material a utilizar.
e. Poder realizar la fabricación de piezas en serie.
f. Trabajar con geometrías complejas, difíciles de realizar mediante algún tipo de mecanizado.
2. Diferencias entre una prensa de carrera lenta y una de carrera rápida
|Prensa de Carrera Lenta |Prensa de Carrera Rápida
|
|Usada en procesos de corte de grandes áreas, donde se necesita |Los procesos de corte
sencillos o de pocas áreas, y de bajos |
|un mayor torque o fuerza de corte. |espesores, donde se busca un mayor
rendimiento y mayor velocidad|
| |de producción. |
|Para generar doblados de superficies significativas o complejas.|Puede ser usada en
pequeñas superficies, ya que en áreas mayores|
| |puede llegar a generar deformaciones y arrugas en los
|
| |materiales. |
|Embutido profundo o de geometría compleja, asegurando la |Embutidos simples o
pequeños para asegurar el desplazamiento |
|fluencia del material. |rápido de la tira de acuerdo a la carrera de la
prensa. |
|Se puede utilizar en piezas tanto delgadas como gruesas, puesto |Por lo general se aplica en
piezas de bajos espesores, puesto |
|que este tipo de prensa puede soportar mejor las cargas |que con piezas más gruesas el
material puede llegar a sufrir |
|elevadas. |desgarres en vez de fluir como se debe, además el
tipo de prensa|
| |rápida puede no soportar las cargas muy elevadas por la
|
| |velocidad de trabajo. |
|Los troqueles y las piezas accesorios, deben estar diseñados |Los troqueles y demás piezas
deben estar diseñados para soportar|
|para soportar cargas elevadas. |cargas y además soportar la fricción del
trabajo repetitivo a |
| |gran velocidad. |
3. Principio de funcionamiento prensa excéntrica.
Las de conducción excéntrica se usan sólo donde se necesita un solo martinete de golpe
corto. La energía del volante se puede transmitir al eje principal, ya sea directamente o a
través de un tren de engranes. La prensa de junta articulada se ajusta idealmente a las
operaciones de acuñado, prensado o forja. Tienen una carrera corta y es capaz de imprimir una
fuerza extrema. Hay un árbol de la excéntrica accionado por un motor a través de un volante
con embrague y dispositivo de frenado sobre la excéntrica de este árbol se halla dispuesto un
manguito excéntrico que puede girarse y se fija al árbol por medio de un anillo con garras. Si se
afloja el anillo con garras podrá girar el casquillo excéntrico respecto al árbol de la excéntrica.
Con ello puede variarse la corredera de la prensa, la carreara puede variarse según el tamaño
de la prensa desde 0 hasta una carrera máxima. El movimiento alternativo se transmite a la
corredera desde la cabeza de la biela por medio de un husillo con bola. Este husillo puede girar
y con ello atornillarse o desatornillarse en la cabeza de la biela, mediante este ajuste de la
altura y de la carrera se acciona la parte excéntrica por medio de un cigüeñal que a su vez esta
ejecutado por un motor eléctrico.
4. Clasificación de las prensas según su medio de accionamiento.
|Ariete |Métodos De Aplicación De Potencia Al|
| |Ariete |
|Vertical de simple efecto |Manivela |
|Vertical de doble efecto |Leva |
|En cuatro correderas |Excéntrica |
|De configuración especial |Tornillo de potencia |
| |Cremallera y piñón |
| |Junta articulada |
| |Hidráulica |
| |Palanca acodillada |
| |Neumática |
5. Procesos de troquelado existentes
|TIPO DE PROCESO |APLICACIONES |
|Cizallado, Cortado, |Es un proceso de corte para láminas y placas. Puede llegar a |
|Guillotinado |definirse como cortes sin geometrías especificas. |
|Mortajado |Mortajado es un proceso de corte fino para la lamina y plancha y |
| |difiere del cizallado en que la cuchilla esta a cierto ángulo. |
|Niblado |El corte de laminas (Niblado) incluye hacer recortes sucesivos |
| |hasta que se produce una forma más grande o recortada. |
|Perforación |Para recortar un agujero conformado en una lamina o placas |
| |metálicas. Las aplicaciones incluyen perforar las arandelas hacer |
| |agujeros para remaches mediante elementos estructurales de acero, |
| |aberturas en paneles que se van a terminar con otros procesos a |
| |fin de poder montar instrumentos o equipos y en operaciones |
| |similares. |
|Punzonado |Una operación de corte de chapas o láminas, generalmente en frío, |
| |mediante un dispositivo mecánico formado por dos herramientas |
|Acuñado |Es casi un trabajo en frió con piezas pequeñas. Se desplaza el |
| |material por la presión y el impacto hacia las cavidades de la |
| |matriz. Su aplicación principal para fabricar monedas medallas y |
| |piezas similares. |
|Muescado, Recortado. |Remoción de piezas (o de diferentes formas) de las orillas. |
| |También llamado destijerado. |
|Lanceteado |Dejar una oreja sin quitar material alguno. |
|Doblado |Doblar una lamina según las medidas. |
|Embutido |Piezas superficiales y profundas con formas relativamente simples.|
TRABAJO INDEPENDIENTE
1. procedimiento de montajes de troqueles en una prensa.
[pic]
Como podemos observar en la figura, el troquel se monta en la bancada o mesa de la
respectiva mesa la cual tendrá canales en t para disponer de bridas o tornillos de sujeción el
cual son los que van a anclar a la bancada a nuestro respectivo troquel hay que tener en
cuenta una perfecta alineación entre la matriz y el punzón de nuestro troquel.
En el cabezal de la prensa se sujeta la parte superior de nuestro troquel el cual va a realizar la
carga a la respectiva placa o chapa de material a troquelar obviamente va sujetada al cabezal
puede ser como en este ejemplo con un tornillo de apriete que mantendrá sujetada la parte
superior.
2. partes de una prensa y sus respectivas funciones
a. transmisión: es la parte fundamental de la prensa es la que transmite la fuerza a
cualquiera de los elementos de accionamiento puede ser mecánico, neumático o hidráulico.
b. bancada o mesa fija de la prensa: Cimentación y soporte principal de la estructura sobre
la que se montan y guían las partes operativas de la máquina.
c. armazón: parte que protege los elementos internos de la prensa.
d. volante: Dispositivo principal localizado en la corona de la prensa mecánica, que está
sujeta a la fuente de poder y regula el movimiento correspondiente del émbolo.
e. Émbolo: Porción superior principal de la prensa que recorre hacia arriba y hacia abajo
dentro del bastidor. La porta-matriz superior está unido al émbolo.
f. Corona: Parte superior de la prensa que contiene los mecanismos de impulso o cilindros,
que guían el movimiento correspondiente del émbolo.
g. Bastidor: Estructura de la prensa que soporta el émbolo sobre la base y guía el
movimiento correspondiente del émbolo.
h. Cigüeñal: Dispositivo que en algunas prensas mecánicas conecta el émbolo al volante.
i. Cilindro: Impulsor principal de una prensa hidráulica o neumática que utiliza fluido para
forzar el movimiento del pistón encerrado dentro del dispositivo.
[pic]
3. principio de funcionamiento de las prensas
El funcionamiento de las prensas operadas con motor está basado en el siguiente principio:
El motor hace girar un volante de la prensa que está unido al cigüeñal de la misma
directamente o por medio de engranes o bandas, operándose con auxilio de un embrague de
fricción; Este embrague es accionado por medio de un pedal o una estación de botones.
El embrague se desconecta automáticamente después de cada revolución, a no ser que el
operador mantenga oprimido el pedal, en cuyo caso la prensa repite el trabajo.
Después de que el embrague desconecta al volante, un freno detiene el movimiento del
propio cigüeñal. Una biela transmite el movimiento del cigüeñal a una parte móvil de la prensa
o ariete, deslizándose éste en unas guías.
Cuando las prensas no requieren que el accionamiento sea mecánico se utiliza un o mas
cilindros hidráulicos el cual ejecutaran el proceso del embolo que se encarga de realizar el
respectivo prensado, la carga varía dependiendo de la respectiva presión suministrada al
sistema.
GUÍA N° 2
TECNOLOGÍA EN LA FABRICACIÓN DE TROQUELES
CUESTIONARIO
1. Diferencias entre erosionado por hilo y por penetración
|POR HILO |POR PENETRACION |
|Para erosionar utiliza un hilo mínimo de 0.3mm, que va instalado |Para erosionar utiliza un
electrodo, que puede estar fabricado en|
|en un carrete y transportado hasta otro en otro extremo. |cobre electrolítico o en
grafito. |
|Desgaste rápido del material erosionador en este caso el hilo, por|El desgaste es menor, un
electrodo se puede utilizar varias veces |
|lo general solo se puede utilizar una sola vez, salvo en el caso |para ejecutar la misma
función de erosionado. |
|del hilo de Tungsteno. | |
|Es un proceso bastante demorado. Aún más que el de penetración. |Se demora tiempo en
realizar el respectivo erosionado. |
|Sus costos son aún más elevados que el de penetración. |Representa unos costos altos.
|
|El movimiento lo realiza la mesa, en los tres ejes, mientras que |Durante la erosión solo
trabaja en la mesa mientras ésta no se |
|el hilo se desplaza en los carretes. |este moviendo, el movimiento lo realiza el
penetrador. |
2. Etapas para el desarrollo de un troquel
a. Evaluación de costos
b. Tipología de la pieza
1. Tamaño
2. Material y características
3. Dimensiones
4. Tolerancias
5. Proceso obtención
6. Especificaciones técnicas
c. Diseño del troquel
1. Progresivo
2. Axial o coaxial o compuesto
3. Materiales
4. Proceso de fabricación
5. Disposición
6. Partes
7. Cálculos cargas y esfuerzos
8. Tipo de prensa a utilizar
9. Tamaño
d. Maquinaria a utilizar
1. Tornos
2. Fresadoras
3. Limadoras
4. Mandriladoras
5. Rectificadoras
6. Taladros
7. Procesos de erosionado
8. Tratamientos térmicos
e. Plan de trabajo
1. Cronograma
2. Rutas de trabajo
3. Cálculos
f. Ejecución del proyecto
g. Puesta en marcha
3. Importancia de costos en el desarrollo de la matriceria
Los costos de matriceria son de vital importancia porque por medio de un análisis en cuanto
al costo de fabricación de nuestro troquel, añadiendo coste de producción se puede ver si es
viable la fabricación del troquel para la producción esperada. Tenemos que tener en cuenta
costos indirectos y directos tanto para la fabricación del troquel como los de la producción de
dicha pieza con los requerimientos específicos.
4. Principales diferencias entre mecanizados finales y los primarios
|MECANIZADOS PRIMARIOS |MECANIZADOS FINALES
|
|Acabados de desbaste, piezas con ciertas rugosidades, dependiendo |Mejores acabados,
piezas con superficies uniformes de muy bajas |
|de la herramienta, maquina y hombre. |rugosidades.
|
|Para verificar el proyecto |Tolerancias según los planos de la pieza
|
|Montajes y ajustes para el correcto funcionamiento. |Prueba de producción de la
pieza y control de calidad final. |
|Verificación de piezas. |Ajustes finales y puesta en marcha de la
producción de la pieza. |
5. Principales aceros que forman cada clasificación citada en el capitulo
|ACERO |FUNCION PARA EL TROQUEL
|
|F-1110, 1.1141, XC-15, 1370 |Buen material para soldadura
|
|F-1140, 1.1191, XC-45, 1650 |Bonificar o temple por inducción
|
|F-1250, 1.7220, 35 CD 4, 2234 |Bonificar dureza max. 35 HRc.
|
|F-1280, 1.6511, 35 NCD 4 |Piezas para resistencia a la fricción
|
|F-5211, 1.2379, Z160CDV12, 2310 |Alta resistencia al desgaste
|
|F-5220, 1.2510, 90MCV5, 2140 |Piezas que trabajan a tensión
|
|F-5229, 1.2842, 90MV8 |Tenacidad y elasticidad
|
|CHAPA AZUL, 1.1248, XC-70, 1774, F-114, |Fabricación de sufrideras
|
|F-522,F-524 | |
|CARMO, 2249 |Acero pretemplado a 46Hrc
|
|GG-25, FGL215HB,0215-00 |Fundición gris para bases
|
|GGG-60, FGS600-3, 0732-03 |Fundición de acero. Carros-pisador
|
TRABAJO INDEPENDIENTE
1. Esquema respecto a la planificación del proyecto asignado.
El esquema a seguir y el planeado para la realización del proyecto asignado para el área de
troquelería es el siguiente:
a. Diseño del troquel y levantamiento de planos
b. Planificación del material a utilizar, tipos de mecanizados a seguir.
c. Planificación de trabajos medidas y especificaciones.
d. Mecanizado de piezas.
e. Metrología
f. Pruebas
g. Ajustes
h. Puesta en marcha
2. Investigar métodos CAD- CAM y su aplicación en la materia
En el campo de la Matriceria sobre todo en la fabricación de moldes el programar una
máquina CNC para obtener geometrías complejas a más puede ser una tarea muy laboriosa, y
por ello susceptible a errores si es que se requiere producir piezas de lotes pequeños o únicos.
Por ello es cada vez más común que una máquina herramienta CNC trabaje en conjunto con un
software de mecanizado. es de vital importancia los métodos que se utilizan para el proceso
del diseño de troqueles y matrices: usualmente se utilizan herramientas informáticas como
AutoCAD, Autodesk Inventor, Autosketch, programas de la compañía AutoDesk, CATIA, Tekla
Structures, Pro/Engineer, Microstation, IntelliCAD, QCad, Rhinoceros, 3D, Solid Edge,
SolidWorks, Unigraphics, NX4, ArchiCAD para el modelado del CAD y los programas utilizados
en el CAM; PowerMill, Tebis, WorkNC, MaterCAM, Machinning Strategist Cimatron, HyperMill,
Procam, Surfcam, Edge Cam, Esprit CAD-CAM, Bob CAD-CAM.
GUIA DE LABORATORIO N°3
PREPARACION DE LA TIRA Y ALIMENTACION DE UN TROQUEL
CUESTIONARIO
1. Calcular el paso asumiendo que su proyecto es desarrollado como una matriz progresiva.
Proyecto de embutido profundo, según los cálculos se obtienen los siguientes resultados.
Diámetro de desarrollo es de 35,79 mm
Espesor de la chapa es de 0,75 mm… Calibre 22
Espacio entre pieza y pieza = 3 x (e) = 3 x 0,75 mm = 2,25 mm
Paso = Diámetro de desarrollo + espacio entre piezas
Paso = 35,79 mm + 2,25 mm = 38,04 mm
2. ¿Cuál sería la distribución de tira ideal según el ítem anterior?
[pic]
3. ¿Cómo se calcula el material de recorte para piezas con formas irregulares y que presentan
embutidos profundos?
Se calcula mediante el diámetro de desarrollo de la pieza, (en caso que sea una pieza
circular), en el caso de piezas de forma irregular se debe calcular el desarrollo que debe tener
esta pieza, es decir, llevar el área de la figura embutida, que es igual a la sumatoria del área del
fondo de la pieza, y la de las caras; claro está, que las piezas por ser irregulares nunca se llega a
tener un cálculo del todo acertado, por tal razón se debe dejar una tolerancia por encima del
área estimada y luego recortar la superficie sobrante.
4. ¿Cuáles son los factores que influyen en la preparación de la tira?
Los factores que influyen en la distribución y preparación de la tira es:
a. La complejidad de las piezas (geometría compleja).
b. Márgenes de separación entre pieza y pieza.
c. El paso del troquel.
d. Margen de la cuchilla de paso, (si es una, o necesita dos cuchillas de paso)
e. Espesor y ancho de la lámina.
f. Tipo de alimentación del troquel
g. Especificaciones de la prensa. (tipo de carrera, capacidad, etc.)
5. ventajas y desventajas de los sistemas de alimentación según operaciones de troquelado
| |VENTAJAS |DESVENTAJAS |
|Corte, cizallado |Se puede tener un avance rápido en el paso de|Si es muy grande,
es posible que el troquel |
| |la tira, y las piezas cortadas salen |necesite calzos; y además se
deben retirar |
| |fácilmente por el lado posterior del troquel |las piezas que quedan
debajo, de algún modo. |
|Embutido |Si el embutido es poco profundo, se puede |Si el embutido es
profundo, se dificulta la |
| |tener un buen avance de la tira, y tener |operación de alimentación, y
se deben |
| |operaciones de forma rápida. |instalar elementos adicionales,
como |
| | |elevadores de tira, pines. |
| | |Algunos embutidos deben realizarse en varios
|
| | |golpes, lo cual hace que el avance de la tira|
| | |sea lento. |
| | |Por lo general se debe alimentar de forma |
| | |manual. |
|Doblado |Si el doblado de la tira no es muy complejo, |No todas las piezas
que se pueden doblar |
| |se puede tener una buena distribución de la |pueden tener un sistema
de alimentación. |
| |tira, un avance bastante rápido, y varias | |
| |operaciones de doblado en una sola carrera de|
|
| |la prensa. | |
TRABAJO INDEPENDIENTE
1. Diferentes comportamientos de los materiales en cada proceso de prensado
Cizallado: En este proceso, tanto la tira como la pieza terminada tienden a pegarse bien sea
de la matriz o del punzón; dependiendo las dimensiones del troquel, el espesor de la lamina,
las tolerancias, la tira de material se calienta, y en ocasiones comienza a desgarrarse en los
bordes de la pieza.
Embutido y Doblado: el material tiende a levantarse, debido a la carga que se aplica en su
centro, para evitar esto se instala un pisador o prensa chapa; cuando las tolerancias de los
troqueles no es correcta, el material tiende a arrugarse en sus bordes, o se comienza a rayar
en su superficie externa.
2. Diferentes partes de un alimentador y funcionamiento
Un sistema de alimentación busca reemplazar el operario, y hacer más eficiente el proceso
de troquelado de las piezas; El sistema más común de accionamiento de todo el dispositivo de
alimentación, viene dado por una leva dispuesta sobre el cigüeñal de la prensa, de manera que
a cada giro de su eje, el alimentador realice un nuevo ciclo de trabajo. Automáticamente, los
otros dos dispositivos deberán aprovisionar y aplanar el material antes para que el
alimentador lo introduzca en la matriz; estos dispositivos son el devanador, y el enderezador
de material.
El desenrollado y aplanado de la chapa se realiza cada vez que un palpador automático
instalado en el desenrrollador o devanador detecta que la curva de material en forma de bucle
que debe existir entre el enderezador y el alimentador está por debajo del punto mínimo
marcado.
Por ejemplo; cuando la flecha de la curva de material entre el desenrrollador y el
enderezador es alta, el dispositivo no actúa, por el contrario, cuando la flecha es pequeña el
palpador actúa y aprovisiona nuevamente de material.
Para garantizar el avance exacto de la tira de material, el alimentador tiene instalado un
palpador de avance de la chapa.
GUÍA DE LABORATORIO 4
ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN
[pic]
∑Mo = (15 Ton)(6 in) + (45 Ton)(2 in) – (75 Ton)(4 in) = -120 Ton in
∑F = (15+45+75) = 135 Ton
Si corremos el troquel con respecto al eje de referencia de la prensa, una pulgada hacia la
derecha tendremos que:
∑Mo = (15 Ton)(7 in) + (45 Ton)(3 in) – (75 Ton)(3 in) = 240 Ton - 225 Ton = 15 Ton . in
CUESTIONARIO
1. ¿Cómo se clasifican los troqueles de acuerdo a su operación?
Operación que realiza el troquel
• De corte: donde existe separación del material por cizallamiento o punzonado
• De doblado: donde se parte de una pieza plana o cilíndrica y se modifica flexionándolo
longitudinalmente.
• De embutido: cuando se fabrican piezas de diferente geometría, y con cierta profundidad
de acuerdo al volumen.
• De estampado y acuñado: cuando el troquel busca grabar logotipos, textos, referencias, o
formas ya sea en alto o bajo relieve.
2. ¿Qué entiende por fuerza descentrada en los troqueles?
Entiendo por carga descentrada en el diseño de los troqueles cuando se están utilizando
troqueles progresivos en el cual estos realizan múltiples operaciones, y donde también hay el
concepto de troquelado de alta velocidad en procesos de producción; La carga descentrada
ocurre cuando la fuerza neta de la prensa no está en la posición central con respecto a la
prensa durante el golpe, por lo cual conlleva a un ladeo en el troquel, cuando se realiza el
momento del golpe el punzón deteriora la matriz del troquel, se generan rebabas, e incluso se
pueden partir los componentes del troquel.
3. Enumere diferentes diferencias entre un troquel axial y uno progresivo
|Axial |Progresivo |
|Alimentación manual o por pieza a obtener |La alimentación puede darse de
forma automática. |
|No tiene tira de alimentación o es difícil de suministrar debido|Tiene tira de alimentación
para el proceso de troquelado, el |
|a la operación realizada en el interior del troquel |proceso es mucho más rápido.
|
|Se realiza un solo proceso, es decir que realiza en un solo |Múltiples procesos para
obtención de un producto, es decir en |
|golpe toda la pieza a fabricar |una sola carrera del troquel, varias
operaciones para llegar a |
| |un producto final. |
|Un troquel básico (punzón y matriz) |Múltiples punzones y matrices,
dependiendo las operaciones a |
| |realizar. |
4. ¿Qué función cumple la placa prensa chapa en un troquel de embutido?
La función de la placa prensa chapa es sostener la chapa o lamina que se le va a realizar el
respectivo proceso de embutido; ya que el punzón tiende a levantar la lámina en sus extremos
y esto causa problemas en el proceso, puede generar arrugas, rupturas, desgarramientos en la
pieza; la prensa chapa busca sostenerla y permitirle fluir hacia el embutido, sin que la lámina
se levante.
5. ¿Cuál es la diferencia entre un troquel de embutido y uno de estampado?
EMBUTIDO
El embutido se realiza para la fabricación de elementos huecos o con profundidades a partir
de planchas de láminas. El material se estira y fluye hacia el interior de la matriz y se logra la
figura esperada.
El troquel de embutido tiene prensa chapa en la mayoría de los casos, tiene radios por donde
fluye con mayor facilidad la chapa, el punzón se introduce la cantidad suficiente en la matriz
para lograr la figura requerida.
ESTAMPADO
La estampación consiste en grabar por medio de la presión y/o el impacto una serie de
figuras o formas a una pieza previamente seleccionada.
El troquel de estampado no necesita prensa chapa, el material no va a fluir de ninguna
manera, el punzón tiene un relieve de acuerdo a las letras, figuras o formas que se busca
grabar en la pieza, el punzón solo golpea la pieza para grabar la forma requerida y no necesita
introducirse en ninguna matriz.
TRABAJO INDEPENDIENTE
1. Troquel para embutido extra – profundo
Es un tipo de embutido que debe ser realizado en varios golpes del punzón, a fin de llevar de
forma adecuada la lámina dentro de la cavidad de la matriz, por lo general algunos de estos
troqueles son variables, y a medida de que la prensa da la carrera ellos van bajando y
realizando paso a paso la forma deseada.
Las características de la lámina o chapa, es que debe ser muy dúctil, para que fluya de manera
correcta dentro de la matriz, y no se rompa o se rasgue; debe tener buena plasticidad, a fin de
que su deformación sea fácil de lograr; entre menos espesor se tenga de la chapa, ésta será
más fácil de deformar; por ser un embutido profundo, lo mejor es que se tenga una pieza
previa que sea el área de desarrollo de la pieza a embutir.
Diseño de Troqueles
Doblado
Es la operación más sencilla después de la del corte, el mismo consiste en una transformación
en frío o caliente de materiales plásticamente deformables alrededor de un eje recto, donde la
conformación ocurre sin perdida de material, cabe destacar que esta conformación es sin
arranque de viruta con una pequeña variación de la sección transversal de la pieza semi-
terminada, según las condiciones del proceso, no se producen separaciones y se conserva la
integridad del material.
El doblado se utiliza para transformar chapas, alambres, barras, perfiles y tubos, y en el, las
fuerzas externas actúan sobre la pieza de tal forma que las fuerzas internas no pueden
oponerse a una deformación plástica permanente.
A partir del eje de doblado, el material resulta recalcado (compresión) por dentro y estirado
por fuera, y ese lugar de transición entre ambas zonas recibe el nombre de fibra neutra.
La tensión de doblado disminuye hacia la fibra neutra y en sus proximidades el material se
deforma solo elásticamente. Como toda deformación plástica esta acompañada por una
deformación elástica, después de todo doblado ocurre una recuperación elástica que hay que
tomar en cuenta, y esta depende del material. La tensión de doblado aumenta al aumentar la
distancia de la fibra neutra, aumentando también la tensión al disminuir el radio de doblado.
Por ejemplo el cobre recocido blando se dobla mejor que los aceros esto se debe a que tiene
menos resistencia mecánica.
Para el doblado de chapas se emplean máquinas dobladoras o prensas de diversos tipos,
equipadas con moldes o estampas apropiadas formadas de macho y hembra que funciona en
forma análoga a como lo hace el punzón y matriz.
Antes de la operación de doblado se debe determinar la longitud estirada de la pieza que es
igual a la de la fibra neutra, porque esta no sufre recalcado ni estirado y solamente
experimenta una modificación de su forma.
Para las operaciones de doblar en general, es necesario tener en cuenta los siguientes
factores: el radio de curvatura y la elasticidad del material, a ser posible, deben evitarse los
cantos vivos; para este propósito se aconseja fijar los radios de curvatura interiores, iguales o
mayores que el espesor de la chapa a doblar con el fin de no estirar excesivamente la fibra
exterior y para garantizar un doblado sin rotura. Estos radios de curvatura se consideran
normalmente: de 1 a 2 veces el espesor, para materiales dulces y de 3 a 4 veces el espesor,
para materiales duros.
En la transformación plástica se sobrepasa el límite elástico del material y cuando se desplazan
muchos átomos, disminuye la cohesión en los límites de grano. En la zona de tensión máxima
se produce una astricción con agrietamiento subsiguiente.
P= Punzón
M= Matriz
Tipos de Doblado
Doblado en V: La lámina del metal se dobla entre un punzón y un dado en forma de V.
Los ángulos incluidos, que fluctúan desde los muy obtusos hasta los muy agudos, se pueden
hacer con dados en forma de V. El doblado en V se usa generalmente para operaciones de baja
producción y se realizan frecuentemente en una prensa de cortina, los correspondientes dados
en V son relativamente simples y de bajo costo.
Doblado de bordes: Involucra una carga voladiza sobre la lámina de metal. Se usa una
placa de presión que aplica una fuerza de sujeción para sostener la base de la parte contra el
dado, mientras el punzón fuerza la parte volada para doblarlo sobre el borde de un dado.
Debido a la presión del sujetador, los dados deslizantes son más complicados y más costosos
que los dados en V y se usan generalmente para trabajo de alta producción.
Doblado con prensa: Utilizado para doblar laminas en frío, para conseguir diferentes
ángulos su aplicación es bastante buena cuando se requieren piezas especiales y no fabricadas
en serie, puesto que los costos lo justifican.
Doblado de tubería: Con este proceso se consiguen doblar barras y tubos en frío o en
caliente para elementos estructurales, de maquina, muebles, rieles o manijas. Con este
proceso se consigue además, doblar perfilaría o elementos no tubulares como ángulos, para lo
cual se siguen las mismas técnicas.
Doblado por compresión: Realizado comúnmente a mano para doblar tubos y algunas
varillas y perfiles de pared gruesa. Para tubería el radio mínimo debe ser 4 veces el diámetro
del tubo y el ángulo de doblado puede llegar a los 170°.
Doblado por arrastre: Donde el dado se hace girar halando la pieza por una matriz,
este proceso es adecuado para tubos de pared delgada y para radios pequeños y pueden
lograrse dobleces hasta de 180°.
Doblado por prensado: La pieza de trabajo se coloca entre dos soportes y se presiona
contra el dado, es un proceso utilizado para tubos gruesos o perfilaría
Doblado por tracción: Estira longitudinalmente la pieza hasta un limite elástico y se
enrolla alrededor del dado, es muy utilizado para perfiles no tubulares.
Descripción de una estampa para doblar.
El doblado de piezas de chapas se realiza mediante herramientas especiales denominadas
estampas de doblado. Estas estampas, según su construcción, pueden ser también aptas para
curvado.
Se compone de dos partes esenciales: una superior llamada punzón y una inferior llamada
matriz. Completan la estampa dos escuadras laterales, que llevan dos piezas o bien dos pernos
de posición, necesarios para introducir en su punto el elemento de chapa previamente cortada
Análisis de ingeniería del doblado
El metal, cuyo grosor es = t se dobla a través de un ángulo, llamado ángulo de doblado A. El
resultado es una lámina de metal con un ángulo incluido A', tal que A + A' =180°. El radio del
doblez R se especifica nor¬malmente sobre la parte interna, en lugar de sobre el eje neutral.
Este radio del ángulo se determi¬na por el radio de la herramienta que se usa para ejecutar la
operación. El doblado se hace sobre el ancho de la pieza de trabajo w.
Tolerancia de doblado Si el radio del doblado es pequeño con respecto al material, el metal
tiende a estirarse durante el doblado. Es importante poder estimar la magnitud del estirado
que ocurre, de manera que la longitud de la parte final pueda coincidir con la dimensión
especificada. El problema es determinar la longitud del eje neutro antes del doblado, para
tomar en cuenta el estirado de la sección doblada final. Esta longitud se llama tolerancia de
doblado y puede estimar como sigue:
BA=2n — (R + Kbat)
Donde BA = tolerancia de doblado en pulg (mm); A = ángulo de doblado en grados: R =
doblado, pulg (mm); t = espesor del material, pulg (mm); Kba que es un factor para estimar el
estirado.
Recuperación elástica
Cuando la presión de doblado se retira al terminar la operación de deformación, la energía
elástica permanece en la parte doblada haciendo que ésta recobre parcialmente su forma
original. Esta recuperación elástica es llamada recuperación elástica y se define como el
incremento del ángulo comprendido por la parte doblada en relación con el ángulo
comprendido por la herramienta formadora después de que ésta se retira.
SB = A' - A'b / A'b
Donde SB = recuperación elástica; A' = ángulo comprendido por la lámina de metal en grados,
A'b = ángulo comprendido por la herramienta de doblado en grados.
Fuerza de doblado
La fuerza que se requiere para realizar el doblado depende de la geometría del punzón y del
dado, así como de la resistencia, espesor y ancho de la lámina de metal que se dobla. La fuerza
máxima de doblado se puede estimar por medio de la siguiente ecuación, basada en el
doblado de una viga simple:
F= KbfTSwt2
D
Donde F = fuerza de doblado, Ib (N); TS = resistencia a la tensión del metal en lámina, lb/pulg2
(MPa); w = ancho de la parte en la dirección del eje de doblez, pulg (mm); t = espesor del
ma¬terial o la parte, pulg (mm); y D = dimensión del dado abierto en pulg (mm).
Esfuerzo para el doblado.
Es la fuerza necesaria para ejecutar la acción de doblado. Se calcula ésta para
determinar la prensa adecuada para realizar el trabajo. Se determina el esfuerzo de doblado
en V por la fórmula siguiente:
ED= esfuerzo de doblado en Kg.
C= Coeficiente según distancia en h.
R= resistencia a la tracción del material en Kg. / mm².
L= Ancho de doblar.
e = Espesor del material.
h = Distancia de arista a arista.
Para la obtención de un buen doblado debe tenerse en cuenta 3 factores:
La pieza no debe sufrir ningún movimiento anormal durante el doblado.
Los radios interiores de doblado serán como mínimo igual al espesor de la chapa.
Las superficies del punzón y matriz en contacto con la chapa estarán lo mas lisas y
pulidas posibles.
El proceso se realiza de la siguiente forma:
1ª. Fase. El punzón y la parte móvil de la matriz permanecen estáticos en el punto muerto
superior, mientras que en la parte inferior se posiciona una chapa plana lista para ser doblada.
2ª.Fase. El punzón inicia la carrera de descenso, hasta hacer contacto con la chapa e iniciar el
doblado de la misma.
3ª. Fase. Al final de la carrera de descenso el punzón alcanza el punto muerto inferior, y la
pieza queda doblada.
4ª. Fase. Después del doblado, la parte superior o móvil de la matriz retrocede hasta alcanzar
el punto muerto superior, mientras el extractor inferior saca la pieza fuera de la boca de la
matriz está preparada para doblar una nueva pieza.
A partir del eje de doblado, el material resulta recalcado (compresión) por dentro y
estirado por fuera, y ese lugar de transición entre ambas zonas recibe el nombre de fibra
neutra.
La tensión de doblado disminuye hacia la fibra neutra y en sus proximidades el
material se deforma solo elásticamente. Como toda deformación plástica está acompañada
por una deformación elástica, después de todo doblado ocurre una recuperación elástica que
hay que tomar en cuenta, y esta depende del material.
La tensión de doblado aumenta al aumentar la distancia de la fibra neutra,
aumentando también la tensión al disminuir el radio de doblado. Por ejemplo el cobre
recocido blando se dobla mejor que los aceros esto se debe a que tiene menos resistencia
mecánica.
Descripción de una estampa para doblar
El doblado de piezas de chapas se realiza mediante herramientas especiales denominadas
estampas de doblado. Estas estampas, según su construcción, pueden ser también aptas para
curvado.
Se compone de dos partes esenciales: una superior llamada punzón y una inferior llamada
matriz. Completan la estampa dos escuadras laterales, que llevan dos piezas o bien dos pernos
de posición, necesarios para introducir en su punto el elemento de chapa previamente
cortada.
Lubricantes para el doblado y el estampado
Durante las operaciones de doblado y otras de estampado es necesario que las superficies en
contacto entre la chapa y la estampa se deslicen con facilidad y el mínimo rozamiento.
Evidentemente el objeto principal es el de facilitar la operación de dar forma y reducir el
desgaste de las estampas. Con una adecuada lubricación se puede superar también cualquier
pequeño defecto de proyecto o construcción de las estampas y remediar las eventuales
deficiencias del material a estampar; también se pueden eliminar o reducir los desechos de
producción.
Los lubricantes se pueden clasificar de la siguiente manera:
Pastas grasas y jabones:
Magnus N. 421.
Magnus N. 448.
Aceites clorados:
Magnus DO-2A.
Magnus CC2.
Magnus DO-29.
Aceites emulsionables:
Magnus Clean Cut.
Magnus Sulfa-Cool.
Aceites Grasos:
Magnus DO-5ª.
Grasas sulfuradas:
Magnus Cutting Base N. 66.
Magnus DO-6A.
Productos Jabonosos:
Magnus DC-5.
Magnus DC-K.
Magnus DO-17.
Operación de curvado
Los mismos conceptos y consideraciones expuestas para el doblado son válidos para el
curvado. Esta operación se distingue del doblado por su distinta función característica.
Mediante el empleo de estampas especiales y diferentes, se puede curvar lo mismo un hilo de
acero que una tira de chapa para obtener, respectivamente, un gancho o un tubo.
Uno de los curvados se realiza mediante una estampa con matriz móvil.
En este caso la estampa de curvar debe desempeñar la función de transformar un elemento de
chapa plana en otro de forma cilíndrica hueca (tubo).
En este puede verse cómo la sección de la pieza de chapa esta constituida por un segmento
rectilíneo terminado en dos trozos curvos; estos dos trozos han sido hachos expresamente
para facilitar la curvatura de la chapa en la estampa y, al mismo tiempo, para obtener la unión
en V que facilite la soldadura de los dos extremo de la pieza. Las dos curvas terminales se
obtienen simultáneamente con el corte si la chapa no supera el espesor de 1 mm, adoptando
el método de construir el punzón convexo según el perfil a obtener. Para construir el tubo, son
necesarias dos estampas; sin embargo, en el caso de que la chapa supere el espesor de 1 mm,
se necesitará otra estampa para ejecutar los dos redondeados a continuación de la operación
de corte. Con un método más perfeccionado se puede realizar la fabricación del tubo mediante
una sola estampa; lógicamente, esto será más complicado pero en parte compensará, con una
producción superior, al gasto sufrido para construirla. La figura 45 presenta esquemáticamente
las tres fases de curvado realizadas con una sola estampa: en una primera fase, la chapita sufre
la cortadura y el principio del curvado; en una segunda sufre el primer curvado, y en una
tercera, el curvado completo.
De todos modos, estas fases se suceden en un solo tiempo, es decir, en una sola carrera
vertical de la estampa o punzón fijado al vástago de la prensa. Estos dos métodos son
empleados particularmente en la fabricación en grandes series de tubos cortos.
Recuperación elástica del curvado
Debido al carácter elástico del material, la pieza curvada recupera parcialmente su forma
inicial, disminuyendo ligeramente su ángulo de curvado final (de a1 a a2).
Recuperación elástica desde el punto a1 hasta a2
Momento flector
Una máquina podrá curvar satisfactoriamente una determinada pieza cuando su momento
flector Mf (par de curvado) sea superior al momento resistente del material. Para determinar
qué máquina es la más adecuada para cada producto, puede calcularse el módulo resistente w
del mismo y seleccionarse una máquina con un módulo mayor. Como se desconoce la tensión
aplicada en cada momento a cada pieza, se toma como valor máximo su resistencia a la
tracción Rt:
Módulo resistente
El módulo resistente depende de la geometría de cada pieza y de su eje de giro. Para tubos de
sección circular, diámetro exterior D y espesor e, el módulo resistente se calcula mediante la
siguiente ecuación:
Existen diferentes técnicas de curvado, entre las cuales se puede destacar como una de las
más habituales es:
El curvado con brazo giratorio y mandril: Es la tecnología actualmente más precisa y
versátil. Permite producir piezas muy complejas con una estricta calidad y gran capacidad de
automatización.
Máquinas multi-radio
Las máquinas curvadoras de brazo giratorio más sofisticadas incorporan varias alturas de
curvado, de modo que cada una dispone de utillajes para diferentes radios de curvado. De este
modo pueden producirse piezas con varios radios en su diseño, de forma automática.
Máquinas de radio variable
Asimismo, suele ser común emplear una de las alturas para curvar con radio variable (también
llamado curvado por generación). El curvado de radio variable puede generar cualquier radio
de curvatura (R > 8 D) y funciona empujando el tubo axialmente contra unos rodillos de
posición variable, en función de una calibración previa.
Curvado a derechas e izquierdas
Determinados diseños complejos no pueden efectuarse con máquinas curvadoras que giran en
un único sentido, debido a que por su diseño requieren curvas a derechas e izquierdas dentro
de la misma secuencia de curvado.
Máquinas de doble sentido de curvado
Para conseguir este propósito pueden emplearse máquinas especiales de doble brazo giratorio
-un brazo para cada sentido-. Los tubos de diámetros inferiores también pueden curvarse en
ambos sentidos con máquinas de cabeza móvil y brazo simétrico con dos mordazas
contrapuestas. Otra posibilidad más sencilla consiste en cambiar manualmente el soporte
lateral de la máquina antes de cada secuencia.
Embutido
El embutido es una operación de formado de laminas metálicas que se usan para hacer piezas
de forma acopada, de cajas y otras formas huecas mas complejas. Se realiza colocando una
lámina de metal sobre la cavidad de un dado y empujando el metal hacia la cavidad de este
con un punzón.
Es una de las operaciones más complejas del estampado de chapas y se aplica para
transformar los recortes de chapa plana en casquetes o en la disminución interior de su
diámetro con el aumento simultáneo de la profundidad del hueco del casquete. Estas
operaciones se cumplen en matrices de embutir.. El gran radio de achaflanado R del borde de
trabajo de la matriz 1 asegura la suave transformación del disco de chapa (de espesor s) en
casquete.
La operación del embutido consiste en lo siguiente: el macho 2, comprimiendo sobre la parte
media del disco de chapa, lo hunde en el agujero de la matriz 1. La parte media del disco de
chapa, hundiéndose en el agujero de la matriz, arrastra consigo el resto de su parte anular.
Para evitar la formación de pliegues se emplean los casquillos de presión 3, con una
pasada se puede obtener un casquete de 1.5 a 2 veces el diámetro menor que el del disco de
la chapa inicial. La disminución ulterior de las dimensiones del casquete se consigue con las
siguientes embuticiones.
De acuerdo con la configuración de la pieza que se embute y del espesor del disco de
chapa, existen múltiples matrices especiales, por ejemplo, para el reparto del disco de chapa
por el interior; por medio de caucho, cuerpos movedizos, líquido, aire comprimido e incluso
procesos explosivos. El proceso de estampado por caucho este consiste en que la chapa 3,
alojada en el bloque 1 es comprimida por el macho de la corredera de arriba sobre la capa de
caucho 2 y da a la chapa la forma del bloque molde. Las ventajas de este procedimiento
consisten en la baratura del dispositivo, asimismo en la posibilidad de estampar varios discos
de chapa simultáneamente.
Las piezas comunes que se hacen por embutido son latas de bebidas, casquillos de
municiones, lavabos, utensilios de cocina y partes para carrocerías de automóviles.
Mecánica del embutido.
El embutido de partes cilíndricas es la operación básica del embutido. Con las dimensiones y
parámetros, examinaremos los parámetros de la operación y la mecánica de ejecución del
embutido. Se embute en un disco de diámetro Db dentro de un dado por medio de un punzón
de diámetro Dp. El punzón y el dado deben tener un radio en las esquinas determinado por Rp
y Rd. Si el punzón y el dado tienen esquinas agudas (RP y Rd = 0), se realizará una operación de
perforado de un agujero en lugar de una operación de embutido. Los lados del punzón y del
dado están separados por un claro c. Este claro es aproximadamente 10% mayor que el
espesor del material en embutido:
C = 1* 1t
El punzón aplica una fuerza hacia abajo f para realizar la deformación del metal y el sujetador
de partes o de formas aplica una fuerza de sujeción hacia abajo Fh.C (Véase en la figura).
Medidas del embutido.
Una medida de la severidad de una operación de embutido profundo es la relación de
embutido DR. Ésta se define mas fácilmente para una forma cilíndrica como la relación entre el
diámetro del disco Db y diámetro del punzón Dp. En forma de ecuación, DR = Db / DP
La relación de embutido proporciona un indicativo, aunque crudo, de la severidad de
una determinada operación de embutido. A mayor relación, mayor severidad de la operación.
Un límite superior aproximado de la relación de embutido es un valor de 2.0. El valor limitante
real para una operación depende del radio de las esquinas en el punzón y el dado (Rp y Rd), de
la condiciones de fricción, de la profundidad de embutido y de las características de la lamina
de metal (por ejemplo, ductilidad y grado de direccionalidad de las propiedades de resistencia
en el metal).
Otra forma de caracterizar una operación dada de embutido es por la reducción r, donde: r =
Db - Dp
Db
Está vinculada muy estrechamente con le relación de embutido. Consistente con el
limite previo de DR, el valor de la reducción r debe ser menor que 0.50.
Determinación del tamaño de la forma.
Para lograr una dimensión satisfactoria de una parte embutida cilíndrica, se necesita el
diámetro correcto de la forma inicial. Esta debe ser lo suficientemente grande para suministrar
el metal necesario que complete la parte. Si hay demasiado material, habrá desperdicio
innecesario. Para formas no cilíndricas, existe el mismo problema de estimar el tamaño de la
forma inicial, sola que esta no será redonda.
A continuación se describe un método razonable para estimar el diámetro del disco
inicial en una operación de embutido profundo en la que se produce una parte redonda (por
ejemplo, vasos cilíndricos y formas más complejas grandes con simetría axial). Como el
volumen del producto final es el mismo que el de la pieza metálica inicial, el diámetro del
disco inicial puede calcularse si establecemos que el volumen inicial del disco es igual al
volumen final del producto, y resolvemos para el diámetro Db. Para facilitar los cálculos,
generalmente se asume que el adelgazamiento de las paredes es nulo.
Proceso de embutición.
Las piezas recortadas o discos a emplear se disponen en el asiento o anillo de centrado, fijado
a la matriz de embutir, con la finalidad de centrar el disco en el proceso de embutición. Un
dispositivo pisador aprieta el disco contra la matriz de embutir con la finalidad de que no se
produzcan pliegues. El punzón de embutir al bajar estira el material sobre los bordes
rebordeados de la matriz, de modo que se produzca una pieza hueca. El desplazamiento de
todos los cristales en que esta constituido el material a embutir es radical en toda su
magnitud. Cada uno de los cristales del material se desplaza, en la medida de que este se
desliza en la abertura entre el punzón y la matriz.
El desplazamiento del material en ese instante es semejante al flujo de agua por el
rebosadero de una presa. Cuando se pretende que el espesor del material no se altere durante
el proceso de embutido, el área de la pieza original (disco recortado) debe ser igual al área de
la superficie de pieza embutida.
La fricción es un factor que debe tomarse en cuenta por cuanto el material se desliza
en la abertura entre el punzón y la matriz. Por lo tanto esta área debe estar pulida y lapeada.
Esto reduce la carga necesaria para el desarrollo del embutido. El achaflanado de los bordes de
la matriz ayuda a la chapa a resbalar por la pared del agujero, facilitando la operación de
embutir. Facilitan también el embutido la lubricación adecuada, del disco recortado y de la
herramienta en su conjunto. El juego que queda entre el punzón y la matriz de embutir tiene
que ser mayor que el espesor de la chapa. Se han acreditado como conveniente para el caso
de chapas de acero, holguras de 1,12 a 1,30 veces el espesor de la chapa, para chapas de
latón, holguras de 1,08 a 1,20 veces el espesor, para chapas de aluminio la holgura es de 1,04 a
1,10 veces el espesor.
Embutición previa: Es la transformación de un corte plano en un cuerpo hueco. La
herramienta se llama troquel primero. Antiguamente se llamó a este método de trabajo estirar
previo o también pre estirado.
Embutición intermedia: Es la transformación de un cuerpo hueco para disminuir o
modificar su sección. Anteriormente se llamaba a este método de trabajo estirado en
reestirado o estirado posterior.
Embutición invertida remangada: Es una embutición intermedia en sentido contrario a
la embutición precedente. Como herramienta se tiene el troquel de remangado.
Embutición de acabado: Es la transformación de un cuerpo hueco para conseguir esa
actitud especial o aristas con redondeamientos. Se efectúa con el denominado troquel de
acabado.
Embutición por estirado: Es la transformación de un cuerpo hueco para disminuir su
espesor de pared por medio de matriz y macho de embutición. Herramienta: troquel de
estricción.
Embutición interior: Se da con matriz y macho de embutir es la transformación del
borde de una perforación existente en una pieza de forma que se forme un cuello en el borde
de la perforación por efecto de la presión de embutición. Herramienta: troquel de atravesar.
Embutición de estirado: Es la transformación del borde de una perforación existente
en una pieza para formar un cuello con disminución simultanea del espesor del cuello o
trasformar un cuello para disminuir su espesor de pared, para lo cual se tiene el troquel de
trabajo simultaneo, estricción y atravesado.
Operaciones De Embutido
Reembutido
Si el cambio de forma que requiere el diseño es demasiado severo o que la relación de
embutido es considerablemente alta, el formado completo de la parte puede requerir más de
un paso de embutido. Al segundo paso de embutido y a cualquier otro posterior, si se
necesita, se llama Reembutido.
Reembutido de una copa: (1) inicio del reembutido (2) final de la carrera.
Embutido Inverso
Una operación relacionada es el embutido inverso, en el cual se coloca una parte embutida
hacia abajo en el dado y una segunda operación de embutido produce una configuración como
la que se muestra en la figura 11. En el embutido inverso la lámina de metal se dobla en la
misma dirección en las esquinas exteriores e interiores del dado, mientras que en el
reembutido el metal se dobla en direcciones opuestas en las dos esquinas. Debido a esta
diferencia, el metal experimenta menos endurecimiento por deformación en el embutido
inverso y, por tanto, la fuerza del embutido es menor.
Embutido inverso: (1) inicio y (2) terminación.
Embutido sin sujetador
La función principal del sujetador consiste en prevenir el arrugado de la brida mientras
se embute la parte. La tendencia al arrugamiento se reduce al aumentarla relación entre el
espesor y el diámetro de la forma inicial. Si la relación t/Db, es lo suficientemente grande, se
puede alcanzar el embutido sin necesidad de un sujetador, como se muestra en la figura12.
El dado de embutido debe tener forma de embudo o cono para permitir que el
material a embutir se ajuste a la cavidad del dado. La ventaja del embutido sin un sujetador,
cuando este es posible, es un costo más bajo de las herramientas y el uso de una prensa más
simple porque se evita la necesidad de un control separado de los movimientos del sujetador y
del punzón.
Embutidos sin sujetador: (1) inicio del proceso y (2) fin de la carrera.
Embutición de piezas cónicas
La ejecución de estas piezas requiere, primero, una formación cilíndrica en cascada, y
segundo, el empleo de un estampador de dar forma. La reducción del diámetro debe ser más
débil que en la embutición cilíndrica, para no cargar demasiado el material. La altura de las
diferentes partes cilíndricas se determina por el trazado o por cálculo, aplicando la formula.
h=Hxc/a-c
Estas partes cilíndricas se unen entres ellas por chaflanes a 45
redondeados. La altura de redondeado, en una etapa cualquiera, se calcula por la formula
normal, pero teniendo en cuenta los diferentes chaflanes y partes rectas a dejar sobre la
embutición.
Herramientas De Embutición
Las herramientas de embutición pueden clasificarse en:
Herramienta de simple efecto:
La herramienta está constituida por un punzón P de acero duro templado provisto de
taladros de fuga de aire para evitar la deformación del embutido en la separación y una matriz
M de acero duro templado.
La herramienta se denomina “pasa a través” si prevé la expulsión de la pieza por
debajo. En este caso, el agujero de forma de la matriz termina en la parte inferior con una
arista viva. Cuando el punzón vuelve a subir, la pieza embutida queda retenida por esta arista y
se expulsa de la matriz. Para la embutición de chapa delgada se deben prever vástagos de
retención, a fin de evitar cualquier deformación. Si el embutido no puede pasar a través, se
prevé un expulsor para hacerlo subir a la superficie de la matriz.
Herramienta de embutición Simple Efecto
Herramienta de doble efecto:
La herramienta está constituida por los mismos elementos anteriores, pero además
conlleva un sujetador SF de acero duro templado. En el caso en el que la embutición tenga que
realizarse luego de varias etapas (pasos), la parte superior del punzón estará chaflanada. La
superficie que queda plana tendrá las dimensiones correspondientes al paso siguiente.
Herramienta de embutición Doble Efecto.
Extracción de la pieza embutida.
Como consecuencia del esfuerzo de tracción el material embutido tiende a quedar
pegado al punzón y si no se prevé un sistema que facilite la extracción de la pieza del punzón
puede significar problemas posteriores, una forma adecuada es la extracción con anillo y
resorte. Es común el uso de anillos partidos unidos por un resorte que actúan como extractor,
el diámetro interior del anillo deberá llevar un redondamiendo adecuado que permita el paso
del punzón y el material, estirando el resorte durante el descenso del mismo, durante el
ascenso del punzón el resorte se comprime y actúa el anillo como extractor.
Extracción de una pieza embutida
Defectos Del Embutido
El embutido es una operación más compleja que el corte o el doblado de lámina, por
tanto hay más cosas que pueden fallar. Pueden presentarse numerosos defectos en un
producto embutido, tales como los que se muestran en la figura
Defectos comunes en las partes embutidas (a) el arrugado puede ocurrir en la pestaña o (b) en
la pared, (c) desgarres, (d) orejeado y (e) rayas superficiales.
Arrugamiento en la brida o pestaña. El arrugamiento en una parte embutida consiste
en una serie de pliegues que se forman radialmente en la brida no embutida de la parte de
trabajo, debido al arrugamiento por compresión.
Arrugamiento en la pared. Si la brida arrugada se embute en el cilindro, estos pliegues
aparecen en la pared vertical del cilindro.
Desgarrado. Este defecto consiste en una grieta que se abre en la pared vertical,
usualmente cerca de la base de la copa embutida, debido a altos esfuerzos a la tensión que
causan adelgazamiento y rotura del metal en esta región. Este tipo de falla puede también
ocurrir cuando el metal se estira sobre una esquina afilada del punzón.
Orejeado. Esta es la formación de irregularidades (llamadas orejas) en el borde
superior de la pieza embutida, causada por anisotropía en la lámina de metal. Si el material es
perfectamente isotrópico no se forman orejas.
Rayado superficial. Pueden ocurrir rayaduras en la superficie de la pieza embutida si el
punzón y el dado no son lisos o si la lubricación es insuficiente.
Diferencia entre doblado y curvado
El doblado es la operación más sencilla después de la del corte, el mismo consiste en una
transformación en frío o caliente de materiales plásticamente deformables alrededor de un eje
recto, donde la conformación ocurre sin pérdida de material, cabe destacar que esta
conformación es sin arranque de viruta con una pequeña variación de la sección transversal de
la pieza semiterminada, según las condiciones del proceso, no se producen separaciones y se
conserva la integridad del material.
Los mismos conceptos y consideraciones expuestas para el doblado son válidos para el
curvado. Esta operación se distingue del doblado por su distinta función característica.
Mediante el empleo de estampas especiales y diferentes, se puede curvar lo mismo un hilo de
acero que una tira de chapa para obtener, respectivamente, un gancho o un tubo.
En el doblado la pieza posee un ángulo dado para cambiar la dirección de la lámina o
darle alguna forma deseada.
En el curvado Las piezas curvadas por lo general poseen gran parte en forma de arco,
para la realización de esta es necesario construir troqueles de varias piezas en el punzón y la
matriz.
Resortes
Los resortes utilizados en matricería son elementos que se emplean para facilitar las
operaciones de corte, doblado, embutido y forman parte de los sistemas de retención y
expulsión. Están formados por láminas ensambladas (de ballesta) o por un fleje enrollado en
forma de espiral alrededor de un eje.
Los resortes se construyen de alambres de acero al silicio y son de varios tipos, pero los más
utilizados y que se encuentran en el mercado son los helicoidales. En matrices donde se deben
soportar grandes esfuerzos, se emplean resortes ubicados uno entre otros, y la suma de los
esfuerzos es igual o superior a un resorte de alambre grueso que ocupa mayor espacio.
La carga máxima o admisible de los resortes debe ser igual o superior al esfuerzo necesario y
cuando se coloca un resorte dentro de otro, se debe invertir la dirección de las espiras para
evitar que se entrelacen. La resistencia del resorte aumenta hasta el límite máximo de flexión y
el aumento de espiras en el número de espiras útiles es necesario para el apoyo de los
extremos del resorte.
Los resortes se diseñan para entregar una fuerza, para empujar, para tirar, torcer o almacenar
energía.
Tipos de Resortes
Resortes de tracción: Estos resortes soportan exclusivamente fuerzas de tracción y se
caracterizan por tener un gancho en cada uno de sus extremos, de diferentes estilos: inglés,
alemán, catalán, giratorio, abierto, cerrado o de dobles espira. Estos ganchos permiten montar
los resortes de tracción en todas las posiciones imaginables.
Resortes de compresión: Estos resortes están especialmente diseñados para soportar
fuerzas de compresión. Pueden ser cilíndricos, cónicos, bicónicos, de paso fijo o cambiante.
Resortes de torsión: Son los resortes sometidos a fuerzas de torsión (momentos).
Muelles
Los muelles son elementos mecánicos capaces de soportar la aplicación de determinadas
cargas deformándose notablemente, pero recuperando su configuración inicial al cesar aquella
aplicación. La característica principal de cualquier material empleado para la fabricación de
muelles debe ser la de poseer un comportamiento elástico para un campo de tensiones lo más
amplio posible. Los tipos más usados son los compuestos de acero con adiciones de silicio, que
alejan considerablemente el límite de rotura.
Los muelles mecánicos cumplen en las maquinas la misión de elementos flexibles. Percibiendo
el trabajo de las fuerzas exteriores, estos elementos los transforma en energía de deformación
elástica del material, del cual están hechos. La forma constructiva de los muelles mecánicos
permite percibir la acción de las fuerzas exteriores de grandes sectores de camino, es decir,
obtener considerables deformaciones sin perder las propiedades flexibles.
Los muelles se suelen utilizar en las maquinas y aparatos como elemento de fuerza que
asegura la acción de los esfuerzos en un sector dado de camino amortiguador. Percibiendo la
energía instantánea de un golpe, este muelle la devuelve en forma de energía de oscilaciones
elásticas.
Existen distintos tipos de muelles para distintos aplicaciones:
Los muelles de flexión, o también denominados muelles de ballesta, que poseen una
configuración de una serie de laminas con igual espesor y ancho, pero de distinta longitud;
muy utilizada en la industria del automóvil y ferrocarriles.
Los muelles de torsión, en donde encontramos los de tipo de eje rectilíneo y los de hélice
cilíndrica; consiguen en los sistemas de suspensión, su mercado natural.
Los muelles cónicos helicoidales, que tienen como característica principal que su resistencia
aumenta al aplicársele un mayor esfuerzo, muy utilizado en los vehículos ferroviarios y en las
prensas
Los muelles de goma, que aunque no esta hecho de acero, tiene cada vez mayor aceptación,
actúan como amortiguadores y con bajos desplazamientos elásticos, utilizados en
parachoques, aparatos vibrantes, etc.
Nos enfocaremos del estudio de los aceros para muelles, la conveniencia de cada tipo de
acero, según su composición química, para cada aplicación; sus procesos de fabricación,
tratamientos térmicos y para terminar se introducirán como aplicación los cálculos para
muelles helicoidales.
Muelles de disco: Los muelles de disco y de arandelas consta de un juego de elementos que
tienen la forma de un cono truncado, hecho de acero en chapa de 1 a 20 mm de espesor. Estos
muelles trabajan como los de compresión. Pertenecen al grupo de los muelles rígidos con
capacidad de soportar grandes cargas. Por esta razón se emplea a veces en la obras de
construcción para el aislamiento de la vibración de los recubrimientos de las obras
industriales.
Muelles planos: Se emplean bastamente en los aparatos de precisión, en las maquinas
agrícolas, etc. Los muelles de este tipo se suelen utilizar para los esfuerzos que actúan en los
límites de una carrera pequeña. Los muelles planos pueden estar sujetos por ambos extremos,
soportando la carga por el medio o fijados por un extremo y por el otro soportar la carga.
Muelles anulares: Consta de un conjunto de anillos de perfil especial. Si se cargan los anillos
extremos por su perímetro, los anillos exteriores se desplazan sobre los interiores, con lo cual
los perímetros, los anillos exteriores se desplazan sobre los interiores, con lo cual los primeros
se ensanchan y los segundos se comprimen. En este caso la altura total del muelle disminuye.
Muelle de bloque: Estos muelles que trabajan a compresión, con elementos elásticos de goma
en forma de bloques de distintas formas se emplean, principalmente como amortiguadores
para suavizar los choques y disminuir las vibraciones.
Características de los aceros para muelles
1. Es indispensable que los aceros posean un alto límite elástico, es decir, que el coeficiente de
trabajo no sobrepase el límite de elasticidad.
2. En la practica industrial, el limite de elasticidad a la tracción suele oscilar entre 8,83.108Pa y
y 1,77.109Pa, dependiendo del uso y de las características de dimensión, composición, etc.
3. Para que un muelle funcione normalmente, el valor del límite de elasticidad debe ser muy
elevado y próximo a las cifras antes señaladas, y como la resistencia a la rotura suele oscilar de
un 10 a un 40% superior al límite elástico, es decir, de 9,81.108Pa y 2,35.108Pa.
4. Es importante que los muelles, posean resistencia a la fatiga, pues muchos de los muelles,
en vida útil, reciben los esfuerzos en forma cíclica y repetitiva.
5. Es necesario evitar la descarburación de los muelles en sus procesos térmicos y de
fabricación, pues esto cataliza el proceso de fatiga, porque la descarburación, se produce
inicialmente en la periferia, y es por la periferia donde el muelle tiende a comenzar su falla.
Igualmente hay que cuidar la presencia de grietas, defectos que pueda tener el muelle
Expulsores
Los sistemas de expulsión en las matrices son los dispositivos que se adaptan a las mismas para
expulsar las piezas producidas ya que su forma de construcción, quedan adheridas a la matriz y
el retal al punzón. Para facilidad de construcción y funcionamiento,
El expulsor puede ser accionado mediante resortes, o de modo forzado. En los
expulsores elásticos se mantiene las partes cortadas contra la tira de corte de la cual se dejan
después separar nuevamente con facilidad. Las parte de cortadas se sacan de la herramienta
con la tira de corte. Las piezas de gran superficie hechas con chapas delgadas no se agarran
con seguridad a la tira; puede quedar dentro de la herramienta y ser destruidas entonces en el
siguiente golpe de prensa. Por esta razón no resultan adecuados los expulsores elásticos para
esta clase de pieza.
En el caso de expulsores forzados permanecen las piezas primeramente en la placa
cortante y es expulsado poco antes del punto muerto superior de la corredera de la prensa. En
el caso de prensas inclinables las piezas caen recipientes dispuestos para ello. Si una prensa no
posee el dispositivo para adoptar la posición oblicua lo que se hace es eliminar las piezas que
caen en la placa cortante con aire comprimido para que vallan a parar a un recipiente colector.
Las piezas cortadas cuando son de chapa delgada se quedan frecuentemente al
expulsor. Por esto se dispone en el expulsor una clavija separadora provista de resorte que
hace bascular la pieza de modo que caiga con facilidad.
Expulsores De Muelles
Estos son dispositivos que se adaptan a las matrices doble efecto para expulsar las
piezas producidas, ya que por la forma de construcción estas quedan adheridas a la matriz y el
retal al punzón hibrido. Para facilidad de construcción y funcionamiento es conveniente que
sean cilíndricas.
Con un muelle de gran potencia en la parte inferior de la matriz que acciona la placa
expulsora a través de otra y los tornillos limitadores. El muelle es guiado por un tubo roscado
en los extremos con una tuerca y una arandela para graduar la presión. El tubo permite la
salida de los desperdicios cortados por el punzón superior.
Según el diámetro del expulsor, estos se pueden construir de dos formas: con
funcionamiento por muelle y con barra expulsadora.
Expulsor de Muelles
Tacos de Cauchos
También conocidos como resortes tubulares de poliuretano, estos ofrecen a los diseñadores y
fabricantes de herramientas una buena alternativa a los resortes de acero en las situaciones
que involucran espacio limitado, alta presión de sostenimiento y partición adecuada,
generalmente son capaces de guardar más energía que el acero. Sus características proveen
una inusual combinación de resistencia a la carga, capacidad de rodamiento, dureza y
resistencia a la abrasión, retiene su flexibilidad a baja temperatura y una gama completa de
propiedades dinámica arriba de 140
Son resistentes al aceite, agua, oxigeno, ozono y la mayoría de los solventes químicos, tienen
un periodo de vida infinito al ser almacenado sin afectar su propiedad. Su cuerpo cilíndrico
brinda altas presiones, menores distancia entre centro, partición positiva, resistencia a la
tracción, instalación y retraso simple, no marcan el materia y no se fracturan y son más
silencioso en su operación.
Los tacos de cauchos son incomprensibles, dado que su volumen permanece constante, estos
crecen en su sección central en relación directa a su deflexión. Por lo tanto, si un taco se
deflecta a un 20 %, su diámetro en su sección central se incrementara un 20 %. Se debe prever
esta expansión para evitar interferencias.
Tacos de Caucho
Expulsores de Varilla
Son los tornillos guías que limitan la carrera, estos tornillos sujeta la placa expulsora y estos
van acompañados por un resorte y un tornillo.
Empujadores Hidráulicos
Estos son dispositivos que mayormente se utilizan en matrices de embutido, para poder
obtener la pieza cuando es embutida, cuando esta se acciona hace que la pieza suba para que
sea más fácil su remoción.
Topes
Tienen por finalidad limitar el avance de la banda a cada golpe de la prensa.
Topes de Acción Lateral
Los topes laterales, montados corrientemente sobre las guías laterales del material,
tienen como misión el aprovechamiento de los comienzos de la tira, evitando las perdidas del
material. Se aplican a los útiles de gran producción, sea cual fuera el sistema de retención
adoptado (de perno, balancín o cizalla). Se puede dividir en:
Primer caso: En la siguiente el tope se coloca en el grueso de la reglilla esta construida
de forma que, presionando sobre la cabeza remachada, el tope se desplaza con facilidad. Hay
que prestar atención a que el canto sea bien redondeado, para evitar que el resorte que hace
retroceder el tope se enganche. Por otra parte, el escote de la deslizadera, al chocar con la
reglilla, actúa de limitador de la carrera del tope.
Segundo caso: Cuando no se precisan reglillas especiales, sino que el paso para la tira
se cepilla en la propia placa guía, ha dado muy buen resultado la forma del siguiente tope.
Se labra la ranura en la guía perpendicular a la regata de paso de la tira. El tope esta
provisto de un agujero tipo colisa, cuyos extremos al chocar con el pasador clavado en la guía,
limitan su carera, también es que hay un muelle ligero que empuja el tope hacia fuera.
Topes auxiliares laterales
Estos son accionados de tal forma que la misma maquina puede controlar su efecto o
funcionamiento en el proceso.
Para que los topes auxiliares funcionen, basta pulsar el tope, y la tira del material
tropezara antes con el mismo que con el retensor final. Se hace actuar la prensa y esta no hará
más que una sola operación, esto puede repetirse tantas veces en topes auxiliares sucesivos
como la matriz lo exija, hasta llegar al retensor final, donde, prescindiendo ya de las
operaciones previas, dejan de actuar los topes laterales y se puede trabajar por los
procedimientos normales.
El sistema descrito es el que se aplica normalmente en las matrices de retención final,
pero en las matrices con cizalla lateral el sistema de aprovechamiento del material ofrece una
variante. El pulsador se encuentra oculto por la acción de un muelle, puede hacerse salir al
comprimir el pulsador, obligándole a deslizarse sobre el plano inclinado del vástago del
pulsador. Cuando cesa la acción sobre el pulsador, la reacción de los muelles hace retornar las
piezas a su posición primitiva. Este tope, en vez de aplicarse cuando la tira comienza a ser
cortada, se emplea cuando se llega al final de la misma, y debido a los cortes de la cizalla, ya no
es posible retenerla.
Cuando los topes laterales son varios y la matriz, por su estructura, lo permite, puede
convertirse en automáticos, agregando un punzón mas a la matriz, son entonces todos ellos
menos uno, el primero el cual imprescindiblemente tiene que ser accionado a mano.
Esto se comprenderá con facilidad al verse el punzón lateral, que hace una pequeña
muesca en el borde de la cinta, en dicha muesca se aloja el tope automático en forma de
trinquete, que impide el retroceso de la tira. Con esta combinación es posible reducir el
número de topes laterales a tres elementos. El tope normal auxiliar, el punzón y el tope
auxiliar automático.
Con un montaje semejante, trabajando a retroceso es posible anular el retensor, final,
sin embargo, no es recomendable tomar esta determinación, para no disminuir el rendimiento
en la producción
Topes Automáticos (Auto-Stop)
En el soporte del punzón se encuentran:
S
P ajuste en altura y que puede ser bloqueado por
una tuerca.
Sobre la guía se monta:
A -Stop de acero duro templado, que pivota con juego en un alojamiento fresado en la
guía y provisto de un talón que descansa sobre la matriz.
E -stop en acero duro.
R sorte de llamada, resorte helicoidal sujeto a una varilla fijada en la base u hoja-resorte
que produce el mismo efecto.
Funcionamiento
Al empujar la banda contra el auto-stop, este se apoya sobre la superficie delantera de
su alojamiento; al descender, el punzón, después de haber apretado la chapa, obliga al auto-
stop A a levantarse por medio del empujador.
Vuelto otra vez hacia atrás por su resorte, el auto-stop A no vuelve a caer delante de
la tira, sino sobre esta cuando vuelve a subir el empujador P. Al empujar la banda que ya no
está sujeta, el auto-stop A va a caer en el agujero que acaba de perforarse y el borde de este
servirá de nuevo tope, volviendo entonces a empezar el ciclo.
Topes de Varilla
Consiste en un tope basculante y es accionado por el movimiento de la prensa. Este sistema
permite obtener mayor producción que el anterior, se utiliza generalmente en matrices en las
cuales la alimentación de la tira se hace de forma automática.
Centrador de Tiras
El montaje de pilotos centradores en las matrices tienen su razón de ser en el hecho de
garantizar un desplazamiento correcto entre cada uno de los saltos que realiza la banda. De no
ser así se podrían perder los puntos de referencia en común que tendrían estas
transformaciones y con ello generar desplazamientos en la chapa que ocasionarían
irregularidades o defectos en las piezas procesadas.
Los centradores, con su punta cónica, tienen como objetivo embocar en los agujeros
de la chapa y centrarla antes de que lo hagan el resto de punzones, como se ilustra en la , de
esta forma se mantiene alineada la tira de chapa antes de su transformación. Para conseguirlo,
deben hacerse dos o más agujeros al inicio de la tira que posteriormente servirán para
pilotarla a lo largo de la matriz.
Centrador
Generalmente, estos pilotos centradores van montados en el porta punzones y
necesariamente deben sobresalir más que la cara inferior de la placa pisadora, esto último es
imprescindible para asegurar que la chapa queda centrada antes de que actúen los punzones.
Si los centradores no actúan la banda no irá a su sitio y se romperá el piloto y la banda.
Fractura del centrador
Si los agujeros de referencia hechos previamente en la chapa son muy pequeños y en
consecuencia requieren unos centradores también muy pequeños, habrá que sopesar la
posibilidad de hacer los pilotos ligeramente mechados, o bien escamoteables mediante
muelles. De esta forma se podrá evitar su rotura y los daños colaterales que pudieran
ocasionar. En la figura24 (A, B y C) vemos el proceso correcto de centrado de banda mediante
punzones o pilotos centradores.
Proceso correcto de centrado
Bibliografía
Guía de estudio, “diseño de troqueles.”
María Herminia Pereira. 1998
López Navarro. Troquelado y estampación con aplicaciones del punzonado, doblado,
embutido y extrucción. Segunda Edición
J. Koninck. D. Gutter. Manual Del Técnico Matricero: troquelado-Estampado-
Embutición de la chapa metálica.
Herman W. Pollack. Maquinas Herramientas y Manejo de Materiales
MIKELL P. GROOVER. Fundamentos de manufactura moderna 1ª. Ed.
www.infowarehouse.com.ve/pugoz/otros/materiales_acero_muelles.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Muelle_elástico
Diseño de Troqueles
Doblado
Es la operación más sencilla después de la del corte, el mismo consiste en una transformación
en frío o caliente de materiales plásticamente deformables alrededor de un eje recto, donde la
conformación ocurre sin perdida de material, cabe destacar que esta conformación es sin
arranque de viruta con una pequeña variación de la sección transversal de la pieza semi-
terminada, según las condiciones del proceso, no se producen separaciones y se conserva la
integridad del material.
El doblado se utiliza para transformar chapas, alambres, barras, perfiles y tubos, y en el, las
fuerzas externas actúan sobre la pieza de tal forma que las fuerzas internas no pueden
oponerse a una deformación plástica permanente.
A partir del eje de doblado, el material resulta recalcado (compresión) por dentro y estirado
por fuera, y ese lugar de transición entre ambas zonas recibe el nombre de fibra neutra.
La tensión de doblado disminuye hacia la fibra neutra y en sus proximidades el material se
deforma solo elásticamente. Como toda deformación plástica esta acompañada por una
deformación elástica, después de todo doblado ocurre una recuperación elástica que hay que
tomar en cuenta, y esta depende del material. La tensión de doblado aumenta al aumentar la
distancia de la fibra neutra, aumentando también la tensión al disminuir el radio de doblado.
Por ejemplo el cobre recocido blando se dobla mejor que los aceros esto se debe a que tiene
menos resistencia mecánica.
Para el doblado de chapas se emplean máquinas dobladoras o prensas de diversos tipos,
equipadas con moldes o estampas apropiadas formadas de macho y hembra que funciona en
forma análoga a como lo hace el punzón y matriz.
Antes de la operación de doblado se debe determinar la longitud estirada de la pieza que es
igual a la de la fibra neutra, porque esta no sufre recalcado ni estirado y solamente
experimenta una modificación de su forma.
Para las operaciones de doblar en general, es necesario tener en cuenta los siguientes
factores: el radio de curvatura y la elasticidad del material, a ser posible, deben evitarse los
cantos vivos; para este propósito se aconseja fijar los radios de curvatura interiores, iguales o
mayores que el espesor de la chapa a doblar con el fin de no estirar excesivamente la fibra
exterior y para garantizar un doblado sin rotura. Estos radios de curvatura se consideran
normalmente: de 1 a 2 veces el espesor, para materiales dulces y de 3 a 4 veces el espesor,
para materiales duros.
En la transformación plástica se sobrepasa el límite elástico del material y cuando se desplazan
muchos átomos, disminuye la cohesión en los límites de grano. En la zona de tensión máxima
se produce una astricción con agrietamiento subsiguiente.
P= Punzón
M= Matriz
Tipos de Doblado
Doblado en V: La lámina del metal se dobla entre un punzón y un dado en forma de V.
Los ángulos incluidos, que fluctúan desde los muy obtusos hasta los muy agudos, se pueden
hacer con dados en forma de V. El doblado en V se usa generalmente para operaciones de baja
producción y se realizan frecuentemente en una prensa de cortina, los correspondientes dados
en V son relativamente simples y de bajo costo.
Doblado de bordes: Involucra una carga voladiza sobre la lámina de metal. Se usa una
placa de presión que aplica una fuerza de sujeción para sostener la base de la parte contra el
dado, mientras el punzón fuerza la parte volada para doblarlo sobre el borde de un dado.
Debido a la presión del sujetador, los dados deslizantes son más complicados y más costosos
que los dados en V y se usan generalmente para trabajo de alta producción.
Doblado con prensa: Utilizado para doblar laminas en frío, para conseguir diferentes
ángulos su aplicación es bastante buena cuando se requieren piezas especiales y no fabricadas
en serie, puesto que los costos lo justifican.
Doblado de tubería: Con este proceso se consiguen doblar barras y tubos en frío o en
caliente para elementos estructurales, de maquina, muebles, rieles o manijas. Con este
proceso se consigue además, doblar perfilaría o elementos no tubulares como ángulos, para lo
cual se siguen las mismas técnicas.
Doblado por compresión: Realizado comúnmente a mano para doblar tubos y algunas
varillas y perfiles de pared gruesa. Para tubería el radio mínimo debe ser 4 veces el diámetro
del tubo y el ángulo de doblado puede llegar a los 170°.
Doblado por arrastre: Donde el dado se hace girar halando la pieza por una matriz,
este proceso es adecuado para tubos de pared delgada y para radios pequeños y pueden
lograrse dobleces hasta de 180°.
Doblado por prensado: La pieza de trabajo se coloca entre dos soportes y se presiona
contra el dado, es un proceso utilizado para tubos gruesos o perfilaría
Doblado por tracción: Estira longitudinalmente la pieza hasta un limite elástico y se
enrolla alrededor del dado, es muy utilizado para perfiles no tubulares.
Descripción de una estampa para doblar.
El doblado de piezas de chapas se realiza mediante herramientas especiales denominadas
estampas de doblado. Estas estampas, según su construcción, pueden ser también aptas para
curvado.
Se compone de dos partes esenciales: una superior llamada punzón y una inferior llamada
matriz. Completan la estampa dos escuadras laterales, que llevan dos piezas o bien dos pernos
de posición, necesarios para introducir en su punto el elemento de chapa previamente cortada
Análisis de ingeniería del doblado
El metal, cuyo grosor es = t se dobla a través de un ángulo, llamado ángulo de doblado A. El
resultado es una lámina de metal con un ángulo incluido A', tal que A + A' =180°. El radio del
doblez R se especifica nor¬malmente sobre la parte interna, en lugar de sobre el eje neutral.
Este radio del ángulo se determi¬na por el radio de la herramienta que se usa para ejecutar la
operación. El doblado se hace sobre el ancho de la pieza de trabajo w.
Tolerancia de doblado Si el radio del doblado es pequeño con respecto al material, el metal
tiende a estirarse durante el doblado. Es importante poder estimar la magnitud del estirado
que ocurre, de manera que la longitud de la parte final pueda coincidir con la dimensión
especificada. El problema es determinar la longitud del eje neutro antes del doblado, para
tomar en cuenta el estirado de la sección doblada final. Esta longitud se llama tolerancia de
doblado y puede estimar como sigue:
BA=2n — (R + Kbat)
Donde BA = tolerancia de doblado en pulg (mm); A = ángulo de doblado en grados: R =
doblado, pulg (mm); t = espesor del material, pulg (mm); Kba que es un factor para estimar el
estirado.
Recuperación elástica
Cuando la presión de doblado se retira al terminar la operación de deformación, la energía
elástica permanece en la parte doblada haciendo que ésta recobre parcialmente su forma
original. Esta recuperación elástica es llamada recuperación elástica y se define como el
incremento del ángulo comprendido por la parte doblada en relación con el ángulo
comprendido por la herramienta formadora después de que ésta se retira.
SB = A' - A'b / A'b
Donde SB = recuperación elástica; A' = ángulo comprendido por la lámina de metal en grados,
A'b = ángulo comprendido por la herramienta de doblado en grados.
Fuerza de doblado
La fuerza que se requiere para realizar el doblado depende de la geometría del punzón y del
dado, así como de la resistencia, espesor y ancho de la lámina de metal que se dobla. La fuerza
máxima de doblado se puede estimar por medio de la siguiente ecuación, basada en el
doblado de una viga simple:
F= KbfTSwt2
D
Donde F = fuerza de doblado, Ib (N); TS = resistencia a la tensión del metal en lámina, lb/pulg2
(MPa); w = ancho de la parte en la dirección del eje de doblez, pulg (mm); t = espesor del
ma¬terial o la parte, pulg (mm); y D = dimensión del dado abierto en pulg (mm).
Esfuerzo para el doblado.
Es la fuerza necesaria para ejecutar la acción de doblado. Se calcula ésta para
determinar la prensa adecuada para realizar el trabajo. Se determina el esfuerzo de doblado
en V por la fórmula siguiente:
ED= esfuerzo de doblado en Kg.
C= Coeficiente según distancia en h.
R= resistencia a la tracción del material en Kg. / mm².
L= Ancho de doblar.
e = Espesor del material.
h = Distancia de arista a arista.
Para la obtención de un buen doblado debe tenerse en cuenta 3 factores:
La pieza no debe sufrir ningún movimiento anormal durante el doblado.
Los radios interiores de doblado serán como mínimo igual al espesor de la chapa.
Las superficies del punzón y matriz en contacto con la chapa estarán lo mas lisas y
pulidas posibles.
El proceso se realiza de la siguiente forma:
1ª. Fase. El punzón y la parte móvil de la matriz permanecen estáticos en el punto muerto
superior, mientras que en la parte inferior se posiciona una chapa plana lista para ser doblada.
2ª.Fase. El punzón inicia la carrera de descenso, hasta hacer contacto con la chapa e iniciar el
doblado de la misma.
3ª. Fase. Al final de la carrera de descenso el punzón alcanza el punto muerto inferior, y la
pieza queda doblada.
4ª. Fase. Después del doblado, la parte superior o móvil de la matriz retrocede hasta alcanzar
el punto muerto superior, mientras el extractor inferior saca la pieza fuera de la boca de la
matriz está preparada para doblar una nueva pieza.
A partir del eje de doblado, el material resulta recalcado (compresión) por dentro y
estirado por fuera, y ese lugar de transición entre ambas zonas recibe el nombre de fibra
neutra.
La tensión de doblado disminuye hacia la fibra neutra y en sus proximidades el
material se deforma solo elásticamente. Como toda deformación plástica está acompañada
por una deformación elástica, después de todo doblado ocurre una recuperación elástica que
hay que tomar en cuenta, y esta depende del material.
La tensión de doblado aumenta al aumentar la distancia de la fibra neutra,
aumentando también la tensión al disminuir el radio de doblado. Por ejemplo el cobre
recocido blando se dobla mejor que los aceros esto se debe a que tiene menos resistencia
mecánica.
Descripción de una estampa para doblar
El doblado de piezas de chapas se realiza mediante herramientas especiales denominadas
estampas de doblado. Estas estampas, según su construcción, pueden ser también aptas para
curvado.
Se compone de dos partes esenciales: una superior llamada punzón y una inferior llamada
matriz. Completan la estampa dos escuadras laterales, que llevan dos piezas o bien dos pernos
de posición, necesarios para introducir en su punto el elemento de chapa previamente
cortada.
Lubricantes para el doblado y el estampado
Durante las operaciones de doblado y otras de estampado es necesario que las superficies en
contacto entre la chapa y la estampa se deslicen con facilidad y el mínimo rozamiento.
Evidentemente el objeto principal es el de facilitar la operación de dar forma y reducir el
desgaste de las estampas. Con una adecuada lubricación se puede superar también cualquier
pequeño defecto de proyecto o construcción de las estampas y remediar las eventuales
deficiencias del material a estampar; también se pueden eliminar o reducir los desechos de
producción.
Los lubricantes se pueden clasificar de la siguiente manera:
Pastas grasas y jabones:
Magnus N. 421.
Magnus N. 448.
Aceites clorados:
Magnus DO-2A.
Magnus CC2.
Magnus DO-29.
Aceites emulsionables:
Magnus Clean Cut.
Magnus Sulfa-Cool.
Aceites Grasos:
Magnus DO-5ª.
Grasas sulfuradas:
Magnus Cutting Base N. 66.
Magnus DO-6A.
Productos Jabonosos:
Magnus DC-5.
Magnus DC-K.
Magnus DO-17.
Operación de curvado
Los mismos conceptos y consideraciones expuestas para el doblado son válidos para el
curvado. Esta operación se distingue del doblado por su distinta función característica.
Mediante el empleo de estampas especiales y diferentes, se puede curvar lo mismo un hilo de
acero que una tira de chapa para obtener, respectivamente, un gancho o un tubo.
Uno de los curvados se realiza mediante una estampa con matriz móvil.
En este caso la estampa de curvar debe desempeñar la función de transformar un elemento de
chapa plana en otro de forma cilíndrica hueca (tubo).
En este puede verse cómo la sección de la pieza de chapa esta constituida por un segmento
rectilíneo terminado en dos trozos curvos; estos dos trozos han sido hachos expresamente
para facilitar la curvatura de la chapa en la estampa y, al mismo tiempo, para obtener la unión
en V que facilite la soldadura de los dos extremo de la pieza. Las dos curvas terminales se
obtienen simultáneamente con el corte si la chapa no supera el espesor de 1 mm, adoptando
el método de construir el punzón convexo según el perfil a obtener. Para construir el tubo, son
necesarias dos estampas; sin embargo, en el caso de que la chapa supere el espesor de 1 mm,
se necesitará otra estampa para ejecutar los dos redondeados a continuación de la operación
de corte. Con un método más perfeccionado se puede realizar la fabricación del tubo mediante
una sola estampa; lógicamente, esto será más complicado pero en parte compensará, con una
producción superior, al gasto sufrido para construirla. La figura 45 presenta esquemáticamente
las tres fases de curvado realizadas con una sola estampa: en una primera fase, la chapita sufre
la cortadura y el principio del curvado; en una segunda sufre el primer curvado, y en una
tercera, el curvado completo.
De todos modos, estas fases se suceden en un solo tiempo, es decir, en una sola carrera
vertical de la estampa o punzón fijado al vástago de la prensa. Estos dos métodos son
empleados particularmente en la fabricación en grandes series de tubos cortos.
Recuperación elástica del curvado
Debido al carácter elástico del material, la pieza curvada recupera parcialmente su forma
inicial, disminuyendo ligeramente su ángulo de curvado final (de a1 a a2).
Recuperación elástica desde el punto a1 hasta a2
Momento flector
Una máquina podrá curvar satisfactoriamente una determinada pieza cuando su momento
flector Mf (par de curvado) sea superior al momento resistente del material. Para determinar
qué máquina es la más adecuada para cada producto, puede calcularse el módulo resistente w
del mismo y seleccionarse una máquina con un módulo mayor. Como se desconoce la tensión
aplicada en cada momento a cada pieza, se toma como valor máximo su resistencia a la
tracción Rt:
Módulo resistente
El módulo resistente depende de la geometría de cada pieza y de su eje de giro. Para tubos de
sección circular, diámetro exterior D y espesor e, el módulo resistente se calcula mediante la
siguiente ecuación:
Existen diferentes técnicas de curvado, entre las cuales se puede destacar como una de las
más habituales es:
El curvado con brazo giratorio y mandril: Es la tecnología actualmente más precisa y
versátil. Permite producir piezas muy complejas con una estricta calidad y gran capacidad de
automatización.
Máquinas multi-radio
Las máquinas curvadoras de brazo giratorio más sofisticadas incorporan varias alturas de
curvado, de modo que cada una dispone de utillajes para diferentes radios de curvado. De este
modo pueden producirse piezas con varios radios en su diseño, de forma automática.
Máquinas de radio variable
Asimismo, suele ser común emplear una de las alturas para curvar con radio variable (también
llamado curvado por generación). El curvado de radio variable puede generar cualquier radio
de curvatura (R > 8 D) y funciona empujando el tubo axialmente contra unos rodillos de
posición variable, en función de una calibración previa.
Curvado a derechas e izquierdas
Determinados diseños complejos no pueden efectuarse con máquinas curvadoras que giran en
un único sentido, debido a que por su diseño requieren curvas a derechas e izquierdas dentro
de la misma secuencia de curvado.
Máquinas de doble sentido de curvado
Para conseguir este propósito pueden emplearse máquinas especiales de doble brazo giratorio
-un brazo para cada sentido-. Los tubos de diámetros inferiores también pueden curvarse en
ambos sentidos con máquinas de cabeza móvil y brazo simétrico con dos mordazas
contrapuestas. Otra posibilidad más sencilla consiste en cambiar manualmente el soporte
lateral de la máquina antes de cada secuencia.
Embutido
El embutido es una operación de formado de laminas metálicas que se usan para hacer piezas
de forma acopada, de cajas y otras formas huecas mas complejas. Se realiza colocando una
lámina de metal sobre la cavidad de un dado y empujando el metal hacia la cavidad de este
con un punzón.
Es una de las operaciones más complejas del estampado de chapas y se aplica para
transformar los recortes de chapa plana en casquetes o en la disminución interior de su
diámetro con el aumento simultáneo de la profundidad del hueco del casquete. Estas
operaciones se cumplen en matrices de embutir.. El gran radio de achaflanado R del borde de
trabajo de la matriz 1 asegura la suave transformación del disco de chapa (de espesor s) en
casquete.
La operación del embutido consiste en lo siguiente: el macho 2, comprimiendo sobre la parte
media del disco de chapa, lo hunde en el agujero de la matriz 1. La parte media del disco de
chapa, hundiéndose en el agujero de la matriz, arrastra consigo el resto de su parte anular.
Para evitar la formación de pliegues se emplean los casquillos de presión 3, con una
pasada se puede obtener un casquete de 1.5 a 2 veces el diámetro menor que el del disco de
la chapa inicial. La disminución ulterior de las dimensiones del casquete se consigue con las
siguientes embuticiones.
De acuerdo con la configuración de la pieza que se embute y del espesor del disco de
chapa, existen múltiples matrices especiales, por ejemplo, para el reparto del disco de chapa
por el interior; por medio de caucho, cuerpos movedizos, líquido, aire comprimido e incluso
procesos explosivos. El proceso de estampado por caucho este consiste en que la chapa 3,
alojada en el bloque 1 es comprimida por el macho de la corredera de arriba sobre la capa de
caucho 2 y da a la chapa la forma del bloque molde. Las ventajas de este procedimiento
consisten en la baratura del dispositivo, asimismo en la posibilidad de estampar varios discos
de chapa simultáneamente.
Las piezas comunes que se hacen por embutido son latas de bebidas, casquillos de
municiones, lavabos, utensilios de cocina y partes para carrocerías de automóviles.
Mecánica del embutido.
El embutido de partes cilíndricas es la operación básica del embutido. Con las dimensiones y
parámetros, examinaremos los parámetros de la operación y la mecánica de ejecución del
embutido. Se embute en un disco de diámetro Db dentro de un dado por medio de un punzón
de diámetro Dp. El punzón y el dado deben tener un radio en las esquinas determinado por Rp
y Rd. Si el punzón y el dado tienen esquinas agudas (RP y Rd = 0), se realizará una operación de
perforado de un agujero en lugar de una operación de embutido. Los lados del punzón y del
dado están separados por un claro c. Este claro es aproximadamente 10% mayor que el
espesor del material en embutido:
C = 1* 1t
El punzón aplica una fuerza hacia abajo f para realizar la deformación del metal y el sujetador
de partes o de formas aplica una fuerza de sujeción hacia abajo Fh.C (Véase en la figura).
Medidas del embutido.
Una medida de la severidad de una operación de embutido profundo es la relación de
embutido DR. Ésta se define mas fácilmente para una forma cilíndrica como la relación entre el
diámetro del disco Db y diámetro del punzón Dp. En forma de ecuación, DR = Db / DP
La relación de embutido proporciona un indicativo, aunque crudo, de la severidad de
una determinada operación de embutido. A mayor relación, mayor severidad de la operación.
Un límite superior aproximado de la relación de embutido es un valor de 2.0. El valor limitante
real para una operación depende del radio de las esquinas en el punzón y el dado (Rp y Rd), de
la condiciones de fricción, de la profundidad de embutido y de las características de la lamina
de metal (por ejemplo, ductilidad y grado de direccionalidad de las propiedades de resistencia
en el metal).
Otra forma de caracterizar una operación dada de embutido es por la reducción r, donde: r =
Db - Dp
Db
Está vinculada muy estrechamente con le relación de embutido. Consistente con el
limite previo de DR, el valor de la reducción r debe ser menor que 0.50.
Determinación del tamaño de la forma.
Para lograr una dimensión satisfactoria de una parte embutida cilíndrica, se necesita el
diámetro correcto de la forma inicial. Esta debe ser lo suficientemente grande para suministrar
el metal necesario que complete la parte. Si hay demasiado material, habrá desperdicio
innecesario. Para formas no cilíndricas, existe el mismo problema de estimar el tamaño de la
forma inicial, sola que esta no será redonda.
A continuación se describe un método razonable para estimar el diámetro del disco
inicial en una operación de embutido profundo en la que se produce una parte redonda (por
ejemplo, vasos cilíndricos y formas más complejas grandes con simetría axial). Como el
volumen del producto final es el mismo que el de la pieza metálica inicial, el diámetro del
disco inicial puede calcularse si establecemos que el volumen inicial del disco es igual al
volumen final del producto, y resolvemos para el diámetro Db. Para facilitar los cálculos,
generalmente se asume que el adelgazamiento de las paredes es nulo.
Proceso de embutición.
Las piezas recortadas o discos a emplear se disponen en el asiento o anillo de centrado, fijado
a la matriz de embutir, con la finalidad de centrar el disco en el proceso de embutición. Un
dispositivo pisador aprieta el disco contra la matriz de embutir con la finalidad de que no se
produzcan pliegues. El punzón de embutir al bajar estira el material sobre los bordes
rebordeados de la matriz, de modo que se produzca una pieza hueca. El desplazamiento de
todos los cristales en que esta constituido el material a embutir es radical en toda su
magnitud. Cada uno de los cristales del material se desplaza, en la medida de que este se
desliza en la abertura entre el punzón y la matriz.
El desplazamiento del material en ese instante es semejante al flujo de agua por el
rebosadero de una presa. Cuando se pretende que el espesor del material no se altere durante
el proceso de embutido, el área de la pieza original (disco recortado) debe ser igual al área de
la superficie de pieza embutida.
La fricción es un factor que debe tomarse en cuenta por cuanto el material se desliza
en la abertura entre el punzón y la matriz. Por lo tanto esta área debe estar pulida y lapeada.
Esto reduce la carga necesaria para el desarrollo del embutido. El achaflanado de los bordes de
la matriz ayuda a la chapa a resbalar por la pared del agujero, facilitando la operación de
embutir. Facilitan también el embutido la lubricación adecuada, del disco recortado y de la
herramienta en su conjunto. El juego que queda entre el punzón y la matriz de embutir tiene
que ser mayor que el espesor de la chapa. Se han acreditado como conveniente para el caso
de chapas de acero, holguras de 1,12 a 1,30 veces el espesor de la chapa, para chapas de
latón, holguras de 1,08 a 1,20 veces el espesor, para chapas de aluminio la holgura es de 1,04 a
1,10 veces el espesor.
Embutición previa: Es la transformación de un corte plano en un cuerpo hueco. La
herramienta se llama troquel primero. Antiguamente se llamó a este método de trabajo estirar
previo o también pre estirado.
Embutición intermedia: Es la transformación de un cuerpo hueco para disminuir o
modificar su sección. Anteriormente se llamaba a este método de trabajo estirado en
reestirado o estirado posterior.
Embutición invertida remangada: Es una embutición intermedia en sentido contrario a
la embutición precedente. Como herramienta se tiene el troquel de remangado.
Embutición de acabado: Es la transformación de un cuerpo hueco para conseguir esa
actitud especial o aristas con redondeamientos. Se efectúa con el denominado troquel de
acabado.
Embutición por estirado: Es la transformación de un cuerpo hueco para disminuir su
espesor de pared por medio de matriz y macho de embutición. Herramienta: troquel de
estricción.
Embutición interior: Se da con matriz y macho de embutir es la transformación del
borde de una perforación existente en una pieza de forma que se forme un cuello en el borde
de la perforación por efecto de la presión de embutición. Herramienta: troquel de atravesar.
Embutición de estirado: Es la transformación del borde de una perforación existente
en una pieza para formar un cuello con disminución simultanea del espesor del cuello o
trasformar un cuello para disminuir su espesor de pared, para lo cual se tiene el troquel de
trabajo simultaneo, estricción y atravesado.
Operaciones De Embutido
Reembutido
Si el cambio de forma que requiere el diseño es demasiado severo o que la relación de
embutido es considerablemente alta, el formado completo de la parte puede requerir más de
un paso de embutido. Al segundo paso de embutido y a cualquier otro posterior, si se
necesita, se llama Reembutido.
Reembutido de una copa: (1) inicio del reembutido (2) final de la carrera.
Embutido Inverso
Una operación relacionada es el embutido inverso, en el cual se coloca una parte embutida
hacia abajo en el dado y una segunda operación de embutido produce una configuración como
la que se muestra en la figura 11. En el embutido inverso la lámina de metal se dobla en la
misma dirección en las esquinas exteriores e interiores del dado, mientras que en el
reembutido el metal se dobla en direcciones opuestas en las dos esquinas. Debido a esta
diferencia, el metal experimenta menos endurecimiento por deformación en el embutido
inverso y, por tanto, la fuerza del embutido es menor.
Embutido inverso: (1) inicio y (2) terminación.
Embutido sin sujetador
La función principal del sujetador consiste en prevenir el arrugado de la brida mientras
se embute la parte. La tendencia al arrugamiento se reduce al aumentarla relación entre el
espesor y el diámetro de la forma inicial. Si la relación t/Db, es lo suficientemente grande, se
puede alcanzar el embutido sin necesidad de un sujetador, como se muestra en la figura12.
El dado de embutido debe tener forma de embudo o cono para permitir que el
material a embutir se ajuste a la cavidad del dado. La ventaja del embutido sin un sujetador,
cuando este es posible, es un costo más bajo de las herramientas y el uso de una prensa más
simple porque se evita la necesidad de un control separado de los movimientos del sujetador y
del punzón.
Embutidos sin sujetador: (1) inicio del proceso y (2) fin de la carrera.
Embutición de piezas cónicas
La ejecución de estas piezas requiere, primero, una formación cilíndrica en cascada, y
segundo, el empleo de un estampador de dar forma. La reducción del diámetro debe ser más
débil que en la embutición cilíndrica, para no cargar demasiado el material. La altura de las
diferentes partes cilíndricas se determina por el trazado o por cálculo, aplicando la formula.
h=Hxc/a-c
Estas partes cilíndricas se unen entres ellas por chaflanes a 45
redondeados. La altura de redondeado, en una etapa cualquiera, se calcula por la formula
normal, pero teniendo en cuenta los diferentes chaflanes y partes rectas a dejar sobre la
embutición.
Herramientas De Embutición
Las herramientas de embutición pueden clasificarse en:
Herramienta de simple efecto:
La herramienta está constituida por un punzón P de acero duro templado provisto de
taladros de fuga de aire para evitar la deformación del embutido en la separación y una matriz
M de acero duro templado.
La herramienta se denomina “pasa a través” si prevé la expulsión de la pieza por
debajo. En este caso, el agujero de forma de la matriz termina en la parte inferior con una
arista viva. Cuando el punzón vuelve a subir, la pieza embutida queda retenida por esta arista y
se expulsa de la matriz. Para la embutición de chapa delgada se deben prever vástagos de
retención, a fin de evitar cualquier deformación. Si el embutido no puede pasar a través, se
prevé un expulsor para hacerlo subir a la superficie de la matriz.
Herramienta de embutición Simple Efecto
Herramienta de doble efecto:
La herramienta está constituida por los mismos elementos anteriores, pero además
conlleva un sujetador SF de acero duro templado. En el caso en el que la embutición tenga que
realizarse luego de varias etapas (pasos), la parte superior del punzón estará chaflanada. La
superficie que queda plana tendrá las dimensiones correspondientes al paso siguiente.
Herramienta de embutición Doble Efecto.
Extracción de la pieza embutida.
Como consecuencia del esfuerzo de tracción el material embutido tiende a quedar
pegado al punzón y si no se prevé un sistema que facilite la extracción de la pieza del punzón
puede significar problemas posteriores, una forma adecuada es la extracción con anillo y
resorte. Es común el uso de anillos partidos unidos por un resorte que actúan como extractor,
el diámetro interior del anillo deberá llevar un redondamiendo adecuado que permita el paso
del punzón y el material, estirando el resorte durante el descenso del mismo, durante el
ascenso del punzón el resorte se comprime y actúa el anillo como extractor.
Extracción de una pieza embutida
Defectos Del Embutido
El embutido es una operación más compleja que el corte o el doblado de lámina, por
tanto hay más cosas que pueden fallar. Pueden presentarse numerosos defectos en un
producto embutido, tales como los que se muestran en la figura
Defectos comunes en las partes embutidas (a) el arrugado puede ocurrir en la pestaña o (b) en
la pared, (c) desgarres, (d) orejeado y (e) rayas superficiales.
Arrugamiento en la brida o pestaña. El arrugamiento en una parte embutida consiste
en una serie de pliegues que se forman radialmente en la brida no embutida de la parte de
trabajo, debido al arrugamiento por compresión.
Arrugamiento en la pared. Si la brida arrugada se embute en el cilindro, estos pliegues
aparecen en la pared vertical del cilindro.
Desgarrado. Este defecto consiste en una grieta que se abre en la pared vertical,
usualmente cerca de la base de la copa embutida, debido a altos esfuerzos a la tensión que
causan adelgazamiento y rotura del metal en esta región. Este tipo de falla puede también
ocurrir cuando el metal se estira sobre una esquina afilada del punzón.
Orejeado. Esta es la formación de irregularidades (llamadas orejas) en el borde
superior de la pieza embutida, causada por anisotropía en la lámina de metal. Si el material es
perfectamente isotrópico no se forman orejas.
Rayado superficial. Pueden ocurrir rayaduras en la superficie de la pieza embutida si el
punzón y el dado no son lisos o si la lubricación es insuficiente.
Diferencia entre doblado y curvado
El doblado es la operación más sencilla después de la del corte, el mismo consiste en una
transformación en frío o caliente de materiales plásticamente deformables alrededor de un eje
recto, donde la conformación ocurre sin pérdida de material, cabe destacar que esta
conformación es sin arranque de viruta con una pequeña variación de la sección transversal de
la pieza semiterminada, según las condiciones del proceso, no se producen separaciones y se
conserva la integridad del material.
Los mismos conceptos y consideraciones expuestas para el doblado son válidos para el
curvado. Esta operación se distingue del doblado por su distinta función característica.
Mediante el empleo de estampas especiales y diferentes, se puede curvar lo mismo un hilo de
acero que una tira de chapa para obtener, respectivamente, un gancho o un tubo.
En el doblado la pieza posee un ángulo dado para cambiar la dirección de la lámina o
darle alguna forma deseada.
En el curvado Las piezas curvadas por lo general poseen gran parte en forma de arco,
para la realización de esta es necesario construir troqueles de varias piezas en el punzón y la
matriz.
Resortes
Los resortes utilizados en matricería son elementos que se emplean para facilitar las
operaciones de corte, doblado, embutido y forman parte de los sistemas de retención y
expulsión. Están formados por láminas ensambladas (de ballesta) o por un fleje enrollado en
forma de espiral alrededor de un eje.
Los resortes se construyen de alambres de acero al silicio y son de varios tipos, pero los más
utilizados y que se encuentran en el mercado son los helicoidales. En matrices donde se deben
soportar grandes esfuerzos, se emplean resortes ubicados uno entre otros, y la suma de los
esfuerzos es igual o superior a un resorte de alambre grueso que ocupa mayor espacio.
La carga máxima o admisible de los resortes debe ser igual o superior al esfuerzo necesario y
cuando se coloca un resorte dentro de otro, se debe invertir la dirección de las espiras para
evitar que se entrelacen. La resistencia del resorte aumenta hasta el límite máximo de flexión y
el aumento de espiras en el número de espiras útiles es necesario para el apoyo de los
extremos del resorte.
Los resortes se diseñan para entregar una fuerza, para empujar, para tirar, torcer o almacenar
energía.
Tipos de Resortes
Resortes de tracción: Estos resortes soportan exclusivamente fuerzas de tracción y se
caracterizan por tener un gancho en cada uno de sus extremos, de diferentes estilos: inglés,
alemán, catalán, giratorio, abierto, cerrado o de dobles espira. Estos ganchos permiten montar
los resortes de tracción en todas las posiciones imaginables.
Resortes de compresión: Estos resortes están especialmente diseñados para soportar
fuerzas de compresión. Pueden ser cilíndricos, cónicos, bicónicos, de paso fijo o cambiante.
Resortes de torsión: Son los resortes sometidos a fuerzas de torsión (momentos).
Muelles
Los muelles son elementos mecánicos capaces de soportar la aplicación de determinadas
cargas deformándose notablemente, pero recuperando su configuración inicial al cesar aquella
aplicación. La característica principal de cualquier material empleado para la fabricación de
muelles debe ser la de poseer un comportamiento elástico para un campo de tensiones lo más
amplio posible. Los tipos más usados son los compuestos de acero con adiciones de silicio, que
alejan considerablemente el límite de rotura.
Los muelles mecánicos cumplen en las maquinas la misión de elementos flexibles. Percibiendo
el trabajo de las fuerzas exteriores, estos elementos los transforma en energía de deformación
elástica del material, del cual están hechos. La forma constructiva de los muelles mecánicos
permite percibir la acción de las fuerzas exteriores de grandes sectores de camino, es decir,
obtener considerables deformaciones sin perder las propiedades flexibles.
Los muelles se suelen utilizar en las maquinas y aparatos como elemento de fuerza que
asegura la acción de los esfuerzos en un sector dado de camino amortiguador. Percibiendo la
energía instantánea de un golpe, este muelle la devuelve en forma de energía de oscilaciones
elásticas.
Existen distintos tipos de muelles para distintos aplicaciones:
Los muelles de flexión, o también denominados muelles de ballesta, que poseen una
configuración de una serie de laminas con igual espesor y ancho, pero de distinta longitud;
muy utilizada en la industria del automóvil y ferrocarriles.
Los muelles de torsión, en donde encontramos los de tipo de eje rectilíneo y los de hélice
cilíndrica; consiguen en los sistemas de suspensión, su mercado natural.
Los muelles cónicos helicoidales, que tienen como característica principal que su resistencia
aumenta al aplicársele un mayor esfuerzo, muy utilizado en los vehículos ferroviarios y en las
prensas
Los muelles de goma, que aunque no esta hecho de acero, tiene cada vez mayor aceptación,
actúan como amortiguadores y con bajos desplazamientos elásticos, utilizados en
parachoques, aparatos vibrantes, etc.
Nos enfocaremos del estudio de los aceros para muelles, la conveniencia de cada tipo de
acero, según su composición química, para cada aplicación; sus procesos de fabricación,
tratamientos térmicos y para terminar se introducirán como aplicación los cálculos para
muelles helicoidales.
Muelles de disco: Los muelles de disco y de arandelas consta de un juego de elementos que
tienen la forma de un cono truncado, hecho de acero en chapa de 1 a 20 mm de espesor. Estos
muelles trabajan como los de compresión. Pertenecen al grupo de los muelles rígidos con
capacidad de soportar grandes cargas. Por esta razón se emplea a veces en la obras de
construcción para el aislamiento de la vibración de los recubrimientos de las obras
industriales.
Muelles planos: Se emplean bastamente en los aparatos de precisión, en las maquinas
agrícolas, etc. Los muelles de este tipo se suelen utilizar para los esfuerzos que actúan en los
límites de una carrera pequeña. Los muelles planos pueden estar sujetos por ambos extremos,
soportando la carga por el medio o fijados por un extremo y por el otro soportar la carga.
Muelles anulares: Consta de un conjunto de anillos de perfil especial. Si se cargan los anillos
extremos por su perímetro, los anillos exteriores se desplazan sobre los interiores, con lo cual
los perímetros, los anillos exteriores se desplazan sobre los interiores, con lo cual los primeros
se ensanchan y los segundos se comprimen. En este caso la altura total del muelle disminuye.
Muelle de bloque: Estos muelles que trabajan a compresión, con elementos elásticos de goma
en forma de bloques de distintas formas se emplean, principalmente como amortiguadores
para suavizar los choques y disminuir las vibraciones.
Características de los aceros para muelles
1. Es indispensable que los aceros posean un alto límite elástico, es decir, que el coeficiente de
trabajo no sobrepase el límite de elasticidad.
2. En la practica industrial, el limite de elasticidad a la tracción suele oscilar entre 8,83.108Pa y
y 1,77.109Pa, dependiendo del uso y de las características de dimensión, composición, etc.
3. Para que un muelle funcione normalmente, el valor del límite de elasticidad debe ser muy
elevado y próximo a las cifras antes señaladas, y como la resistencia a la rotura suele oscilar de
un 10 a un 40% superior al límite elástico, es decir, de 9,81.108Pa y 2,35.108Pa.
4. Es importante que los muelles, posean resistencia a la fatiga, pues muchos de los muelles,
en vida útil, reciben los esfuerzos en forma cíclica y repetitiva.
5. Es necesario evitar la descarburación de los muelles en sus procesos térmicos y de
fabricación, pues esto cataliza el proceso de fatiga, porque la descarburación, se produce
inicialmente en la periferia, y es por la periferia donde el muelle tiende a comenzar su falla.
Igualmente hay que cuidar la presencia de grietas, defectos que pueda tener el muelle
Expulsores
Los sistemas de expulsión en las matrices son los dispositivos que se adaptan a las mismas para
expulsar las piezas producidas ya que su forma de construcción, quedan adheridas a la matriz y
el retal al punzón. Para facilidad de construcción y funcionamiento,
El expulsor puede ser accionado mediante resortes, o de modo forzado. En los
expulsores elásticos se mantiene las partes cortadas contra la tira de corte de la cual se dejan
después separar nuevamente con facilidad. Las parte de cortadas se sacan de la herramienta
con la tira de corte. Las piezas de gran superficie hechas con chapas delgadas no se agarran
con seguridad a la tira; puede quedar dentro de la herramienta y ser destruidas entonces en el
siguiente golpe de prensa. Por esta razón no resultan adecuados los expulsores elásticos para
esta clase de pieza.
En el caso de expulsores forzados permanecen las piezas primeramente en la placa
cortante y es expulsado poco antes del punto muerto superior de la corredera de la prensa. En
el caso de prensas inclinables las piezas caen recipientes dispuestos para ello. Si una prensa no
posee el dispositivo para adoptar la posición oblicua lo que se hace es eliminar las piezas que
caen en la placa cortante con aire comprimido para que vallan a parar a un recipiente colector.
Las piezas cortadas cuando son de chapa delgada se quedan frecuentemente al
expulsor. Por esto se dispone en el expulsor una clavija separadora provista de resorte que
hace bascular la pieza de modo que caiga con facilidad.
Expulsores De Muelles
Estos son dispositivos que se adaptan a las matrices doble efecto para expulsar las
piezas producidas, ya que por la forma de construcción estas quedan adheridas a la matriz y el
retal al punzón hibrido. Para facilidad de construcción y funcionamiento es conveniente que
sean cilíndricas.
Con un muelle de gran potencia en la parte inferior de la matriz que acciona la placa
expulsora a través de otra y los tornillos limitadores. El muelle es guiado por un tubo roscado
en los extremos con una tuerca y una arandela para graduar la presión. El tubo permite la
salida de los desperdicios cortados por el punzón superior.
Según el diámetro del expulsor, estos se pueden construir de dos formas: con
funcionamiento por muelle y con barra expulsadora.
Expulsor de Muelles
Tacos de Cauchos
También conocidos como resortes tubulares de poliuretano, estos ofrecen a los diseñadores y
fabricantes de herramientas una buena alternativa a los resortes de acero en las situaciones
que involucran espacio limitado, alta presión de sostenimiento y partición adecuada,
generalmente son capaces de guardar más energía que el acero. Sus características proveen
una inusual combinación de resistencia a la carga, capacidad de rodamiento, dureza y
resistencia a la abrasión, retiene su flexibilidad a baja temperatura y una gama completa de
propiedades dinámica arriba de 140
Son resistentes al aceite, agua, oxigeno, ozono y la mayoría de los solventes químicos, tienen
un periodo de vida infinito al ser almacenado sin afectar su propiedad. Su cuerpo cilíndrico
brinda altas presiones, menores distancia entre centro, partición positiva, resistencia a la
tracción, instalación y retraso simple, no marcan el materia y no se fracturan y son más
silencioso en su operación.
Los tacos de cauchos son incomprensibles, dado que su volumen permanece constante, estos
crecen en su sección central en relación directa a su deflexión. Por lo tanto, si un taco se
deflecta a un 20 %, su diámetro en su sección central se incrementara un 20 %. Se debe prever
esta expansión para evitar interferencias.
Tacos de Caucho
Expulsores de Varilla
Son los tornillos guías que limitan la carrera, estos tornillos sujeta la placa expulsora y estos
van acompañados por un resorte y un tornillo.
Empujadores Hidráulicos
Estos son dispositivos que mayormente se utilizan en matrices de embutido, para poder
obtener la pieza cuando es embutida, cuando esta se acciona hace que la pieza suba para que
sea más fácil su remoción.
Topes
Tienen por finalidad limitar el avance de la banda a cada golpe de la prensa.
Topes de Acción Lateral
Los topes laterales, montados corrientemente sobre las guías laterales del material,
tienen como misión el aprovechamiento de los comienzos de la tira, evitando las perdidas del
material. Se aplican a los útiles de gran producción, sea cual fuera el sistema de retención
adoptado (de perno, balancín o cizalla). Se puede dividir en:
Primer caso: En la siguiente el tope se coloca en el grueso de la reglilla esta construida
de forma que, presionando sobre la cabeza remachada, el tope se desplaza con facilidad. Hay
que prestar atención a que el canto sea bien redondeado, para evitar que el resorte que hace
retroceder el tope se enganche. Por otra parte, el escote de la deslizadera, al chocar con la
reglilla, actúa de limitador de la carrera del tope.
Segundo caso: Cuando no se precisan reglillas especiales, sino que el paso para la tira
se cepilla en la propia placa guía, ha dado muy buen resultado la forma del siguiente tope.
Se labra la ranura en la guía perpendicular a la regata de paso de la tira. El tope esta
provisto de un agujero tipo colisa, cuyos extremos al chocar con el pasador clavado en la guía,
limitan su carera, también es que hay un muelle ligero que empuja el tope hacia fuera.
Topes auxiliares laterales
Estos son accionados de tal forma que la misma maquina puede controlar su efecto o
funcionamiento en el proceso.
Para que los topes auxiliares funcionen, basta pulsar el tope, y la tira del material
tropezara antes con el mismo que con el retensor final. Se hace actuar la prensa y esta no hará
más que una sola operación, esto puede repetirse tantas veces en topes auxiliares sucesivos
como la matriz lo exija, hasta llegar al retensor final, donde, prescindiendo ya de las
operaciones previas, dejan de actuar los topes laterales y se puede trabajar por los
procedimientos normales.
El sistema descrito es el que se aplica normalmente en las matrices de retención final,
pero en las matrices con cizalla lateral el sistema de aprovechamiento del material ofrece una
variante. El pulsador se encuentra oculto por la acción de un muelle, puede hacerse salir al
comprimir el pulsador, obligándole a deslizarse sobre el plano inclinado del vástago del
pulsador. Cuando cesa la acción sobre el pulsador, la reacción de los muelles hace retornar las
piezas a su posición primitiva. Este tope, en vez de aplicarse cuando la tira comienza a ser
cortada, se emplea cuando se llega al final de la misma, y debido a los cortes de la cizalla, ya no
es posible retenerla.
Cuando los topes laterales son varios y la matriz, por su estructura, lo permite, puede
convertirse en automáticos, agregando un punzón mas a la matriz, son entonces todos ellos
menos uno, el primero el cual imprescindiblemente tiene que ser accionado a mano.
Esto se comprenderá con facilidad al verse el punzón lateral, que hace una pequeña
muesca en el borde de la cinta, en dicha muesca se aloja el tope automático en forma de
trinquete, que impide el retroceso de la tira. Con esta combinación es posible reducir el
número de topes laterales a tres elementos. El tope normal auxiliar, el punzón y el tope
auxiliar automático.
Con un montaje semejante, trabajando a retroceso es posible anular el retensor, final,
sin embargo, no es recomendable tomar esta determinación, para no disminuir el rendimiento
en la producción
Topes Automáticos (Auto-Stop)
En el soporte del punzón se encuentran:
S
P el ajuste en altura y que puede ser bloqueado por
una tuerca.
Sobre la guía se monta:
A -Stop de acero duro templado, que pivota con juego en un alojamiento fresado en la
guía y provisto de un talón que descansa sobre la matriz.
E auto-stop en acero duro.
R sorte de llamada, resorte helicoidal sujeto a una varilla fijada en la base u hoja-resorte
que produce el mismo efecto.
Funcionamiento
Al empujar la banda contra el auto-stop, este se apoya sobre la superficie delantera de
su alojamiento; al descender, el punzón, después de haber apretado la chapa, obliga al auto-
stop A a levantarse por medio del empujador.
Vuelto otra vez hacia atrás por su resorte, el auto-stop A no vuelve a caer delante de
la tira, sino sobre esta cuando vuelve a subir el empujador P. Al empujar la banda que ya no
está sujeta, el auto-stop A va a caer en el agujero que acaba de perforarse y el borde de este
servirá de nuevo tope, volviendo entonces a empezar el ciclo.
Topes de Varilla
Consiste en un tope basculante y es accionado por el movimiento de la prensa. Este sistema
permite obtener mayor producción que el anterior, se utiliza generalmente en matrices en las
cuales la alimentación de la tira se hace de forma automática.
Centrador de Tiras
El montaje de pilotos centradores en las matrices tienen su razón de ser en el hecho de
garantizar un desplazamiento correcto entre cada uno de los saltos que realiza la banda. De no
ser así se podrían perder los puntos de referencia en común que tendrían estas
transformaciones y con ello generar desplazamientos en la chapa que ocasionarían
irregularidades o defectos en las piezas procesadas.
Los centradores, con su punta cónica, tienen como objetivo embocar en los agujeros
de la chapa y centrarla antes de que lo hagan el resto de punzones, como se ilustra en la , de
esta forma se mantiene alineada la tira de chapa antes de su transformación. Para conseguirlo,
deben hacerse dos o más agujeros al inicio de la tira que posteriormente servirán para
pilotarla a lo largo de la matriz.
Centrador
Generalmente, estos pilotos centradores van montados en el porta punzones y
necesariamente deben sobresalir más que la cara inferior de la placa pisadora, esto último es
imprescindible para asegurar que la chapa queda centrada antes de que actúen los punzones.
Si los centradores no actúan la banda no irá a su sitio y se romperá el piloto y la banda.
Fractura del centrador
Si los agujeros de referencia hechos previamente en la chapa son muy pequeños y en
consecuencia requieren unos centradores también muy pequeños, habrá que sopesar la
posibilidad de hacer los pilotos ligeramente mechados, o bien escamoteables mediante
muelles. De esta forma se podrá evitar su rotura y los daños colaterales que pudieran
ocasionar. En la figura24 (A, B y C) vemos el proceso correcto de centrado de banda mediante
punzones o pilotos centradores.
Proceso correcto de centrado
Bibliografía
Guía de estudio, “diseño de troqueles.”
María Herminia Pereira. 1998
López Navarro. Troquelado y estampación con aplicaciones del punzonado, doblado,
embutido y extrucción. Segunda Edición
J. Koninck. D. Gutter. Manual Del Técnico Matricero: troquelado-Estampado-
Embutición de la chapa metálica.
Herman W. Pollack. Maquinas Herramientas y Manejo de Materiales
MIKELL P. GROOVER. Fundamentos de manufactura moderna 1ª. Ed.
www.infowarehouse.com.ve/pugoz/otros/materiales_acero_muelles.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Muelle_elástico
