Estampación

Compartimos nuestros conocimientos de estampación a través de los artículos que publicamos en el blog.

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Hablamos de diseño de troqueles, troqueles progresivos, bandas, punzones, matrices, materiales, tratamientos y más …

Estampación por operaciones vs bandas. 150 150 Dibumet

Estampación por operaciones vs bandas.

La estampación por operaciones y las bandas, son procesos para conseguir la pieza metálica que se desea. Ambos procesos requieren de troqueles.

Estampación por operaciones

En el caso de la estampación por operaciones, se da en piezas grandes, en piezas que requieran de mucha profundidad de embutición o piezas que en su elaboración absorban mucha cantidad de chapa y que haya que trabajar por todos los lados de la pieza .

Por ello, se utiliza una chapa de metal individual por cada pieza y una serie de troqueles para lograr la pieza final. Por otro lado, se comienza por el embutidor y continuando por cortante, conformador, doblador, etc… Él que corresponda, según lo que se determine en el proceso de fabricación, en función al número de operaciones y trabajo a realizar en cada una.

La línea de prensa que se necesita se compone de varias prensas (4, 5, 6, etc), en las cuales en cada una de ellas va situado un troquel según la operación a realizar. Comienza introduciendo la chapa plana en el embutidor (primer troquel). Siguiendo con, las piezas se pasan de una operación a otra, por medio de brazos robóticos, hasta completar el ciclo de operaciones que determinan la pieza final acabada.

La infraestructura necesaria para este tipo de proceso es de un coste muy elevado. Se necesita mucho espacio, maquinaria, mecanismos, medios, mano de obra, etc… Uno de los sectores principales que utiliza este tipo de proceso, es la automoción.

 

Estampación por operaciones (Línea de prensas tándem)

Bandas

En el caso de las bandas, la pieza que se quiere conseguir tiene unas dimensiones más bien pequeñas. Con embuticiones poco profundas, doblados simples y cortes verticales. Son piezas manejables.

La chapa que se utiliza es una bobina o fleje metálico. La pieza va unida continuamente en su elaboración, hasta el corte final de separación. Se utiliza un único troquel que contiene todos los puestos/operaciones necesarias para la realización de la pieza.

Solamente es necesaria una prensa, con posibilidad de regulación para el paso o avance de banda. Por cada golpe o cierre de prensa, la bobina avanza el paso que se le indica, para que la pieza vaya pasando por cada puesto, hasta su finalización.

En este caso, la inversión a realizar en la infraestructura es inferior, en comparación a la estampación por operaciones. Tanto en espacio, como en maquinaria, medios, etc…

 

Zonas delicadas en las matrices 878 650 Dibumet
Zonas delicadas en matrices de corte.

Zonas delicadas en las matrices

A la hora de diseñar matrices de corte es necesario tener en cuenta las posibles zonas delicadas, para evitarlas o reforzarlas.

Todo parte de la base del espesor de chapa a trabajar. Dependiendo de las dimensiones, las distancias o separaciones a tener en cuenta, serán mayores o menores. No existe ninguna fórmula o ninguna constante con la cual poder sacar un valor para esas distancias. En consecuencia, en esta parte un aspecto importante a considerar es la experiencia del diseñador.

Dentro del diseño de una matriz de corte existen muchas zonas. Por ejemplo, el hueco de los cortes, alojamientos de elevadores de banda, librados de pilotajes, alojamientos de tornillos y pasadores, etc… Todos esos mecanizados tienen que estar a unas distancias entre sí y respecto al exterior de la propia matriz, para que no existan zonas delicadas o frágiles en las matrices y genere una rotura en la propia pieza, a consecuencia de las presiones o tensiones que se generan al realizar el corte.

También hay que tener en cuenta la altura de la matriz. Debe tener una dimensión proporcionada, en la medida de lo posible, con respecto a la relación ancho/largo.

Siempre que se pueda, en las cajeras o mecanizados, se realizaran radios. Hay que evitar, en la medida de lo posible, dejar aristas vivas. Estas aristas se convierten en un punto delicado y susceptible  de rotura.

Zonas delicadas en matrices de corte.

Creación de bandas. Distancias mínimas, Paso, Ancho de banda y Pilotaje. 878 585 Dibumet
Creación de banda progresiva

Creación de bandas. Distancias mínimas, Paso, Ancho de banda y Pilotaje.

Para la creación de las bandas, hay que tener en cuenta una serie de distancias mínimas. Como son el paso adecuado, ancho de banda, pilotaje y aprovechar al máximo de material para conseguir lo menos costes posibles.

Distancias mínimas

En la creación de las bandas se debe dejar el espacio suficiente para que no se resientan; es fundamental una correcta separación entre piezas, para que pueda garantizarse el correcto avance del fleje y que tenga una rigidez adecuada.

Dicha distancia es necesaria entre el perfil de corte y el borde de la banda o entre cortes contiguos, para que se disponga del suficiente material, se produzca un corte correcto y no aparezcan desgarros en las operaciones de corte.

La separación mínima entre piezas, pieza y ancho de banda o entre cortes y bordes, se puede determinar como 1,5 y 2 veces del espesor de la chapa a trabajar.

Paso

El paso es la distancia existente entre dos puntos iguales de dos piezas consecutivas situadas sobre la banda. También se puede entender como la distancia que avanza la chapa dentro del troquel entre operaciones.

En esta decisión se tendrá en cuenta, las distancias mínimas, explicadas en el apartado anterior, más la longitud de la pieza. De esa manera se intentará aprovechar la máxima cantidad de chapa, para ofrecer la mínima cantidad de desperdicio.

Ancho de banda

Para determinar el ancho de banda, al igual que con el paso, hay que tener en cuenta la misma finalidad. Lo mínimo necesario, con el mínimo desperdicio, pero asegurando las distancias mínimas.

Pilotaje

El pilotaje es muy importante en una banda. Es el encargado de llevar la banda siempre centrada y en su posición, para asegurar que la pieza pasa correctamente por cada puesto y exista una repetibilidad, sin que haya diferencias de medidas en las piezas finales. Para que todas las piezas acabadas sean iguales en sus dimensiones.

El pilotaje puede constar de un agujero o de varios, en cada paso, en función a la anchura y paso de la banda.

Se colocará un centrador en la parte superior, coincidente en cada agujero de pilotaje; siempre que sea posible y no interfiera con algún otro elemento necesario para el troquel.

Creación de bandas

Posicionamiento de piezas en troqueles por operaciones 878 658 Dibumet
Posicionamiento de piezas en troqueles por operaciones

Posicionamiento de piezas en troqueles por operaciones

Cuando realizamos una pieza por operaciones en una gama de troqueles, hay que asegurar su posicionamiento sobre cada troquel. Esto generará la repetibilidad de pieza.

Se comienza por el embutidor. Al introducir una chapa plana que no tiene volumen por el cual posicionarlo sobre el troquel, se colocarán unos centradores alrededor de toda la pieza, los cuales aseguran el posicionamiento exacto que necesita la pieza de chapa en el troquel.

Posicionamiento de piezas en troqueles en embutición

En posteriores para el posicionamiento  en troqueles (cortantes, conformadores, dobladores, etc.…), las piezas  ya tienen la forma de pieza dada en el embutidor, se puede centrar por el volumen, pero, aun así, se colocan pre-centradores, ya que, desde la suelta de pieza hasta la forma del macho copiado, hay una distancia. Para que la pieza no se desplace y aseguremos que caiga dentro del volumen de la forma, se introducen los pre-centrajes. En este caso, no serán tan precisos como en el embutidor. Debido a que en el momento que cojan la forma de pieza, se centrará por volumen.

Posicionamiento de piezas en troqueles en embutición

Disposición de columnas en troquel. Antigiro – Diámetros y posiciones 879 659 Dibumet
posición de columna en troquel.

Disposición de columnas en troquel. Antigiro – Diámetros y posiciones

La disposición de las columnas de un troquel, tiene una importancia esencial. Las columnas deben procurar cubrir el trabajo a realizar, dentro del área que comprenden las mismas. De esta manera, los esfuerzos derivados del trabajo pueden ser asumidos de mejor manera.

Ahora bien, ¿Cuál es la disposición correcta? Lo más adecuado es colocarlas en el mismo punto de cada cuadrante en X y en Y, respecto a los ejes del troquel. De esta forma, se reparte mejor la absorción de los esfuerzos. Pero esta posición, implica un posible problema, que, si no se soluciona, podría llevar a la rotura o a un gran desperfecto del troquel.

Que las columnas estén en el mismo punto, facilita que, por error, el troquel se pueda montar girado, ya que coinciden las posiciones. Esto provocaría una colisión catastrófica de la parte superior con la inferior.

Disposición de columnas en troquel - Columnas

Antigiro

Para evitar este posible problema, lo que se suele hacer es desplazar las cotas de una de las columnas respecto a las demás, para que no tengan la misma posición. De esa forma, aunque se intente montar girado por error, esa columna desplazada, no coincidirá con la posición de ninguna de las demás y no se podrá realizar el montaje del troquel.

A este desplazamiento, se denomina “antigiro”, ya que evita el montaje girado del troquel. El desplazamiento, es suficiente con 10mm en ambos ejes.

Disposición de columnas en troquel - Desplazamiento

Otro ejemplo de “antigiro”, es colocar todas en las mismas posiciones de cada cuadrante, si se desea, pero una de las columnas será de diámetro mayor a las demás. De esa forma tampoco se podría montar girado, ya que no encajaría en el casquillo de ninguna de las otras.

Carros – Guías y Cilindros 1024 682 Dibumet
Carros – Guías Y Cilindros

Carros – Guías y Cilindros

En este tema explicaremos los distintos tipos de guías a utilizar en el diseño industrial de los carros de construcción y la disposición de los cilindros que se introducen para los movimientos de retroceso de estos.

Guías

Un carro tiene 2 zonas claras de guiado. Por ejemplo, un carro superior tiene un guiado para su deslizamiento sobre la base superior y una cuña en la parte inferior, el cual lo posiciona en la dirección de trabajo.

Las guías de la parte superior habitualmente son planas. En cambio, las guías inferiores, aparte de llevar guiados planos, es recomendable incluir prismas de guiado. Éstos, aparte de guiar, centran el carro con la cuña inferior para asegurar su dirección de trabajo y que no exista ningún desplazamiento lateral, por mínimo que sea. De lo contrario, podría darse alguna interferencia o mordida, que sería catastrófico para el troquel.

En la parte superior utilizaremos regletas y tapas. La función de las tapas es evitar que el carro se desprenda de la parte superior. La disposición de las regletas, siempre ira en función a la longitud del carro. Más largo, más regletas. Menos largo, menos regletas.

La combinación de regletas, siempre serán con 2 materiales diferentes. Uno de ellos llevará lubricación, para favorecer el deslizamiento y evitar el gripado. Normalmente acero templado contra bronce con grafito.

Carro

Guías

Cilindros

Las zonas a colocar los cilindros de retroceso son en las mismas posiciones que los guiados. De hecho, los cilindros se intercalan entre las posiciones de las guías anteriormente mencionadas, por tema de espacio y colocación adecuada.

Si utilizamos el ejemplo de un carro superior, los cilindros se colocarán en la base superior, y son los encargados de asegurar que el carro retrocede a su posición de descanso, alejado de la zona de trabajo.

Si se tratara de un carro inferior, los cilindros se colocarán en la parte inferior, con el fin de asegurar el retroceso del carro después de realizar el trabajo.

Su carrera se determinará en función al trabajo a realizar. Y la suma de los cilindros a introducir, será igual a la fuerza de pisado necesaria para el trabajo a realizar.

Fuerza de pisado = Fuerza de retroceso.

 

Carro

Cilindro

Los punzones, matrices y cizallas 878 450 Dibumet
Punzones y cizallas

Los punzones, matrices y cizallas

Los conjuntos de punzones y matrices son los encargados de realizar los agujeros o cortes, con las formas necesarias que uno desea. Esta acción, conlleva un esfuerzo, por la resistencia que aporta el material a ser perforado.

Reducir este esfuerzo o disminuir la resistencia del material a cortar, es muy sencillo aplicando cizalla en los punzones.

La cizalla es dar una inclinación en el punzón para que el contacto a la hora de realizar el corte sea menor, por lo que la resistencia será menor. Para poner un ejemplo, sería como cortar con una tijera. La tijera solamente hace contacto en un punto entre ésta y el elemento a cortar, en todo el recorrido de corte. Corta inclinado, no corta en plano. Pues la cizalla es esto mismo. Se crea esa inclinación en el punzón, que actuara como una tijera al realizar su trabajo.

Si no se realiza la cizalla, el punzón cortara en plano, actuando a la vez con toda forma sobre la chapa. Más superficie de contacto, mayor esfuerzo. Con la cizalla, menos superficie de contacto, menor esfuerzo.

Las cizallas pueden ser de distintas formas y penetraciones, en función a las longitudes a cortar.

De mayor a menor penetración, en forma de tejado o tejado invertido, si el corte es muy largo como dientes de sierra….

Punzones con cizalla y matrices

Esquema de punzones

¿Qué son los pilotajes? 878 450 Dibumet
¿Qué son los pilotajes?

¿Qué son los pilotajes?

Los pilotajes son necesarios para el buen centrado y guiado de una banda y la repetibilidad de cada operación, en un troquel progresivo principalmente. Se realizan en el primer paso u operación del troquel. De esta manera, se centrará en cada paso posterior, hasta la finalización y separación de la pieza respecto a la banda. En función a la dimensión de la banda, se puede realizar uno o varios.

El diámetro, depende del espacio y distancias a otros cortes y operaciones, dentro de la misma banda. A mayor diámetro, mejor centraje.

Una vez realizado el agujero en el primer paso, en el resto de los pasos, se colocarán los centradores o pilotos de centraje , siempre que se pueda y no interfiera con los componentes de trabajo (tacos, matrices, punzonados, etc.). Su colocación será en la parte superior. De esta forma cuando el troquel se habrá para que la banda avance, el piloto estará fuera de pieza y no interferirá con el movimiento de ésta.

A los lados de los pilotos, se coloran expulsores de pieza con muelles. Su finalidad es la de asegurar que la pieza no quede enganchada en el piloto, y se despegue en todos los casos.

La forma será de una gran conicidad inicial, para asegurar su entrada en el agujero en cuestión y una parte recta , que será la encargada de centrar la banda con el espesor de la chapa.

En la parte inferior y siempre que sea posible, se realizara un agujero pasante. Esto tiene 2 funciones. La primera, que no exista interferencia entre el piloto y nada de la parte inferior. Y la segunda, ese agujero servirá para escape o salida de posible porquería que se pueda dar por el roce del piloto y la chapa. De todas formas, aunque no sea pasante, siempre se realizara un agujero que libre la longitud del piloto más algunos milímetros más, por seguridad.

"Expulsores

Tipos de piezas por estampación 878 450 Dibumet
Tipos de piezas obtenidas por estampación

Tipos de piezas por estampación

En el mercado hay varios tipos de piezas por estampación, pero, vamos a empezar por explicar que es la estampación.

La estampación es un proceso de conformación que consiste en dar forma a una chapa metálica presionándola entre dos moldes, uno inferior y otro superior, siendo el superior el que normalmente lleva el movimiento.

Los moldes utilizados en la estampación reciben el nombre de matrices o estampas. Se usa frecuentemente con chapas de acero y aluminio. Para ejercer presión se utilizan prensas hidráulicas o mecánicas, especialmente las primeras.

Si la temperatura del material a deformar es mayor a la temperatura de recristalización, se denomina estampación en caliente, y si es menor se denomina estampación en frío.

Mediante   la   estampación   se   fabrican   multitud   de   piezas   grandes   y   pequeñas,   siendo   la aplicación más conocida la fabricación de paneles de vehículos (puertas, techos, capó, laterales,)

Las principales ventajas de la estampación son que las piezas pueden tener formas complejas. Hay una gran variedad de materiales con los que se puede trabajar, y la producción de un número elevado de piezas tiene un bajo coste económico y laboral. Además, el acabado superficial es bueno, aunque se puede tratar posteriormente para mejorar las propiedades.

Entre las desventajas de este proceso, destaca el hecho de que el espesor de la pieza puede que esté limitado. Además, se trata de un proceso con varias operaciones y fases.

 

Embutición

La embutición es una de las técnicas más utilizadas en la industria para fabricar piezas cóncavas o huecas. Es un proceso de conformación en frío que consiste en presionar una chapa metálica con un molde, que recibe el nombre de punzón de embutir. La presión obliga a la chapa a estirarse y deformarse hasta coger la forma del molde. Es necesario diseñar muy bien la forma de éste para evitar que la chapa se agriete o haga pliegues.

Mediante la embutición se fabrican todo tipo de piezas metálicas huecas o cóncavas. Los objetos muy profundos o con formas complicadas no se pueden fabricar con una sola embutición, por lo que es necesario hacer varias embuticiones sucesivas utilizando diferente punzones. A esta técnica se le llama reembutición.

Proceso de Embutición

Proceso de Embutición

 

Doblado

El doblado es un proceso de conformado sin separación de material y con deformación plástica utilizado para dar forma a chapas. Se utiliza, normalmente, una prensa que cuenta con una matriz y un punzón. En el proceso, el material situado a un lado del eje neutro se comprimirá y el situado en el lado opuesto será traccionado como consecuencia de los esfuerzos aplicados. Esto provoca también un pequeño adelgazamiento en el codo de la chapa doblada, cosa que se acentúa en el centro de la chapa.

A consecuencia de este estado de tracción-compresión, el material tenderá a una pequeña recuperación elástica. Por tanto, si queremos realizar un doblado tendremos que hacerlo en un valor superior al requerido para compensar dicha recuperación elástica.

 

Proceso de doblado

Proceso de doblado

Troquelado y punzonado

El troquelado se usa para recortar piezas de una lámina de material. El corte de hace de golpe, presionando fuertemente el material a cortar entre dos herramientas, el punzón y la matriz, que tienen la forma que se desea obtener.

Se utiliza esta máquina llamada troqueladora, que no es más que una prensa especializada. La forma del punzón y la matriz determinará la de la pieza obtenida.

Proceso de punzonado

Proceso de punzonado

 

Doblados verticales y a carros. 878 450 Dibumet
Doblados: Verticales y a carros.

Doblados verticales y a carros.

Muchas piezas tienen formas o zonas doblados verticales, bien hacia arriba, hacia abajo y a carro, con una inclinación determinada.

Cada uno de ellos implica un sistema de piezas y disposición de las mismas, distinto en cada caso, que explicaremos a continuación.

Doblado vertical, hacia abajo

En la parte inferior, tendremos una parte fija o macho , que no tendrá ningún movimiento.

En la parte superior, se situarán el pisador y los tacos o machos de doblado.

Al inicio del movimiento de bajada o cierre de la prensa, el pisador estará adelantado respecto a los machos de doblado, de manera que es el primero que tocara la chapa, apoyada ésta sobre el macho inferior, para asegurar que no se mueva para cuando los machos de doblado actúen sobre la misma. Presionando sobre el pisador, se colocan cilindros de nitrógeno o muelles, para asegurar que no se produzca ese posible movimiento de la chapa, ya que solamente con el peso que pueda tener el pisador, no es suficiente para inmovilizar la pieza. La prensa sigue bajando, los cilindros se comprimen y ejercen más fuerza sobre pisador y éste sobre la pieza. Continúa bajando la prensa y los machos de doble actúan sobre la pieza, rebasándola y asegurando la forma o el doble correspondiente.

Doblado vertical hacia abajo

Doblado hacia abajo

Doblado vertical, hacia arriba

En este, la disposición de los distintos elementos, es al contrario al doblado hacia abajo.

En la parte inferior, tendremos un fondo móvil o pisador inferior (en el que se apoyara la chapa), elevado por la presión de unos cilindros colocados bajo el. También en la parte inferior, se fijarán los tacos o machos de doblado. En la parte superior, se colocará un macho fijo, sin movimiento.

A medida que la prensa empieza a bajar, el macho superior hace contacto con el pisador inferior y entre las dos partes, sujetan la chapa, para evitar su movimiento. La prensa sigue bajando, los cilindros inferiores se comprimen y ejercen más fuerza sobre pisador y éste sobre la pieza. Continúa bajando la prensa y los machos de doble inferiores actúan sobre la pieza, rebasándola y asegurando la forma o el doble correspondiente.

Doblado vertical hacia arriba

Doblado hacia arriba

Doblado a carro

El doblado a carro, se da cuando el doble que queremos realizar es inclinado y no se puede realizar verticalmente. Previamente, en un paso anterior, la chapa ha sido doblada verticalmente.

El troquel constara de un macho fijo y un contra-carro móvil, accionado con un cilindro neumático, en la parte inferior. El accionamiento del contra-carro, también se suele hacer de manera mecánica.

La función del contra-carro es hacer de macho, contra lo que se doblara o adaptara la chapa. Teniendo en cuenta que el doble realizado queda en negativo y no se puede sacar la pieza en vertical, el contra-carro se retrasara para la extracción de la chapa ya doblada.

En la parte superior, tendremos un pisador vertical y un carro móvil, en el cual irán colocados los tacos o machos de doblado.

El contra-carro tiene que estar en su posición de trabajo, antes que la chapa o pieza se pose sobre él.

La prensa comienza a bajar, el pisador estará adelantado y el carro descolgado. El pisador hace contacto con la chapa y el carro comienza a deslizarse sobre el guiado inferior, posicionándose en la dirección de trabajo del doble, pero aun sin tocar la pieza. La prensa sigue bajando, los cilindros se comprimen y ejercen más fuerza sobre pisador y sobre la chapa. El carro sigue desplazándose, y los machos de doble actúan sobre la pieza, rebasándola y asegurando la forma o el doble correspondiente.

Una vez terminado el trabajo y el troquel comienza a abrirse, de manera inversa al inicio, el carro se separa y queda descolgado, al igual que el pisador. El contra-carro retrocede activado por el cilindro neumático y la pieza queda liberada para su extracción, sin ninguna interferencia.

Doblado a carro

Doblado a carro

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