Diseño Industrial

Tratamientos de los materiales 1024 768 Dibumet
tratamientos de materiales

Tratamientos de los materiales

¿Para qué se realiza los tratamientos de los materiales? Los materiales metálicos se pueden someter a una serie de tratamientos para potenciar sus propiedades: Dureza, resistencia, plasticidad, tenacidad, etc…

Tratamientos térmicos

Son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales que tienen por objeto modificar su estructura granulada. Aun así, no se modifica su composición química.

  • Recocido. El metal se calienta durante cierto tiempo a una temperatura determinada y, a continuación, se enfría lentamente. Es por ello que se consigue una mayor plasticidad del material.
  • Temple. Se calienta el metal , y seguido se enfría rápidamente de forma brusca. Con esto se consigue obtener un metal muy duro y resistente mecánicamente.
  • Revenido. Se aplica exclusivamente a los metales templados. Es un tratamiento complementario del temple. Con ello se pretende mejorar la tenacidad del metal templado.

 

Tratamientos termoquímicos

Los tratamientos termoquímicos consisten en operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales, aportando otros elementos en la superficie de las piezas.

  • Cementación. Consiste en añadir carbono a la superficie de un acero que tenga un bajo contenido en carbono, a una cierta temperatura. Se obtiene así una dureza superficial muy elevada.
  • Nitruración. Es un proceso de endurecimiento del acero por absorción de nitrógeno a una temperatura determinada. Proporciona una buena resistencia a la corrosión.
  • Carbonitruración. Consigue aumentar la dureza de los aceros mediante la absorción simultánea de carbono y nitrógeno a una temperatura determinada. Se realiza mediante gases.
  • Sulfinización. Mediante la inmersión del metal en un baño especial, se consigue incorporarle una capa de carbono, nitrógeno y, sobre todo, azufre. Con este tratamiento se aumenta considerablemente la resistencia al desgaste.

Tratamientos mecánicos

Mejoran las características de los metales por deformación mecánica, con o sin calor.

  • Tratamientos mecánicos en caliente, también denominados forja, consisten en calentar un metal a una temperatura determinada para, luego, deformarlo golpeándolo fuertemente. Como resultado se afina el tamaño del grano, con lo que se mejora su estructura interna.
  • Tratamientos mecánicos en frío. Consisten en deformar el metal a la temperatura ambiente, bien golpeándolo, o por laminación. Estos tratamientos incrementan la dureza y la resistencia mecánica del metal.

Tratamientos superficiales

  • Metalización. Se pulveriza un metal fundido, sobre la superficie de otro. Con esto se consigue trasladar a la superficie de un metal las características de otro diferente.
  • Cromado.Se deposita cromo electrolíticamente sobre el metal. De esta manera, se disminuye su coeficiente de rozamiento y se aumenta su resistencia al desgaste.
Tipos de columnas y casquillos 1024 658 Dibumet
Tipos de columnas y casquillos

Tipos de columnas y casquillos

Tipos de columnas

Existen muy diferentes tipos de columnas, lisas, de doble diámetro, con retención, con valona, de montaje cónico, etc… El tipo de utilización depende en casi todos los casos del fabricante o cliente del troquel. Algunos los quieren con una mínima holgura en el montaje, otros algo de apriete, otros con mucho apriete, en otros casos con posibilidad de fácil desmontaje. Es por todo esto que existen diferentes tipos.

Lo que coincide en todos los tipos de columnas, es el material, tratamiento y dureza. En todos los casos son aceros de cementación y con una dureza por encima de 60 HRc.

El objetivo de la cementación es que en el templado del acero proporciona dureza a la pieza. Si no se templa el material no tendrá la dureza suficiente y se desgastará.

Se endurece la superficie de la pieza sin modificar el núcleo, dando lugar así a una pieza formada por dos materiales. El núcleo de acero con bajo índice de carbono, tenaz y resistente a la fatiga, y la parte de la superficie exterior, más dura, resistente al desgaste y a las deformaciones, siendo todo ello una única pieza.

Columnas

Tipos de casquillos

Con los casquillos guía ocurre lo mismo que en las columnas. La variedad es muy amplia.  Tenemos casquillos de guías de bolas,  casquillos lisos,  con valona, auto lubricados, etc… La elección de los mismos es decisión del cliente o fabricante del troquel y también en función a la velocidad o golpes por minuto a la que vaya a trabajar el troquel.

En este caso de los casquillos, existe variedad en el tipo de materiales, pero deben ser de material más blando que las columnas o con lubricante (solido o liquido) o con jaula de bolas (bolas de rodamiento), de manera que el deslizamiento entre columna y casquillo no provoque demasiada fricción y se produzca el gripado del conjunto.

Aunque el casquillo se construya de acero, su interior, la zona que contacta con la columna, llevara un recubrimiento de bronce o ranuras para lubricación. Existen los que se construyen directamente de bronce con insertos de grafito. Y luego están las jaulas de bolas, para casos de troqueles que trabajan a velocidades altas. En estos últimos, el contacto entre columna y bolas (en un punto de tangencia) es en menor superficie que en un casquillo de interior liso , por lo que pueden trabajar a altas velocidades sin que se pueda crear gripado.

Casquillos

 

 

Carros para Troqueles 878 585 Dibumet
Carros para Troqueles

Carros para Troqueles

Carros

En primer lugar vamos a definir que es un carro para troqueles y posteriormente trataremos los tipos de carros.

¿Qué es un carro?

Un carro, es un elemento que se introduce en un troquel, para realizar un trabajo u operación de manera inclinada o a un ángulo distinto respecto al eje vertical.
Teniendo en cuenta que el movimiento de una prensa es únicamente vertical, y en el caso que nosotros necesitásemos realizar alguna operación o trabajo (punzonado, doblado, corte, etc.) de manera inclinada, por petición de pieza o según el proceso de ésta, introduciremos carros para su realización.
Los carros permiten un trabajo inclinado, por medio de un movimiento vertical.

Tipos de Carros

Superiores e inferiores

Los carros pueden ser superiores (o aéreos) e inferiores.
Cuando es un carro superior o aéreo, éste está amarrado o sujeto en la parte superior del troquel y su cuña de accionamiento en la parte inferior. De manera que cuando el troquel se abre y la parte superior se desplaza hacia arriba, el carro se desplaza con ésta.
En el caso de los carros inferiores, éste está amarrado o sujeto en la parte inferior del troquel y su cuña de accionamiento, en la parte superior.
Los mas usuales en su uso, suelen ser los superiores, ya que el abanico de ángulos de trabajo es muy superior a los inferiores.
Carro inferiorGráfico del carro inferior

                                                                Carro Inferior

Gráfico del carro superiorcarro superior

                                                                          Carro Superior

Normalizados o Comerciales

Son los más utilizados. Existen en el mercado, distintos fabricantes de carros comerciales (Fibro, Sankyo, Misumi, etc.).  los cuales tienen en sus catálogos carros de muy distintas dimensiones, fuerzas, carreras o recorridos e inclinaciones, en función al trabajo a realizar.

De construcción

En los casos en que no se encuentre el carro normalizado necesario para el trabajo a realizar, por fuerza, dimensión o inclinación necesarios, se fabrican según diseño.

Partes de un Troquel de Punzonado 878 585 Dibumet
Partes de un Troquel de Punzonado

Partes de un Troquel de Punzonado

Un primer vistazo

En un troquel de punzonado es habitual  encontrar las siguientes piezas cuyas funciones son propias de la naturaleza de cada una de ellas:

Visión general de un troquel de punzonado

 

Base Superior

Base Superior

Acoge los elementos que contendrá la parte superior del troquel y es amarrada a la zona superior de la prensa en su trabajo cotidiano.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sufridera Superior

Como su propio nombre indica, la sufridera es una pieza que “sufre”. Sufre porque soporta los golpes reaccionados del punzón contra la chapa. Cuando el punzón llega a la chapa, ésta opone una fuerza contraria a su superficie que desplaza al punzón en contra de ella. Como en la parte contraria al contacto del punzón contra la chapa se encuentra esta sufridera cuya dureza es mayor que la dureza de la chapa, al punzón no le queda más remedio que desplazarse a través de la chapa, provocando así el corte en la misma.

Un material muy utilizado en sufrideras es el 1.2842 y templado a 54-56 HRc. Esta dureza normalmente es menor que la dureza del punzón para que de algún modo, el punzón no sea dañado por la propia sufridera.

Por otra parte, si el troquel no estuviera dotado de sufridera, el punzón poco a poco. Por la zona de la cabeza, iría penetrando en la base superior, deteriorando así la integridad de ésta.

 

 

 

Portamachos

Portamachos o portapunzones, tiene la misión de sujetar los punzones dentro del troquel y es necesario para poder extraer los mismo de la chapa, una vez han realizado su trabajo de perforación.

La chapa, después de haberse ejecutado su perforación, ejerce una presión determinada por el material y el espesor sobre el punzón que dificultará en cierto modo la extracción de éste sobre ella. Por lo tanto, el portamachos tirará de la cabeza del punzón en dirección contraria a la de perforación para lograr una extracción eficiente del punzón de la chapa.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Punzón

El punzón se encarga de realizar el trabajo de perforación. En anteriores posts hemos hablado más en detalle sobre ello. Como nota general, agregaremos que debe tener una buena arista de corte para conseguir un corte limpio.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Placa Pisador

La placa pisador es la placa que agrupa las tapetas de pisador y sobre la que se ejerce presión desde la base superior por medio de cilindros de nitrógeno, resortes o elastómeros.

 

 

 

 

 

 

 

Tapeta Pisador

 

 

 

 

La tapeta pisador tiene dos funciones básicamente. Por un lado “pisar” la chapa con la mayor superficie posible antes de punzonar, y por otro sujetar la chapa mientras el punzón es extraído de la chapa después de la perforación.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Portamatrices

 

 

 

 

 

El portamatrices es la pieza encargada de albergar las matrices postizas. Deberá ser una pieza templada para mantenerla en buen estado mientras la banda se apoya en ella y mientras se intercambian sus elementos comerciales.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Matriz

El agujero se realiza en la chapa gracias a la matriz. Debe tener un tamaño de agujero algo mayor que el punzón teniendo en cuenta la holgura de corte y además su arista de corte también debe ser lo más viva posible para conseguir un corte limpio.

 

 

 

 

 

 

Sufridera Inferior

 

La sufridera Inferior en este caso tiene dos funciones a grandes rasgos.

Por un lado, igualar las alturas de las matrices que componen el troquel. En muy habitual que en un troquel tengamos matrices de diferentes alturas debido a los diferentes momentos por los que pasa la geometría de la pieza, y utilizando este elemento en distintas alturas igualamos las matrices a las alturas que deseamos.

Por otro lado, cuando tenemos postizos de matriz de reducido diámetro, al igual que sucede con la sufridera superior, necesitamos incluir una pieza templada que reparta el golpe que soporta la matriz durante el proceso de corte en una pieza de mayor superficie que es la sufridera inferior.

Para el primer caso, más que una sufridera se podría decir que es un calzo y no se necesitaría que fuera templada.

Pero para el segundo caso, lo habitual, al igual que con la sufridera superior, se suele realizar de un material 1.2842 a 54-56 HRc.

 

 

 

 

 

 

 

Base Inferior

 

 

 

 

En ella se recogen todos los elementos de la zona inferior del troquel y será amarrada a la mesa inferior de la prensa.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Para finalizar, cabe comentar que en un troquel nos encontraremos con más tipos de piezas, tales como calzos, guía bandas, elevadores, soportes, reacciones, y demás piecerío que son sumamente importantes para el correcto funcionamiento de un troquel y que en futuros posts iremos describiendo.

Matrices de corte en troqueles 878 585 Dibumet
Matrices De Corte En Troqueles

Matrices de corte en troqueles

Así como en el post anterior hablábamos de los punzones de corte, en éste trataremos el tema de las matrices de corte.

Definición

La matriz de corte es aquel componente que sirve como pieza complementaria al punzón de corte con el fin de obtener un corte en la chapa buscando de esta manera ir consiguiendo la pieza final.

 

Zonas de una matriz de corte

Una matriz tiene varias zonas claramente diferenciadas tal y como se observa en la imagen.

Asiento pieza: Es la zona que estará en contacto con la pieza a cortar. Su superficie deberá estar bien rectificada y acompañar en todo momento a la parte inferior de la chapa. Es decir, si la chapa en esa zona tiene una geometría no plana, la matriz deberá tener esa misma geometría, para conseguir un corte homogéneo y limpio.

Vida: El tamaño de la vida determinará cuanto tiempo durará la matriz de corte. Al ser una herramienta metálica que va soportando las inclemencias provocadas por los cortes constantes en su trabajo cotidiano, tenderá a sufrir un desgaste y por lo tanto será necesario ir afilándola. Este afilado eliminará una mínima capa de material de su zona superior para ir descubriendo nueva arista viva de corte que provocará una disminución de la zona de Vida y con ello la duración de la propia matriz.

Desahogo: Por esta zona se irán desalojando las partes desprendidas de la chapa que comúnmente se les suele llamar pepitas o retales.

Amarre: Este aspecto determina cómo se amarrará la matriz al troquel con el objetivo de que siempre esté controlada la pieza dentro del utillaje.

 

 

 

Materiales

Como norma general, las matrices de corte son de materiales muy tenaces y tratados térmicamente para tener la mayor longevidad posible. Entre ellos nos encontramos aceros rápidos, el habitual AYA-EXTRA y como no, los materiales pulvimetalúrgicos que llegan a donde los demás materiales no son capaces.

Tipos de matrices

Por último, cabe comentar que podemos encontrarnos en cualquier troquel con matrices comerciales y con matrices especiales. Ello dependerá de la función que desarrolle cada pieza dentro de la aplicación concreta, no obstante, todas las partes (Asiento pieza, Vida, Desahogo, Amarre)  deberán ser cumplidas en ambos casos para un correcto funcionamiento.

 

Tipos de Troqueles en Estampación de Chapa 878 585 Dibumet
Tipos de troquel: Troquel progresivo

Tipos de Troqueles en Estampación de Chapa

Vamos a detallar los tipos de troqueles, pero, antes definiremos lo que es un troquel.

¿Qué es un troquel?

El troquel es el utillaje o conjunto de utillajes, no autónomos con los que sometemos a una chapa metálica a diferentes procesos de transformación con el fin de obtener una geometría concreta.

El troquel se coloca en la prensa. La prensa es la máquina en la que se acoplará el troquel. Básicamente, la prensa, tiene dos movimientos: subir y bajar la base superior. Al bajar esta parte superior, se ejerce una fuerza sobre el troquel y debido a las herramientas integradas dentro del mismo, conseguiremos la operación deseada, ya sea cortando, embutiendo o doblando la chapa.

Entre las ventajas en la utilización de troqueles se encuentran las siguientes:

  • Gran cadencia de piezas 
  • Costes reducidos
  • Capacidad de conseguir formas complejas

Troquel

Tipos de troqueles (según la disposición)

Los troqueles, según la disposición de la pieza a conseguir, se dividen en tres grupos:

 Troqueles simples

Éstos, permiten realizar solamente una operación por cada golpe (acción de bajada y retorno de la prensa).

  • Se usan para piezas sencillas.
  • Siendo la pieza un poco complicada, será necesario el uso de más troqueles para finalizar la geometría final.
  • Son de baja productividad.
Tipo de troquel simple

 Troqueles compuestos

Los troqueles compuestos, a diferencia de los simples, permiten realizar más de una operación por golpe.

  • Mayor numero de operaciones por golpe. Pueden agruparse varios troqueles dentro del mismo utillaje.
  • Mayor productividad
  • Necesitan un mayor mantenimiento

Troqueles Progresivos

Constan de diferentes estaciones, y cada una de las estaciones de trabajo realiza una operación distinta en el material. Una vez finalizada la última de las etapas,  conseguimos la pieza deseada.

  • Mayor cadencia y productividad.
  • No se necesita mover la pieza manualmente.

Transfer

Está compuesto por una gama de troqueles o matrices montados en batería en una misma  prensa. El orden de estos se decide según lo requerido.  El material o preforma viene transformado en una operación anterior, bien en una prensa de corte o en operaciones realizadas en la propia prensa de forma progresiva.

Tándem

El tándem, a diferencia de los transfer, viene compuesto por una gama de troqueles o matrices montados en batería en diferentes prensas o líneas de prensas ordenadas según lo requerido. El primer troquel será un embutidor, a continuación de cortantes, punzonadoras o calibradores según el caso.

La materia prima se obtiene mediante operaciones previas en línea de corte, mediante cizalla o mediante troquel en prensas de corte. Las piezas cortadas se apilan en contenedores y se introducen mediante robots en las líneas de prensa. Estos robots también intervienen en el traslado de las piezas entre una prensa y otra, habiendo ocasiones en las que la pieza conformada pasa a un proceso de verificación antes de ser apilada en contenedores o pasar a otra fase de estampación.

Tipos de Troqueles (según su uso)

Troqueles perforadores

tipos de troqueles: Troqueles perforadores

Se utilizan para recortar agujeros en una lamina o chapa metálica. Las aplicaciones incluyen perforar arandelas, hacer agujeros para remaches en elementos estructurales de acero, aberturas en paneles y en operaciones similares.

Troqueles de flexión o doblado

Están diseñados para efectuar pliegues simples o compuestos en la pieza en bruto. Se utilizan para grandes producciones de piezas dobladas como soportes o bisagras cuyos dobleces implican tiempos considerables en maquinas de plegado. Entre ellos se ecuentran los doblados en «U», en «V» y en «L».

Troqueles de flexión o doblado

Troqueles de embutición

Tipo de troqueles: Troqueles de embutición

Se emplean para crear formas huecas. Para lograr una sección reducida en una parte hueca, como el cuello del metal alrededor de un alambre que se inserta para dar resistencia a la pieza. A través del proceso de embutición se obtienen, por ejemplo: carcasas y recipientes metálicos para aplicaciones domésticas e industriales.

Troqueles combinados

Los troqueles combinados están diseñados para realizar varias de las operaciones descritas en un único recorrido de la prensa; cuando la pieza troquelada es perforada y recortada en un solo golpe, se denominan troqueles combinados híbridos o coaxiales. Cuando estas operaciones son realizadas sucesivamente en varias estaciones, se llaman troqueles combinados progresivos y transforman la tira hasta dejar la pieza acabada.

Troqueles de acuñación

Se obliga al metal a pasar entre dos matrices coincidentes, en los que figura un hueco grabado del dibujo que debe formarse. Son utilizados en la obtención de monedas.

Troqueles de rebordeado

Forman un reborde curvo en piezas huecas. Un tipo especial de troquel de rebordeado, llamado troquel de costura con alambre, enrolla firmemente los bordes externos del metal alrededor de un alambre que se inserta para dar resistencia a la pieza. Se utiliza en piezas embutidas para dar estructura a los bordes.

Troqueles de estampado

Son utilizados para grabar figuras y logotipos o muescas usadas como topes en las piezas de chapa metálica. Generalmente la profundidad del estampado no supera el espesor de la chapa. El macho, encaja dentro de la matriz y la chapa de metal a la que va a darse forma, se coloca sobre la matriz en la bancada de la prensa. El macho, se monta en la parte móvil de la prensa y se hace bajar mediante presión hidráulica o mecánica, obteniendo así la figura en la pieza.

Troqueles de corte

Este es un tipo de troquel muy utilizado. Se utilizan para recortar una forma determinada en una lamina de metal para operaciones posteriores. Son utilizados cuando las geometrías de las piezas no se pueden obtener por medio de cortes en cizallas o guillotinas o cuando se requieren producciones altas que obligan al uso de troquel. 

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