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Procesos de transformación de chapa Estampado: Aquel conjunto de operaciones con las cuales, sin producir virutas, sometemos una chapa plana a una o más transformaciones. Se logra mediante dispositivos especiales llamados matrices o estampas, aplicados sobre máquinas denominadas prensas. El ciclo de estampado, que consiste en una sucesión ordenada de operaciones tecnológicas que transforman parte de una chapa plana en una pieza de forma definida, depende de diversos factores: 1) De la forma de la pieza a obtener: 2) De sus dimensiones: 3) De la calidad del material de la chapa que se va a trabajar Operaciones de estampado: A) Cortar B) Doblar y curvar C) Embutir A) CORTAR (Cizallado, punzonado, perforado) El corte de lámina se realiza por acción de cizalla entre dos bordes afilados de corte. El borde superior de corte (el punzón) se mueve hacia abajo sobrepasando el borde inferior de corte (el dado). Cuando el punzón empieza a empujar ocurre una deformación plástica en las superficies de la lámina, conforme éste se mueve hacia abajo ocurre la penetración, en la cual comprime la lámina y corta el metal. A medida que el punzón sigue bajando se inicia la fractura entre los dos bordes de corte. El resultado es una separación limpia en dos piezas.

Borde cizallado característico: -

Redondeado (depresión hecha por el punzón antes de empezar el corte) Bruñido (región relativamente lisa que resulta de la penetración del punzón) Zona de fractura (superficie tosca donde el movimiento del punzón causa la fractura del metal) Rebaba (filo causado por la elongación del metal durante la separación final de la dos partes)

Cizallado Operación de corte de una lámina de metal a lo largo de una línea recta entre dos bordes de corte. Se usa para reducir grandes láminas a secciones más pequeñas para operaciones posteriores de prensado.

Punzonado Operación de corte de una lámina de metal a lo largo de una línea cerrada en un solo paso para separar la pieza del material circundante. La parte que se corta es el producto deseado.

Perforado Similar al punzonado, pero la pieza que se corta se desecha. El material remanente es la parte deseada.

Descripción de una estampa o matriz de corte Compuesta de dos partes fundamentales: el punzón A, que según su sección define el contorno; y la matriz B, que cuenta con una zona de descarga para que no se trabe el material al salir. Una matriz completa se compone además de: un bloque o mazo C, que actúa de guía del punzón; y dos chapas D, que crea un pasillo por el que se hace deslizar la tira o cinta de chapa a cortar.

Desgaste de las matrices El esfuerzo de cortadura repercute sobre los filos de corte que pierden su filo inicial después de haber producido gran cantidad de piezas. Piezas iguales presentan un contorno poco definido y lleno de rebabas. Por necesidades económicas se rehabilita la matriz: una vez templados el punzón y la matriz, se repasan con la muela los filos de corte hasta obtener de nuevo los cantos vivos.

Juego entre punzón y matriz La exactitud de las piezas depende de la precisión con que se hayan construido las matrices. -

Para formas geométricas sencillas: la precisión se consigue con instrumentos corrientes de medida Para perfiles complicados: se recurre al sistema óptico de aumentos.

El juego entre punzón y matriz depende del grueso de la chapa y la calidad del material (duro, dulce o blando) Disposición de la figura Es conveniente estudiar la mejor disposición de las figura reduciendo al mínimo la pérdida de material.

Matriz progresiva: con esta disposición se obtienen 3 piezas diferentes

Corte con punzones de goma Ha sido necesario buscar un sustitutivo para las matrices y punzones de acero templado. El empleo de la goma da óptimos resultados, especialmente en piezas de aleaciones ligeras. La almohadilla de goma, que desempeña la función del punzón, esta constituida por varia gruesas capas de goma; el conjunto se une a un portapunzón fijado en el carro de una prensa excéntrica. La matriz se monta sobre una base mientras la chapa para cortar se asienta sobre la matriz. La almohadilla de goma es empujada por el carro de la prensa y se deforma al prensar la chapa contra la matriz que, con sus filos cortantes, corta el material.

B) DOBLAR Y CURVAR (Doblado, curvado, arrollado, bordonado, cercado, perfilado, engrapado) Estas operaciones consisten en variar la forma de un objeto de chapa sin alterar su espesor, de forma que todas las secciones permanezcan constantes. Es fundamental evitar el alargamiento de la chapa. Esto se logra estudiando el formato del herramental y la carrera de trabajo (movimiento de la matriz). Para las operaciones de doblar en general, es necesario tener en cuenta el radio de curvatura y la elasticidad del material. Los radios de curvatura se consideran: De 1 a 2 veces el espesor, para materiales dulces De 3 a 4 veces el espesor, para materiales mas duros

La elasticidad del material hace que la pieza tienda a volver a su forma primitiva, en proporción tanto mayor cuanto más duro es el material. Por esto al construir las estampas, se fija un ángulo de doblado más acentuado, para que, una vez que cesan las tensiones se adquiera el ángulo deseado. Doblado Se realiza utilizando como herramientas de trabajo distintos punzones y dados. Los dos métodos de doblado más comunes son: -

Doblado en V

La lámina de metal se dobla entre un punzón y un dado en forma de V. Se usa generalmente para bajas producciones

-

Doblado de bordes

Se usa una placa de presión que sujeta la chapa contra el dado, mientras el punzón fuerza la parte volada para doblarla sobre el borde de un dado.

Curvado Mediante el empleo de estampas especiales y diferentes se pueden curvar tanto un hilo de acero y una tira de chapa, obteniendo un gancho o un tubo. El curvado de un hilo de acero se realiza mediante una estampa con matriz móvil

El curvado de una chapa plana se realiza: Con una estampa: la chapa sufre la cortadura y el principio de curvado; luego sufre el primer curvado; por último el curvado completo.

Con dos estampas: la chapa tiene un segmento recto con dos terminaciones curvas que facilitaran la curvatura de la chapa en la estampa y permitirán la soldadura posterior de la pieza

Arrollado Consiste en arrollar el extremo de una chapa plana. El diámetro del ojal esta en relación con la calidad del material y el espesor de la chapa. Se emplea en la fabricación de bisagras. Con uno de los extremos de la estampa se obliga a la cabeza de la chapa a arrollarse a lo largo de una pared de cámara cilíndrica.

Bordonado Consiste en arrollar el borde circular de un cuerpo cilíndrico hueco. El objetivo de esta operación es reforzar el recipiente sin aumentar el peso.

Cercado Consiste en aplicar un aro o cerco de alambre de hierro en el borde de un recipiente con el objeto de reforzarlo. Perfilado Consiste en transformar gradual y sucesivamente una tira de chapa en un perfil. Se obtienen haciendo pasar la cinta a través de una serie de pares de rodillos de acero que transforman la cinta y le hacen tomar formas distintas en cada pasada, a fin de obtener el perfil deseado. Cada par tiene un perfil distinto que se aproxima cada vez mas a la sección deseada. Los números de pares de rodillos varían de 1 a 10. La tira metálica puede variar su material y su espesor de 0,4 mm a 0,3 mm. Para altas series Ventajas: -

Anulación de los desperdicios del material Aumenta la resistencia de la sección a trabajar Rapidez de producción Simplicidad de herramental Mano de obra no especializada

Engrapado Consiste en unir dos piezas de chapa separadas, o los extremos de una tira de chapa curvada, mediante una doble acción de bordonado, con el fin de obtener una unión hermética.

Ej: para recipientes con sustancias en conserva (salsa de tomates, sardinas)

Descripción de una estampa de doblar Se compone de dos partes esenciales: una superior A llamada macho y una inferior B llamada hembra. Completan la estampa: dos escuadras laterales C, que llevan dos piezas D o bien dos pernos de posición.

Doblado con matriz elástica Se utilizan gomas poliuretánicas que son muy resistentes a la rotura por compresión y tracción. Se ahorra la matriz de acero y su posterior mantenimiento. Etapas: a) Se coloca la chapa a doblar sobre el plano de la matriz b) El punzón establece contacto con la chapa que empieza a doblarse c) El punzón, penetrando en el bloque de goma, completa el doblado

d) La goma, debido a su poder elástico, retorna a su estado inicial expulsando la chapa doblada.

C) EMBUTIR (embutido, repujado, hydroform) Embutido Consiste en transformar una chapa plana de metal laminado en un cuerpo hueco, procediendo gradualmente con una o mas pasadas y evitando el estiramiento de la chapa. Para profundidades grandes.

Se realiza colocando una lámina de metal sobre la cavidad de un dado y empujando el metal hacia la cavidad de éste con un punzón.

Defectos del embutido a) b) c) d) e)

Arrugamiento en la brida o pestaña Arrugamiento en la pared Desgarros por falta de lubricación Borde desparejo (orejado) en chapas de calidades no uniformes Rayado superficial por desgaste o rayadura de la matriz

Repujado (embutido al torno) Consiste en hacer girar un sólido de revolución fijado en el cabezal del torno y, mediante la presión ejercida con una herramienta especial, adherirle poco a poco un trozo de chapa que ha sido centrada previamente. Es la alternativa del embutido para bajas series.

Hydroform (embutido con líquidos hidráulicos) Consiste en dar a una chapa plana, una determinada forma mediante la acción hidrodinámica del aceite contenido en una cámara de una matriz elástica. No requiere contra matriz y el punzón puede ser de cualquier material. Se pueden embutir chapas de hasta 9 mm y según el tamaño, el ciclo de formado va de 2 a 30 segundos.

Embutido con punzón de goma El punzón se construye de goma semidura. El bloque de goma, al principio de la operación, está en contacto con la chapa y ejerce la función de sujetador; luego, al descender, obliga a la misma chapa a introducirse en el hueco de la matriz y a seguir la superficie de las paredes interior

Otras operaciones de corte: A) Corte láser: Consiste en la utilizacion de un haz de luz coherente de alta densidad de potencia (laser) que logra por fusión-evaporación del material una separación de alta precisión. Es guiado por medio de espejos refri- gerados, al cabezal de corte, donde una lente lo enfoca sobre la superficie de la pieza a cortar. No tiene gases ni agregados abrasivos. Es para bajas series y es posible hacer cualquier geometría. B) Corte por plasma: Consiste en elevar la temperatura del material a cortar de una forma muy localizada y por encima de los 30.000 °C, llevando el gas utilizado hasta el cuarto estado de la materia, el plasma, estado en el que los electrones se disocian del átomo y el gas se ioniza (se vuelve conductor) El procedimiento consiste en provocar un arco eléctrico estrangulado a través de la sección de la boquilla del soplete, sumamente pequeña, lo que concentra extraordinariamente la energía cinética del gas empleado, ionizándolo, y por polaridad adquiere la propiedad de cortar. C) Oxicorte: Consiste en la utilización de una llama de alta temperatura producida por la combustión de un gas inflamable mezclado con oxígeno.

Dicha combustión permite llevar rápidamente la superficie del metal a la temperatura de fusión, al tiempo que la presión del gas y la gravedad retiran el material fundido para generar el corte. El sistema de movimiento se controla por computadora (reproducción de un plano) o mediante un copiador óptico, que permite reproducir formas sin la intervención de un dibujante. D) Corte por chorro de agua: Consiste en someter agua a una ultra alta presión y obligarla a pasar por un diminuto orificio para crear un fino chorro. El chorro es capaz de cortar materiales blandos, como goma, fibras poco densas, cuero, papel, etc. También puede sumarse como agregado un compuesto granulado de alto poder abrasivo. El agua, como vehículo, impulsa los granos abrasivos a tremenda velocidad, logrando de esta manera cortar prácticamente cualquier material, desde metales, piedras, vidrios, hasta plásticos, materiales compuestos, fibras, etc.