- Resumen
- Herramientas de
Embutido - Proceso de
embutición - Determinación de la
pieza recortada y determinación del número de
fases - Fórmulas para
determinar la pieza a recortar - Tipos de herramientas de
Embutido - Límite de
Embutido - Consideraciones para el
diseño de la herramienta de embutido
El Embutido de Chapas Metálicas es uno de los
procedimientos
más comunes elaboración de piezas huecas, para
diversas aplicaciones que van desde el hogar, la oficina y en la
industria en
general.
El trabajo se
puede tomar como de consulta en especial para los estudiantes de
los Institutos Tecnológicos, Universidades y publico en
general. También puede servir para incentivar a los
estudiantes de secundaria su orientación
profesional.
Palabra claves: Embutido de
chapas metálicas
1.- HERRAMIENTAS
DE EMBUTIDO
Con éste tipo de herramientas
de embutición profunda se confeccionan partiendo de discos
o piezas recortadas según el material, piezas huecas, e
incluso partiendo de piezas previamente embutidas, estirarlas a
una sección menor con mayor altura. No se pretende con
ésta operación generalmente una variación
del espesor del material.
2.- PROCESO DE
EMBUTICION.
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.
3.-
DETERMINACION DE LA PIEZA RECORTADA Y SUCECION DE FASES EN LA
EMBUTICION.
Antes de poder empezar
a fabricar una herramienta para embutir hay que determinar la
forma y el tamaño del recorte de la chapa, así como
el número de las fases y las dimensiones de la herramienta
para cada fase de embutición.
Para determinar el diámetro del disco para piezas
embutidas cilíndricas, hay que calcular la
dimensión superficial de la pieza. Esta dimensión
superficial se compone de la superficie del fondo más de
la pared lateral. El área de la pieza a recortar (disco)
tiene que ser igual a la de la pieza a obtener. De aquí se
determina entonces el diámetro de recorte. Del mismo modo
se determina el diámetro del recorte para piezas embutidas
que vayan provistas de bridas, un talón cilíndrico
o fondo hemisférico. Los diámetros así
calculados proporcionan piezas embutidas tan altas que es
necesario recortar en ellas el reborde. El recortado es necesario
porque con solo en piezas con embutición pequeñas,
la altura es uniforme.
El número de fases o de etapas de
embutición depende de la relación que exista entre
la magnitud del disco y de las dimensiones de la pieza embutida,
de la facilidad de embutición del material y del espesor
de la chapa. Cuando más profundidad haya de darse a la
pieza a embutir, tanto más etapas serán necesario
para la embutición y con ello tanto más
herramientas y operaciones. Por
ello es necesario prever la forma de realizar siempre operaciones
con el menor número de etapas o de piezas
simple.
4.- FORMULAS
PARA DETERMINAR LA PIEZA A RECORTAR REQUERIDA PARA EL
EMBUTIDO
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
5.-TIPOS DE
HERRAMIENTAS DE EMBUTIDO
5.1.-Herramienta de Embutido de Acción
Simple.
En este tipo de herramienta el disco
recortado a embutir se fija en su asiento, al actuar la placa
prensa disco,
el punzón comienza a penetrar el material en la matriz en
su totalidad.
Seguido se expulsa la pieza embutida por
acción de un expulsor, obteniéndose una pieza de
esta característica
.
Pieza Embutida
mostrando la dirección del desplazamiento del material
durante el proceso.
5.2.-Herramientas de Embutido de Doble
Acción
En este tipo de herramientas, el punzón se
ubica en la parte superior de la corredera (prensa), el disco
recortado se ubica también en su asiento en la matriz y el
punzón y la placa prensa disco actúan
simultáneamente y la matriz cuenta con el
expulsor
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
5.3.-Herramienta de Embutido
Telescópico.
Se utiliza en piezas previamente embutidas con la
finalidad de conseguir una mayor altura y por consiguiente una
pieza de menor diámetro, para ello se debe contar con un
juego de punzón y matriz adecuado, de tal manea de
conseguir el objetivo, como
quiera que con el embutido previo, el material deformado ha
conseguido una acritud debe ser tratado térmicamente para
recobrar su elasticidad, esto
se debe aplicar en cada fase del proceso de embutido.
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
Para conseguir la altura y el
diámetro necesario requiere muchas veces de utilizar
varias etapas de embutido, tal como ya se a explicado
anteriormente, para lo cual es necesario, el uso de de este tipo
de herramientas, con el consiguiente juego de punzón y
matriz adecuadas a la circunstancias. El objetivo se consigue
forzando el material a deslizarse adecuadamente entre dos
punzones adaptados convenientemente a la nueva
configuración de la matriz.
5.4.-Herramientas de Embutido Inverso
Con estas herramientas se consigue
también una mayor altura, para ello se debe de contar con
la herramienta, los materiales
convenientemente dispuestos y acondicionados para tal
fin.
La embutición invertida ofrece la posibilidad de
ahorrar una o dos etapas de embutición. Con éste
tipo de embutición la pieza previamente embutida se
dispone con la abertura hacia abajo sobre una matriz negativa de
embutir. El punzón de embutir que desciende sobre la pieza
así dispuesta la vuelve de modo de modo que era hasta
ahora superficie interior se convierte en superficie exterior de
la misma. De ésta modo se obtiene con una herramienta
profundidades mayores que con la embutición corriente. Por
lo general no se necesita ningún dispositivo
pisador.
En la práctica se dispone de que en la
herramienta, que con la carrera descendente de la corredera, una
pieza hueca pre-embutida y al descender el punzón se
determina la pieza al actuar negativamente la
herramienta.
La embutición negativa se emplea casi
exclusivamente para piezas cilíndricas o piezas
redondeadas no cilíndricas por ejemplo carcasas de faro o
proyectores. Para piezas irregulares resultaría muy
dificultosa la ejecución de las aberturas en la matriz
invertida.
5.5.-Recalcado o Repujado en torno
Con este tipo de procedimiento, es
posible conseguir piezas de gran altura y volumen, con
ellas se construyen las ollas, los sartenes de cocina, faroles,
trofeos, etc.
6.- Límites
del Embutido
Dependiendo del tipo de material, del espesor del mismo,
existe un límite en el diámetro a embutir,
entendiendo que es necesario en la mayoría de los casos,
realizar varias operaciones de estampación, seguidas de
una serie de tratamientos térmicos con la finalidad de
conseguir el diámetro y altura adecuada.
El diámetro de la primera matriz de embutido se
puede determinar a partir una relación entre los
diámetros del disco recortado y el diámetro de la
primera matriz, considerando un factor en función
del material. Este factor es el siguiente:
Para trabajos de mayor precisión se pueden hacer
uso de tablas y gráficos en las que se determinan los
diámetros, las fases de embutidos que hay que
realizar.
Ejemplo de Aplicación.
Simulando una situación de obtener una pieza de
diámetro de 30 mm y de 76 mm de altura el disco a recortar
es de:
D = √ d2 + 4(d)h = √
302 + 4(30)(76) = ø 100 mm
Si el disco recortado es de ø 100 mm de
diámetro la primera embutida haciendo uso de la formula
sería de: 100/1,75 = 57 mm, como quiera que el
diámetro final deseado es de 30 mm, nos vemos forzados a
realizar un segundo embutido reduciendo en este caso un 15% el
ø 57 mm : 57(0,85) = ø 48,50 mm.
Una segunda reducción de diámetros nos
lleva a : ø 48,50(0,85) = ø 41 mm.
Una tercera reducción nos lleva a : ø 41
(0,85) = ø 35 mm.
Una cuarta reducción nos lleva a : ø 35 (
0,85) = ø29,70 mm, pero como el diámetro deseado es
de 30 mm no tomamos en cuenta el ø 29,70 si no el ø
30,00 mm.
De todo este resultado implica que es necesario una
herramienta de embutido de ø57 mm y cuatro herramientas de
embutido telescópico par el estirado y reducción de
diámetros: 48,50 – ø 41 – ø 35 y
finalmente de ø 30 mm.
7.-
CONSIDERACIONES EN DISEÑO DE LA
HERRAMIENTAS
7.1.-Las prensas discos
llamada también prensa chapas, pueden tener diversa
disposiciones tal como se muestra en el
gráfico que se muestra, su función es evitar la
formación de pliegues y facilitar el desplazamiento del
disco entre la matriz y el punzón.
Las herramientas también se pueden
construir sin prensas chapas, para ello se debe acondicionar la
matriz con los chaflanes respectivos a fin de ayudar al
desplazamiento del material en el momento de la tracción,
tal como se muestra en el gráfico.
7.2.-HERRAMIENTAS DE EMBUTIDO
TELESCÓPICO:
En ellas se debe tener en cuenta algunas consideraciones
para conseguir el objetivo de lograr el estirado del material,
para ello la matriz deberá de contar con un chaflán
conveniente determinado mediante ensayos,
aunque se considera aceptable uno de 45° tal como se muestra
en el gráfico adjunto.
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7.3.-RADIOS Y ACHAFLANADOS EN LA
MATRIZ.
Son los responsables de la facilidad o no con que se
desplaza el material durante la tracción, son responsables
también de la formación de los pliegues, de que el
material se desgarre, adquiera mayor dureza el material como
resultado del embutido.
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opción "Descargar" del menú superior
7.4.- EXTRACCION 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 el tal como se muestra en el
grafico que se adjunta, haciendo un resalte o talón en la
parte inferior de la matriz.
7.5.-EXTRACTOR CON ANILLO Y
RESORTE
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
Es común el uso de anillos partidos unidos por un
resorte que actúan como extractor, el diámetro
interior del anillo deberá llevar u redondamiento adecuado
que permita el paso del punzón y el material, estirando el
resorte durante el descenso del mismo, durante es ascenso del
punzón el resorte se comprime y actúa el anillo
como extractor
1.- Maquinas Herramientas y Manejo de
Materiales: Herman W. Pollack Prince Hall.
2.- La Construcción de Herramientas: R. Lehnert
Editorial Reverte S.A.
3.- Tecnología de los
Metales.
GTZ.
4.- Ferramental para Conformação de
Chapas: Prof. Dr. Gilmar Ferreira Batahla. Escuela
Politécnica USP Brasil.
5.- Tecnología de Fabricación y
Tecnología de Maquinas. Publicado en Google.
Ing. Luis Alberto Montalvo
Soberón
Docente del Módulo de Matricería del
Departamento de Mecánica del Instituto Superior
Tecnológico "REPUBLICA FEDERAL DE ALEMANIA"
Chiclayo – Perú.
Elvira García y García 750 Chiclayo
Perú.
CATEGORIA: Tecnología; Procesos de
Tecnología.
Chiclayo/Perú/Mayo /2004