Controlar el flujo y obtener estiramiento en operaciones de embutición profunda.

Figura 1

Obtener una pieza sin arrugas y el porcentaje deseado de estiramiento en una pieza profundamente embutida a veces puede resultar muy frustrante y llevar mucho tiempo. Arrugas, fracturas, metal suelto, deformaciones y enlatados de aceite son problemas cotidianos en la industria de troquelado y estampado.

Para abordar estas dificultades se requiere una buena comprensión del flujo de metal y cómo se ve afectado por los cordones de tracción, los cordones escalonados y las barras de tracción, así como los efectos de la geometría de las piezas. Este artículo se centra en los principios de especificación, diseño y resolución de problemas de estos cuatro elementos básicos.

Los cordones de extracción son proyecciones en forma de nervaduras montadas en la superficie del aglutinante o del anillo de extracción que restringen y controlan el flujo de metal hacia la cavidad del troquel y sobre el punzón de un troquel de extracción. En pocas palabras, los cordones de tracción actúan como topes de velocidad para el material que viaja hacia la cavidad del troquel.

Imagínese en su automóvil viajando a 55 millas por hora. Más adelante, verá un badén con un radio gradual que fluye suavemente. A menos que sea un conductor de acrobacias, lo más probable es que desacelere antes de tocar el bache para permitirse pasar sobre él sin problemas.

Si en lugar de un badén en la carretera vieras un gran bordillo de cemento delante, lo más probable es que frenaras con fuerza para poder pasar muy lentamente sobre el obstáculo. Si el bordillo fuera demasiado alto, podría optar por no pasarlo en absoluto.

Su decisión sobre qué tan rápido superar cualquiera de los obstáculos se basa, en parte, en la geometría de la obstrucción. Los cordones de extracción utilizan el mismo principio básico para controlar el material que se introduce en la cavidad de una matriz mediante la acción vertical de una prensa de estampado.

Los cordones de tracción fuerzan al material a doblarse y flexionarse antes de entrar en la cavidad del troquel. Esta acción crea una fuerza restrictiva sobre la chapa, lo que hace que el material entre en la cavidad del troquel a un ritmo reducido y en un volumen reducido. La altura, la forma y el tamaño del cordón de tracción y de la cavidad del cordón determinan la cantidad de fuerza restrictiva generada. Un cordón de tracción y un radio de cavidad afilados disminuyen el flujo de metal, mientras que un cordón de tracción y un radio de cavidad grandes permiten que el material fluya más libremente (consulteFigura 1).

Un cordón escalonado tiene una función muy similar a un cordón de media caña convencional, excepto que tiene una forma diferente. Los cordones escalonados normalmente están ubicados en el perímetro exterior de la abertura del punzón de encuadernación. Esta ubicación permite un control óptimo del flujo de metal cerca del punzón y brinda la oportunidad de ahorrar material.

Los cordones escalonados se pueden colocar con menos fuerza que los cordones convencionales de media caña y, a menudo, reducen la cantidad de endurecimiento por deformación que se produce durante el proceso de doblado y doblado. El endurecimiento por deformación se reduce principalmente porque el material está sujeto a menos flexión y flexión cuando se utilizan cordones escalonados (consulteFigura 2).

Las cuentas de embutición se pueden mecanizar, soldar o insertar encima o dentro del anillo de embutición o la superficie aglutinante de una matriz de embutición. Debido a que los cordones de tracción y de paso suelen estar sujetos a un gran desgaste abrasivo y adhesivo, deben fabricarse con acero para herramientas muy resistente al desgaste. Además, deben mezclarse gradualmente con la superficie sobre la que se encuentran. Esta transición combinada cambia gradualmente la fuerza restrictiva, reduciendo la posible acción de corte o desgarro de la "corteza" o áreas apéndices de la cáscara estirada.

Figura 2

Determinar la mejor ubicación para un cordón de tracción es una decisión basada principalmente en la geometría de la pieza. Las áreas más profundas de una carcasa estirada requieren más flujo de material; Las áreas poco profundas del caparazón consumen menos material. El consumo de material entre las dos superficies se puede estimar mediante un análisis de longitud de línea.

Para evitar que el exceso de material fluya hacia las áreas poco profundas de una pieza, se deben diseñar cordones de arrastre o escalonados en las áreas de alimentación de la superficie del aglutinante. Experimentar con papel de lija o tela abrasiva entre la carpeta y la superficie del anillo de extracción puede ayudar a determinar la mejor ubicación para un cordón de extracción. Debido a su naturaleza abrasiva, los materiales actúan como pinzas para ayudar a sujetar el material y evitar que entre en la cavidad del troquel, imitando así los cordones de tracción.

Otro proceso experimental para ayudar a determinar la mejor ubicación para un cordón de tracción implica aumentar el tamaño del espacio en blanco en el área propuesta. El material adicional entre el aglutinante y el anillo de tracción aumenta la fuerza de sujeción de la pieza en bruto e indica dónde se puede sustituir un cordón de tracción.

Las barras de tracción son protuberancias o "minipostes" semirredondeados que se utilizan ampliamente en estampados de superficies de Clase A, para los cuales la resistencia al estiramiento y a las abolladuras es fundamental para lograr una apariencia aceptable. Se diferencian de las cuentas en que son parte de un punzón en lugar del troquel.

Las barras de tracción deben colocarse fuera de la geometría de la pieza final y normalmente se encuentran en las secciones más superficiales de una pieza dibujada (verfigura 3 ). Tienen dos funciones principales:

La forma del punzón a menudo dicta la cantidad de estiramiento que se puede lograr durante la acción de estiramiento. En pocas palabras, dondequiera que haya un radio macho grande en el punzón o en la cavidad del troquel, el metal se estirará y fluirá. Los radios pequeños tienden a bloquear o limitar el estiramiento y el flujo del material. Cuando las piezas se diseñan correctamente, pueden producirse flujos y estiramientos importantes tanto en el producto como en el área del aglutinante.

El golpe de empate enFigura 4 tiene un radio pequeño en el punzón. Este pequeño radio obliga a que el material sea extraído principalmente del área del aglutinante. Si la relación de estiramiento es extrema, lo más probable es que la pieza se parta en la pared vertical del armazón estirado. Debido a que el pequeño radio del punzón no promueve el flujo de material, se producirá poco o ningún estiramiento en el área central del producto de la pieza.

El golpe de empate enFigura 5 tiene un gran radio en el punzón. Este radio más grande tira y estira el material tanto del aglutinante como de las áreas del producto. Esta forma de punzón es más deseable cuando se intenta lograr un estiramiento máximo general en toda el área del producto.

En otra disposición posible, el punzón tiene un radio grande en el perímetro de la carcasa y un radio pequeño en el perfil interior de la cavidad del punzón. Además, el poste de la cavidad de la matriz tiene un radio grande. Esta forma de producto permite extraer material tanto de las áreas planas de la pieza como del área aglutinante.

Finalmente, el punzón podría tener radios grandes en el perfil exterior del punzón y en el perfil interior de la cavidad del punzón. La cavidad tiene un radio pequeño. Este diseño de producto tiende a tirar y estirar el material desde la parte plana exterior del área del producto, así como desde el área del aglutinante.

figura 3

Comprender los principios básicos para obtener estiramiento y eliminar arrugas puede resultar muy valioso a la hora de solucionar problemas de piezas estiradas.

Con demasiada frecuencia, los cordones se utilizan en un intento de obtener estiramiento y reducir las arrugas cuando la forma básica de la pieza no es propicia para el estiramiento y podría alterarse sin afectar el ajuste o la función. Se puede obtener un estiramiento exitoso mediante el uso de cordones de tracción, barras de tracción y cambios en la geometría de las piezas y apéndices.