Deformación Plástica de los Metales

Deformación Plástica de los Metales

• Se centra en la obtención de formas por corte, doblado y embutición.
• Analiza los parámetros definitorios, su relación y los defectos que pueden surgir.
• Explica las modificaciones necesarias en matricería y moldes para corregir desviaciones en el producto.
• Aborda las fuerzas involucradas en los procesos de corte, doblado y embutición.

Introducción a la Deformación Plástica

• Es un proceso en el que se aplica una carga externa a un material superando su límite de fluencia.
• Resultando en un cambio permanente en su forma y dimensiones.
• Las formas más comunes obtenidas mediante este proceso son: corte, punzonado, doblado y embutido.
• El conjunto de estas técnicas, junto con su maquinaria y utillaje, se conoce como conformado.
• Los avances científicos y tecnológicos han mejorado las técnicas de conformado, especialmente en la deformación y corte de la chapa.

Obtención de Formas y Fuerzas Intervinientes

• Se aborda la obtención de formas por deformación y corte, analizando las fuerzas que actúan en cada proceso.
• Se consideran aspectos importantes como los defectos en piezas obtenidas en matricería y moldes, y sus soluciones.

Corte

• El corte se define como la acción de separar una pieza de forma determinada de una chapa.
• El punzonado es la operación de hacer un agujero en una chapa mediante un punzón y una matriz.
• Ambos procesos se engloban bajo el nombre de troquelado.
• El troquel es el utillaje formado por todos los elementos necesarios para obtener una determinada forma.
• Los cortes se pueden obtener mediante:
  • Tijeras, cizallas, guillotinas.
  • Prensas con troqueles simples, compuestos o progresivos.
  • Punzonadoras con punzones y matrices.
• Los elementos que intervienen en el corte mediante troqueles son: el material a cortar, el troquel y la prensa o la punzonadora.
• Un troquel generalmente consta de dos partes: la superior (punzones) y la inferior (matrices).
• Punzones y matrices deben estar diseñados, mecanizados y con la holgura necesaria.

Fuerzas en el Corte

• Fuerza de corte (Fc): Es la fuerza mínima necesaria para que se produzca el corte.
  • Se calcula considerando la resistencia del material al cizallamiento, el perímetro a cortar y el espesor del material:
    • F = tc.l.e
• Trabajo de corte (T): Es el producto de la fuerza por el camino recorrido.
  • Se calcula:
  • T = Fc.e
• Fuerza de Extracción (Fext): Es la fuerza necesaria para extraer el fleje del punzón.
  • Se calcula en función del material sobrante :
    • Fext = 7%. Fc
    • Fext = 2%. Fc
• Fuerza de Expulsión (Fexp): Es la fuerza necesaria para extraer la pieza de la parte inferior de la matriz.
  • Se calcula:
    • Fexp = 1.5% . Fc

Doblado

• Es un proceso de conformado sin separación de material que utiliza deformación plástica para dar forma a chapas.
• El doblado puede obtenerse mediante:
  • Dobladoras y arrolladoras.
  • Plegadoras o punzonadoras con punzón y matriz.
  • Prensas con troqueles simples, compuestos o progresivos.
• Para el doblado, se debe considerar el radio de curvatura y la elasticidad del material.
• Las matrices de doblado son similares a las de corte, pero los punzones no están diseñados para llegar al corte.
• Los punzones de doblado deben estar diseñados y mecanizados con los radios y angulos adecuados.
• Las caras de los punzones deben tener un buen acabado superficial.

Fuerzas en el Doblado

• Las fuerzas de doblado varían según:
  • La forma del doblado (V, L, U).
  • Las propiedades del material:
    • Anchura de doblado.
    • Espesor del material.
    • Resistencia de la chapa.

Embutición

• Proceso de conformado para obtener piezas de igual espesor al material de partida.
• Obliga a la chapa a ocupar el espacio que hay entre el punzón y la matriz.
• Se realiza con troqueles simples, progresivos o transfer.
• Requiere un buen acabado superficial en punzón y matriz.
• Exige un redondeo adecuado en el punzón y la embocadura de la matriz.

Fuerzas en la Embutición

• La fuerza de embutido (Fe) depende del tipo de material, características, espesor de chapa y forma a obtener.
  • Para una forma cilíndrica simple:
    • Fe = π.d.e.n.tc
• La fuerza de la placa pisa planchas es la que debe aplicar el pisador para evitar deformaciones.
  • Para embuticiones cilíndricas:
    • Fp = π . D2 - d2/4 . p

Parámetros y Relaciones

• Los parámetros a tener en cuenta son:
  • Espesores de chapa: Influyen en el corte, juego entre punzón y matriz, doblado y embutido.
  • Desarrollos: Calcular el material de partida para obtener la forma deseada tras el doblado o embutido.
  • Tratamientos térmicos: Templar punzones y matrices, y nitrurar piezas en contacto con la chapa.

Material del Troquel

• F-520 o F-521: Para punzones y matrices.
• F-114 o 1.2842: Para piezas que contactan con la chapa sin cortar, o que sujetan punzones y matrices.
• F-112, ST-52 o ST-37: Para el resto de las piezas.
• Materiales pretratados como tooloox 44 o tenasteel son comunes en la industria.

Correcciones en Matricería y Moldes

• Se nombran una serie de correcciones a realizar en troqueles y moldes para corregir desviaciones en el producto obtenido.
• Las correcciones en matricería suelen ser por:
  • Mal corte de la chapa:
    • Debido a un juego incorrecto entre punzón y matriz.
      • Soluciones: Mecanizar más grande la hembra o más pequeño el punzón, o valorar la adhesión de soldadura y volver a mecanizar la zona.
  • Rebarbas:
    • Causadas por tolerancia excesiva entre punzón y matriz, desgaste del punzón o matriz, o descentramiento.
  • Ángulo de doblado insuficiente:
    • Debido a fuerza de doblado insuficiente o errores de cálculo en los ángulos.
      • Solución: Revisar el diseño del troquel y los cálculos.

Cálculo Erróneo del Desarrollo

• Se recomienda usar programas CAD como Autoform para calcular y simular el comportamiento de la chapa.
• En embuticiones complejas, se ajusta midiendo la pieza embutida y añadiendo o restando distancia acorde a la medición.
• Se realizan pruebas en prensa y se verifica hasta obtener la pieza correcta.

Correcciones en Moldes

• Las correcciones en moldes suelen ser por:
  • Juntas de unión del material:
    • Producido por moldes con dos o más inyectores, se debe secuenciar las válvulas o crear canales para descompensar la inyección.
  • Rebabas:
    • Causadas por mal ajuste del molde, inyección incorrecta o fuerza de tonelaje insuficiente.
      • Solución: Ajustar el molde, programar la inyectora correctamente, o estudiar el tonelaje mínimo requerido.
  • Fallo de llenado o pieza pobre:
    • Producido por inyección no ajustada o llenado insuficiente.
      • Solución: Modificar parámetros de la inyectora o añadir un postizo de fuga de gas.