T2_2024_Tema05-Chapas.pdf

PROCESOS DE 05 TRANSFORMACIÓN DE CHAPAS Introducción a los procesos característicos de transformación de chapas, sus aplicaciones y forma de trabajo específica. PARTE 1 COMO SIEMPRE: Repasemos algunos conceptos de T1 Clasificación de las Chapas Metálicas Una chapa es...

PROCESOS DE 05 TRANSFORMACIÓN DE CHAPAS Introducción a los procesos característicos de transformación de chapas, sus aplicaciones y forma de trabajo específica. PARTE 1 COMO SIEMPRE: Repasemos algunos conceptos de T1 Clasificación de las Chapas Metálicas Una chapa es una lámina delgada de metal de varios espesores, La materia prima de A partir de material dependiendo del uso y del tipo de base sufre una laminado en proceso de fabricación; Se clasifica deformación termo- caliente. Se reduce el de acuerdo con su material, textura, mecánica a muy altas espesor, logra mejor tratamientos y características. temperaturas. aspecto superficial y se conforma más La clasificación más básica es fácilmente respecto a su laminado. LAMINADO EN LAMINADO EN CALIENTE FRÍO Clasificación de las Chapas Metálicas LAMINADO EN CALIENTE LAMINADO EN FRÍO Ensayos y materiales Ensayos y materiales Una pieza de acero laminada en Una pieza de acero laminada en frío caliente tiene una superficie áspera, tiene una superficie lisa, de tacto sin tacto grasiento. grasiento. Se usa comúnmente en piezas que requieren conformado en El acero laminado en caliente se usa frío como estampado o plegado. principalmente en: El acero laminado en frío se usa ▪ Bastidores y otras partes de principalmente en: vehículos pesados ▪ Llantas ▪ Muebles de metal ▪ Estructuras de construcción ▪ Tubos de escape ▪ Electrodomésticos ¿Qué chapa es más fina, Calibre 20 o Calibre 18?? Nomenclatura El espesor de una chapa se mide por su calibre (unidad de medida) el cual está determinado por la cantidad de láminas que entran en una medida patrón del metal. Esta referencia puede variar entre distintos materiales. Cuanto más fina es la chapa, mayor es el número de calibre Procesos de transformación Introducción a los procesos productivos Hay distintos procesos para el procesamiento de hojas metálicas. Para obtener un producto comercial vamos a necesitar varios procesos industriales de conformación, y/o unión. Para esto tenemos que entender que hay operaciones primarias y otras que pueden realizarse luego de conformada. Clasificación de los procesos productivos CORTE CONFORMADO OTROS ▪ Cizallado ▪ Plegado / Perfilado ▪ Bordonado ▪ Water - jet ▪ Curvado / Rolado ▪ Engrapado ▪ Corte Láser ▪ Repujado ▪ Pestañado ▪ Corte por Plasma ▪ Estampado ▪ Oxicorte ▪ Embutido ▪ Punzonado Procesos de corte Cizallado Las cizalladoras tienen 2 cuchillas o cizallas. La cuchilla inferior va fija a la bancada y la superior tiene un movimiento lineal vertical. Hay cizalladoras manuales, automáticas, CNC. El corte se da porque la cuchilla hace que el material supere su límite de resistencia por la tensión aplicada. Es un proceso que se usa para hacer cortes primarios en las chapas que luego van a ser procesadas en otras máquinas. Corte por chorro de agua (water jet) En una explicación básica: el agua circula hasta el cabezal de soporte a gran presión y así corta el material. El agua sola no puede seccionar materiales muy duros, por lo que se utiliza un abrasivo con arcilla y vidrio que añade intensidad al corte. El espesor mínimo para que el procedimiento sea rentable es de 5 mm y el máximo es de 200 mm. Puede cortar cualquier tipo de material, ya sea férrico, no férrico, piedras, plásticos, etc. Corte por chorro de agua VENTAJAS DESVENTAJAS Ensayos y materiales Ensayos y materiales ▪ Corta distintos tipos de materiales ▪ No corta materiales que absorban agua ▪ Corta distintos espesores de materiales ▪ En cortes gruesos, puede haber desviación ▪ Excelente precisión de corte ▪ Más lento que oxicorte o plasma ▪ No solo cortes ortogonales ▪ Coste elevado de abrasivo ▪ Proceso limpio, sin gases ▪ Inversión inicial elevada ▪ No provoca distorsión térmica ▪ Alto gasto energético y de mantenimiento ▪ No provoca esfuerzo mecánico ▪ El agua oxida el acero ▪ Corta con una incisión delgada, de 0,75 a 1 mm ▪ Requiere más espacio ▪ No requiere operaciones secundarias ▪ Genera mucho ruido Corte láser Esta basado en la generación de un haz de luz de muy alta densidad de energía, es decir, gran cantidad de energía en una pequeña sección. Una vez obtenido el haz se lo deja escapar por una pequeña abertura y a través de espejos se lo guía hacia el punto de corte. Alcanzada la posición el haz es enfocado por una lente plano/convexa, de manera de aumentar al máximo la densidad de energía, concentrando en un área de 0,02mm2 la totalidad de la potencia entregada por la fuente. Es decir, un rayo láser incide sobre la superficie del material y la calienta hasta que se derrite o evapora El proceso de corte por láser requiere de un gas de asistencia. Este gas favorece protege las lentes de salpicaduras, además de que puede ser inerte para evitar oxidaciones o activo para contribuir al proceso térmico. Corte láser VENTAJAS DESVENTAJAS Ensayos y materiales Ensayos y materiales ▪ Más rápido que plasma de alta definición ▪ No puede cortar materiales reflectantes ▪ Corta perfiles de forma compleja ▪ Alto gasto energético ▪ Elevada precisión y calidad de piezas ▪ Velocidad reducida ▪ Zona Afectada Térmicamente muy reducida ▪ Coste elevado de consumibles ▪ Variedad de materiales a cortar ▪ Inversión inicial elevada ▪ No provoca distorsión térmica ▪ Genera vapores ▪ Corta grandes espesores con mucha potencia. ▪ A mas conductor, más difícil cortar ▪ Bajo desgaste de maquinaria ▪ Afecta térmicamente si no esta regulado ▪ Preparación de máquina sencilla ▪ Desviación en bordes gruesos Corte láser El proceso de corte con láser es adecuado para el corte de acero dulce de un espesor de hasta 1,25” (31.8 mm). Más allá de la barrera de 1” (25.4 mm), pueden producirse desviaciones y se requiere una configuración más precisa. Factores que afectan la calidad del corte láser en metales: ▪ Velocidad de corte ▪ Altura y Ø de la boquilla ▪ Potencia del láser ▪ Elección del gas auxiliar (O, N, aire) Corte por plasma Es un proceso térmico que busca la fusión del material. El plasma es un gas ionizado que se calienta y después se hace salir por una boquilla con un diámetro muy reducido, cortando la pieza al conseguir la fusión. La propia presión del gas, además expulsa ese material fundido por la parte inferior de la chapa. Como gas se utiliza aire, O, H o propano, dependiendo del material. La calidad del borde de la pieza cortada tiene un punto ideal, generalmente es de 6,4 mm hasta 38,1 mm. La perpendicularidad empieza a tener desviaciones cuando la placa es muy delgada, o muy gruesa. Para cortar por plasma el material debe ser conductor de la electricidad. Oxicorte Es un proceso de corte en el cual la llama calienta el material hasta alcanzar 800° mediante la mezcla de oxígeno con un gas combustible (acetileno). Se inyecta entonces oxígeno. La combustión oxida el material y gracias a la temperatura, los óxidos se funden y son expulsados por la parte inferior por el chorro de oxígeno. Lo que se funde son los óxidos que se originan del material y no el material en sí. Para ser cortado por oxicorte la temperatura de fusión del óxido debe ser menor a la temperatura de fusión del metal. No se pueden cortar fácilmente materiales que tienen elementos aleantes como el aluminio, el cromo, o el magnesio. Tampoco materiales que tengan un contenido muy elevado de carbono. Oxicorte VENTAJAS DESVENTAJAS Ensayos y materiales Ensayos y materiales ▪ Bajo costo de inversión inicial ▪ Baja velocidad de corte ▪ Bajo costo operativo ▪ Necesita tiempo de precalentamiento ▪ Capacidad para cortar grandes espesores ▪ La zona afectada térmicamente es grande ▪ Existen equipos portátiles manuales ▪ Alabeo de la chapa ▪ Amplio rango de espesores ▪ Limitación a aceros de baja aleación ▪ Puede cortar sobre superficies reflectivas ▪ Tolerancias más amplias que las anteriores Punzonado Este proceso secciona una chapa de un solo golpe violento al someterla a un esfuerzo cortante. La tensión de cizalladura es superior a la resistencia del material y el producto resultante puede ser la chapa perforada o las piezas recortadas. 1. La chapa se coloca entre el punzón y la matriz. 2. El punzón se mueve hacia abajo y se introduce en la matriz. 3. Los bordes del punzón y de la matriz se mueven en paralelo, cortando la hoja. Punzonado Este proceso se realiza con balancín, pero puede hacerse también con grandes prensas de funcionamiento hidráulico que permiten procesar piezas más grandes. PRENSA HIDRÁULICA BALANCÍN Punzonado VENTAJAS DESVENTAJAS Ensayos y materiales Ensayos y materiales ▪ Apto para grandes series ▪ Requiere el gasto inicial del punzón ▪ Permite gran variedad de materiales ▪ Difícil modificación de piezas ▪ Terminación muy buena ▪ Problemas para cortar espesores altos ▪ Gran precisión ▪ Problemas de extracción ▪ No genera viruta ni arañazos ▪ Proceso muy rápido Disposición de las piezas s/ volumen de producción Empleada para pequeñas Punzón Pieza series. SIMPLE En esta disposición, solamente hay en el fleje una fila de Chapa piezas. Punzón Para grandes producciones y Punzón Pieza aprovechar mejor el material, MÚLTIPLE se construye un troquel capaz Punzón de cortar varias piezas a la vez. Chapa Disposición de las piezas s/ aprovechamiento DIRECTA OBLICUA INVERTIDA 1 Los ejes de la pieza van Los ejes de la pieza dibujan un orientados en el mismo ángulo con respecto a los de la sentido que los de la matriz. Busca conseguir un 2 matriz, es decir, mayor aprovechamiento del longitudinalmente o material. Se usa para piezas transversalmente al sentido de con ángulos o curvas. Consiste en realizar una serie avance de la chapa. Cuando la pieza a cortar tiene de piezas en posición directa en Cuando la forma exterior de la poca anchura y puede un sentido y después realizar el pieza se puede inscribir en un inscribirse en un triángulo corte en sentido opuesto. rectángulo rectángulo. Esto implica que el fleje se procesa dos veces. Punzonado de matriz progresiva Se entiende por transformación progresiva, la serie de operaciones sucesivas que realiza una matriz para transformar una chapa plana, una tira, o una cinta, en un objeto o pieza con forma geométrica propia. En el caso de formas geométricas con calados internos, en una primera pasada se van a realizar las figuras internas, y en una segunda pasada el corte del perímetro. 01 02 Separación entre piezas Espesor Separación Hay que dejar cierta separación entre pieza y pieza, para evitar cortes defectuosos, piezas desechadas y atascos. Se suele dar como separación mínima entre dos piezas cortadas a una distancia igual al espesor de la chapa. En ningún caso la separación puede ser menor de 1mm, aun para chapas muy finas. Para determinar la separación mínima entre las piezas utilizamos la siguiente formula: 5×𝑒 +9 𝑆= 12 Donde: S → Separación entre piezas en mm e → Espesor de chapa en mm Separación entre piezas y lado de la chapa Este mismo criterio aplica para la relación entre la primera pieza a punzonar y la arista de la chapa: debe considerarse una distancia específica para evitar Filo 1,5 x e Chapa posibles inconvenientes. Cuando el filo de la chapa y el filo de la pieza son paralelos, entonces, la distancia se obtiene como: Filo Pieza Filo 𝑆′ = 1,5 × e Chapa Filo Pieza Donde: Filo Chapa S’ → Separación entre filos en mm e → Espesor de chapa en mm Separación entre piezas y lado de la chapa Ahora, si el punto más próximo entre el Extremo Filo extremo de la pieza y el lado del fleje es Pieza Chapa solo un punto, es decir, no tengo un lado paralelo para calcular la distancia al lado del fleje, aplicamos la siguiente fórmula: Filo e Chapa 𝑆′ = e ≥ 1𝑚𝑚 Donde: Filo Chapa S’ → Separación entre punto y filo en mm e → Espesor de chapa en mm Separación entre piezas y lado de la chapa Para la realización de agujeros o formas circulares, vamos a tomar como Filo separación mínima el espesor de la chapa. Chapa El diámetro del agujero debe tener como dimensión mínima el espesor de la chapa ≥e Filo Como recordatorio, podemos representar Chapa esta relación como: ≥e 𝑆′ = e Extremo ≥e Pieza Filo Donde: Chapa S’ → Separación entre agujero y filo en mm e → Espesor de chapa en mm Paso de una matriz Es el avance que hace la tira de chapa a Pm cada golpe de prensa, en cada pieza o grupo S de piezas cortadas, o también a la distancia que hay entre dos puntos homólogos de dos D piezas consecutivas. m 𝑃𝑚 = Dm + S Donde: Pm→ Paso de matriz en mm Dm→ Dimensión máxima de la matriz en mm S → Separación entre piezas en mm Rendimiento de la bobina de chapa Además de todo esto tenemos la distancia mínima desde el borde del fleje más la primera pieza sacada "x" a tener en cuenta 𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 ×𝑁𝑝 ×100 R%= para sacar el rendimiento de nuestra 𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐶ℎ𝑎𝑝𝑎 configuración. Teniendo en cuenta estas distancias ya Pm podríamos calcular la posición, dentro del fleje, más económica para nuestra pieza. 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 −𝑋 𝑁𝑝 = +1 𝑃𝑚 Donde: Np→ Número de piezas por bobina X X → Entrada Pm→ Paso de matriz R%→ Porcentaje de aprovechamiento Criterios de selección del proceso de corte Al elegir el tipo de corte en chapa metálica, 1. ESPESOR existen varios criterios que se pueden considerar. 7. COMPLEJIDAD 2. MATERIAL DE LA PIEZA Cada proyecto y situación pueden requerir un enfoque diferente, por lo que es necesario evaluar cuidadosamente los SELECCIÓN DEL criterios que vamos a mencionar como un PROCESO DE conjunto. 6. COSTOS CORTE 3. PRECISIÓN REQUERIDA Además, es necesario entender que estos procesos pueden tener solapamientos en términos de aplicaciones, por lo que varios procesos podrán cortar a su manera el 5. VOLUMEN Y 4. ACABADO mismo tipo de pieza. TIEMPOS DE SUPERFICIAL PRODUCCIÓN REQUERIDO  Criterios de selección del proceso de corte Cada proceso de corte tiene Diferentes procesos de corte Si se necesita un corte Según los requisitos de sus limitaciones en términos son más adecuados para altamente preciso con mínima acabado algunos procesos de espesor de corte. ciertos tipos de metales. distorsión o afectación de corte pueden ser más térmica, debemos considerar adecuados que otros. Se debe evaluar si el proceso Es importante asegurarse de procesos como el corte láser o de corte seleccionado es que el proceso de corte el corte por chorro de agua. Por ejemplo, el corte láser capaz de manejar el espesor elegido sea compatible con el generalmente produce un de chapa metálica que material de la chapa metálica Estos métodos ofrecen una acabado limpio y suave, necesitas cortar de manera a utilizar. alta precisión y una zona mientras que el oxicorte eficiente y precisa. afectada por el calor mínima. puede dejar bordes rugosos que requieren un mayor procesamiento. ACABADO PRECISIÓN ESPESOR MATERIAL SUPERFICIAL REQUERIDA REQUERIDO Criterios de selección del proceso de corte Si la velocidad de producción Se deben considerar los Si la pieza tiene formas y es un factor crucial, se deben costos asociados con cada diseños complejos, se deben considerar procesos de corte proceso de corte, incluyendo el considerar procesos de corte que sean rápidos y eficientes. equipo, el mantenimiento, los que puedan manejar estas consumibles y la mano de geometrías de manera El punzonado y el corte por obra. eficiente. plasma son generalmente procesos más rápidos en Se debe evaluar si el proceso El corte láser y el punzonado comparación con el corte láser de corte ofrece una relación son opciones comunes para o el corte por chorro de agua. costo/beneficio adecuada cortar formas complejas con para el proyecto. precisión. VOLUMEN Y ACABADO COMPLEJIDAD DE TIEMPOS DE COSTOS SUPERFICIAL LA PIEZA PRODUCCIÓN REQUERIDO PARTE 2 Procesos de conformado Plegado El plegado es una deformación plástica y sin arranque de material. Se aplica mucha presión, haciendo que la chapa se comprima en la zona interior y se estire en la exterior. Las máquinas de plegado tienen un punzón y una matriz, elementos que son normalmente fabricados con fundición gris o con acero al carbono. A diferencia del punzonado, no es un proceso violento. Los materiales más utilizados son: ▪ Acero inoxidable ▪ Aluminio y cobre ▪ Acero dulce ▪ Latón  Tipos de plegado en relación a la fuerza aplicada PLEGADO AL AIRE / PARCIAL PLEGADO A FONDO ACUÑADO / ESTAMPADO La chapa es presionada por el punzón La chapa se presiona contra los Usa punzones del mismo ángulo. Es en el interior de la matriz, pero sin lados de la V. Continúa existiendo un apto para R chico, ya que tiene un tocar la parte inferior. espacio de aire entre chapa y el alto nivel de precisión a una Matriz y punzón no necesitan el fondo de la V matriz. velocidad superior. mismo R. Combinando herramientas Cada ángulo de plegado y cada se pueden plegar múltiples materiales espesor de chapa requiere un juego y espesores en diferentes ángulos. de herramientas. ▪ Radio interno: desde 0,4 veces el espesor. ▪ Radio interno entre 1 y 2 veces el ▪ Radio interno: entre 0,8 y 2 veces ▪ Sólo se pueden doblar espesores espesor el espesor. finos de hasta 2,0 mm en acero ▪ tonelaje relativamente bajo ▪ Tonelaje similar al del plegado al inoxidable y acero al carbono. aire. Retorno elástico Durante el plegado hay que tener en cuenta que el metal tiende a recuperar su forma original. Esto se conoce como retorno elástico, Sobre Se calcula el retorno elástico y se pliega la chapa y depende del tipo de metal de la chapa; a plegado esta cantidad por encima del ángulo deseado. mayor dureza, más retorno. El retorno elástico varía en función de los siguientes factores: Rebaje en Al realizar este rebaje se elimina el retorno elástico ▪ Tipo de material: en función de la la zona de al estar toda la sección de la chapa sometida a resistencia a la deformación del material. compresión esfuerzos plásticos. ▪ Espesor: a mayor espesor, menor recuperación elástica. ▪ Radio de curvatura: a mayor radio, mayor recuperación elástica. ▪ Ángulo de plegado: a mayor ángulo, menor Se somete a la pieza a un esfuerzo de tensión Estirado de mientras está siendo doblada forzando así a la recuperación elástica. la pieza zona elástica pasando a ser plástica. Para salvar esto, se pueden aplicar distintas técnicas: Diferentes tipos de plegadoras de chapa Manual industrial Mecánica industrial Hidráulica industrial Se accionan a mano, pero tienen Tiene más fuerza que la anterior. Son las más potentes y precisas mecanismos hidráulicos que son Incluye un volante de inercia. de todas. Utilizan una bomba y los que van a aplicar la fuerza El sistema requiere de mano de cilindros hidráulicos. necesaria para plegar. obra especializada. Se distinguen por la velocidad de No integra las cadenas de Se usa en carpintería metálica. trabajo y la precisión. Se usan en montaje industrial, sino que se producciones continuas, con Permite doblar perfiles y chapas usa en reparaciones puntuales. muchas piezas de espesores y de diferentes espesores. características distintas. Fibra neutra CHAPA SIN PLEGAR En el plegado la chapa se comprime por su parte interior y se estira por la exterior. Pero hay una zona interna donde las tensiones son nulas. Esa zona se llama fibra neutra. La fibra neutra tiende a ubicarse hacia la parte interior de la curvatura cuanto menor sea la relación radio/espesor, de forma que sólo en CHAPA chapas finas (e < 1 mm) puede considerarse PLEGADA ubicada en el centro del espesor. Conocer la situación de la fibra neutra nos permite determinar la longitud inicial de la pieza, antes de ser plegada. Desarrollo de pieza plegada Conociendo la longitud que han de tener las alas A y B, y el radio de curvatura r; la longitud total L desarrollada (que es el largo que hay que cortar en la lámina) vendrá dada por: Para ángulos de 90° 2𝜋(𝑟+𝑦) 𝐿 =𝐴+𝐵+ 4 Para ángulos distintos a 90° (180−𝛼) 𝐿 = 𝐴 + 𝐵 + 2𝜋(𝑟 + 𝑦) 360 Los radios mínimos son 1 a 2 veces el espesor de la chapa en materiales blandos y de 3 a 4 veces en materiales duros.  ¿Cómo se obtiene la distancia de la línea neutra (Y)? 01 Obtenemos r/s 02 Buscamos en tabla 03 Obtenemos Y Buscamos en la tabla el valor. 𝑟 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 = 𝑠 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 Según r/S tenemos que ir a la tabla en 1 y mi Y(r/S) es 0,42. En el caso que mi valor no de Por ejemplo justo uno de tabla se elije el más Si r= 2mm próximo. S= 2mm Entonces en tabla vamos a buscar el valor r/s=1 Factor K La distancia desde el interior del plegado hasta la fibra neutra es lo que llamamos Factor K, y se expresa en fracción entre 0 y 1. Cuanto menor sea el valor del factor K, más cerca del interior estará la fibra neutra. Importante aclarar que este valor es una propiedad del material y no podemos modificarlo. Podemos pensar al factor K como un ajuste fino a realizar solo en casos de extrema necesidad y después de haber ajustado radio y herramientas. Este valor es muy importante, debido a que es el que se suele utilizar en los programas paramétricos al emplear el módulo de chapas. Fuerza de plegado La fuerza de plegado se podría calcular utilizando la fórmula 𝐶(2𝑆Rm) 𝐹= 𝑉𝐿 Donde: ▪ F es la Fuerza de plegado (kN) ▪ S es el Espesor de la chapa ▪ Rm es la resistencia a la tracción del material (kN/cm2) ▪ V es el ancho de la abertura ▪ L es la longitud ▪ C es la Constante que depende de S y V: C = 1 + 4S/V Fallas de plegado: Golpe chapa - máquina Existen casos que cuando realizamos un segundo pliegue el ala anteriormente plegada golpea con el punzón. F Esto puede ocasionar en nuestra chapa dos inconvenientes: ▪ El menos grave: la distancia interna entre ala y ala no nos queda a la medida que diseñamos quedando el pliegue más abierto ▪ El más grave: se produce una deformación en la chapa Contacto Deformación Se puede solucionar modificando las Punzón - Chapa F F dimensiones o girando la pieza luego del primer plegado. Fallas de plegado: Deformaciones en ranuras/agujeros Las perforaciones y ranurados son geometrías que pueden sufrir grandes deformaciones plásticas al estar cerca de la zona de pliegue. Para evitar estas fallas debemos tener una separación entre los bordes de cortes, ranurados y punzonados como mínimo 1,5 a 2 veces mayor que el espesor de la chapa. Fallas de plegado: deformación en vértices Para evitar estas fallas debemos utilizar “desahogos” o “alivios” en los vértices ayudándonos a controlar el comportamiento del material y evitar la deformación. Estos deben tener una dimensión igual o mayor al espesor de la chapa. Estampado Se trata de comprimir una chapa entre dos matrices, aplicando una fuerza. Puede hacerse en las mismas máquinas que se utilizan para el punzonado, en muchos casos, en el mismo paso. Existen dos métodos principales en función de la temperatura: ▪ En caliente: antes del prensado se calienta el metal para tener mayor nivel de deformación, pero con menor precisión dimensional. ▪ En frío: para chapas de menor espesor o grosor uniforme. El proceso de calentamiento es menor y se utilizan materiales dúctiles y maleables como el acero de baja aleación, las aleaciones de aluminio o el latón. Perfilado de rodillos Es utilizado para producir un flujo continuo de perfiles con distintas secciones. Compite directamente con la extrusión. Cuanto más compleja es la forma final, más rodillos se deben incluir. Se usa para piezas estructurales, cerramientos, rieles. ▪ Se pueden hacer operaciones previas como punzonado ▪ Proceso muy preciso ▪ Bajo desgaste de la maquinaria ▪ Espesores uniformes ▪ Sólo grandes volúmenes (300-600 m/h) ▪ Equipo voluminoso Cilindrado Es un proceso que se realiza por medio de rodillos, para dar concavidad a planchas de un determinado espesor. La capacidad de cilindrado de la máquina depende siempre del diámetro de los rodillos En el proceso de cilindrado de chapas el conjunto de rodillos flexiona una pequeña porción del material de base provocando deformaciones controladas a lo largo de la misma hasta lograr una sección curva. Es un proceso progresivo, no se logra inmediatamente la forma final. Repujado El proceso hace que una chapa plana (disco) tome una forma específica de una matriz o molde que gira. Se usan chapas de bajo espesor, siendo muy utilizado para aluminio y aceros de bajo contenido de carbono. Se sujeta la chapa contra la matriz y el contrapunto que lo acompaña en los giros. Una vez que empieza a girar el rodillo recorre el contorno de la pieza haciendo presión, obligando al material a deformarse plásticamente. Repujado VENTAJAS DESVENTAJAS Ensayos y materiales Ensayos y materiales ▪ Las matrices pueden ser de madera ($) ▪ Superficie con rastros del rodillo ▪ Apto pequeños lotes, prototipos ▪ Solo piezas de revolución ▪ Proceso económico en general ▪ Materiales con acritud se endurecen ▪ Puede hacer formas complejas y cerradas ▪ Espesores no uniformes ▪ Casi no hay límite de tamaño (10mm a 3,5 mts) ▪ Medidas restringidas por el volteo ▪ Las piezas no requieren uniones adicionales ▪ Depende mucho del operario ▪ Pueden hacerse envases ▪ Producción más lenta que en embutido ▪ Tecnología accesible ▪ No apto para grandes producciones Embutido Consiste en transformar un disco primitivo, en un cuerpo hueco tridimensional (recipiente) en una o más pasadas. Se coloca el disco pre cortado sobre un dado, donde lo sostienen los prensa-chapa. El punzón baja y empuja la chapa en la matriz. En general se produce un estiramiento. Es para grandes series, para pocas unidades se puede utilizar el repujado Se utilizan prensas hidráulicas, compuestas básicamente por pistones que a través de un fluido a alta presión y bajo caudal consiguen altísimas fuerzas resultantes a partir de una fuerza inicial menor (A partir del principio de Pascal). Principalmente para aceros al carbono, aceros inoxidables y aluminios. Cálculo de embutido Existen varios cálculos que es necesario comprender en cuanto al proceso de embutido, siendo 3 los más importantes: ▪ Disco primitivo: nos permite saber de qué Ø necesitamos partir, es decir, calcular materiales y costos de esos materiales. ▪ Número de pasadas: Cantidad de veces que el pistón debe golpear la chapa para llegar a la geometría deseada. ▪ Fuerzas: Nos permite calcular la energía necesaria para embutir y de esta forma, entender qué máquina necesitamos. Cálculo de disco primitivo Se calcula a partir de fórmulas que se obtienen de tablas, dependiendo de la morfología que quiero generar. A partir de este dato puedo generar otros cálculos útiles como el aprovechamiento del material, disposición de punzonados, etc. Cálculo de cantidad de pasadas El número de etapas depende de la relación entre EJEMPLO 1 el disco y las dimensiones de la pieza, del 20 material y del espesor de chapa. Cada pasada 𝑁𝑝 = 0,5. 60 tiene su propia matriz. Suponiendo un espesor de 0,5 mm, un Ø de 60 mm y 𝑁𝑝 = 0,6 𝑝𝑎𝑠𝑎𝑑𝑎𝑠 Como regla general, por pasada no se puede una altura de 20 mm embutir una profundidad mayor a 1/2 del Ø del recipiente. En una pasada se logra la geometría final Seguimos la siguiente fórmula: ℎ EJEMPLO 2 𝑁𝑝 = 120 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎. Ø 𝑁𝑝 = 0,5. 60 Suponiendo un espesor de Si el número obtenido no es entero, se redondea 0,5 mm, un Ø de 60 mm y 𝑁𝑝 = 4 𝑝𝑎𝑠𝑎𝑑𝑎𝑠 siempre para arriba, porque no es posible hacer una altura de 120 mm fracciones de pasada. La geometría final se logra luego de varias pasadas Cálculo de fuerza del punzón de embutido Sirve para determinar qué tonelaje de máquina necesito para producir la pieza. Se aplica la siguiente fórmula: 𝑅 𝐹𝑝 = 2𝜋. 𝑟. 𝑒. 𝑅𝑑𝑚. ℎ. 𝑟 Dónde: ▪ Fp es la fuerza del punzón necesaria en Kg ▪ R es el radio del disco primitivo ▪ r es el radio de embutición ▪ e es el espesor inicial de la chapa ▪ Rdm es la resistencia a la deformación del material en kg/mm2 ▪ h es la altura de la pieza  Fallas en embutido ARRUGADO DE LA PESTAÑA ARRUGADO DE LA PARED ROTURA / DESGARRO se forman una serie de pliegues en la Cuando la zona arrugada se embute Consiste en una grieta que aparece zona no embutida de la pieza debido dentro de la cavidad entre punzón y en la pared vertical, cerca de la base, a la compresión que tiene lugar en matriz, los pliegues aparecen en la y que suele ser por el estiramiento y dicha zona. pared vertical del recipiente. adelgazamiento o esquinas afiladas del punzón. Fallas en embutido OREJEADO RAYADO Es la formación de irregularidades en Este defecto aparece si el punzón y el borde superior de la pieza, la matriz no están lisos, o si la causada por anisotropía en la lámina lubricación es insuficiente. de metal. ¿Estas piezas son repujadas o embutidas?  ¿Esta pieza es estampada o es embutida? Bordonado Consiste en la deformación de nervaduras de perfil curvo o arrollamientos, de forma perimetral en piezas que fueron embutidas, repujadas o en tubos. Tiene como finalidad por un lado dotar de mas resistencia a la pieza, por el otro, dar una terminación a los bordes de modo que se eliminan los bordes vivos por seguridad o estética. Se puede hacer mediante: ▪ Matrices ▪ Máquinas bordonadoras ▪ En el mismo proceso de repujado en torno Puede llevar un alambre por dentro, en cuyo caso se denomina cercado. ¿Alguna duda?  Pueden encontrar los videos mostrados en clase en https://tinyurl.com/t22024-tema5 Contacto DI Jesica Martínez [email protected] Mail del nivel [email protected] Instagram T2 /tecno2paglianiti