Estampado profundo: la guía técnica completa

Si solo se lleva una idea de esta página, que sea la distinción anterior. Todo lo demás — relación de estirado, presión del sujetador de disco, número de estirados, si se necesita un recocido — se deriva del hecho de que el material tiene que fluir.

1. Cómo funciona el proceso

Cuatro elementos hacen el trabajo:

• Punzón — empuja el centro de la pieza en bruto hacia abajo dentro del dado
• Dado — la cavidad hacia la cual se estira el material, con un radio de entrada redondeado
• Sujetador de pieza en bruto (o anillo de estirado) — sujeta el reborde para que no se levante ni se arrugue
• Radio del dado — el borde redondeado sobre el cual se dobla el material a medida que fluye

En secuencia: se coloca el blank, cierra el sujetador del blank, desciende el punzón, el material de la brida se tira hacia adentro y sobre el radio del dado, y la pieza se forma en una acción continua. El material no se estira uniformemente — es más grueso donde comenzó (cerca de la brida) y más delgado donde se ha estirado sobre el radio del dado y hacia abajo por la pared.

Qué le sucede al material

• La brida se comprime circunferencialmente a medida que su circunferencia se contrae. Por eso se engrosa, y por eso se arruga si no está soportada.
• El radio del dado es donde ocurren el doblado y el desdoblado, y donde el adelgazamiento es peor.
• La pared está bajo tensión y se adelgaza progresivamente a medida que se estira.
• El fondo permanece cerca del espesor original del blank y está efectivamente sin deformar en el centro.

Este gradiente no es un defecto: es la física del proceso. Se convierte en un problema solo cuando un plano especifica un espesor de pared sin decir dónde debe medirse.

2. Los cuatro cálculos que lo deciden todo

Antes de cotizar correctamente un trabajo de embutición profunda, se establecen cuatro números. Ellos deciden si la pieza necesita un troquel o cinco, y si necesita un recocido.

2.1 Relación de embutición

Límites típicos de una sola embutición:

2.2 Diámetro del blank

Equivocarse con el blank es costoso en ambas direcciones. Demasiado pequeño y la pieza se rompe o queda corta. Demasiado grande y pagas por material que recortas — y el material suele ser la partida más grande en una cotización de estampado profundo.

2.3 Fuerza de estirado y tonelaje de la prensa

Luego suma la fuerza del sujetador del blank. Cotizar una prensa solo por la fuerza de estirado es una de las formas clásicas en que un trabajo de estampado profundo sale mal: la prensa tiene suficiente tonelaje para estirar la pieza pero no suficiente para sujetar el reborde, y la pieza se arruga.

2.4 Holgura del troquel

La holgura controla cuánto efecto de planchado tiene el estirado. Una holgura más ajustada adelgaza deliberadamente la pared (ver sección 5); una holgura más suelta permite que la pared se mantenga más cerca de lo nominal pero corre el riesgo de arrugas.

3. Sujetador del blank: por qué existe

Cuando el punzón tira del reborde hacia adentro, la circunferencia del reborde tiene que contraerse. Algo tiene que ir a alguna parte, y en una lámina delgada el material sobrante se pandea fuera del plano. Eso es una arruga.

El sujetador de la pieza en bruto lo evita presionando el reborde plano mientras aún permite que se deslice hacia adentro. Su fuerza es un equilibrio:

• Demasiado baja → arrugas en el reborde, y esas arrugas viajan hacia la pared
• Demasiado alta → el material no puede fluir, la pared se estira en su lugar, y la pieza se desgarra en el radio del troquel

En una herramienta de embutición profunda la presión del sujetador de la pieza en bruto es ajustable, porque la configuración correcta depende del lote real del material, su tolerancia de espesor y el lubricante. Esto también es por lo que las herramientas de embutición profunda necesitan tiempo de prueba que el formado por prensa no requiere.

4. Embutición simple, reembutición y cuándo se necesita un recocido

Cuando la relación requerida excede el límite de embutición simple del material, la pieza se forma en etapas. Cada forma intermedia se llama reembutición.

• Primera embutición lleva la pieza en bruto hasta aproximadamente la relación límite del material
• Embuticiones posteriores típicamente logran una relación menor cada una, comúnmente alrededor de 1.2 – 1.4
• Cada embutición endurece por deformación el material, por lo que la siguiente embutición tiene menos formabilidad disponible
• Cuando el material se ha endurecido demasiado, un recocido intermedio restaura la ductilidad antes de que continúe la embutición

Es por esto que una pieza alta no es simplemente "más profunda" que una superficial — puede ser una ruta de fabricación diferente con un número diferente de herramientas y un precio diferente.

Reestirado vs reestirado inverso

Un reestirado inverso voltea la pieza entre etapas. Puede reducir el número de operaciones para ciertas geometrías y ayuda a controlar el espesor de pared, pero requiere una herramienta más sofisticada. Elegir entre reestirado directo e inverso es una decisión de diseño de herramienta que se toma mientras el troquel aún está en el tablero de dibujo, no después de las pruebas.

5. Embutición: cuando se quiere la pared más delgada a propósito

La embutición es una operación de adelgazamiento deliberado. La pieza se empuja a través de un troquel cuyo juego es menor que el espesor de pared, por lo que la pared se comprime y adelgaza al pasar.

Esta es una de las técnicas más útiles comercialmente en el estirado profundo, porque resuelve tres problemas a la vez:

• El diámetro exterior lo fija el barreno del troquel
• El diámetro interior lo fija el punzón
• El acabado superficial se forma contra herramienta pulida, no se corta con un inserto

La consecuencia es que una carcasa estirada en profundidad y embutida puede mantener ambos diámetros dentro de tolerancia sin una operación de torneado. Para una pieza que de otro modo se maquinaría a partir de barra, eso puede eliminar la mayor parte del costo de maquinado — y para una carcasa de solenoide, un barreno conformado puede ser más suave que uno maquinado, lo cual importa para la guía de la armadura.

6. Materiales y conformabilidad

El estirado profundo exige conformabilidad por encima de casi todo lo demás: alta elongación, baja relación límite de fluencia-resistencia a la tracción, y una alta anisotropía normal (valor r, la resistencia al adelgazamiento).

Dos puntos prácticos:

• La tolerancia de espesor de la bobina entrante importa. Una banda que corre gruesa en un área cambia el comportamiento del sujetador de blank y puede producir piezas inconsistentes.
• El lubricante no es opcional. Controla la fricción en el radio del troquel, que es donde comienza el desgarro. Cambiar el lubricante sin reajustar el sujetador de blank cambiará el proceso.

7. Defectos y soluciones

Estas son las fallas que surgen en todo trabajo de embutido profundo. Cada una tiene una causa y una solución del lado del herramental — por eso la revisión DFM antes del herramental es más barata que corregir después.

8. Reglas de diseño para una pieza embutida profunda fabricable

1. Mantenga realista la relación profundidad-diámetro.Por debajo de aproximadamente 0.5 probablemente no necesite embutición profunda en absoluto. Por encima de aproximadamente 2, planifique múltiples embuticiones y posiblemente recocidos.
2. No especifique una esquina afilada en el fondo.El radio del punzón tiene un mínimo, y este crece con el espesor del material.
3. Dé a la pared un radio de dado generoso.Un radio demasiado ajustado es la causa más común de desgarro.
4. Especifique el espesor de pared con una ubicación de medición.Indique dónde en la pared se mide. Esto elimina la disputa más común de primera pieza.
5. Permita un margen de recorte en el borde superior.El borde embutido es irregular debido al oreo y a la variación normal del proceso.
6. Prefiera un perfil más simple sobre uno escalonado o cónicosi la función lo permite. Cada cambio de diámetro puede agregar una embutición.
7. Defina qué diámetro es funcional.Si un diámetro puede quedar libre, el herramental tiene más tolerancia con la que trabajar.
8. No coloque una rosca fina en una pared embutidaa menos que la pared haya sido estirada — el acoplamiento de la rosca necesita un espesor controlado.
9. Piense en la disposición del blank.El anidamiento afecta el costo del material, que generalmente es la parte más grande del precio unitario.
10. Indique el requisito cosmético.Las marcas de embutición son inherentes; si la pared exterior es visible, indíquelo temprano para que se pueda planificar una ruta de acabado.

9. Tolerancias y acabado superficial

• Diámetrosse repiten bien porque están definidos por el herramental. Un diámetro embutido mantiene tolerancia de manera más consistente que uno formado.
• Espesor de paredes un gradiente, no una constante. La tolerancia debe estar vinculada a una posición de medición.
• Altura de paredes la dimensión menos precisa, porque el borde superior se recorta.
• Acabado interior puede ser excelente — se forma contra el punzón en lugar de cortarse, por lo que los barrenos embutidos son adecuados para guiado de armaduras y superficies de sellado.
• Acabado exterior presentará marcas de embutición a menos que se añada una operación de acabado.

10. Embutición profunda vs otros procesos

La pregunta más común es si la embutición profunda es el proceso adecuado. Nuestras comparaciones lado a lado:

• Embutición profunda vs conformado en prensa — la decisión que va primero
• Estampado por embutición profunda vs estampado con troquel progresivo
• Extrusión en frío vs embutición profunda
• Embutición profunda, repulsado y redondeado
• Hidroconformado para embutición profunda

11. Lo que Balford puede ejecutar

• Capacidad de prensa hasta 350 t
• Diámetro máximo de embutición Ø250 mm
• Rutas de estación única, troquel progresivo y prensa de transferencia, por lo que el proceso se elige por geometría y volumen en lugar de por lo que esté disponible
• Diseño y fabricación de utillaje interno. Nuestro taller de utillaje cuenta con rectificado plano y cilíndrico, torno paralelo, torno CNC, fresado CNC, electroerosión por hilo media y rápida, roscado, taladrado, rectificado plano de precisión, rectificado plano de grandes dimensiones, soldadura por puntos de troquel, rectificado neumático de troquel, soldadura TIG, taladrado por electroerosión y desmagnetización. La electroerosión por hilo lento es la única operación que subcontratamos
• El tratamiento térmico de producción (temple, revenido, recocido, desmagnetización) es subcontratado; el conocimiento de recocido magnético es interno, y el taller de utillaje mantiene un horno pequeño para trabajos de troquel de emergencia
• ISO 9001:2015 certificados; PPAP Nivel 3 documentación puede proporcionarse para nuevos programas
• La inspección incluye proyector 2.5D, sistema de medición 3D, medidor de rugosidad portátil, durómetro Rockwell, cámara de niebla salina, calibradores de altura digitales, micrómetros internos y externos, calibradores de barrenos, calibradores pasa / no pasa, medición de rebaba e instrumentos de concentricidad
• El diseño y la fabricación internos significan que el ciclo entre "se desgarra" y "funciona" se mide en horas, no en semanas de flete y coordinación

Donde somos honestos sobre los límites

Preferimos decírtelo antes de que envíes un plano que después. Nuestra página de límites de capacidad expone lo que hacemos y lo que no hacemos, incluidas las operaciones que subcontratamos y las certificaciones que no poseemos.

12. Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre embutición profunda y embutición?

En terminología de chapa metálica, "embutición" es la operación general de tirar material hacia un troquel. "Embutición profunda" describe específicamente el caso en que la profundidad es grande en relación con el diámetro — convencionalmente más de aproximadamente la mitad del diámetro — de modo que el material tiene que fluir una distancia significativa y se hace necesario un sujetachapa.

¿A qué profundidad una pieza necesita embutición profunda en lugar de conformado por prensa?

Un umbral de trabajo común es una relación profundidad-diámetro de aproximadamente 0.5. Por debajo de eso, el conformado generalmente es más económico. Por encima, la pared debe formarse por flujo de material, y el herramental, el tonelaje de la prensa y la estructura de costos cambian.

¿La embutición profunda adelgaza la pared?

Sí, en las áreas que se estiran. La pared es cercana a la nominal en el fondo, se adelgaza progresivamente hacia arriba en la pared, y se adelgaza más donde pasa sobre el radio del dado. Si se requiere una pared uniforme, se usa el planchado para llevarla a un espesor controlado.

¿Puede la embutición profunda mantener tanto un diámetro interior como uno exterior?

Sí, y esta es una de sus principales ventajas. Con el planchado, el dado establece el diámetro exterior y el punzón establece el diámetro interior, por lo que ambos son controlados por el herramental. Es por eso que una carcasa embutida y planchada puede reemplazar una mecanizada.

¿Cuántas embuticiones necesitará mi pieza?

Depende de la relación de embutición frente al límite de embutición simple del material específico. Una pieza dentro del límite necesita una embutición; más allá de él, se agregan reembuticiones y puede requerirse un recocido intermedio. Esta es una de las primeras cosas que establece una revisión de DFM.

¿Es costosa la embutición profunda?

El costo inicial es mayor que el conformado por prensa porque el herramental es más complejo y necesita pruebas. El costo unitario en volumen suele ser menor, especialmente cuando la embutición elimina una operación de mecanizado. El punto de equilibrio depende principalmente de cuánto mecanizado secundario necesitaría la pieza de otro modo.

Recursos de embutición profunda por tema

calculadora de fuerza de embutición profunda — ingrese el diámetro del blanco, el diámetro del punzón, el espesor de la chapa y la resistencia a la tracción, y devuelve la fuerza de embutición, la relación de embutición y un tonelaje de prensa con el que puede cotizar.Terminología:

terminología de embutición profunda — embutición vs embutición profunda, reembutición, planchado, repujado e hidroconformado, lado a lado. También disponible como Tiefziehen-Begriffe (Deutsch)深絞り用語（日本語）.Ejemplo resuelto:

cálculo de embutición profunda, paso a paso — una copa de 40 mm × 30 mm resuelta de principio a fin: diámetro del blanco, relación de embutición, fuerza de embutición, prensa y holgura del troquel, con cada suposición escrita.La relación de embutición, el tamaño del blanco y el número de embuticiones descritos aquí se establecen sobre herramental de operación única antes de que exista cualquier diseño de tira — ver

The draw ratio, blank size and number of draws described here are established on single-operation tooling before any strip layout exists — see estampado de bajo volumen y creación de prototipos.

Para la pieza que impulsa la mayor parte de este trabajo, consulte cómo Balford fabrica carcasas de válvulas solenoides - propiedades magnéticas, adelgazamiento de pared y recocido en un solo lugar.

Para los dos grados que se especifican con mayor frecuencia en carcasas magnéticas, consulte la guía de DC04 y hierro puro.