En el estampado por embutición, el punzón fuerza la chapa metálica hacia la cavidad del troquel para formar una pieza contorneada. Una pieza se considera embutición profunda si su profundidad es al menos la mitad de su diámetro; de lo contrario, se clasifica como estampado estándar.
Primer plano de una pieza de chapa sin arrugas
La embutición es un proceso ampliamente utilizado para producir una variedad de componentes de ferretería. Dependiendo de la complejidad de la pieza, la embutición profunda puede requerir una o más operaciones de embutición para lograr la geometría final.
Proceso de embutición profunda y estampado por estirado
Un defecto común en la embutición profunda es la formación de arrugas en la chapa, que suele ocurrir en las paredes o pestañas de la pieza. Durante el conformado, la pestaña de la chapa experimenta tensión radial de tracción y tensión tangencial de compresión, lo que puede provocar arrugas. Un diseño adecuado del sistema de embutición y del utillaje puede prevenirlo.
Varios factores contribuyen a la formación de arrugas en piezas embutidas profundas, incluyendo:
- Presión del pisador
- Profundidad y radio de la cavidad del troquel
- Fricción entre la chapa, el pisador, el punzón y la cavidad del troquel
- Holgura entre la chapa, el pisador, el punzón y la cavidad del troquel
- Forma y espesor de la chapa
- Geometría final de la pieza
- Velocidad del punzón
Otras variables, como la temperatura del troquel y la aleación metálica de la chapa, también influyen en la embutición. Cambios en cualquiera de estos factores pueden aumentar el riesgo de arrugas o grietas en piezas embutidas profundas.
Como su nombre indica, el pisador asegura el borde de la chapa contra la superficie del troquel mientras el punzón empuja el metal hacia la cavidad. El material se deforma hasta la forma deseada en lugar de ser arrastrado, lo que ayuda a controlar el flujo del material.
Sin embargo, si el pisador no sujeta el borde de la chapa con suficiente firmeza, la pared de la copa puede desgarrarse. El pisador permite un deslizamiento controlado al generar fricción entre él y la chapa. La fuerza del pisador se puede aplicar hidráulicamente mediante retroalimentación de presión, utilizando colchones de aire o nitrógeno, o amortiguadores hidráulicos CNC.
Una mayor profundidad de cavidad significa que se debe introducir más material de chapa, lo que aumenta el riesgo de arrugas en las paredes y pestañas. La profundidad máxima es un equilibrio entre la formación de arrugas y la iniciación de grietas; ninguno de los dos es aceptable en producción.
Los radios en los bordes del punzón y del troquel gobiernan cómo fluye el material de la chapa hacia la cavidad. Radios sobredimensionados pueden causar arrugas en las paredes, mientras que radios subdimensionados crean alta tensión que puede desgarrar la chapa.
Para evitar arrugas en piezas embutidas profundas, utilice un pisador correctamente ajustado.
La forma más sencilla de controlar las arrugas en piezas embutidas profundas es usar un pisador. En la mayoría de las operaciones de embutición profunda, se aplica una presión constante del pisador durante toda la carrera.
Dicho esto, la presión variable del pisador ha mostrado resultados reales: almohadillas neumáticas o hidráulicas que ajustan la presión linealmente con la posición del ariete. Este enfoque puede ampliar un poco más la profundidad de cavidad permitida.
Los amortiguadores de troquel controlados por CNC le brindan un perfil de presión variable durante la embutición. Comience con una fuerza inicial más alta para asentar el material, luego reduzca a medida que la pieza se forma; esto ayuda a gestionar la deformación desde el principio.
Las almohadillas de cojín se liberan para permitir que el material fluya hacia la cavidad, y luego aumentan gradualmente la recogida para promover el endurecimiento por deformación en las secciones estiradas. Las almohadillas de matriz NC pueden aumentar significativamente la profundidad de embutición mientras mantienen bajo control las arrugas y el agrietamiento.
Prevención de arrugas en piezas embutidas profundas: consideraciones de diseño de la cavidad
Puede optimizar la geometría del punzón y de la cavidad para reducir el riesgo de arrugas. Especifique un radio de pestaña lo suficientemente grande para evitar el agrietamiento, lo que minimiza el potencial de arrugas. Además, simplificar la geometría de la pieza y reducir la asimetría ayuda. Una secuencia de embutición en múltiples pasos le brinda más control y menos problemas de arrugas.
La geometría de la lámina también importa: recortar el exceso de material reduce la tendencia a las arrugas. La chapa metálica tiene una dirección de grano, por lo que la tensión varía con la orientación de la matriz y la alineación del grano. En piezas asimétricas, puede ajustar la secuencia de embutición compuesta y profunda para minimizar la tensión inducida por el grano.
Otros factores que vale la pena verificar
Alta tensión de compresión, calibre delgado, mala lubricación, sujeción débil de la lámina, bordes afilados de la matriz y especificaciones de material difíciles pueden causar arrugas. Controlar estas variables mantiene la embutición limpia y la pieza dentro de la tolerancia.
Medidas específicas contra las arrugas
- Preparación de la superficie: comience con una superficie limpia y plana, con material correctamente tensado, para reducir el riesgo de arrugas.
- Use material de calidad: elija grados con formabilidad consistente que resistan las arrugas bajo cargas de embutición.
- Controle la humedad: mantenga estable la humedad del taller para que el material no absorba humedad, lo que puede afectar la lubricación y el flujo.
- Técnica de capas: aplique lubricante en capas finas, dejando que cada una se asiente antes de la siguiente. Esto evita la acumulación excesiva y reduce la formación de arrugas.
- Soporte inferior: asegúrese de que la lámina se asiente sobre una superficie de matriz sólida con soporte uniforme para evitar el pandeo.
- Aplique presión suave: mantenga la fuerza del sujetador de lámina uniforme; demasiada presión localizada puede causar pandeo y arrugas.
- Tómese su tiempo: no apresure el ciclo de embutición. La velocidad controlada le da al material tiempo para fluir uniformemente.
- Corrija con cuidado: al ajustar el utillaje, sea preciso; los cambios agresivos pueden dañar la superficie de la matriz y causar defectos.
- Considere el spray fijador: para lubricantes de película seca, una capa ligera entre pasadas puede estabilizar la embutición y reducir el riesgo de arrugas.
- Investigue técnicas: revise las mejores prácticas para su material y configuración de matriz específicos para minimizar las arrugas y alcanzar la calidad objetivo.
Medidas específicas contra el desgarro
- Selección de material: elija grados con buena ductilidad y características de estiramiento para embutición profunda. Algunas aleaciones están formuladas específicamente para esto.
- Lubricación adecuada: aplique el lubricante correcto entre la lámina y la matriz para reducir la fricción y mantener el flujo del material. Una lubricación adecuada reduce significativamente el riesgo de desgarro.
- Diseño de la matriz: use radios de esquina generosos para distribuir la tensión y evitar transiciones bruscas que promuevan el desgarro. Una matriz bien diseñada minimiza los concentradores de tensión.
- Fuerza de sujeción de la lámina: mantenga la presión del sujetador de lámina uniforme y suficiente. Una sujeción adecuada evita el levantamiento de los bordes y el desgarro en la periferia.
- Velocidad de embutición lenta: controle la velocidad del ariete para que el material fluya gradualmente. Las altas velocidades causan deformación rápida y pueden desgarrar la pieza.
- Holgura óptima: ajuste correctamente la holgura entre punzón y matriz para evitar adelgazamiento excesivo y tensión que conduzcan a desgarros.
- Relación de radios de la matriz: mantenga la relación correcta entre el radio del punzón y el de la matriz. Las proporciones adecuadas reducen la tensión localizada y el riesgo de desgarro.
- Forma de la pieza en bruto: diseñe la pieza en bruto para minimizar el estiramiento y evitar cambios bruscos de curvatura; esto reduce la probabilidad de desgarros.
- Conformado en caliente: considere la embutición profunda a temperatura elevada. El calor aumenta la ductilidad y reduce el riesgo de desgarros.
- Recorte: después de la embutición, recorte el exceso de material con cuidado para evitar introducir concentraciones de tensiones o bordes afilados que provoquen desgarros durante la manipulación.
- Control de calidad: inspeccione las piezas embutidas regularmente para detectar desgarros o defectos durante la producción. Detectar los problemas a tiempo le permite ajustar el utillaje o el proceso antes de que se acumulen piezas defectuosas.
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