Técnicas de Conformado de Metales: Procesos y Aplicaciones en la Industria

Procesos de Deformación Volumétrica

• Laminado: Proceso de deformación por compresión que reduce el espesor de un lingote, tocho, palastro o palanquilla mediante herramientas cilíndricas opuestas llamadas rodillos. Los rodillos giran para estirar y comprimir el material.
• Forjado: Se comprime una pieza entre dos partes opuestas de una matriz para obtener la forma requerida. Es un proceso tradicional de trabajo en caliente, aunque también se realiza en frío.
• Extrusión: Proceso de compresión en el que se fuerza al material a fluir a través de la abertura de una matriz para que tome la forma de la abertura en su sección transversal.
• Estirado: El diámetro de un alambre o barra se reduce al tirar del alambre a través de la abertura de una matriz.

Procesos de Conformado Mecánico

• Doblado: Implica la deformación de una lámina metálica para que adopte un ángulo con respecto a un eje, normalmente recto.
• Embutido: Produce la transformación de una lámina plana en una forma hueca o cóncava, como una copa, mediante el estirado de la lámina. Se usa un sujetador para mantener fija la posición, mientras el punzón empuja la lámina.
• Corte: Este proceso implica el corte del material mediante un punzón y una matriz. Aunque no es un proceso de conformado, se incluye por ser una operación común en el trabajo con láminas metálicas.

Diferencias entre Laminado en Frío y en Caliente

• Caliente: El laminado en caliente se utiliza para grandes deformaciones. Los metales laminados en caliente generalmente están libres de esfuerzos residuales y sus propiedades son isotrópicas.
• Frío: El laminado en frío hace más resistente el metal y permite tolerancias más estrechas en el espesor. La superficie del material laminado en frío está libre de incrustaciones o capas de óxido y su calidad es superior a los productos laminados en caliente.

Recalcado

El recalcado es una operación de deformación donde una parte de la pieza (habitualmente cilíndrica) aumenta su diámetro y reduce su longitud mediante un proceso con matriz abierta o cerrada. Se aplica en el sector de la tornillería, remaches, clavos y productos similares de ferretería. La longitud máxima que se puede recalcar en un golpe es de tres veces el valor del diámetro de la barra inicial.

Recuperación Elástica

Cuando cesa la presión al terminar la operación de doblado, la elasticidad de la parte doblada hace que ésta recobre parcialmente su forma original. Esta recuperación elástica se define como el incremento del ángulo comprendido en la parte doblada en relación con el ángulo de la herramienta formadora (punzón-matriz) después de que esta última se ha retirado. Existen métodos para compensar la recuperación elástica, como el sobredoblado y el fondeado. El sobredoblado implica fabricar el ángulo del punzón y su radio ligeramente menores que el ángulo especificado. El fondeado consiste en comprimir la pieza al final de la carrera, deformándola plásticamente en la zona del doblado.

Repujado

El repujado es un proceso por el que se da forma a una pieza de simetría axial sobre un mandril u horma con una herramienta redondeada o rodillo. Con el rodillo se aplica una presión muy localizada para deformar la chapa, mediante movimientos axiales o radiales sobre la superficie de la pieza. Conos, hemisferios o casquetes, tubos y cilindros son las formas geométricas típicas que se producen por repujado.

Laminado: Equipos y Tipos de Trenes

El laminado es un proceso de deformación que reduce el espesor del material mediante fuerzas de compresión ejercidas por dos rodillos opuestos. La configuración elemental de un laminador consiste en: un motor, un reductor con caja de engranajes adicional, una o varias cajas de trabajo (cajas de rodillos). Los trenes de laminadores de perfiles se dividen en:

• De grandes perfiles comerciales con rodillos de 500 a 750 mm de diámetro.
• De perfiles medios comerciales con rodillos de 350 a 500 mm de diámetro.
• De pequeños perfiles comerciales con rodillos de 250 a 350 mm de diámetro.

Matrices de Forjado: Características

• Línea de separación: Plano que divide la estampa superior de la inferior.
• Ángulo de salida: Inclinación que se requiere en los lados de la pieza para poder retirarla de las estampas.
• Membranas y costillas: Una membrana es una parte delgada del forjado, paralela a la línea de separación, mientras que una costilla es perpendicular a la línea de separación.
• Filetes y radios de las esquinas: Los radios pequeños tienden a limitar el flujo del metal e incrementar la resistencia en las superficies de la estampa durante el forjado.
• Rebaba: La formación de la rebaba es un factor crítico en el forjado con matriz cerrada, puesto que causa acumulación de presión dentro de la estampa que dificulta el llenado de la cavidad.

Datos para la Fijación de Punzones

Los datos para la resolución de este problema son:

• Forma, dimensiones y sistema de fabricación del punzón.
• Tipo de troquel.
• Calidad y espesor del material a cortar.
• Producción que se exigirá al troquel.

Tener en cuenta:

• El sistema de remachado se puede emplear aun con perfiles complicados y es muy usado.
• El sistema de resalte o valona es sencillo en el caso de punzones cilíndricos o rectangulares.
• El ensanchamiento del punzón para que apoye en la placa en lugar de la contraplaca.
• Cuando es necesaria una fácil intercambiabilidad puede ser útil el sistema de sujeción por tornillos o tuercas.

Estado del Material en el Troquelado

• Cada pieza se saca de un trozo distinto de material, que a su vez puede ser una porción de chapa plana, o una pieza previamente curvada o embutida.
• Las piezas se sacan de una banda de chapa que va penetrando en el troquel de forma intermitente. Puede tratarse de piezas sencillas, sacadas una a una de un solo corte, o del mismo tipo de piezas, sacando varias a la vez en una matriz múltiple, o que sean piezas con agujeros interiores, que deban ser cortadas en un troquel sucesivo.

Retención y Fijación de la Banda en el Troquelado

• Tope retensor de perno: Consiste en un simple pivote, en el cual se hace tropezar la banda, aprovechando el agujero que deja la pieza.
• Cuchillas de paso de banda: Consiste en una estrecha cuchilla o punzón auxiliar cuya longitud es igual al paso del troquel.
• Punzón de entalla lateral: Consta de dos elementos: un punzón o cuchilla que efectúa una muesca en la banda, y un tope elástico en el cual ésta se engancha al desplazarla.
• Tope frontal: Se dispone un tope en el cual tropieza frontalmente la tira al avanzar.
• Sistema de balancín: Consiste en un tope basculante accionado por la misma prensa en su movimiento de corte o, a veces, por la tira de plancha al avanzar.
• Topes auxiliares: No son propiamente un sistema de fijación del paso, sino mecanismos auxiliares que se emplean en unión de los otros sistemas para evitar pérdidas de material al principio y al final de la banda.
• Pilotos: Piezas postizas que en ocasiones se ponen en el extremo de los punzones, de forma y tamaño tal que se introduzcan bien ajustados en alguno de los orificios interiores de la chapa hechos previamente.

Troqueles Simples para Doblar

Están desprovistos de piezas móviles y de expulsores, y no tienen ningún sistema de guía de los punzones. Sus elementos fundamentales son:

• Punzón: Pieza maciza cuya parte inferior tiene un perfil que se corresponde con la superficie interna de la chapa.
• Matriz: Bloque de acero cuya parte superior se corresponde con la parte externa de la chapa a obtener.
• Elementos de posicionamiento o referencia: Destinados a la colocación de la pieza a doblar, pueden consistir simplemente en una hendidura o vaciado en la matriz.

Recomendaciones de Seguridad en el Uso de Prensas y Troqueles

• Al proyectar o montar prensas y/o troqueles, no prescindir nunca de las medidas de seguridad.
• No desconectar nunca los elementos de seguridad, ni para obtener mayor rapidez, ni por ningún motivo.
• Al montar, desmontar, ajustar, etc., troqueles, no operar jamás con la prensa en movimiento. Parar siempre el motor y, preferiblemente, desactivar la llegada del flujo eléctrico.
• Tener sumo cuidado con los troqueles coaxiales y con los troqueles de embutición directa, especialmente si son rápidos.
• El accidente puede suceder incluso a operarios con muchos años de experiencia.
• Los accidentes se suelen producir en operarios principiantes poco instruidos y en los que ya son expertos y han adquirido «demasiada» confianza con la máquina.
• Son muy peligrosas las personas ajenas al proceso, que pueden distraer al operario.