Pregunta: Me ha costado entender cómo se relaciona el radio de curvatura (como señalé) en la impresión con la selección de herramientas. Por ejemplo, actualmente tenemos problemas con algunas piezas fabricadas con acero A36 de 0,5". Para estas piezas, utilizamos punzones de 0,5" de diámetro y una matriz de 4". Si utilizo la regla del 20% y multiplico el resultado por 4 pulgadas, al aumentar la apertura de la matriz en un 15% (para acero), obtengo 0,6 pulgadas. Pero, ¿cómo sabe el operador que debe usar un punzón de 0,5" de radio cuando la impresión requiere un radio de curvatura de 0,6"?
R: Usted mencionó uno de los mayores desafíos que enfrenta la industria de la chapa metálica. Se trata de una idea errónea con la que tanto ingenieros como talleres de producción deben lidiar. Para solucionarlo, comenzaremos con la causa raíz: los dos métodos de formación y la falta de comprensión de las diferencias entre ellos.
Desde la llegada de las máquinas dobladoras en la década de 1920 hasta la actualidad, los operadores han moldeado piezas con pliegues inferiores o rectificados. Aunque el doblado inferior ha pasado de moda en los últimos 20 o 30 años, los métodos de doblado aún influyen en nuestra forma de pensar al doblar chapa metálica.
Las herramientas de rectificado de precisión entraron en el mercado a finales de la década de 1970 y cambiaron el paradigma. Analicemos en qué se diferencian las herramientas de precisión de las cepilladoras, cómo la transición a estas herramientas ha transformado la industria y cómo todo esto se relaciona con su pregunta.
En la década de 1920, el moldeo cambió de los pliegues de freno de disco a matrices en forma de V con punzones a juego. Se utilizaba un punzón de 90 grados con una matriz de 90 grados. La transición del plegado al conformado supuso un gran avance para la chapa metálica. Es más rápido, en parte porque la plegadora de placas de nuevo desarrollo se acciona eléctricamente, lo que elimina la necesidad de doblar manualmente cada pliegue. Además, la plegadora de placas se puede doblar desde abajo, lo que mejora la precisión. Además de los topes traseros, la mayor precisión se debe a que el punzón presiona su radio en el radio de curvatura interior del material. Esto se consigue aplicando la punta de la herramienta a un espesor de material inferior al suyo. Todos sabemos que si logramos un radio de curvatura interior constante, podemos calcular los valores correctos de sustracción de curvatura, tolerancia de curvatura, reducción exterior y factor K, independientemente del tipo de curvatura que estemos realizando.
Muy a menudo, las piezas tienen radios de curvatura internos muy pronunciados. Los fabricantes, diseñadores y artesanos sabían que la pieza resistiría, ya que todo parecía haber sido reconstruido, y de hecho así fue, al menos en comparación con la actualidad.
Todo va bien hasta que surge algo mejor. El siguiente paso adelante llegó a finales de la década de 1970 con la introducción de herramientas rectificadas de precisión, controladores numéricos computarizados y controles hidráulicos avanzados. Ahora se tiene control total sobre la prensa plegadora y sus sistemas. Pero el punto de inflexión es una herramienta rectificada de precisión que lo cambia todo. Todas las reglas para la producción de piezas de calidad han cambiado.
La historia de la formación está llena de avances a pasos agigantados. De un solo salto, pasamos de radios de flexión inconsistentes para las plegadoras de placas a radios de flexión uniformes creados mediante estampación, imprimación y relieve. (Nota: El renderizado no es lo mismo que la fundición; puede buscar más información en los archivos de columnas. Sin embargo, en esta columna utilizo el término "curvatura inferior" para referirme a los métodos de renderizado y fundición).
Estos métodos requieren un tonelaje considerable para conformar las piezas. Por supuesto, esto es perjudicial para la prensa plegadora, la herramienta o la pieza en sí. Sin embargo, siguieron siendo el método de doblado de metales más común durante casi 60 años, hasta que la industria dio el siguiente paso hacia el conformado por aire.
Entonces, ¿qué es la formación de aire (o doblado con aire)? ¿Cómo funciona en comparación con la flexión inferior? Este salto cambia la forma en que se crean los radios. Ahora, en lugar de estampar el radio interior del doblez, el aire forma un radio interior flotante como porcentaje de la abertura de la matriz o la distancia entre los brazos de la matriz (véase la Figura 1).
Figura 1. En el doblado por aire, el radio interior del doblez se determina por el ancho de la matriz, no por la punta del punzón. El radio "flota" dentro del ancho de la forma. Además, la profundidad de penetración (y no el ángulo de la matriz) determina el ángulo de doblez de la pieza.
Nuestro material de referencia es acero al carbono de baja aleación con una resistencia a la tracción de 60.000 psi y un radio de conformado por aire de aproximadamente el 16 % del orificio de la matriz. El porcentaje varía según el tipo de material, la fluidez, el estado y otras características. Debido a las diferencias en la propia chapa metálica, los porcentajes previstos nunca serán exactos. Sin embargo, son bastante precisos.
El aluminio blando se forma con aire en un radio del 13% al 15% de la abertura de la matriz. El material laminado en caliente, decapado y aceitado tiene un radio de formación con aire del 14% al 16% de la abertura de la matriz. El acero laminado en frío (nuestra resistencia a la tracción base es de 60,000 psi) se forma con aire en un radio del 15% al 17% de la abertura de la matriz. El radio de formación con aire del acero inoxidable 304 es del 20% al 22% del orificio de la matriz. Nuevamente, estos porcentajes tienen un rango de valores debido a las diferencias en los materiales. Para determinar el porcentaje de otro material, puede comparar su resistencia a la tracción a 60 KSI de nuestro material de referencia. Por ejemplo, si su material tiene una resistencia a la tracción de 120 KSI, el porcentaje debe estar entre el 31% y el 33%.
Supongamos que nuestro acero al carbono tiene una resistencia a la tracción de 60.000 psi, un espesor de 0,062 pulgadas y un radio de curvatura interior de 0,062 pulgadas. Al doblarlo sobre el orificio en V de la matriz de 0,472 pulgadas, la fórmula resultante será la siguiente:
Por lo tanto, su radio de curvatura interior será de 0,075″, que puede utilizar para calcular márgenes de curvatura, factores K, tracción y sustracción de curvatura con cierta precisión, es decir, si su operador de prensa plegadora utiliza las herramientas adecuadas y diseña piezas en torno a las herramientas que utilizan los operadores.
En el ejemplo, el operador usa 0,472 pulgadas. Abertura del sello. El operador entró en la oficina y dijo: "Houston, tenemos un problema. Es 0,075". ¿Radio de impacto? Parece que sí tenemos un problema; ¿dónde podemos conseguir uno? Lo más cercano que podemos conseguir es 0,078. "o 0,062 pulgadas. 0,078 pulgadas. El radio del punzón es demasiado grande, 0,062 pulgadas. El radio del punzón es demasiado pequeño".
Pero esta es la elección incorrecta. ¿Por qué? El radio del punzón no crea un radio de curvatura interior. Recuerde, no nos referimos a la flexión inferior; sí, la punta del percutor es el factor decisivo. Nos referimos a la formación de aire. El ancho de la matriz crea un radio; el punzón es solo un elemento de empuje. Tenga en cuenta también que el ángulo de la matriz no afecta el radio de curvatura interior. Puede usar matrices agudas, en forma de V o de canal; si las tres tienen el mismo ancho de matriz, obtendrá el mismo radio de curvatura interior.
El radio del punzón afecta el resultado, pero no es el factor determinante para el radio de plegado. Ahora bien, si se forma un radio de punzón mayor que el radio flotante, la pieza adoptará un radio mayor. Esto modifica la tolerancia de plegado, la contracción, el factor K y la deducción de plegado. Bueno, esa no es la mejor opción, ¿verdad? Como comprenderá, no es la mejor opción.
¿Qué tal si usamos un radio de agujero de 0,062 pulgadas? Este golpe será bueno. ¿Por qué? Porque, al menos al usar herramientas prefabricadas, se acerca lo más posible al radio de curvatura interior flotante natural. El uso de este punzón en esta aplicación debería proporcionar un doblado consistente y estable.
Idealmente, debería seleccionar un radio de punzón que se acerque, pero no supere, el radio de la pieza flotante. Cuanto menor sea el radio de punzón en relación con el radio de plegado flotante, más inestable y predecible será el plegado, especialmente si se dobla mucho. Los punzones demasiado estrechos arrugarán el material y crearán plegados pronunciados con menor consistencia y repetibilidad.
Mucha gente me pregunta por qué el grosor del material solo importa al elegir el orificio de la matriz. Los porcentajes utilizados para predecir el radio de conformado por aire asumen que el molde utilizado tiene una abertura adecuada para el grosor del material. Es decir, el orificio de la matriz no será mayor ni menor de lo deseado.
Aunque se puede reducir o aumentar el tamaño del molde, los radios tienden a deformarse, modificando muchos de los valores de la función de doblado. También se puede observar un efecto similar si se utiliza un radio de impacto incorrecto. Por lo tanto, un buen punto de partida es seleccionar una abertura de matriz ocho veces el espesor del material.
En el mejor de los casos, los ingenieros acudirán al taller y hablarán con el operador de la prensa plegadora. Asegúrese de que todos conozcan la diferencia entre los métodos de moldeo. Averigüe qué métodos y materiales utilizan. Consiga una lista de todos los punzones y matrices que tienen y diseñe la pieza con base en esa información. Después, en la documentación, anote los punzones y matrices necesarios para el correcto procesamiento de la pieza. Por supuesto, puede haber circunstancias atenuantes que requieran ajustar las herramientas, pero esto debería ser la excepción y no la regla.
Operadores, sé que son muy pretenciosos, ¡yo mismo lo era! Pero ya pasaron los tiempos en que uno podía elegir su juego de herramientas favorito. Sin embargo, que le digan qué herramienta usar para el diseño de piezas no refleja su nivel de habilidad. Es la vida. Ahora somos de la nada y ya no nos quedamos atrás. Las reglas han cambiado.
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Hora de publicación: 04-sep-2023