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Troquel (fabricación)

Una matriz es una máquina herramienta especializada que se utiliza en las industrias manufactureras para cortar y/o dar forma a un material según la forma o el perfil deseados. Las matrices de estampación se utilizan con una prensa , [1] a diferencia de las matrices de embutición (que se utilizan en la fabricación de alambre) y las matrices de fundición (que se utilizan en el moldeado ), que no lo son. Al igual que los moldes, las matrices generalmente se personalizan según el artículo que se utiliza para crear.

Los productos fabricados con troqueles van desde simples clips para papel hasta piezas complejas utilizadas en tecnología avanzada. El corte por láser de alimentación continua puede desplazar el proceso análogo basado en troqueles en la industria automotriz, [2] entre otras.

Estampación en matriz

Troquel progresivo con tiras de descarte y troqueles. Este tipo de troqueles se utilizan en estampación progresiva .

El troquelado y la perforación son dos operaciones de troquelado , y el doblado es un ejemplo de una operación de troquelado.

Formación de troqueles

Las operaciones de conformado funcionan deformando materiales como chapa metálica o plástico mediante fuerza ( compresión , tensión o ambas) y dependen de las propiedades mecánicas del material . [3] Los troqueles de conformado suelen ser fabricados por fabricantes de herramientas y matrices y se ponen en producción después de montarlos en una prensa .

Diferencias entre materiales

Para el conformado al vacío de láminas de plástico se utiliza un único molde, normalmente para formar envases de plástico transparente (llamados blísters ) para mercancías. El conformado al vacío se considera un proceso de termoformado de moldeo simple , pero utiliza los mismos principios que el conformado con troquel.

Para el conformado de chapas metálicas, como las piezas de carrocería de automóviles , se pueden utilizar dos partes: una, llamada punzón , realiza la operación de estiramiento, doblado y/o troquelado, mientras que otra parte, llamada bloque de matriz, sujeta firmemente la pieza de trabajo y proporciona una operación similar de estiramiento, doblado y/o troquelado. La pieza de trabajo puede pasar por varias etapas utilizando diferentes herramientas u operaciones para obtener la forma final. En el caso de un componente de automóvil, normalmente habrá una operación de cizallamiento después de que se haya realizado el conformado principal. Se pueden realizar operaciones adicionales de engarce o laminado para garantizar que todos los bordes afilados queden ocultos y/o para añadir rigidez al panel.

Componentes de la matriz

Los componentes principales de un juego de troqueles (incluido el montaje de la prensa) son los siguientes. Debido a que la nomenclatura varía según las fuentes, los nombres alternativos se encuentran entre paréntesis:

Proceso

  1. Precisión . Una matriz bien afilada, con la cantidad correcta de espacio libre entre el punzón y la matriz, producirá una pieza que mantenga tolerancias dimensionales estrechas en relación con los bordes de la pieza.
  2. Aspecto . Dado que la pieza se troquela en una sola operación, los bordes de acabado de la pieza producen un aspecto uniforme, a diferencia de los distintos grados de pulido que se producen en varias operaciones.
  3. Planitud . Debido a la compresión uniforme del proceso de troquelado, el resultado es una pieza plana que puede conservar un nivel específico de planitud para operaciones de fabricación adicionales.
  1. Matrices de fluidos abultados: utiliza agua o aceite como vehículo para expandir la pieza.
  2. Troqueles de caucho abultados: utilizan una almohadilla o un bloque de caucho bajo presión para mover la pared de una pieza de trabajo.
Soporte para conformado de rollos

Troquel de regla de acero

Las matrices de regla de acero , también conocidas como matrices cortadoras de galletas , se utilizan para cortar chapa metálica y materiales más blandos, como plásticos, madera, corcho , fieltro , telas y cartón . La superficie de corte de la matriz es el borde de tiras de acero endurecido, conocidas como regla de acero . Estas reglas de acero generalmente se ubican utilizando ranuras cortadas con sierra o láser en madera contrachapada . La matriz de acoplamiento puede ser una pieza plana de madera dura o acero, una forma macho que coincida con el perfil de la pieza de trabajo, o puede tener una ranura coincidente que permita que la regla se anide en ella. Las tiras de goma se encajan con la regla de acero para actuar como placa de extracción; la goma se comprime en la carrera descendente y en la carrera ascendente empuja la pieza de trabajo fuera de la matriz. La principal ventaja de las matrices de regla de acero es el bajo costo de fabricación, en comparación con las matrices sólidas; sin embargo, no son tan robustas como las matrices sólidas, por lo que generalmente solo se utilizan para tiradas de producción cortas. [10]

Troquel rotatorio

En el sentido más amplio, una matriz rotatoria es una matriz de forma cilíndrica que se puede utilizar en cualquier campo de fabricación. Sin embargo, lo más común es que se refiera a matrices de forma cilíndrica que se utilizan para procesar materiales blandos, como papel o cartón. Se utilizan dos reglas, reglas de corte y reglas de hendido. Esto es para tableros corrugados cuyo espesor es superior a 2 mm. Las matrices rotatorias son más rápidas que las matrices planas. [11] [12]

El término también se refiere a las matrices utilizadas en el proceso de conformado de rollos . [13]

Tirando de cables

Las matrices para fabricar alambre tienen un orificio en el medio. Un alambre o varilla de acero , cobre , otros metales o aleaciones entra por un lado y se lubrica y se reduce su tamaño. La punta principal del alambre suele ser puntiaguda en el proceso. Luego, la punta del alambre se guía hacia la matriz y se enrolla sobre un bloque en el lado opuesto. El bloque proporciona la energía para tirar del alambre a través de la matriz.

La matriz se divide en varias secciones diferentes. Primero está el ángulo de entrada que guía el alambre hacia la matriz. A continuación está el ángulo de aproximación, que lleva el alambre a la punta, lo que facilita la reducción. A continuación están el cojinete y el alivio posterior. Se agrega lubricación en el ángulo de entrada. El lubricante puede ser en forma de jabón en polvo. Si el lubricante es jabón, la fricción del trefilado del alambre calienta el jabón hasta la forma líquida y recubre el alambre. El alambre nunca debe entrar en contacto con la matriz. Una capa fina de lubricante debe evitar el contacto de metal con metal.

Para convertir una varilla sustancial en un alambre fino, se utiliza una serie de varias matrices para obtener una reducción progresiva del diámetro en etapas.

Los calibres de cable estándar solían referirse a la cantidad de troqueles por los que se había pasado el cable. Por lo tanto, un calibre de cable con un número más alto significaba que el cable era más delgado. Los cables telefónicos típicos eran de calibre 22, mientras que los cables de alimentación principal podían ser de calibre 3 o 4.

Referencias

  1. ^ ab Hedrick, Art (18 de julio de 2018). "Conceptos básicos de troqueles 101: Introducción al estampado". The Fabricator . FMA Communications, Inc., 2135 Point Blvd., Elgin, IL 60123. Archivado desde el original el 2020-09-01 . Consultado el 25 de enero de 2021 .
  2. ^ Finn, Jay (19 de marzo de 2020). "El caso del troquelado láser en el estampado automotriz". Stamping Journal . FMA Communications, Inc . Consultado el 25 de enero de 2021 .
  3. ^ Hedrick, Art (18 de julio de 2018). "Conceptos básicos de troquelado: operaciones de conformado". The Fabricator . Consultado el 25 de enero de 2021 .
  4. ^ ab Hedrick, Art (18 de julio de 2018). "Conceptos básicos de troqueles 101: componentes comunes de troqueles de estampación (parte 1 de 2)". The Fabricator . Consultado el 25 de enero de 2021 .
  5. ^ Delfini, Ron (17 de enero de 2020). "Partes de un troquel". Blog de ESI . Engineering Specialties, Inc., 452 Twin Lakes Rd., North Branford, CT. Archivado desde el original el 14 de mayo de 2020. Consultado el 25 de enero de 2021 .
  6. ^ Misumi Corporation (12 de febrero de 2010). "Tutorial de matrices de prensa § 028, Fundamentos de la estructura de matrices (3)". Tutorial técnico de Misumi . Archivado desde el original el 9 de octubre de 2012. Consultado el 25 de enero de 2021 .
  7. ^ Hedrick, Art (18 de julio de 2018). "Conceptos básicos de troqueles 101: componentes comunes de troqueles de estampación (parte 2 de 2)". The Fabricator . Consultado el 25 de enero de 2021 .
  8. ^ Misumi Corporation, Inc. (13 de julio de 2012). "Tutorial de matrices de prensa §130, Diseño de matrices de troquelado". Tutorial técnico de Misumi . Archivado desde el original el 2013-05-02 . Consultado el 25 de enero de 2021 .
  9. ^ Johnson, Carl-Johan (agosto de 2021). «REUTILIZACIÓN DEL CONOCIMIENTO DE DISEÑO EN EL DISEÑO DE HERRAMIENTAS DE ESTAMPADO PROGRESIVO: UN ESTUDIO CUALITATIVO» (PDF) . International Conference on Engineering Design, Iced21 : 1053–1062 . Consultado el 1 de agosto de 2023 .
  10. ^ Degarmo, Black y Kohser 2003, págs. 430–431.
  11. ^ Twede, Diana; Selke, Susan EM (2005), Cajas, cajones y cartón ondulado: manual de tecnología de embalaje de papel y madera, DEStech, pág. 436, ISBN 978-1-932078-42-8, archivado desde el original el 28 de noviembre de 2017.
  12. ^ Soroka, Walter (2008), Glosario ilustrado de terminología de embalaje (2.ª ed.), DEStech, pág. 64, ISBN 978-1-930268-27-2, archivado desde el original el 28 de noviembre de 2017.
  13. ^ Halmos, George T. (2006), Manual de conformado de rollos, CRC Press, pág. 4‑46, ISBN 978-0-8247-9563-4, archivado desde el original el 28 de noviembre de 2017.

Bibliografía

Lectura adicional