Los productos fabricados con troqueles van desde simples clips hasta piezas complejas utilizadas en tecnología avanzada. El corte por láser de alimentación continua puede desplazar el proceso análogo basado en matrices en la industria automovilística, entre otros [2] .
Estampación
Troquel progresivo con tira de scrap y estampados. Estos troqueles se utilizan en estampado progresivo .
Para la formación al vacío de láminas de plástico se utiliza sólo una forma, normalmente para formar recipientes de plástico transparentes (llamados blister ) para mercancías. El conformado al vacío se considera un proceso de termoformado por moldeo simple , pero utiliza los mismos principios que el conformado por matriz.
Para la formación de láminas de metal, como piezas de carrocería de automóviles , se pueden utilizar dos partes: una, llamada punzón , realiza la operación de estiramiento, doblado y/o corte, mientras que otra parte, llamada bloque de matriz , sujeta de forma segura la pieza de trabajo. y proporciona una operación similar de estiramiento, doblado y/o corte. La pieza 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 corte después de realizar el conformado principal. Se pueden realizar operaciones adicionales de engarzado o enrollado para garantizar que todos los bordes afilados queden ocultos y/o para agregar rigidez al panel.
Componentes del troquel
Los componentes principales de un juego de matrices (incluido el montaje de la prensa) son los siguientes. Tenga en cuenta que debido a que la nomenclatura varía según las fuentes, los nombres alternativos están entre paréntesis:
Zapatas de troquel (soportes): el conjunto de placas planas y paralelas que sirven como base para montar los componentes del troquel. [4]
Pasadores guía (pilares): junto con los casquillos guía, los pasadores alinean las zapatas de troquel con precisión durante cada carrera de prensa. [4]
Juego de troqueles (placas). [5] Nota: la colocación se puede invertir dependiendo de la operación, como por ejemplo el uso de un troquel: [6]
Bloque de troquel: la mitad inferior (inferior) del juego de troqueles. Mecanizado para adaptarse a la forma deseada de la pieza de trabajo que se está formando o cortando.
Placa perforadora: la mitad superior (superior) del juego de troqueles. Mantiene y apoya los diferentes punzones en su lugar.
Punzón: porción macho del troquel que perfora la chapa metálica y entra en la sección correspondiente (hembra) del bloque del troquel. Más específicamente: [1]
Punzón de corte: realiza una operación de doble propósito en la que se corta un trozo perfilado, llamado espacio en blanco, y se usa para seguir trabajando, o donde se corta una pieza terminada para liberarla de la lámina de metal.
Punzón: corta la forma deseada (circular, poligonal , etc.) de la pieza de trabajo. La babosa se descarta.
Placa separadora (almohadilla): placa accionada por resorte que separa (es decir, pela) la pieza de trabajo del punzón de extracción después de cada golpe de prensa. [7]
Piloto: esto ayudará a colocar la hoja con precisión para la siguiente etapa de operación.
Guía de stock – asegura que el material que se está trabajando siempre va en la misma posición, dentro del troquel, que el último.
Bloque de ajuste (parada): esta pieza se utiliza para controlar la profundidad a la que entra el punzón en el troquel.
Vástago: instala la placa perforadora en la prensa. Debe estar alineado y situado en el centro de gravedad de la placa. [8]
Proceso
Corte : un troquel de corte produce una pieza plana de material cortando la forma deseada en una sola operación. La pieza terminada se denomina pieza en bruto. Generalmente, una matriz de corte solo puede cortar el contorno exterior de una pieza, y a menudo se usa para piezas sin características internas. Tres beneficios del troquelado son:
Exactitud . Un troquel correctamente afilado, con la cantidad correcta de espacio libre entre el punzón y el troquel, producirá una pieza que mantendrá tolerancias dimensionales estrechas en relación con los bordes de la pieza.
Apariencia . Dado que la pieza se corta en una sola operación, los bordes de acabado de la pieza producen una apariencia uniforme en contraposición a los distintos grados de bruñido de múltiples operaciones.
Planicidad . Debido a la compresión uniforme del proceso de corte, el resultado final es una pieza plana que puede conservar un nivel específico de planitud para operaciones de fabricación adicionales.
Brochado : Proceso de extracción de material mediante el uso de múltiples dientes cortantes, con cada diente cortando detrás del otro. A menudo se utiliza una matriz de brochado para eliminar material de piezas que son demasiado gruesas para afeitarse.
Abultamiento : un troquel abultado expande el extremo cerrado del tubo mediante el uso de dos tipos de troqueles abultados. De forma similar a como el gorro de chef sobresale en la parte superior de la banda cilíndrica que rodea la cabeza del chef.
Muere fluido abultado : Utiliza agua o aceite como vehículo para expandir la pieza.
Troqueles de goma abultados : utiliza una almohadilla o bloque de goma bajo presión para mover la pared de una pieza de trabajo.
Acuñar : es similar al conformado, con la diferencia principal de que un troquel de acuñación puede formar características completamente diferentes en cualquier cara de la pieza en bruto, transfiriéndose estas características desde la cara del punzón o del troquel, respectivamente. El troquel de acuñación y el punzón hacen fluir el metal apretando la pieza en bruto dentro de un área confinada, en lugar de doblar la pieza en bruto. Por ejemplo, una medalla olímpica que se formó a partir de un dado de acuñación puede tener una superficie plana en la parte posterior y un elemento elevado en la parte delantera. Si la medalla estuviera formada (o grabada), la superficie del reverso sería la imagen inversa del frente.
Operaciones compuestas : los troqueles compuestos realizan múltiples operaciones en la pieza. La operación compuesta es el acto de implementar más de una operación durante el ciclo de prensa .
Matriz compuesta : tipo de matriz que tiene el bloque de matriz (matriz) montado sobre una placa perforadora con perforadores en la matriz superior y el punzón interno montado en el conjunto de matriz inferior. Un tipo invertido de troquel de corte que perfora hacia arriba, dejando la pieza asentada en el punzón inferior (después de ser desprendida de la matriz superior en la carrera de retorno de la prensa) en lugar de cortar la pieza. Un troquel compuesto permite cortar las características internas y externas de las piezas con una sola pasada de prensa.
Rizado : La operación de rizado se utiliza para enrollar el material en una forma curva. La bisagra de una puerta es un ejemplo de pieza creada mediante un troquel rizador.
Corte : Los troqueles de corte se utilizan para cortar el exceso de material de un extremo terminado de una pieza o para cortar una longitud predeterminada de tira de material para operaciones adicionales.
Estirado : La operación de estirado es muy similar a la operación de conformado excepto que la operación de estirado sufre una deformación plástica severa y el material de la pieza se extiende alrededor de los lados. Una taza de metal con una característica detallada en la parte inferior es un ejemplo de la diferencia entre formado y dibujado. Se formó el fondo de la copa mientras se dibujaban los lados.
Extrusión : La extrusión es el acto de deformar severamente piezas de metal llamadas barras para convertirlas en piezas terminadas, como una viga en I de aluminio . Los troqueles de extrusión utilizan una presión extremadamente alta del punzón para exprimir el metal hasta darle la forma deseada. La diferencia entre conformado en frío y extrusión es que las piezas extruidas no toman forma con el punzón.
Conformación : matrices de conformación para doblar la pieza en bruto a lo largo de una superficie curva. Un ejemplo de una pieza formada sería el extremo positivo (+) de una batería AA.
Conformado en frío (encabezamiento en frío) : el conformado en frío es similar a la extrusión en el sentido de que comprime el material en bruto, pero el conformado en frío utiliza el punzón y la matriz para crear la forma deseada, mientras que la extrusión no.
Soporte perfilador
Conformación por rollo : operación de doblado continuo en la que se forma gradualmente una lámina o tira de metal en conjuntos de rodillos en tándem hasta obtener la configuración de la sección transversal deseada. El perfilado es ideal para producir piezas de gran longitud o en grandes cantidades.
Horning : Un troquel de horning proporciona un eje o cuerno en el que se colocan las piezas para operaciones secundarias.
Hidroformado : Conformación de piezas tubulares a partir de tubos más simples con alta presión de agua.
Troquel Pancake : Un troquel Pancake es un tipo simple de troquel de fabricación que realiza corte y/o perforación. Mientras que muchos troqueles realizan procedimientos complejos simultáneamente, un troquel panqueque solo puede realizar un procedimiento simple y el producto terminado se retira a mano.
Perforación : La operación de perforación se utiliza para perforar agujeros en estampados.
Troquel de transferencia : Los troqueles de transferencia proporcionan diferentes estaciones para las operaciones a realizar. Una práctica común es mover el material a través del troquel de manera que se vaya modificando progresivamente en cada estación hasta que la operación final expulse una pieza terminada. [9]
Troquel progresivo : la chapa se alimenta como una tira en espiral y se realiza una operación diferente (como punzonado, corte y muesca) en la misma estación de la máquina con cada golpe de una serie de punzones.
Afeitado : La operación de afeitado elimina una pequeña cantidad de material de los bordes de la pieza para mejorar el acabado de los bordes o la precisión de la pieza. (Compárese con Recortar ).
Troquel de leva lateral : las levas laterales transforman el movimiento vertical del ariete de la prensa en movimiento horizontal o angular.
Operación de subprensa : La subprensa muere en blanco y/o forma pequeñas piezas de relojes, relojes e instrumentos.
Estampado : Estampado (estricción) es el proceso de "estrechar" una característica de una pieza. El estampado es lo opuesto al abultamiento, ya que reduce el tamaño de la pieza. El extremo del casquillo que captura la bala es un ejemplo de estampado.
Recorte : Los troqueles de recorte eliminan el exceso o las características irregulares no deseadas de una pieza; suelen ser la última operación que se realiza.
Conjunto de pilares : los conjuntos de pilares se utilizan para alinear los troqueles en el movimiento de la prensa.
Troquel de regla de acero
Los troqueles con regla de acero , también conocidos como troqueles para cortar galletas , se utilizan para cortar láminas de metal y materiales más blandos, como plástico, madera, corcho , fieltro , telas y cartón . La superficie de corte del troquel es el borde de tiras de acero endurecido, conocida como regla de acero . Estas reglas de acero suelen ubicarse mediante ranuras cortadas con sierra o láser en madera contrachapada . El troquel 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 encajar la regla. Las tiras de goma se encajan con la regla de acero para que actúen como placa extractora; la goma se comprime en la carrera descendente y en la carrera ascendente empuja la pieza de trabajo fuera del troquel. La principal ventaja de los troqueles con regla de acero es el bajo coste de fabricación, en comparación con los troqueles macizos; sin embargo, no son tan robustos como los troqueles sólidos, por lo que normalmente sólo se utilizan para tiradas de producción cortas. [10]
Un troquel con regla de acero
Un troquel con regla de acero
Troquel con regla de acero en una prensa
Troquel rotativo
En el sentido más amplio, una matriz rotativa es una matriz de forma cilíndrica que puede usarse en cualquier campo de fabricación. Sin embargo, se refiere más comúnmente a troqueles de forma cilíndrica que se utilizan para procesar materiales blandos, como papel o cartón. Se utilizan dos reglas, reglas de corte y hendido. Esto es para cartón ondulado cuyo espesor sea superior a 2 mm. Los troqueles rotativos son más rápidos que los troqueles planos. [11] [12]
El término también se refiere a las matrices utilizadas en el proceso de perfilado . [13]
Tirando de alambre
Los troqueles para fabricar alambre tienen un agujero en el medio. Un alambre o varilla de acero , cobre , otros metales o aleación entra por un lado y se lubrica y reduce de tamaño. La punta delantera del cable suele ser puntiaguda en el proceso. Luego, la punta del alambre se guía hacia el interior de la matriz y se enrolla sobre un bloque en el lado opuesto. El bloque proporciona la potencia para pasar el cable a través del troquel.
El dado está dividido en varias secciones diferentes. El primero es un ángulo de entrada que guía el alambre hacia el interior del troquel. El siguiente es el ángulo de aproximación, que lleva el cable a la punta, lo que facilita la reducción. Lo siguiente es el rodamiento y el relieve trasero. La lubricación se agrega en el ángulo de entrada. El lubricante puede estar en forma de jabón en polvo. Si el lubricante es jabón, la fricción del trefilado calienta el jabón hasta convertirlo en líquido y cubre el alambre. En realidad, el cable nunca debe entrar en contacto con el troquel. Una fina capa de lubricante debería evitar el contacto de metal con metal.
Para convertir una varilla sustancial en un alambre fino, se utiliza una serie de varios troqueles para obtener una reducción progresiva del diámetro en etapas.
Los calibres de alambre estándar se utilizaban para referirse al número de troqueles a través de los cuales se había pasado el alambre. Por lo tanto, un calibre de cable con un número más alto significaba un cable más delgado. Los cables telefónicos típicos eran de calibre 22, mientras que los cables de alimentación principales podían ser de calibre 3 o 4.
Referencias
^ ab Hedrick, Arte (18 de julio de 2018). "Conceptos básicos de troqueles 101: Introducción al estampado". El fabricante . FMA Communications, Inc., 2135 Point Blvd., Elgin, IL 60123. Archivado desde el original el 1 de septiembre de 2020 . Consultado el 25 de enero de 2021 .
^ Finn, Jay (19 de marzo de 2020). "El caso del corte por láser en el estampado de automóviles". Diario de estampación . Comunicaciones FMA, Inc. Consultado el 25 de enero de 2021 .
^ Hedrick, Arte (18 de julio de 2018). "Conceptos básicos de troqueles 101: operaciones de conformado". El fabricante . Consultado el 25 de enero de 2021 .
^ ab Hedrick, Arte (18 de julio de 2018). "Conceptos básicos de troqueles: componentes comunes de troqueles de estampado (Parte 1 de 2)". El fabricante . Consultado el 25 de enero de 2021 .
^ Delfini, Ron (17 de enero de 2020). "Partes de un dado". Blog de ESI . Especialidades de ingeniería, 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 .
^ Corporación Misumi (12 de febrero de 2010). "Tutorial de matrices de prensa § 028, Conceptos básicos 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 .
^ Hedrick, Arte (18 de julio de 2018). "Conceptos básicos de troqueles: componentes comunes de troqueles de estampado (Parte 2 de 2)". El fabricante . Consultado el 25 de enero de 2021 .
^ Misumi Corporation, Inc. (13 de julio de 2012). "Tutorial de matrices de prensa §130, Diseño de matrices de corte". Tutorial técnico de Misumi . Archivado desde el original el 2 de mayo de 2013 . Consultado el 25 de enero de 2021 .
^ Johnson, Carl-Johan (agosto de 2021). «REUTILIZACIÓN DEL CONOCIMIENTO DE DISEÑO EN EL DISEÑO DE HERRAMIENTAS DE ESTAMPACIÓN PROGRESIVA: UN ESTUDIO CUALITATIVO» (PDF) . Conferencia internacional sobre diseño de ingeniería, Iced21 : 1053–1062 . Consultado el 1 de agosto de 2023 .
^ Degarmo, Black y Kohser 2003, págs. 430–431.
^ Tude, Diana; Selke, Susan EM (2005), Cajas de cartón, cajones y cartón corrugado: manual de tecnología de embalaje de papel y madera, DEStech, p. 436, ISBN978-1-932078-42-8, archivado desde el original el 28 de noviembre de 2017.
^ Soroka, Walter (2008), Glosario ilustrado de terminología de envases (2ª ed.), DEStech, p. 64, ISBN978-1-930268-27-2, archivado desde el original el 28 de noviembre de 2017.
^ Halmos, George T. (2006), Manual de perfilado, CRC Press, p. 4‑46, ISBN978-0-8247-9563-4, archivado desde el original el 28 de noviembre de 2017.
Bibliografía
Degarmo, E. Paul; Negro, JT.; Kohser, Ronald A. (2003), Materiales y procesos de fabricación (9ª ed.), Wiley, ISBN 978-0-471-65653-1.
