El doblado es un proceso de fabricación que produce una forma de V, una forma de U o una forma de canal a lo largo de un eje recto en materiales dúctiles , más comúnmente láminas de metal . [1] Los equipos de uso común incluyen frenos de caja y plato , prensas de freno y otras prensas de máquinas especializadas . Los productos típicos que se fabrican de esta manera son cajas como gabinetes eléctricos y conductos rectangulares .
En la formación de prensa plegadora, se coloca una pieza de trabajo sobre el bloque de matriz y el bloque de matriz presiona la hoja para formar una forma. [1] Por lo general, la flexión tiene que superar tanto las tensiones de tracción como las de compresión . Cuando se realiza la flexión, las tensiones residuales hacen que el material se deforme.regresa a su posición original, por lo que la hoja debe doblarse demasiado para lograr el ángulo de curvatura adecuado. La cantidad de recuperación elástica depende del material y del tipo de formación. Cuando se dobla la chapa, se estira a lo largo. Ladeducción de curvaturaes la cantidad que la lámina de metal se estirará cuando se doble, medida desde los bordes exteriores de la curvatura. Elradio de curvaturase refiere al radio interior. El radio de curvatura formado depende de las matrices utilizadas, las propiedades del material y el espesor del material.
El U-punch forma una U con un solo golpe. [1]
Hay tres tipos básicos de plegado en una prensa plegadora, cada uno de los cuales está definido por la relación de la posición de la herramienta final con el espesor del material. Estos tres son Air Bending, Bottoming y Coining. La configuración de las herramientas para estos tres tipos de plegado es casi idéntica. Un troquel con una herramienta en forma de riel largo con una punta redondeada que ubica el perfil interior del doblez se llama punzón. Los punzones suelen estar sujetos al ariete de la máquina mediante abrazaderas y se mueven para producir la fuerza de flexión. Una matriz con una herramienta de forma de riel largo que tiene un canal longitudinal cóncavo o en forma de V que ubica el perfil exterior de la forma se llama matriz. Los troqueles suelen ser estacionarios y estar ubicados debajo del material en la plataforma de la máquina. Tenga en cuenta que algunas ubicaciones no diferencian entre los dos tipos diferentes de matrices (punzones y matrices). Los otros tipos de doblado enumerados utilizan herramientas o máquinas especialmente diseñadas para realizar el trabajo.
Este método de doblado forma material presionando un punzón (también llamado matriz superior) en el material, forzándolo a ingresar a una matriz en V inferior, que está montada en la prensa. El punzón forma la curva de modo que la distancia entre el punzón y la pared lateral de la V sea mayor que el espesor del material (T).
Se puede utilizar una abertura en forma de V o cuadrada en el troquel inferior (los troqueles se denominan frecuentemente herramientas o utillajes). Debido a que requiere menos fuerza de curvatura, la curvatura con aire tiende a utilizar herramientas más pequeñas que otros métodos.
Algunas de las herramientas inferiores más nuevas son ajustables, por lo que, utilizando un único conjunto de herramientas superiores e inferiores y variando la profundidad de la carrera de prensa, se pueden producir diferentes perfiles y productos. Se pueden doblar diferentes materiales y espesores en diferentes ángulos de curvatura, añadiendo la ventaja de flexibilidad al doblado con aire. También hay menos cambios de herramientas y, por tanto, mayor productividad. [2]
Una desventaja del doblado por aire es que, debido a que la lámina no permanece en pleno contacto con las matrices, no es tan preciso como otros métodos y la profundidad del trazo debe mantenerse muy precisa. Las variaciones en el espesor del material y el desgaste de las herramientas pueden provocar defectos en las piezas producidas. [2] Por lo tanto, el uso de modelos de proceso adecuados es importante. [3]
La precisión del ángulo de flexión por aire es de aproximadamente ±0,5 grados. La precisión del ángulo se garantiza aplicando un valor al ancho de la abertura en V, que va desde 6 T (seis veces el espesor del material) para láminas de 3 mm de espesor hasta 12 T para láminas de más de 10 mm de espesor. La recuperación elástica depende de las propiedades del material, lo que influye en el ángulo de curvatura resultante. [2]
Dependiendo de las propiedades del material, la lámina puede estar demasiado doblada para compensar la recuperación elástica. [4]
El doblado al aire no requiere que la herramienta inferior tenga el mismo radio que el punzón. El radio de curvatura está determinado por la elasticidad del material más que por la forma de la herramienta. [2]
La flexibilidad y el tonelaje relativamente bajo que requiere el curvado por aire están contribuyendo a que sea una opción popular. Los problemas de calidad asociados con este método se solucionan con sistemas de medición de ángulos, abrazaderas y sistemas de coronación ajustables en los ejes x e y, así como herramientas resistentes al desgaste. [2]
Es más probable que las aproximaciones del factor K que se dan a continuación sean más precisas para el doblado al aire que para otros tipos de doblado debido a las menores fuerzas involucradas en el proceso de conformado.
Al tocar fondo, la hoja se fuerza contra la abertura en V de la herramienta inferior. No se pueden utilizar aberturas en forma de U. Se deja espacio entre la hoja y la parte inferior de la abertura en V. El ancho óptimo de la abertura en V es de 6 T (T significa espesor del material) para láminas de aproximadamente 3 mm de espesor, hasta aproximadamente 12 T para láminas de 12 mm de espesor. El radio de curvatura debe ser como mínimo de 0,8 T a 2 T para chapa de acero. Los radios de curvatura más grandes requieren aproximadamente la misma fuerza para tocar fondo que para doblar con aire; sin embargo, los radios más pequeños requieren una fuerza mayor (hasta cinco veces más) que la curvatura con aire. Las ventajas de tocar fondo incluyen una mayor precisión y menos recuperación elástica. Una desventaja es que se necesita un juego de herramientas diferente para cada ángulo de plegado, espesor de chapa y material. En general, la flexión al aire es la técnica preferida. [2]
Al acuñar, la herramienta superior fuerza el material hacia el troquel inferior con una fuerza de 5 a 30 veces mayor que la del aire, lo que provoca una deformación permanente a través de la lámina. Hay poca o ninguna recuperación. El acuñado puede producir un radio interior tan bajo como 0,4 T, con un ancho de apertura en V de 5 T. Si bien la acuñación puede alcanzar una alta precisión, los costos más elevados significan que no se utiliza con frecuencia.
El doblado en tres puntos es un proceso más nuevo que utiliza un troquel con una herramienta inferior de altura ajustable, movida por un servomotor. La altura se puede ajustar dentro de 0,01 mm. Los ajustes entre el ariete y la herramienta superior se realizan mediante un cojín hidráulico, que se adapta a las desviaciones en el espesor de la lámina. La flexión de tres puntos puede lograr ángulos de flexión de 0,25 grados. precisión. Si bien el plegado en tres puntos permite una gran flexibilidad y precisión, también implica costes elevados y hay menos herramientas disponibles. Se utiliza principalmente en nichos de mercado de alto valor. [2]
Al plegar, las vigas de sujeción sujetan el lado más largo de la chapa. La viga se eleva y pliega la chapa alrededor de un perfil de pliegue. La viga de plegado puede mover la lámina hacia arriba o hacia abajo, permitiendo la fabricación de piezas con ángulos de plegado positivos y negativos. El ángulo de plegado resultante está influenciado por el ángulo de plegado de la viga, la geometría de la herramienta y las propiedades del material. En este proceso se pueden manipular hojas grandes, lo que facilita la automatización de la operación. Hay poco riesgo de que se dañe la superficie de la lámina. [2]
Al limpiar, se sujeta el extremo más largo de la hoja, luego la herramienta se mueve hacia arriba y hacia abajo, doblando la hoja alrededor del perfil doblado. Aunque es más rápido que doblar, limpiar tiene un mayor riesgo de producir rayones o dañar la hoja de otro modo, porque la herramienta se mueve sobre la superficie de la hoja. El riesgo aumenta si se producen ángulos agudos. [2]
Este método generalmente hundirá o acuñará el material para fijar el borde y ayudar a superar la recuperación elástica. En este método de doblado, el radio del troquel inferior determina el radio de doblado final.
El doblado giratorio es similar al barrido, pero el troquel superior está hecho de un cilindro que gira libremente con la forma final cortada y un troquel inferior correspondiente. Al entrar en contacto con la hoja, el rollo contacta en dos puntos y gira a medida que el proceso de formación dobla la hoja. Este método de doblado generalmente se considera un proceso de conformado "que no deja marcas" adecuado para superficies prepintadas o que se estropean fácilmente. Este proceso de doblado puede producir ángulos superiores a 90° en un solo golpe en el proceso de prensa plegadora estándar.
El proceso de doblado por rodillos induce una curva en las piezas de trabajo de barras o placas. Debe haber un margen de perforación previo adecuado.
En este método, la matriz en V inferior se reemplaza por una almohadilla plana de uretano o caucho. A medida que el punzón forma la pieza, el uretano se desvía y permite que el material se forme alrededor del punzón. Este método de flexión tiene una serie de ventajas. El uretano envolverá el material alrededor del punzón y el radio de curvatura final será muy cercano al radio real del punzón. Proporciona una curvatura que no daña y es adecuado para materiales prepintados o sensibles. Usando un punzón especial llamado regla de radio con áreas aliviadas en las curvas en U de uretano de más de 180° se pueden lograr de un solo golpe, algo que no es posible con las herramientas de prensa convencionales. Las herramientas de uretano deben considerarse un artículo consumible y, si bien no son baratas, representan una fracción del costo del acero específico. También tiene algunos inconvenientes, este método requiere un tonelaje similar al de tocar fondo y acuñar y no funciona bien en bridas que tienen forma irregular, es decir, donde el borde de la brida doblada no es paralelo al doblez y es lo suficientemente corto como para enganchar el almohadilla de uretano.
Joggling , [5] también conocido como joggle bending , es un proceso de doblado desplazado en el que dos dobleces opuestos con ángulos iguales se forman en una sola acción creando un pequeño perfil de doblez en forma de S y un desplazamiento entre la cara no doblada y el ala resultante que suele ser inferior a 5 espesores de material. [6] A menudo, el desplazamiento será un espesor de material, para permitir una junta traslapada donde el borde de una hoja de material se coloca encima de la otra.
Existen muchas variaciones de estas fórmulas y están disponibles en línea. A menudo puede parecer que estas variaciones están en desacuerdo entre sí, pero invariablemente son las mismas fórmulas simplificadas o combinadas. Lo que se presenta aquí son las fórmulas no simplificadas. Todas las fórmulas utilizan las siguientes claves:
La línea neutra (también llamada eje neutro ) es un perfil imaginario que se puede dibujar a través de una sección transversal de la pieza de trabajo que representa el lugar donde no hay tensiones de tracción o compresión , pero las tensiones cortantes son máximas. En la región de curvatura, el material entre la línea neutra y el radio interior estará bajo compresión durante la curvatura, mientras que el material entre la línea neutra y el radio exterior estará bajo tensión durante la curvatura. Su ubicación en el material es función de las fuerzas utilizadas para formar la pieza y de la fluencia y resistencia a la tracción del material. Esta definición teórica también coincide con la definición geométrica del plano que representa la forma del patrón plano no doblado dentro de la sección transversal de la parte doblada. Además, el margen de curvatura (ver más abajo) en el curvado al aire depende principalmente del ancho de la abertura de la matriz inferior. [8] Como resultado, el proceso de curvado es más complicado de lo que parece a primera vista.
Tanto la deducción de curvatura como el margen de curvatura representan la diferencia entre la línea neutra o patrón plano no doblado (la longitud requerida del material antes de doblarse) y la curvatura formada. Restándolos de la longitud combinada de ambas pestañas se obtiene la longitud del patrón plano. La cuestión de cuál utilizar está determinada por el método de dimensionamiento utilizado para definir las bridas, como se muestra en los dos diagramas siguientes. La longitud del patrón plano siempre es más corta que la suma de todas las dimensiones de la longitud del ala debido a la transformación geométrica. Esto da lugar a la perspectiva común de que ese material se estira durante la flexión y la deducción de flexión y el margen de flexión son la distancia que se estira cada flexión. Si bien es una forma útil de verlo, un examen cuidadoso de las fórmulas y tensiones involucradas muestra que esto es falso.
La mayoría del software CAD de modelado de sólidos 3D tiene funciones de chapa o complementos que realizan estos cálculos automáticamente. [9]
El margen de curvatura (BA) es la longitud del arco de la línea neutra entre los puntos tangentes de una curvatura en cualquier material. Sumar la longitud de cada brida según lo dimensionado por B en el diagrama al BA da la longitud del patrón plano. Esta fórmula de margen de plegado se utiliza para determinar la longitud del plano cuando un plegado se dimensiona desde 1) el centro del radio, 2) un punto tangente del radio (B) o 3) el punto tangente exterior del radio en un ángulo agudo. curvatura en ángulo (C). Cuando se dimensiona a la tangente exterior, el espesor del material y el radio de curvatura se restan para encontrar la dimensión al punto tangente del radio antes de agregar el margen de curvatura.
El BA se puede estimar utilizando la siguiente fórmula, que incorpora el factor K empírico: [10]
La deducción de flexión BD se define como la diferencia entre la suma de las longitudes del ala (desde el borde hasta el vértice) y la longitud plana inicial.
El retroceso exterior (OSSB) es la longitud desde el punto tangente del radio hasta el vértice del exterior de la curva. La deducción por curvatura (BD) es el doble del retroceso exterior menos el margen de curvatura. BD se calcula usando la siguiente fórmula, donde A es el ángulo en radianes (=grados*π/180): [11]
Para curvas de 90 grados, esta fórmula se puede simplificar a:
El factor K es una relación entre la ubicación de la línea neutra y el espesor del material definido por t/T donde t = ubicación de la línea neutra y T = espesor del material. La fórmula del factor K no tiene en cuenta las tensiones de formación, sino que es simplemente un cálculo geométrico de la ubicación de la línea neutra después de aplicar las fuerzas y, por lo tanto, es la acumulación de todos los factores desconocidos (de error) para una configuración determinada. . El factor K depende de muchas variables, incluido el material, el tipo de operación de doblado (acuñación, fondo, doblado con aire, etc.), las herramientas, etc. y normalmente está entre 0,3 y 0,5.
La siguiente ecuación relaciona el factor K con el margen de flexión: [12]
La siguiente tabla es una "regla general". Los resultados reales pueden variar notablemente.
Se puede utilizar la siguiente fórmula en lugar de la tabla como una buena aproximación del factor K para flexión al aire:
El doblado es un proceso rentable casi de forma neta cuando se utiliza para cantidades bajas a medianas. Las piezas suelen ser ligeras y con buenas propiedades mecánicas. Una desventaja es que algunas variantes del proceso son sensibles a variaciones en las propiedades del material. Por ejemplo, las diferencias en la recuperación elástica tienen una influencia directa en el ángulo de curvatura resultante. Para mitigar esto, se han desarrollado varios métodos de control durante el proceso. [13] Otros enfoques incluyen combinar el conformado de frenos con el conformado incremental. [14]
En términos generales, cada curva se corresponde con una configuración (aunque a veces se pueden formar varias curvas simultáneamente). El número relativamente grande de configuraciones y los cambios geométricos durante la flexión hacen que sea difícil abordar a priori las tolerancias y los errores de flexión durante la planificación de la configuración, aunque se han hecho algunos intentos [15].
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)