Estampación en frío

1.- INTRODUCCIÓN

Hoy en día, la chapa ha encontrado una gran cantidad de aplicaciones y ello se debe a un proceso de fabricación económico, a una uniformidad mecánica en las piezas importante y a ser un proceso con el que se da un acabado superficial correcto, por lo que no necesita ninguna operación más, salvo la de protección contra la corrosión o para decorarla.

2.- METALES Y ALEACIONES PARA LA ESTAMPACIÓN EN FRÍO

Los materiales para estampación en frío deben cumplir las siguientes características:

·        Tener una superficie perfecta, sin alteraciones como agujeros, arrugas,…

·        Tener un espesor uniforme en toda la chapa

·        Tener características uniformes

·        Ser maleables para que sea más fácil el proceso de estampación

 

            Los más empleados son el acero, el aluminio y sus aleaciones y los latones.

Finalmente, puede que necesitemos una pieza estampada con una forma agresiva y, aunque presente una maleabilidad buena, resulta imposible hacerlo en una sola estampación, haciéndose necesario realizarlo en varios pasos.

En las chapas de acero, la superficie queda recubierta de una capa de óxido que necesita ser decapada.

3.- OPERACIONES FUNDAMENTALES

Para conformar la chapa usamos las prensas, que constan de un elemento fijo que queda sujeto a una mesa y que se llama matriz y de una parte móvil (una maza) que se llama punzón, colocando el material sobre la matriz para que sea presionado por el punzón.

            Las operaciones fundamentales de estampación son diversas:

·        Punzonado y corte

·        Doblado y curvado

·        Embutición

·        Estirado

3.1.- PUNZONADO Y CORTE DE LA CHAPA

El punzonado consiste en hacer un agujero con una estampa en la chapa para darle una forma determinada.

El corte es una operación que consiste en separar de una chapa una pieza de forma determinada.

El punzonado y el corte se suelen denominar de forma indistinta como troquelado y a las estampas utilizadas, que están formadas por un punzón y una matriz, troqueles.

El ciclo de corte lo podemos establecer en dos fases: 

·        Deformación plástica: se produce una deformación plástica del material cuando es empujado por el punzón, produciéndose dos esfuerzos, uno d tracción y otro de compresión, apareciendo en la zona grandes tensiones.

·        Corte: se produce el corte al superarse el valor de resistencia al cizallamiento del material. Las rebabas que se producen dependen del juego que haya entre la matriz y el punzón y este, a su vez, depende del grosor de la chapa y del tipo de material.

3.2.- DOBALDO Y CURVADO

 Son operaciones con las que obtenemos un perfil en el que no varía el espesor inicial de la chapa y, por lo tanto, tampoco varía su superficie.

El doblado sirve para hacer pasar de una chapa plana a una de perfil quebrado. Existen unas normas con las que podemos reducir el riego de rotura, que depende del tipo de material. En ocasiones, este proceso se puede hacer en varias fases.

El curvado es una transformación de una chapa plana en otra curva por medio de una estampa o troquel que suele hacerse en varias veces.

El arrollado es una operación que pretende hacer un remate con objeto de reforzar o embellecer el extremo de una chapa.

3.2.1.- DESARROLLO DE UNA PIEZA DOBLADA

Cuando se trata de doblar la pieza, habrá una zona superficial delimitada por    B-C en la que el material sufre compresión. En la zona B’-C’, el esfuerzo es de tracción. En la medida que nos acercamos a la zona de simetría, el material llega a un punto en el que no sufre deformación, ni se comprime ni se estira, siendo la línea M-N-P-Q una línea neutra (fibra neutra).

Tras varios experimentos se ha demostrado que esa zona neutra está en la mitad del espesor. Cuando los espesores de las chapas son muy grandes, puede desplazarse hacia un lado, ya que este tipo de materiales tienen más aguante a compresión que a tracción.

3.3.- EMBUTICIÓN

Tiene por objeto convertir una chapa plana en un cuerpo hueco. Se lleva a cabo con una estampa compuesta por:

·        Matriz: es la pieza que va a facilitar la forma del hueco

·        Punzón: es el elemento que empuja la chapa

·        Pisador: es el elemento que pisa la chapa para impedir que se formen arrugas

Cuando el hueco presenta dificultades, se valora la viabilidad de hacerlo en una fase.

3.3.1.-EMBUTICIÓN DE PIEZAS PROFUNDAS

Es el caso en el que los punzones tienen secciones muy pequeñas en relación con la superficie de la chapa, cuanto mayor es la diferencia, mayor es la presión que necesitamos, pudiendo llegar a romper la pieza por un desgarro si lo hacemos de una sola vez.

No se deben embutir de una sola vez piezas cilíndricas cuya profundidad sea superior a su radio. El número de embuticiones viene dado por la siguiente relación:

n = 2 · (h/d)  ó  n = 3· (h/d)

Es una operación en la que se aconseja llevar a cabo una lubricación.

            La fuerza necesaria para la embutición es:

F = r · e · n · σr

 

            En el desarrollo de una pieza por embutición, el principal problema del proyectista es el de determinar la forma de la chapa y la dirección.

3.4.- ESTIRADO

Su objetivo es el de adelgazar las paredes de las piezas que generalmente han sido embutidas previamente. Se realiza obligando al material a pasar entre una corona circular y un punzón.