Page 4 - MetalForming Invierno 2020

Troqueles desde el Diseño
Por Peter Ulintz
Velocidades de Formado: ¿Porqué Preguntar Porqué?
Históricamente, los fabricantes de matrices y herra- mentales experimentados dedicaron 4 años o más capacitando aprendices sobre los como de su oficio sin explorar los porqué, dependiendo, en su lugar, en prác- ticas aceptadas y en referencias de instructivos. Mientras que los instructivos son fabulosos, en ocasiones las reglas deben cuestionarse.
Tome las velocidades de formado, por ejemplo. Varios instructivos indican la velocidad de formado para aceros bajos en carbono de 55 a 80 pies/min. Muchas compañías de estampados usan esta información para establecer el número de piezas producidas por minuto, un potencial grave error.
Desde el punto de vista de un negocio de estampados en metal, la deformación de la lámina metálica produce ingreso. La deformación más rápida produce utilidad. Desde el punto de vista del herramental, la deformación de lámina metálica produce calor. La deformación más rápida genera numerosos problemas, todos ellos contribuyen a la velocidad máxima a la cual una pieza en particular puede ser formada.
Factores a Considerar
Primero consideremos la prensa mecánica de acción simple que se tiene en la mayoría de las fábricas con prensas. Todas las prensas tienen una capacidad máxima de trabajo, la cual generalmente se especifica con clasificación en tér- minos de tonelaje. Cuando se clasifica una prensa mecánica con una capacidad de trabajo máxima de 600 ton de trabajo, esto significa que la máquina realiza trabajo de 600 toneladas con el carro (slide) a aproximadamente 0.25 pulg. por encima del centro inferior (BDC, por sus siglas en inglés). Partiendo de las clases de física de la preparatoria podemos recordar que el trabajo definido como una fuerza trabajando a través de una distancia expresada como:
W = (f)x(d)
La capacidad de trabajo (W) de una prensa – una función
Peter Ulintz ha trabajado en la industria de estampados en metal y de herramentales y troqueles desde 1978. Su experiencia en la industria incluye, fabricación de herramentales y troqueles, ingeniería en herramentales, diseño de procesos, desarrollo avanzado de productos y administración de ingeniería. Como docente y presentador técnico, Peter es orador en seminarios nacionales de la PMA, mesas redondas regionales, conferencias internacionales y en programas de colegios y de universidades. Él, brinda también asesorías y programas de capacitación in situ a la industria de conformados en placa metálica.
Peter Ulintz, Director Técnico, PMA pulintz@pma.org
del diseño estructural de la máquina, engranaje, tamaño de motor, energía del volante y otras variables – se encuentra fija por naturaleza al diseño del fabricante. Si la distancia de trabajo (d) se incrementa, al embutir con profundidad una pieza cilíndrica de 2 pulg. el BDC, la fuerza (f ) disponible para realizar el trabajo disminuye.
Incrementar la velocidad de formado complica aún más la situación debido a que formar el acero a mayor rapidez requiere de estreses más altos. Si la prensa seleccionada no tiene una capacidad de trabajo de reserva para dar cabida a los requerimientos de fuerza adicionales, el motor se puede sobrecalentar al intentar mantener la velocidad del volante o, en casos extremos, la prensa se puede atascar. Factorizar sobre la necesidad de las fuerzas adicionales necesarias para perforar y recortar a velocidades más altas y pueden surgir muchos problemas en herramentales pro- gresivos y de transferencia, incluyendo la deflexiones exce- sivas del herramental, daños en momentos de inclinación e incremento del tonelaje en reversa o de fuerzas negativas de tonelaje que pueden golpear y quebrar herramentales – y en ocasiones a las mismas prensas.
La temperatura del herramental, uno de los factores más importantes, puede limitar las velocidades de embutido profundo y de formado. Una temperatura alta en la interface de herramental-a-la-lámina puede causar la descomposición de los lubricantes. Esto conlleva a la soldadura microscópica de la lámina metálica en los herramentales, llamada esca- mado. Históricamente, el escamado había sido un criterio para establecer algunos de los límites de las velocidades de formado que aún se encuentran en instructivos.
Además, los aceros de herramentales se expanden cuando se eleva su temperatura. Esta expansión disminuye el espa- ciamiento entre el punzón y la matriz y puede resultar en un estiramiento excesivo, produciendo desgarres o que- braduras en los estampados.
Superando los Desgarres o Quebraduras
Si se presentan desgarres (o cuellos) en la producción, ralentizar la prensa es una práctica común y por una buena razón. El proceso de estampado ralentizado produce menos calor, por lo que la temperatura del herramental puede bajar considerablemente y, como resultado, los estampados ya no se desgarran. Inicialmente, puede parecer que reducir la velocidad de la prensa parece dar al material más tiempo para fluir. Sin embargo, la mejora en el formado puede prob- ablemente deberse a que la matriz se enfría lo suficiente para proporcionar un espaciamiento adecuado para que fluya la lámina metálica.
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