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Proceso de embutido de chapas metálicas



    1. Resumen
    2. Herramientas de
      Embutido
    3. Proceso de
      embutición
    4. Determinación de la
      pieza recortada y determinación del número de
      fases
    5. Fórmulas para
      determinar la pieza a recortar
    6. Tipos de herramientas de
      Embutido
    7. Límite de
      Embutido
    8. Consideraciones para el
      diseño de la herramienta de embutido

    RESUMEN:

    El Embutido de Chapas Metálicas es uno de los
    procedimientos
    más comunes elaboración de piezas huecas, para
    diversas aplicaciones que van desde el hogar, la oficina y en la
    industria en
    general.

    El trabajo se
    puede tomar como de consulta en especial para los estudiantes de
    los Institutos Tecnológicos, Universidades y publico en
    general. También puede servir para incentivar a los
    estudiantes de secundaria su orientación
    profesional.

    Palabra claves: Embutido de
    chapas metálicas

    1.- HERRAMIENTAS
    DE EMBUTIDO

    Con éste tipo de herramientas
    de embutición profunda se confeccionan partiendo de discos
    o piezas recortadas según el material, piezas huecas, e
    incluso partiendo de piezas previamente embutidas, estirarlas a
    una sección menor con mayor altura. No se pretende con
    ésta operación generalmente una variación
    del espesor del material.

    2.- PROCESO DE
    EMBUTICION.

    Las piezas recortadas o discos a emplear se
    disponen en el asiento o anillo de centrado, fijado a la matriz de
    embutir, con la finalidad de centrar el disco en el proceso de
    embutición. Un dispositivo pisador aprieta el disco contra
    la matriz de embutir con la finalidad de que no se produzcan
    pliegues. El punzón de embutir al bajar estira el material
    sobre los bordes rebordeados de la matriz, de modo que se
    produzca una pieza hueca. El desplazamiento de todos los
    cristales en que esta constituido el material a embutir es
    radical en toda su magnitud. Cada uno de los cristales del
    material se desplaza, en la medida de que este se desliza en la
    abertura entre el punzón y la matriz.

    El desplazamiento del material en
    ese instante es semejante al flujo de agua por el
    rebosadero de una presa. Cuando se pretende que el espesor del
    material no se altere durante el proceso de embutido, el
    área de la pieza original (disco recortado) debe ser igual
    al área de la superficie de pieza embutida.

    La fricción es un factor que debe tomarse en
    cuenta por cuanto el material se desliza en la abertura entre el
    punzón y la matriz. Por lo tanto esta área debe
    estar pulida y lapeada. Esto reduce la carga necesaria para el
    desarrollo del
    embutido. El achaflanado de los bordes de la matriz
    ayuda a la chapa a resbalar por la pared del agujero, facilitando
    la operación de embutir. Facilitan también el
    embutido la lubricación adecuada, del disco recortado y de
    la herramienta en su conjunto.

    El juego que
    queda entre el punzón y la matriz de embutir tiene que ser
    mayor que el espesor de la chapa. Se han acreditado como
    conveniente para el caso de chapas de acero, holguras
    de 1,12 a 1,30 veces el espesor de la chapa, para chapas de
    latón, holguras de 1,08 a 1,20 veces el espesor, para
    chapas de aluminio la
    holgura es de 1,04 a 1,10 veces el espesor.

    3.-
    DETERMINACION DE LA PIEZA RECORTADA Y SUCECION DE FASES EN LA
    EMBUTICION.

    Antes de poder empezar
    a fabricar una herramienta para embutir hay que determinar la
    forma y el tamaño del recorte de la chapa, así como
    el número de las fases y las dimensiones de la herramienta
    para cada fase de embutición.

    Para determinar el diámetro del disco para piezas
    embutidas cilíndricas, hay que calcular la
    dimensión superficial de la pieza. Esta dimensión
    superficial se compone de la superficie del fondo más de
    la pared lateral. El área de la pieza a recortar (disco)
    tiene que ser igual a la de la pieza a obtener. De aquí se
    determina entonces el diámetro de recorte. Del mismo modo
    se determina el diámetro del recorte para piezas embutidas
    que vayan provistas de bridas, un talón cilíndrico
    o fondo hemisférico. Los diámetros así
    calculados proporcionan piezas embutidas tan altas que es
    necesario recortar en ellas el reborde. El recortado es necesario
    porque con solo en piezas con embutición pequeñas,
    la altura es uniforme.

    El número de fases o de etapas de
    embutición depende de la relación que exista entre
    la magnitud del disco y de las dimensiones de la pieza embutida,
    de la facilidad de embutición del material y del espesor
    de la chapa. Cuando más profundidad haya de darse a la
    pieza a embutir, tanto más etapas serán necesario
    para la embutición y con ello tanto más
    herramientas y operaciones. Por
    ello es necesario prever la forma de realizar siempre operaciones
    con el menor número de etapas o de piezas
    simple.

    4.- FORMULAS
    PARA DETERMINAR LA PIEZA A RECORTAR REQUERIDA PARA EL
    EMBUTIDO

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    5.-TIPOS DE
    HERRAMIENTAS DE EMBUTIDO

    5.1.-Herramienta de Embutido de Acción
    Simple.

    En este tipo de herramienta el disco
    recortado a embutir se fija en su asiento, al actuar la placa
    prensa disco,
    el punzón comienza a penetrar el material en la matriz en
    su totalidad.

    Seguido se expulsa la pieza embutida por
    acción de un expulsor, obteniéndose una pieza de
    esta característica

    .

     Pieza Embutida
    mostrando la dirección del desplazamiento del material
    durante el proceso.

     5.2.-Herramientas de Embutido de Doble
    Acción

    En este tipo de herramientas, el punzón se
    ubica en la parte superior de la corredera (prensa), el disco
    recortado se ubica también en su asiento en la matriz y el
    punzón y la placa prensa disco actúan
    simultáneamente y la matriz cuenta con el
    expulsor

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

     5.3.-Herramienta de Embutido
    Telescópico.

    Se utiliza en piezas previamente embutidas con la
    finalidad de conseguir una mayor altura y por consiguiente una
    pieza de menor diámetro, para ello se debe contar con un
    juego de punzón y matriz adecuado, de tal manea de
    conseguir el objetivo, como
    quiera que con el embutido previo, el material deformado ha
    conseguido una acritud debe ser tratado térmicamente para
    recobrar su elasticidad, esto
    se debe aplicar en cada fase del proceso de embutido.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Para conseguir la altura y el
    diámetro necesario requiere muchas veces de utilizar
    varias etapas de embutido, tal como ya se a explicado
    anteriormente, para lo cual es necesario, el uso de de este tipo
    de herramientas, con el consiguiente juego de punzón y
    matriz adecuadas a la circunstancias. El objetivo se consigue
    forzando el material a deslizarse adecuadamente entre dos
    punzones adaptados convenientemente a la nueva
    configuración de la matriz.

    5.4.-Herramientas de Embutido Inverso

    Con estas herramientas se consigue
    también una mayor altura, para ello se debe de contar con
    la herramienta, los materiales
    convenientemente dispuestos y acondicionados para tal
    fin.

    La embutición invertida ofrece la posibilidad de
    ahorrar una o dos etapas de embutición. Con éste
    tipo de embutición la pieza previamente embutida se
    dispone con la abertura hacia abajo sobre una matriz negativa de
    embutir. El punzón de embutir que desciende sobre la pieza
    así dispuesta la vuelve de modo de modo que era hasta
    ahora superficie interior se convierte en superficie exterior de
    la misma. De ésta modo se obtiene con una herramienta
    profundidades mayores que con la embutición corriente. Por
    lo general no se necesita ningún dispositivo
    pisador.

    En la práctica se dispone de que en la
    herramienta, que con la carrera descendente de la corredera, una
    pieza hueca pre-embutida y al descender el punzón se
    determina la pieza al actuar negativamente la
    herramienta.

    La embutición negativa se emplea casi
    exclusivamente para piezas cilíndricas o piezas
    redondeadas no cilíndricas por ejemplo carcasas de faro o
    proyectores. Para piezas irregulares resultaría muy
    dificultosa la ejecución de las aberturas en la matriz
    invertida.

    5.5.-Recalcado o Repujado en torno

    Con este tipo de procedimiento, es
    posible conseguir piezas de gran altura y volumen, con
    ellas se construyen las ollas, los sartenes de cocina, faroles,
    trofeos, etc.

    6.- Límites
    del Embutido

    Dependiendo del tipo de material, del espesor del mismo,
    existe un límite en el diámetro a embutir,
    entendiendo que es necesario en la mayoría de los casos,
    realizar varias operaciones de estampación, seguidas de
    una serie de tratamientos térmicos con la finalidad de
    conseguir el diámetro y altura adecuada.

    El diámetro de la primera matriz de embutido se
    puede determinar a partir una relación entre los
    diámetros del disco recortado y el diámetro de la
    primera matriz, considerando un factor en función
    del material. Este factor es el siguiente:

    Para trabajos de mayor precisión se pueden hacer
    uso de tablas y gráficos en las que se determinan los
    diámetros, las fases de embutidos que hay que
    realizar.

    Ejemplo de Aplicación.

    Simulando una situación de obtener una pieza de
    diámetro de 30 mm y de 76 mm de altura el disco a recortar
    es de:

    D = √ d2 + 4(d)h = √
    302 + 4(30)(76) = ø 100 mm

    Si el disco recortado es de ø 100 mm de
    diámetro la primera embutida haciendo uso de la formula
    sería de: 100/1,75 = 57 mm, como quiera que el
    diámetro final deseado es de 30 mm, nos vemos forzados a
    realizar un segundo embutido reduciendo en este caso un 15% el
    ø 57 mm : 57(0,85) = ø 48,50 mm.

    Una segunda reducción de diámetros nos
    lleva a : ø 48,50(0,85) = ø 41 mm.

    Una tercera reducción nos lleva a : ø 41
    (0,85) = ø 35 mm.

    Una cuarta reducción nos lleva a : ø 35 (
    0,85) = ø29,70 mm, pero como el diámetro deseado es
    de 30 mm no tomamos en cuenta el ø 29,70 si no el ø
    30,00 mm.

    De todo este resultado implica que es necesario una
    herramienta de embutido de ø57 mm y cuatro herramientas de
    embutido telescópico par el estirado y reducción de
    diámetros: 48,50 – ø 41 – ø 35 y
    finalmente de ø 30 mm.

    7.-
    CONSIDERACIONES EN DISEÑO DE LA
    HERRAMIENTAS

    7.1.-Las prensas discos
    llamada también prensa chapas, pueden tener diversa
    disposiciones tal como se muestra en el
    gráfico que se muestra, su función es evitar la
    formación de pliegues y facilitar el desplazamiento del
    disco entre la matriz y el punzón.

     Las herramientas también se pueden
    construir sin prensas chapas, para ello se debe acondicionar la
    matriz con los chaflanes respectivos a fin de ayudar al
    desplazamiento del material en el momento de la tracción,
    tal como se muestra en el gráfico.

    7.2.-HERRAMIENTAS DE EMBUTIDO
    TELESCÓPICO
    :

    En ellas se debe tener en cuenta algunas consideraciones
    para conseguir el objetivo de lograr el estirado del material,
    para ello la matriz deberá de contar con un chaflán
    conveniente determinado mediante ensayos,
    aunque se considera aceptable uno de 45° tal como se muestra
    en el gráfico adjunto.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    7.3.-RADIOS Y ACHAFLANADOS EN LA
    MATRIZ.

    Son los responsables de la facilidad o no con que se
    desplaza el material durante la tracción, son responsables
    también de la formación de los pliegues, de que el
    material se desgarre, adquiera mayor dureza el material como
    resultado del embutido.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    7.4.- EXTRACCION DE LA PIEZA
    EMBUTIDA

    Como consecuencia del esfuerzo de tracción el
    material embutido tiende a quedar pegado al punzón y si no
    se prevé un sistema que
    facilite la extracción de la pieza del punzón puede
    significar problemas
    posteriores, una forma adecuada es el tal como se muestra en el
    grafico que se adjunta, haciendo un resalte o talón en la
    parte inferior de la matriz.

    7.5.-EXTRACTOR CON ANILLO Y
    RESORTE

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Es común el uso de anillos partidos unidos por un
    resorte que actúan como extractor, el diámetro
    interior del anillo deberá llevar u redondamiento adecuado
    que permita el paso del punzón y el material, estirando el
    resorte durante el descenso del mismo, durante es ascenso del
    punzón el resorte se comprime y actúa el anillo
    como extractor

    BIBLIOGRAFÍA.:

    1.- Maquinas Herramientas y Manejo de
    Materiales: Herman W. Pollack Prince Hall.

    2.- La Construcción de Herramientas: R. Lehnert
    Editorial Reverte S.A.

    3.- Tecnología de los
    Metales.
    GTZ.

    4.- Ferramental para Conformação de
    Chapas: Prof. Dr. Gilmar Ferreira Batahla. Escuela
    Politécnica USP Brasil.

    5.- Tecnología de Fabricación y
    Tecnología de Maquinas. Publicado en Google.

    Ing. Luis Alberto Montalvo
    Soberón

    Docente del Módulo de Matricería del
    Departamento de Mecánica del Instituto Superior
    Tecnológico "REPUBLICA FEDERAL DE ALEMANIA"
    Chiclayo – Perú.

    Elvira García y García 750 Chiclayo
    Perú.

    CATEGORIA: Tecnología; Procesos de
    Tecnología.

    Chiclayo/Perú/Mayo /2004

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