ESCUELA SUPERIOR DE IN A ICA Y CTRICA
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Agradecimientos A mis Padres y hermanos Martha Hernández Rojas y David Martínez Godínez que son la base de mi carrera, esto se fue posible gracias a ustedes, a mis hermanos Irais Berenice Martínez, Alexis Martínez, Carolina Martínez que siempre han estado conmigo en las buenas y en las malas, que a pesar de todo lo que hemos vivido salimos adelante gracias al trabajo en equipo, pero esta idea no estaba planeada para quedarse en el camino y hoy lo logramos (2008) este título es el reflejo de nuestro esfuerzo. Gracias por su cariño y apoyo he llegado a realizar uno de los anhelos más grandes de la vida he concluido mis estudios profesionales que contribuyen legado más grande que pudiera recibir un hijo y por ultimo esto también va dedicado para todos aquellos que no creyeron en mi , se los dedico de todo corazón. Con cariño y respeto
JAIR MARTINEZ HERNANDEZ
INDICE OBJETIVO 3 JUSTIFICACION 4 RESUMEN 5 INTRODUCCION 6 1 CLASIFICACION DE PRENSAS Y TROQUELES 7 1.1 TIPOS Y CLASIFICACION DE PRENSAS PARA TROQUEL 8 1.2 CONSIDERACON PARA LA SELECCIÓN DE PRENSA PARA TROQUEL 9 1.3 TIPOS DE PRENSAS 9 1.3.1 Seguridad en prensas 10 1.3.2 Órganos elásticos de presión 14 1.3.3 Tipos de prensas para doblar 14 1.3.4 Prensas para embutir 15 1.3.5 Tipos de herramientas para el embutido 16 1.3.6 Prensas para trabajos mixtos y progresivos 22 1.3.7 Prensas combinadas o de bloque 22 1.4 CLASIFICACION DE TREQUELES 23 1.4.1 Troqueles para doblar y curvar (tipos y formas) 24 1.4.2 Arrollamiento 25 2 TIPOS DE MATERIALES PARA HERRAMIENTAS DE CORTE 26 2.1 ACEROS DE ALTA VELOCIDAD 27 2.2 ACEROS AL CARBONO 27 2.3 CARBUROS CEMENTADOS 27 2.4 CERAMICAS 28 2.5 DIAMANTES 29 2.6 NORMAS AISI PARA ACEROS 30 2.7 ESTUDIO COMPARATIVO 32 3 ELEMENTOS QUE CONFORMAN EL TROQUEL 34 3.1 PUNZONES, PORTA-PUNZONES Y SUFRIDERA 38 3.2 CONJUNTO PARA EL PUNZONADO LATERAL 41 4 DESCRIPCION DE LA PIEZA A FABRICAR 43
2
4.1DISEÑO DE LA PIEZA A FABRICAR 45 5 SELECCIÓN DEL TROQUEL PARA LA FABRICACION DE LA PIEZA 47 5.1 ELEMENTOS DE PARTIDA PRE-ELIMINARES 47 5.2 METODOLOGIA DEL TRABAJO 50 5.3 MATERIAL SELECCIONADO PARA LA PIEZA A FABRICAR 52 5.4 NORMAS PARA EL MATERIAL SELECCIONADO 55 5.5 PROCESO PARA EL FABRICADO DE LA PIEZA 57 5.6 CALCULOS QUE SE REALIZARON 61 5.7 CONSIDERACIONES FINALES 70 CONCLUSIONES 72 BIBLIOGRAFIA 74
3
OBJETIVO
El objetivo general de este trabajo de tesis, es elaborar el diseño de un
Gabinete mediante troquelado el cual será utilizado para la industria eléctrica.
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JUSTIFICACIÓN
Este proyecto va dirigido hacia la industria eléctrica ya que es muy Importante
para la vida diaria tanto en el país como en el mundo Entero. Es parte esencial
que en el hogar tenga una línea estable de energía eléctrica lo cual pocas veces
se consigue, porque en gran parte de nuestro país es muy difícil mantener una
línea estable que no pueda afectar a los aparatos domésticos y es por eso que en
este proyecto, se pretende fabricar un elemento que nos permita la estabilidad de
la energía eléctrica en la línea.
Con este proyecto se busca el diseño de dicho elementos lo cual es un gabinete
para compensadores eléctricos que pequeñas y medianas empresas requieren
para hacerles frente en cuanto a competitividad a grandes empresas eléctricas ,el
gabinete no es muy comercial y por medio de este diseño aumentar los
conocimientos en la utilización de maquinas herramientas a si como en de
troqueles y su utilización dentro de la industria metal mecánica.
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RESUMEN
El trabajo que se desarrollo consistió en el diseño de un gabinete que será
fabricado solo golpe o múltiple que va a conformar por estampación en frío o
en caliente a una determinada pieza cuyas características están definidas en los
planos correspondientes, incluyendo los cálculos necesarios para su realización.
Para ello se aplico un software de diseño, que esta enfocado al diseño de piezas
industriales, como “Autocad” y mechanical desktop, mediante el diseño
desarrollado se puede se puede saber con exactitud el tipo de troquel a utilizar
para el diseño de el gabinete metálico. Una vez elegido el troquel se puede dar
método de fabricación, la elección de sus componentes, su diseño de
herramientas y los cálculos a realizar para asegurarnos de su correcto
funcionamiento, realizando posteriormente una simulación que muestra el
proceso de las diversas etapas del troquel.
Se busca con ello entrar en un mercado en el cual este producto compita tanto en
calidad como en precio ya que el acceso para los clientes es un factor muy
importante en el cual se encuentra una gran oportunidad para entrar a mercado.
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INTRODUCCIÓN
El proyecto consiste en realizar un troquelado para la fabricación de gabinetes
dirigido hacia la industria eléctrica, el material del cual el gabinete estará
fabricado es de lamina de acero el cual debido a su ductilidad, maleabilidad y
resistencia. El material se ha estudiado por varias empresas que buscan la
mejoría en economía y la satisfacción de los clientes además de los mismos
materiales. En este caso únicamente se trata de mejorar e innovar lo que ya se
encuentra actualmente en el mercado.
Este gabinete de lamina de acero es únicamente para interiores del hogar con
grado de NEMA CERO es decir, que esta es una norma que requiere que la
lamina se encuentre a temperatura ambiente y no se recomienda para uso rudo,
dejarlo al intemperie, etc .
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1.- CLASIFICACIÓN DE PRENSAS Y TROQUELES
Definición de troquel: Herramienta empleada para dar forma a materiales
sólidos, y en especial para el estampado de metales en frío.
Definición de prensa: La maquina utilizada para la mayoría de las operaciones
de trabajo en frió y algunos en caliente, se conoce como prensa. Consiste de un
bastidor que sostiene una bancada y un ariete, una fuente de potencia, y un
mecanismo para mover el ariete linealmente y en ángulos rectos con relación a
la bancada.
No es muy correcto llamar a una prensa, prensa dobladora, prensa de repujado, o
prensa cortadora, entre otras, pues los tres tipos de operaciones se pueden hacer
en una maquina. Algunas prensas diseñadas especialmente para un tipo de
operación, se le puede conocer por el nombre de la operación, prensa
punzonadora o prensa acuñadora. La clasificación esta en relación a la fuente de
energía, ya sea operada manualmente o con potencia. Las maquinas operadas
manualmente se usan para trabajos en lamina delgada de metal, pero la mayor
parte de maquinaria para producción se opera con potencia. Otra forma de
agrupar a las prensas, esta en función del número de arietes o los métodos para
accionarlos.
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1.1 LOS TIPOS MAS GENERALES DE CLASIFICACIÓN DE PRENSAS
SON LOS SIGUIENTES:
Fuente de energía
Manual
Potencia
Mecánica
Vapor, gas, neumática.
Hidráulica
Ariete
Vertical de simple efecto
Vertical de doble efecto
En cuatro correderas
De configuración especial
Diseño del bastidor
De banco
Inclinable
De escote
De puente
De costados rectos
Yunque
Columna
Métodos de aplicación de
potencia al ariete
Manivela
Leva
Excéntrica
Tornillo de potencia
Cremallera y piñón
Junta articulada
Hidráulica
Palanca acodillada
Neumática
Propósito de la prensa
Cizallas de escuadra
Cizallas de circulo
Dobladora
Punzonado
Extruido
Empalmado
Enderezado
Forzado
Acuñado
De transferencia
Roedora
Estirado
Revólver
Forja
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1.2 CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIÓN DE PRENSA-
TROQUEL
Para seleccionar el tipo de prensa a usar en un trabajo dado, se deben
considerar :El tipo de operación a desarrollar, tamaño de la pieza, potencia
requerida, y la velocidad de la operación. Para la mayoría de las
operaciones de punzónado, recortado y desbarbado, se usan generalmente
prensas del tipo manivela o excéntrica. En estas prensas, la energía del
volante se puede transmitir al eje principal, ya sea directamente o a través
de un tren de engranes. La prensa de junta articulada se ajusta idealmente a
las operaciones de acuñado, prensado o forja. Tienen una carrera corta y es
capaz de imprimir una fuerza extrema.
1.3. TIPOS DE PRENSAS
Prensa sencilla
Prensa abierta con guía punzones
Prensa cerrada con guía punzones y guías laterales
Prensa abierta con columnas de alimentación
Prensa con sujetados y columnas de guía
Prensa abierta con porta-punzón y sujetador
Prensa abierta con guías y resorte de repulsión
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1.3.1. A CONTINUACIÓN SE PRESENTAN UNOS EJEMPLOS DE
SEGURIDAD PARA ESTOS TIPOS DE PRENSAS:
Los troqueles cerrados como sistema de protección
Los troqueles cerrados constituyen el sistema de protección más seguro de
los utilizables en prensas (tabla. 1) al tiempo que su uso no requiere
condiciones especiales en la maniobra de la máquina por lo que permiten
mantener en activo prensas difícilmente aceptables a efectos de seguridad
(embrague positivo o fricción con maniobra convencional, prensas muy
antiguas).
Tabla 1. Nos muestra el sistema de proteccion para los aditamentos de el troquel
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Cierre de troqueles
Un troquel puede ser cerrado por concepción (fig.1a) o porque se le
incorporen resguardos fijos adicionales (fig.1b).
Fig.1 ejemplo de un troquel cerrado
En cualquier caso el troquel debe impedir el acceso de dedos y manos a la
zona de peligro. Si ello se consigue con resguardos fijos éstos deberán estar
fijados al troquel de forma que su eliminación sea imposible o cuando
menos difícil (no son aceptables los resguardos simplemente apoyados,
encajados a presión, sujetos por palomillas o removibles con herramientas
comunes -destornillador-).El tamaño máximo de las aperturas en los
troqueles cerrados deberán garantizar el que a través de ellas no s pueda
alcanzar la zona de peligro.
Existen normas que relacionan el tamaño de una apertura con la distancia
de seguridad dentro de la que no deben existir puntos de peligro la tabla 2
muestra alguna de estas normas de aperturas y distancias para la seguridad
del operario
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Tabla 2. En esta tabla muestra las normas de aperturas y distancias para la seguridad del
operario.
No deben interpolarse valores: de entre dos distancias escoger la mayor y de entre dos
aperturas escoger la menor.
Consultar las normas para aperturas y distancias mayores.
Las aperturas máximas constituyen la principal limitación para el cerrado
de troqueles. Interesa cuidar el diseño de los troqueles para permitir
mayores distancias entre la línea de peligro y la apertura.
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Alimentación extracción
El uso de troqueles cerrados se adapta bien al trabajo a partir de fleje o de
lámina plana, tanto si la alimentación es a mano como si es con una
herramienta de corte
Figura 2. Troquel cerrado
Sin embargo el tamaño de las aperturas permitidas en los troqueles cerrados
dificulta indudablemente la alimentación y extracción de piezas de formas
distintas. Por ello conviene facilitar la colocación de las piezas mediante un
diseño adecuado y efectuar la extracción de forma automática o guiada
como se muestra en la Fig. 2.
Puntos de atrapamiento secundario
Son muchos los accidentes que se producen por atrapamiento en puntos que
no tienen ninguna función de deformación del metal, por, ejemplo: Placa
porta punzón contra placa base (Fig. 3)
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Figura 3. Zona de peligro en puntos inhabilitados del material
1.3.2. ÓRGANOS ELÁSTICOS DE PRESIÓN
Tienen por objetivo facilitar el doblado de la pieza:
Sosteniendo la pieza
Obligándola a mantener la posición
Acompañándola en al operación
Extrayéndola al finalizar
1.3.3. TIPOS DE PRENSAS PARA DOBLAR
Prensa para doblado de soportes
Prensa con dos columnas de guía para doblado en U
Prensa para doblado múltiple
Prensa con matriz giratoria
Prensa con punzones oscilantes
Prensa con matrices móviles
Prensa con dispositivo auto-alimentador
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1.3.4. PRENSAS PARA EMBUTIR
El embutido se produce por la penetración del punzón en la matriz.
La chapa (disco) debe pasar entre el punzó y la matriz de modo preciso
(admitiendo cierto juego) para evitar la aparición de pliegues en las paredes
de la pieza. Como regla general podemos decir que, a mayor espesor,
menor posibilidad de formación de pliegues.
El troquel puede montarse en una prensa excéntrica o de mano.
Con troqueles sencillos se puede modificar un perfil esbozado para obtener
el definitivo.
Con punzones de goma se pueden embutir recipientes a fin de malear el
material, actuando en su interior de modo que al comprimirse verticalmente
y expandiéndose hacia los lados logran la forma. Se emplea en piezas de
metal ligero.
El achaflanado de los borde de la matriz ayudan a la chapa a resbalar por la
pared del agujero, facilitando la operación de embutir.
Es conveniente hacer agujero pequeños en la matriz para evacuar el aire
encerrado.
A continuación se presentan ejemplos:
Embutido de una etapa con apreta-chapa
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.
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Fig. 4. Embutido de una etapa con apreta-chapa
1.35 TIPOS DE HERRAMIENTAS PARA EL EMBUTIDO
Estas son aditamentos con el fin de dar diferentes procesos acabados a la
embutición.
Embutido inverso con punzón 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.
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Fig. 5. Embutido con punzon telescopico
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Embutido con matriz 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.
Fig. 6. Embutido con matriz de doble acción
Doble acción
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Embutido con matriz 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
Fig. 7. Embutido con matriz de acción simple
Simple acción
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Embutido inverso con matriz de acción simple y punzón actuador
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.
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Fig. 8. Embutido con acción simple y punzon actuador
Embutido inverso simple con punzon actuador
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1.3.6. PRENSAS PARA TRABAJOS MIXTOS PROGRESIVOS
Prensas Múltiples
Se entiende por trabajo progresivo de prensado la serie de operaciones
sucesivas que transforman gradualmente, con una mismo troquel, una
chapa plana, una tira o una cinta, a fin de obtener piezas con otra forma.
El procedimiento consiste en un mínimo de dos fases, a saber: corte y
doblado, o embutido y corte
El objetivo es el poder obtener en un solo tiempo y con un solo troquel una
serie de operaciones sucesivas.
Es necesario que los punzones estén paralelos entre si y actúen
sincronizados haciéndolos trabajar en forma regular.
1.3.7. PRENSAS COMBINADAS (O DE BLOQUE)
Son prensas que por tener acción mixta, tiene sus útiles combinados (no en
línea), realizando el proceso en una sola operación.
Las operaciones que combinan pueden ser de corte, embutido, doblado,
agujereado, etc.
Por lo tanto tendremos por ejemplo:
Prensas para doblar y embutir
Prensas de cortar y embutir
Prensas para cortar, embutir y agujerear.
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1.4 CLASIFICACIÓN DE TROQUELES
Herramienta empleada para dar forma a materiales sólidos, y en especial
para el estampado de metales en frío.
En el estampado se utilizan los troqueles en pares. El troquel más pequeño,
o cuño, encaja dentro de un troquel mayor, o matriz. El metal al que va a
darse forma, que suele ser una lámina o una pieza en bruto recortada, se
coloca sobre la matriz en la bancada de la prensa. El cuño se monta en el
pistón de la prensa y se hace bajar mediante presión hidráulica o mecánica.
En las distintas operaciones se emplean troqueles de diferentes formas. Los
más sencillos son los troqueles de perforación, utilizados para hacer
agujeros en la pieza.
Los troqueles de corte se utilizan para estampar una forma determinada en
una lámina de metal para operaciones posteriores. Los troqueles de flexión
y doblado están diseñados para efectuar pliegues simples o compuestos en
la pieza en bruto.
Los troqueles de embutir se emplean para crear formas huecas. Para lograr
una sección reducida en una parte hueca, como el cuello de un cartucho de
fusil, se utilizan troqueles reductores especiales. Cuando la pieza terminada
debe tener una protuberancia en la parte inferior o central suelen emplearse
troqueles hidráulicos. En éstos el cuño se sustituye por un pistón que
introduce en la pieza agua o aceite a presión, lo que obliga al metal a
doblarse hacia fuera contra la matriz.
Los troqueles de rebordeado forman un reborde curvo en piezas huecas. Un
tipo especial de troquel de rebordeado, llamado troquel de costura con
alambre, enrolla firmemente los bordes externos del metal alrededor de un
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alambre que se inserta para dar resistencia a la pieza. Los troqueles
combinados están diseñados para realizar varias de las operaciones
descritas en un único recorrido de la prensa; los troqueles progresivos
permiten realizar diversas operaciones sucesivas de modelado con el
mismo troquel.
En la acuñación de monedas se obliga al metal a pasar entre dos troqueles
coincidentes, en los que figura un huecograbado del dibujo que debe
formarse en la moneda.
1.4.1. TROQUELES PARA DOBLAR Y CURVAR (TIPOS Y FORMAS)
Dos tipos:
Punzón y matriz en troquel para doblar
Punzón y matriz para troquel
En el primer caso es para chapa Standard que necesita se doblada (de gran
longitud).
La segunda es para piezas de longitud limitada usando una matriz de igual
forma para ello.
En el principio de la operación el fenómeno de flexión.
En una misma chapa pueden efectuarse varios doblados pero por cada
operación debe limpiarse la estampa (eliminación de cascarilla) Durante el
doblado la pieza debe permanecer inmóvil para evitar un doblado
desfasado.
25
1.4.2 ARROLLAMIENTO
Para este procedimiento se requiere un doblado previo del extremo de la
chapa mediante un troquelado previo.
En el arrollamiento un punzón empuja a la chapa con un extremo pre-
curvado dentro de una matriz, obligándola a arrollarse en el fondo de la
misma. Este procedimiento puede ser tanto vertical como horizontal
(dispositivos especiales que convierte movimiento) siendo imprescindible
el curvado previo de la chapa para evitar el ladeamiento del extremo.
ALGUNAS OPERACIONES QUE SE REALIZAN CON UN TROQUEL
Fig. 9. Procesos de operación de un troquel
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2. TIPOS DE MATERIALES PARA HERRAMIENTAS DE CORTE
Los materiales para las herramientas de corte incluyen aceros al carbono,
aceros de mediana aleación, aceros de alta velocidad, aleaciones fundidas,
carburos cementados, cerámicas u óxidos y diamantes, se clasifican de la
siguiente manera:
El carbono forma un carburo con el hierro, lo que hace que responda al
temple y, de esta manera aumentar la dureza, la resistencia mecánica y la
resistencia al desgaste. El contenido de carbono de los aceros para
herramientas está entre 0.6% y 1.4%.
El cromo si agrega para aumentar la resistencia al desgaste y la tenacidad;
el contenido es entre 0.25% y 4.5%.
El cobalto se suele emplear en aceros de alta velocidad para aumentar la
dureza en caliente, a fin de poder emplear las herramientas con velocidades
de corte y temperaturas más altas y aún así mantener la dureza y los filos.
El contenido es entre 5% y 12%.
El molibdeno es un elemento fuerte para formar carburos y aumentar la
resistencia mecánica, la resistencia al desgaste y la dureza en caliente.
Siempre se utiliza junto con otros elementos de aleación. El contenido es
hasta de 10%.
El tungsteno mejora la dureza en caliente y la resistencia mecánica; el
contenido es entre 1.25% y 20%.
El vanadio aumenta la dureza en caliente y la resistencia a la abrasión, el
contenido en los aceros al carbono para herramientas es de 0.20% a 0.50%,
en los aceros de altas velocidades es entre 1% y 5%.
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2.1 ACEROS DE ALTA VELOCIDAD
Mantiene su elevada dureza a altas temperaturas y tienen buena resistencia
al desgaste. Las herramientas de este tipo de aleaciones que se funden y se
rectifican a la forma deseada, se componen de cobalto 38% a 53%, cromo
30% a 33% y tungsteno 10% a 20%. Estas aleaciones se recomiendan para
operaciones de desbaste profundo con velocidades y avances más o menos
altos. Sólo se emplean para obtener un buen acabado superficial
especial.SS. Aceros de herramienta aleados con wolframio, cromo,
vanadio, molibdeno y otros. Soporta hasta 600°C. También se les conoce
como aceros rápidos.
2.2 ACEROS AL CARBONO:
Son el tipo más antiguo de acero empleado en herramientas de corte. Este
acero es poco costoso, tiene resistencia a los choques, se puede someter a
tratamiento térmico para obtener un amplio rango de durezas, se forma y
rectifica con facilidad y mantiene su borde filoso cuando no está sometido
a abrasión excesiva y utilizado para brocas que trabajan a velocidades más
o menos bajas, para machuelos, brochas y escariadores, aunque y a los han
sustituido otros materiales para herramientas. La WS es para Acero de
herramientas no aleado. 0.5 a 1.5% de contenido de carbón. Soportan sin
deformación o pérdida de filo 250°C. También se les conoce como acero al
carbono.
2.3 CARBUROS CEMENTADOS:
Tienen carburos metálicos como ingredientes básicos y se fabrican con
técnicas de metalurgia de polvos. Las puntas afiladas con sujetadores
mecánicas se llaman insertos ajustables, se encuentran en diferentes
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formas, como cuadrados, triángulos, circulares y diversas formas
especiales, los podemos clasificar en tres grupos:
Hay tres grupos:
Carburo de tungsteno aglutinado con cobalto, que se emplea para
maquinar hierros fundidos y metales abrasivas ferrosos
Carburo de tungsteno con aglutinante de cobalto más una solución
sólida, para maquinar en aceros.
Carburos de titanio con aglutinante de níquel y molibdeno, para
cortar en donde hay altas temperaturas debido alas altas velocidades
de corte o a la alta resistencia mecánica del material de la pieza de
trabajo.
Carburos revestidos:
Con insertos normales de carburo revestidos con una capa delgada de
carburo de titanio, nitruro de titanio u óxido de aluminio. Con el
revestimiento se obtiene resistencia adicional al desgaste a la vez que se
mantienen la resistencia mecánica y la tenacidad de la herramienta de
carburo. Hs. son Metales duros aleados con cobalto, carburo de carbono,
tungsteno, wolframio y molibdeno. Son pequeñas plaquitas que se unen a
metales corrientes para que los soporten. Soportan hasta 900°C.
2.4 CERÁMICAS O DE ÓXIDO:
Contienen principalmente granos finos de óxido de aluminio ligados entre
sí. Con pequeñas adiciones de otros elementos se ayuda a obtener
propiedades óptimas. Las herramientas de cerámica tienen una resistencia
muy alta a la abrasión, con más dureza que los carburos cementados y
tienen menor tendencia a soldarse con los metales durante el corte. Sin
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embargo, carecen de resistencia al impacto y puede ocurrir su falla
prematura por desportilladura o rotura. Se ha encontrado que las
herramientas de cerámica son eficaces para operaciones de torneado
ininterrumpido a alta velocidad. Se aplica en herramientas de arcilla que
soportan hasta 1500°C. Por lo regular se utilizan para terminados.
2.5 DIAMANTES:
Policristalino se emplea cuando se desean buen acabado superficial y
exactitud dimensional, en particular en materiales no ferrosos, blandos, que
son difíciles de maquinar. Las propiedades generales de los diamantes son
dureza extrema, baja expansión térmica, alta conductividad térmica y un
coeficiente de fricción muy bajo. Material natural que soporta hasta
1800°C. Se utiliza como punta de algunas barrenas o como polvo abrasivo.
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2.6 NORMAS AISI (PARA ACEROS)
En USA se utilizan cuatro normas que son equivalentes:
SAE , AISI , ASTM Y UNS.
Las Normas AISI (American Iron and Steel Institute)
agrupa, o clasifica a los aceros para HERRAMIENTAS, según el método
de templado, características particulares y aplicaciones especiales.
Lo hace en siete grupos y lo simboliza con letras
W _ Templables en agua
S _ Resistentes al impacto
O _ Trabajo en frío_ Templable en aceite
A _ Trabajo en frío_ Mediana aleación_ Templable en aire
D _ Trabajo en frío_ Alto carbono _ Alto cromo
H _ Trabajo en caliente( H1, H2.......H59, según sea la base de cromo,
tungsteno o molibdeno)
T _ Alta velocidad_ Base tungsteno
M _ Alta velocidad_ Base molibdeno
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P _ Aceros para moldes, incluso de bajo carbono y otros tipos
L _ Trabajos específicos de baja aleación
F _ Trabajos específicos al carbono-tungsteno
Cuando se habla de trabajo en frío, caliente, al impacto,...etc, se refiere a
las condiciones que estará sometida la herramienta en servicio.
Luego las normas hacen una clasificación de los aceros para
CONSTRUCCION( ejes, pernos, cigüeñales, paliers, y etc....etc, es decir,
toda pieza mecánica que no sea herramienta para la fabricación justamente,
de una pieza mecánica, esto no significa que con estos aceros no se puedan
fabricar herramientas de corte.
Dentro de esta clasificación, tenemos:
Serie del 1*** _Aceros al carbono
Serie del 2*** _ Aceros al níquel
Serie del 3*** _ Aceros al cromo- níquel
Serie del 4*** _ Aceros al molibdeno
Serie del 5*** _ Aceros al cromo
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Serie del 6*** _ Aceros al cromo-vanadio
Serie del 7*** _ Aceros al tungsteno
Serie del 9*** _ Aceros manganosiliciosos( son los utilizados, en general,
para los elásticos de vehículos y espirales de suspensión)
2.7 ESTUDIO COMPARATIVO
Para el arranque de virutas se utilizan herramientas de corte y cuchillas o
cinceles de tornear. La eficiencia de las herramientas depende del material
de que están fabricadas y forma del filo.
Las herramientas de acero no aleado WS son buenas para trabajos que no
requieran de mucha precisión ya que pierden su filo a temperaturas
mayores a los 250ºC, y como se sabe el filo de la herramienta es muy
importante para la calidad superficial de la pieza. En el caso que se quiera
trabajar con altas velocidades, altas temperaturas se recomienda utilizar
herramientas de aceros aleados o (SS), ya que mantienen su dureza y filo a
estás condiciones tan extremas, para trabajos donde se desea trabajar a altas
velocidades y materiales muy duros se recomienda trabajar con carburos
cementados, que poseen una dureza elevada, reducen el tiempo de trabajo
de una pieza, son muy caros, obteniéndose superficies muy lisas.
Las herramientas de diamante se utilizan para trabajos muy finos, y son
muy caros no se desgastan tan fácilmente, y se utilizan para el corte de
otras herramientas de corte.
33
Las herramientas cerámicas son útiles para trabajos de acabado, de rompen
con mucha facilidad por su gran dureza, y no son muy eficientes para
trabajos de torneado a altas velocidades, su desventaja primordial es que no
se pueden golpear en el momento de realizar el torneado ya que perderán su
filo con el tiempo.
3. EL
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35
La placa superior, que ha de anclarse en la parte superior de la prensa o
carro mediante pernos que se introducen por las guías de la prensa y las
diseñadas al efecto en la placa. Sobre ella se sitúan las herramientas que
actuarán sobre la pieza y los pistones. Se ha de tener en cuenta que las
columnas guía han de pasar a través de la placa y deben librar la prensa en
su posición más desfavorable.
La placa pisadora, va entre la placa superior e inferior y su función es fijar
la pieza a la matriz antes de que baje totalmente la prensa y actúen las
herramientas de corte, doblado u otras, que pasan a través de ella y lo
hagan de forma precisa. En el proceso de ascenso de la prensa, tiene la
importante función de evitar que la pieza sea arrastrada por las
herramientas que han actuado sobre ella. Para ello se colocan unos pistones
que mantienen la placa pisadora sobre la pieza durante un tramo del
ascenso.
36
Fig. 11. Corte A del ensamble total del troquel
37
Pisador superior. Para preservar la placa, se coloca bajo ella lo que se
denomina “pisador superior” y que tiene la forma negativa de la pieza.
Columnas guía. El guiado de las placas es una proceso importante ya que
para que realicen las placas superior y pisadora su desplazamiento con
precisión, se disponen columnas o placas de guiado, que se fijan en la placa
inferior. Por consiguiente el ajuste es con apriete y se suelen introducir
incrementando la temperatura en la placa inferior. En las otras ha de haber
juego y para evitar su deterioro y facilitar el deslizamiento, se colocan
casquillos.
Casquillos: son piezas de forma cilíndrica, que se fijan a la placa con un
ajuste con apriete suave y con unas bridas para que no se salgan con el uso.
El ajuste con la columna es con juego. Para facilitar el desplazamiento
pueden tener nódulos de grafito.
38
3.1 PUNZONES, PORTA-PUNZONES Y SUFRIDERA.
Punzón, (figura 12) es un elemento de gran dureza que realiza un agujero
en la pieza, tienen la forma del orificio que se pretende, usualmente
circular. Son elementos normalizados, si bien hay medidas que es preciso
realizar específicamente. En este caso, son cilíndricos y en la parte superior
tienen una “cabeza” de mayor diámetro. El punzón es la pieza que más
desgaste va a tener, por ello, se van a desmontar con facilidad para poderlos
rectificar o cambiar cuando ya no sean recuperables.
Además de los ocho punzones cilíndricos que lleva este troquel, hay otro
más para separar las dos piezas finales, que tiene forma cuadrada.
Porta-punzones, es la pieza en la que se ubica el punzón, determinando su
correcta posición y aportando rigidez, de modo que no sufran pandeo, ya
que al ser relativamente largos y los esfuerzos tan grandes podrían verse
afectados.
Sufridera, entre el porta-punzones y la placa se coloca una placa más fina,
de gran dureza, que es la que transmite el esfuerzo a la cabeza del punzón y
evita el deterioro de la placa.
Pisadores, como se indicó, son formas negativas de la pieza que se fijan a
la placa pisadora por su parte inferior.
39
Fig. 12. Punzones, porta punzones y sufridera.
Matriz: es un elemento básico del troquel, en la que se coloca la pieza
para el punzónado. Tiene la forma negativa de la pieza y se apoya sobre la
placa inferior, intercalándose una sufridera. Se disponen huecos interiores,
que permiten la evacuación de las pepitas y residuos de corte. Es
importante el diseño de estas oquedades pues se ha de evitar que los
residuos se atasquen y obstruyan la salida hacia la fosa de la prensa, lo que
podría provocar daños considerables en el troquel.
Pistones, son resortes neumáticos consistentes en un vástago telescópico
que se mueve por el interior de un cilindro que contiene nitrógeno a
presión. El resorte neumático es un muelle de bajo coeficiente, que ofrece
autonomía de funcionamiento al no requerir una instalación neumática ni
canalizaciones con fluidos a presión. Se instalan entre la placa superior y la
pisadora y su función es, cuando desciende la prensa, comprimir la placa
pisadora fijando la pieza antes de que actúen los punzones (o herramientas)
y cuando asciende, mantener fija la pieza mientras salen los punzones. La
fuerza de extracción es del orden del 5 al 10% de la de punzonado.
40
Setas, son piezas que se colocan en los lugares susceptibles de rotura,
como son los de contacto del vástago del pistón con la placa pisadora. Se
realizan con aleaciones que soporten bien los golpes y se colocan de modo
que se puedan sustituir con sencillez.
Cáncamos, son elementos para el transporte de las placas del troquel. Se
han colocado en la inferior y en la superior ya que son las más pesadas. En
la pisadora se han practicado agujeros roscados en los que se enroscan
tornillos que hacen la función de los cáncamos, a los que se amarran las
eslingas.
41
3.2 CONJUNTO PARA EL PUNZONADO LATERAL: CUÑAS,
REACCIONES, PUNZONES, PISADOR LATERAL, PLACA
DESLIZANTE, GRAPAS, RESORTE . ETC
Punzonado lateral (Fig. 13): los orificios laterales se podrían realizar en
el troquel inicial de corte, pero no se aseguraría suficientemente su posición
tras el doblado, por lo que se ha acordado realizar el punzonado
lateralmente en éste troquel. Para ello es preciso transformar el
desplazamiento vertical en otro horizontal, mediante cuñas que formen
ángulos complementarios, en este caso de 45º, de modo que el punzonado
se realice horizontalmente. En esta operación realizan unos esfuerzos
considerables que es preciso tener en cuenta, por lo que se van añadir
elementos que refuercen la acción de las cuñas.
Fig. 13. Conjunto para el punzonado lateral: cuñas, reacciones, punzones, pisador
lateral, placa deslizante, grapas, resorte . etc
42
El conjunto de la cuña que aquí se aplica se compone de los siguientes
elementos:
Cuña horizontal.
Soporte para unir la cuña al conjunto formado por la sufridera, los
punzones, el porta punzones y el pisador lateral, un resorte que separa estos
dos últimos y un pistón, que lleva la cuña a su posición de reposo.
Placa de bronce al aluminio, sobre la que desliza la cuña, que se guía por
medio de las grapas correspondientes.
Cuña vertical o superior, que se fija a la placa superior, transmitiendo a
la cuña horizontal la misma fuerza que ejerce la prensa. El rozamiento entre
las cuñas se suaviza mediante nódulos de grafito.
Reacciones, cuya misión es soportar la reacción de la cuña horizontal
sobre la superior, se fija sobre la placa inferior y se completa con dos
complementos o calas, con el objeto de emplear elementos normalizados
que se encuentran en el mercado. Las calas tienen la función de evitar
golpes de la cuña.
43
4. DESCRIPCION DE LA PIEZA A FABRICADAR
Existe en el mercado variedad de gabinetes como en muchos otro
productos ,los hay de diferentes calidades y diseños que solo grandes
empresas como sola Basic fabrican gabinetes para compensadores en una
etapa de terminado total.
Pero hay muchas microempresas que se dedican a realizar compensadores
con la misma funcionalidad que las grandes empresas, ellos realizan la
parte mas importante los circuitos , pero se ven envueltos en pequeños
problemas porque no hay mucha demanda en quien les pueda realizar el
gabinete con las especificaciones requeridas para hacer competitividad a las
grandes empresas.
La ventaja de el gabinete que se quiere fabricar es que va realizar similar a
los que actualmente se encuentran en el mercado con las siguientes
especificaciones:
-Lamina de acero galvanizada
-Responde satisfactoriamente a los procesos de:
Doblado
Formado
Escuadrado
Perforado
Remachado
Estampado
44
-Con tratamientos y acabados correspondientes como los que se describen
Posteriormente.
La estética del gabinete va a hacer muy llamativa ya que por los
punzonados (barrenos) que se le realizaron servirán para adicionarle focos
pilotos que tendrán una mayor visibilidad y atracción hacia el cliente.
La fabricación no se realizo en un prototipo real ya que el aspecto
económico no esta dentro de las posibilidades de este proyecto, únicamente
se realizo en un programa de diseño.
45
4.1. UNICAMENTE DISEÑO DE LA PIEZA POR AUTOCAD Y
MECANICAL DESKTOP (acot mm)
En el diseño se contempla:
La calidad y características de la pieza a punzonar.
La funcionalidad del troquel, en el que se ha de facilitar el acceso y
sencillez para la colocación y extracción de la pieza, el trasporte del
troquel para su instalación en la prensa, la reparación de las posibles
averías que puedan darse y la sustitución de las piezas que por su
desgaste sea preciso cambiar, lo que facilita su mantenimiento.
El aspecto económico, lo que incide en el uso de piezas y accesorios
comerciales y normalizados.
Las características de la pieza que se va a diseñar permiten diseñar el
Herramental que se fabrique al punzonar dos piezas de forma simultánea.
De este modo se duplica la producción de la prensa, requiriendo de ésta un
mayor esfuerzo que si se realizara sólo una, si bien la diferencia no es
suficiente como para exigir mayores requerimientos a la prensa.
Por otra parte, la geometría de la pieza, aunque no es simétrica, ya que los
agujeros laterales a punzonar son distintos, por lo que los punzones serán
diferentes, permite la colocación de la pieza manualmente sin que ésta se
pueda colocar de forma errónea, y además se equilibran los esfuerzos del
punzonado de los agujeros laterales.
46
El diseño se ha realizado en un programa de CAD 3D (Autodesk Inventor)
con lo que se facilita la gestión de los elementos del troquel, la obtención
de la mayor parte de las características necesarias de cada pieza, como el
material, el peso, y otras.
A continuación se muestra la pieza a fabricar
Fig. 14. Plano pieza.
47
5. SELECCION DEL TROQUEL- PRENSA PARA LA
FABRICACION DE LA PIEZA
Para el proceso de fabricación de la pieza se puede determinar por medio
de muchas maneras como por ejemplo: forja, fundición o estampación,
pero en la elección del proceso de fabricación se encuentran los aspectos
económicos, las características técnicas obtenidas por lo cual se decide
realizar por medio de un troquel el cual su proceso es mas rápido, menos
peligroso, y otra ventajas las cuales determinamos y que se encuentran en
que se puede realizar los tres procesos en una misma maquina.
5.1 ELEMENTOS DE PARTIDA. PRELIMINARES.
Se trata de determinar cual es el proceso más efectivo para realizar una
determinada pieza, tal es la que se muestra en la figura 15. Esta pieza se
podría realizar por forja, fundición, o estampación, como es el caso a
abordar. En la elección del proceso de fabricación están los aspectos
económicos, las características técnicas obtenidas, y otras.
48
Fig. 15. Plano de pieza con dimensiones.
Un aspecto que es preciso tener en cuenta son los deshechos que se
producen. En este sentido, los procesos de conformado con
desprendimiento de viruta o recortes, se tratan de minimizar, ya que los
gastos que ello conlleva son importantes
Analizadas y ponderadas las diversas alternativas, se opta por realizar la
pieza mediante troqueles simples.
Partiendo del plano de la pieza que se va a realizar, de las medidas y
tolerancias requeridas, son necesarios tres troqueles simples, uno cortante
para realizar la “forma plana”, el segundo para realizar el doblado de las a
las y por último el de punzonado de los agujeros, que es el que se presenta
en este trabajo (figura 16).
49
a) b) c)
Fig.16. Pieza obtenida de cada troquel : a) corte, b) doblado, c) punzonado
50
5.2 METODOLOGIA DEL TRABAJO
LISTA DE MATERIALES.
Los materiales empleados son específicos según la función que han de
realizar. Ya se ha indicado en algunos casos que requisitos debe cumplir el
material a emplear en las piezas que configuran el troquel. Se han
empleado siete tipos de aceros o aleaciones. En el caso de materiales que
soportan rozamientos como los casquillos o las placas por las que deslizan
las cuñas, se emplea bronce/aluminio, que sufren el desgaste y facilitan la
lubricación, lo que requiere es que sean fácilmente accesibles para su
recambio, de este modo se preservan las piezas con las que están en
contacto. Las sufrideras son piezas que transmiten y reciben una parte
importante del esfuerzo de la prensa, se colocan entre los punzones y las
placas, evitando su deterioro, son más duras que las placas, por lo que se
utiliza un acero de dureza 52-54 Rc. Los punzones, la matriz, los muelles y
las columnas tienen las exigencias de dureza más estrictas de 60-62 Rc.
Las cuñas, tienen un cementado en las superficies de contacto para resistir
el golpeteo y los esfuerzos que transmiten. Las demás piezas, se fabrican en
aceros que no requieren tantas exigencias. Estas especificaciones se indican
51
La lista de materiales es un documento importante en el que se identifica
cada elemento del troquel con sus características más significativas.
Tabla 3 que identifica cada elemento del troquel con sus características mas
significativas
Marca Nº
Plano
Cantidad
Denomina
Cion
Material Tratamiento
termico
Dimensiones
netas
Dimensiones
Brutas
Peso
(Kg)
Proveedor
1 8 1 Placa
Inferior
F-111 6.5x70x40 7.0x70.5x40.5 13.2029 Bilbainos
2 9 1 Placa
Superior
F-111 5.5x77x40 6.0x77.5x40.5 10.8005 Bilbainos
3 10 1 Placa
Pisador
F-111 3.3x70x40 4.0x70.5x40.5 6.2446 Bilbainos
4 11 2 Columna
D50
F-521
T.R. 60-62
HRc
d= 5.0 ;
L= 37.5
5.758
Bilbainos
5 12 1 Matriz F-521
T.R. 60-62
HRc
5.5x10x12 6.0x10.5x13 2.926
52
5.3. EL MATERIAL SELECCIONADO PARA LA PIEZA A
FABRICAR ES :
Lamina de acero galvanizada
Galvanizada recubierta 100% con zinc metálico de alta pureza, ofreciendo
con ello la más efectiva solución contra la corrosión del acero, debido a que
suministra una protección catódica (galvánica), una mayor vida útil del
producto, reflexión al calor y una mejor apariencia. La capa estándar de
recubrimiento es G-90.
Lámina de acero galvanizada con presentación en rollo, hoja y cinta,
enfocada al mercado industrial. Responde satisfactoriamente a los procesos
de:
Doblado
Formado
Escuadrado
Perforado
Remachado
Estampado
Cumple con los estándares internacionales de calidad.
Aplicaciones Típicas:
Línea blanca y refrigeración comercial
Automotriz
Gabinetes (en este caso)
Estantería Metálica
53
Acabados superficiales
Los acabados y tratamientos superficiales se realizan ya obtenida la pieza y
son los siguientes:
Flor Regular
Típica del recubrimiento galvanizado que muestra cristales de zinc grandes
y visibles.
Flor Mínima
Superficie más tersa y uniforme, con cristales pequeños que no se
distinguen a simple vista.
Planeza
El Skin - Pass modifica el acabado superficial de la lámina (rugosidad) y
sus propiedades mecánicas, haciéndolo más terso y uniforme por medio de
un conjunto de rodillos de trabajo a los cuales se les imprime el matiz o
rugosidad deseado. Este acabado es excelente para partes expuestas.
Tenso-nivelado
El Tenso-nivelado es un proceso en el que se proporciona una planeza
adicional al acero, para lo cual se usa un cassette de rodillos flexionadores
que impone una deformación en la lámina al estirar las fibras metálicas, las
cuales son corregidas posteriormente con un cassette desflexionador que las
trae a una misma longitud, dándole así mayor planeza a la lámina.
54
Embozado
Lámina galvanizada o pintada con una agradable textura visual y al tacto,
que proporciona mayor rigidez en algunas aplicaciones. Este acabado es
ideal para partes expuestas decorativas, y se fabrica en dos presentaciones:
Piel y Estuco.
Tratamientos superficiales
Hay varias características que la lámina galvanizada debe tener y muchas
veces se requiere un tratamiento superficial adicional como preparación
para diferentes procesos de transformación como son :
Aceitado
Proporciona temporalmente a la lámina protección contra la oxidación. Se
recomienda para almacenamiento y transporte. Puede removerse para
operaciones posteriores de pintado.
Químico Pasivado
Proporciona una resistencia adicional al galvanizado contra la corrosión. Se
recomienda para aplicaciones expuestas y almacenajes prolongados. Para
operaciones de pintado se recomienda evaluar el producto para cada
aplicación, debido a que algunas pinturas pudieran no ser compatibles con
este acabado.
55
5.4. Normas y estándares para lamina de acero galvanizada
AST
M
A90
Método de prueba estándar para el peso de recubrimiento de
zinc y aleaciones de zinc sobre artículos de hierro y acero.
AST
M
A370
Métodos de prueba estándar y definiciones para pruebas
mecánicas en productos de acero.
AST
M
A568
Especificaciones estándar para los requerimientos generales de
lámina de acero al carbono de alta resistencia, laminados en
caliente y laminados en frío.
AST
M
A653
Lámina de acero, recubierta con zinc (galvanizada), o recubierta
con aleación zinc-hierro (galvanneal) por el proceso de
inmersión en caliente.
AST
M
A792
Especificaciones estándar para lámina de acero recubierta con
aleación 55% Al y zinc por el proceso de inmersión en caliente.
AST
M
A902
Terminología estándar relacionada a productos de acero con
recubrimiento metálico.
AST
M
A924
Requerimientos generales para lámina de acero con
recubrimiento metálico procesada por inmersión en caliente.
AST
M E8
Método estándar de prueba de tensión para materiales
metálicos.
AST
M
Método estándar de prueba de dureza Rockwell y dureza
Rockwell superficial en materiales metálicos.
56
E18
AST
M
E140
Tablas de conversión de dureza para metales.
AST
M
E517
Método estándar de prueba para el parámetro de deformación
plástica "r" para láminas de metal.
AST
M
E646
Método estándar de prueba para el exponente de
endurecimiento por deformación (Valores-n) de láminas de
metal.
EN
10142
Especificaciones para lámina galvanizada por el proceso de
inmersión en caliente.
EN
10143
Tolerancias en dimensión y forma para lámina galvanizada por
el proceso de inmersión en caliente.
NOM
B-9
Acero recubierto con zinc (Galvanizado) por el proceso de
inmersión en caliente, calidad comercial.
NOM
B-55
Acero recubierto con zinc (Galvanizado) por el proceso de
inmersión en caliente, requerimientos generales.
NOM
B-60
Acero recubierto con zinc (Galvanizado) por el proceso de
inmersión en caliente, corrugado.
NOM
B-66
Acero recubierto con zinc (Galvanizado) por el proceso de
inmersión en caliente, calidad estructural.
Tabla 4. Normas y estándares para la lamina
57
5.5. A continuación se muestran los pasos para el fabricado de la
pieza
Fig.17.Pieza obtenida de cada troquel. a) Corte, b) Doblado, c) Punzonado
58
Elementos generales de la maquina herramienta con el preoceso de
doblado
Fig.18. Corte A del ensamble total del troquel
59
Punzones para el barrenado de la pieza a fabricar
Fig. 19. a) Punzones, b) portapunzones , c)sufridera.
a)
b)
c)
60
conjunto para el punzonado lateral: cuñas, reacciones, punzones,
pisador lateral, placa deslizante, grapas, resorte . etc
Fig. 20. Conjunto para el punzonado lateral: cuñas, reacciones, punzones, pisador
lateral, placa deslizante, grapas, resorte . etc
61
5.6. CÁLCULOS QUE SE HAN REALIZADO.
Se han realizado los cálculos necesarios para el correcto diseño del troquel.
Se toma como dato de partida el material a troquelar, que puede estar dado
por el cliente o bien a partir de las probetas realizar los ensayos, en este
caso es de aplicación la norma UNE-EN-ISO 10002-1:2002.
Para cada material se le aplica una prueba de ensayo para obtener los datos
técnicos ya sea para alambres, metales blandos, duros , laminas etc. Hay
normas para practicarles diferentes procesos según sea el caso de el
material , en el caso particular de este proyecto al material que se va a
ocupar en este caso se le aplico una prueba de tracción para ver si es el tipo
de material correcto para dicho proceso y para temperatura ambiente y se
obtuvieron los siguientes datos, a continuación se presenta una tabla de
normas para ensayos de materiales :
62
NORMAS UNE
Ensayos de Materiales
UNE 7050-1:1997 TAMICES Y TAMIZADO DE ENSAYO. PARTE 1: VOCABULARIO.
Vigente, 9.28 €
UNE 7050-2:1997
TAMICES Y TAMIZADO DE ENSAYO. PARTE 2: TELAS
METÁLICAS, CHAPAS PERFORADAS Y LÁMINAS
ELECTROFORMADAS. MEDIDAS NOMINALES DE LAS
ABERTURAS.
Vigente, 9.28 €
UNE 7050-3:1997 TAMICES Y TAMIZADO DE ENSAYO. PARTE 3: EXIGENCIAS
TÉCNICAS Y VERIFICACIONES DE LOS TAMICES DE ENSAYO
DE TELA METÁLICA.
Vigente, 13.25 €
UNE 7050-4:1997 TAMICES Y TAMIZADO DE ENSAYO. PARTE 4: EXIGENCIAS
TÉCNICAS Y VERIFICACIÓN DE TAMICES DE CHAPA
PERFORADA.
Vigente, 13.25 €
UNE 7050-5:1997 TAMICES Y TAMIZADO DE ENSAYO. PARTE 5: EXIGENCIAS
TÉCNICAS Y VERIFICACIONES DE LOS TAMICES DE ENSAYO
EN LÁMINAS ELECTROFORMADAS.
Vigente, 13.25 €
UNE 7060-1:1997 REPRESENTACIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS POR
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO. PARTE 1: REPRESENTACIÓN
GRÁFICA.
Vigente, 18.81 €
UNE 7117:1958 ENSAYO DE FATIGA DE MATERIALES METÁLICOS.
DEFINICIONES Y SÍMBOLOS
Vigente, 5.98 €
UNE 7118:1958 CLASES Y EJECUCIÓN DE LOS ENSAYOS DE FATIGA DE LOS
MATERIALES METÁLICOS
Vigente, 5.98 €
63
UNE 7258:1999 MATERIALES METÁLICOS. CHAPAS Y BANDAS. ENSAYO DE
EMBUTICIÓN ERICHSEN MODIFICADO.
Vigente, 9.28 €
UNE 7364:1978 EXAMEN MACROSCOPICO DE PROBETAS METÁLICAS POR
ATAQUE DE ÁCIDOS MINERALES FUERTES
Vigente, 5.98 €
UNE 7425:1986 MATERIALES METÁLICOS. ALAMBRES. ENSAYO DE
ARROLLAMIENTO
Vigente, 3.99 €
UNE 7468:1999 MATERIALES METÁLICOS. ALAMBRES. ENSAYO DE TORSIÓN
SIMPLE.
Vigente, 9.28 €
UNE 7469:1999 MATERIALES METÁLICOS. ALAMBRES. ENSAYO DE PLEGADO
ALTERNATIVO.
Vigente, 9.28 €
UNE 7473:1999 MATERIALES METÁLICOS. BANDAS Y FLEJES DE ESPESOR
MENOR O IGUAL A 3 MM. ENSAYO DE PLEGADO ALTERNATIVO.
Vigente, 9.28 €
UNE 7474-3:1995
MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE TRACCIÓN. PARTE 3:
CALIBRACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE FUERZA
(CARGA) PARA LA VERIFICACIÓN DE LAS MAQUINAS DE
ENSAYO UNIAXIAL.
Vigente, 27.64 €
UNE 7474-5:1992 MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE TRACCIÓN. PARTE 5:
MÉTODO DE ENSAYO A TEMPERATURA ELEVADA.
Vigente, 32.72 €
UNE 7475-1:1992 MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE FLEXIÓN POR CHOQUE
SOBRE PROBETA CHARPY. PARTE 1: MÉTODO DE ENSAYO.
Vigente, 23.93 €
UNE 7475-2:1993
MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE FLEXIÓN POR CHOQUE
CON PROBETA CHARPY. PARTE 2: VERIFICACIÓN DE LA
MAQUINA DE ENSAYO (PÉNDULO). (INCLUYE EL ERRATUM
AC:1993). (VERSIÓN OFICIAL EN 10045-2:1992).
64
Vigente, 27.64 €
UNE 7520:1994 ATMÓSFERAS NORMALES PARA ACONDICIONAMIENTO O
ENSAYO. ESPECIFICACIONES.
Vigente, 3.99 €
UNE 7521:1994 ACONDICIONAMIENTO Y ENSAYO. ATMÓSFERAS NORMALES.
DEFINICIONES.
Vigente, 3.99 €
UNE 7522:1997 TEMPERATURAS DE ENSAYO PREFERENTES.
Vigente, 9.28 €
UNE 7523-1:1997 ATMÓSFERAS PARA ACONDICIONAMIENTO Y ENSAYO.
DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD RELATIVA. PARTE 1:
MÉTODO DEL PSICÓMETRO DE ASPIRACIÓN.
Vigente, 23.93 €
UNE 7523-2:1997 ATMÓSFERAS PARA ACONDICIONAMIENTO Y ENSAYO.
DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD RELATIVA. PARTE 2:
MÉTODO DEL PSICRÓMETRO ROTATORIO.
Vigente, 23.93 €
UNE 7540:1998 MECÁNICA DE FRACTURA. TERMINOLOGÍA.
Vigente, 18.81 €
UNE-EN 10002-4:1995 MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE TRACCIÓN. PARTE 4:
VERIFICACIÓN DE EXTENSOMETROS UTILIZADOS EN LOS
ENSAYOS UNIAXIALES.
Vigente, 23.93 €
UNE-EN 10232:1994 MATERIALES METÁLICOS. TUBOS. ENSAYO DE CURVADO.
(VERSIÓN OFICIAL EN 10232:1993).
Vigente, 23.93 €
UNE-EN 10233:1994 MATERIALES METÁLICOS. TUBOS. ENSAYO DE
APLASTAMIENTO. (VERSIÓN OFICIAL EN 10233:1993).
Vigente, 18.81 €
UNE-EN 10234:1994 MATERIALES METÁLICOS. TUBOS. ENSAYO DE ABOCARDADO.
(VERSIÓN OFICIAL EN 10234:1993).
Vigente, 18.81 €
65
UNE-EN 10235:1994 MATERIALES METÁLICOS. TUBOS. ENSAYO DE DOBLADO DE
COLLARÍN. (VERSIÓN OFICIAL EN 10235:1993).
Vigente, 18.81 €
UNE-EN 10236:1994 MATERIALES METÁLICOS. TUBOS. ENSAYO DE EXPANSIÓN DE
ANILLO. (VERSIÓN OFICIAL EN 10236:1993).
Vigente, 23.93 €
UNE-EN 10237:1994 MATERIALES METÁLICOS. TUBOS. ENSAYO DE TRACCIÓN DE
ANILLO. (VERSIÓN OFICIAL EN 10237:1993).
Vigente, 18.81 €
UNE-EN 10274:1999 MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE CAÍDA DE MASA.
Vigente, 23.93 €
UNE-EN ISO 6507-
1:1998
MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA VICKERS.
PARTE 1: MÉTODOS DE ENSAYO. (ISO 6507-1:1997).
Vigente, 54.9 €
UNE-EN ISO 6507-
2:1999
MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA VICKERS.
PARTE 2: VERIFICACIÓN DE MÁQUINAS DE ENSAYO. (ISO 6507-
2:1997).
Vigente, 23.93 €
UNE-EN ISO 6507-
3:1999
MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA VICKERS.
PARTE 3: CALIBRACIÓN DE LOS BLOQUES DE REFERENCIA.
(ISO 6507-3:1997).
Vigente, 23.93 €
UNE-EN ISO
12737:1999
MATERIALES METÁLICOS. DETERMINACIÓN DE LA
RESISTENCIA A LA FRACTURA POR DEFORMACIÓN PLANA.
(ISO 12737:1996).
Vigente, 26.8 €
UNE 7018:2000 ENSAYOS DE MATERIALES. REGLAS PARA EXPRESAR
ALGUNAS ESPECIFICACIONES NUMÉRICAS DE LOS ENSAYOS
DE MATERIALES.
Vigente, 9.28 €
UNE-EN 10275:2000 MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE PRESIÓN HIDRÁULICO
EN ANILLOS TUBULARES.
Vigente, 23.93 €
66
UNE-EN ISO 6506-
1:2000
MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA BRINELL.
PARTE 1: MÉTODO DE ENSAYO. (ISO 6506-1:1999).
Vigente, 26.8 €
UNE-EN ISO 6506-
2:2000
MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA BRINELL.
PARTE 2: VERIFICACIÓN Y CALIBRACIÓN DE LAS MÁQUINAS
DE ENSAYO. (ISO 6506-2:1999).
Vigente, 23.93 €
UNE-EN ISO 6506-
3:2000
MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA BRINELL.
PARTE 3: CALIBRACIÓN DE PATRONES DE REFERENCIA (ISO
6506-3:1999).
Vigente, 23.93 €
UNE-EN ISO 6508-
1:2000
MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL.
PARTE 1: MÉTODO DE ENSAYO (ESCALAS A, B, C, D, E, F, G, H,
K, N, T) (ISO 6508-1:1999).
Vigente, 27.64 €
UNE-EN ISO 6508-
2:2000
MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL.
PARTE 2: VERIFICACIÓN Y CALIBRACIÓN DE LAS MÁQUINAS
DE ENSAYO (ESCALAS A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) (ISO 6508-
2:1999).
Vigente, 26.8 €
UNE-EN ISO 6508-
3:2000
MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL.
PARTE 3: CALIBRACIÓN DE PATRONES DE REFERENCIA
(ESCALAS A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) (ISO 6508-3:1999).
Vigente, 26.8 €
UNE-EN ISO 7500-
2:2000
MATERIALES METÁLICOS. VERIFICACIÓN DE MÁQUINAS PARA
ENSAYOS UNIAXIALES ESTÁTICOS. PARTE 2: MÁQUINAS DE
ENSAYO DE FLUENCIA EN TRACCIÓN. VERIFICACIÓN DE LA
FUERZA APLICADA. (ISO 7500-2:1996).
Vigente, 26.8 €
UNE-EN ISO 7500-
1:2000
MATERIALES METÁLICOS. VERIFICACIÓN DE MÁQUINAS PARA
ENSAYOS UNIAXIALES ESTÁTICOS. PARTE 1: MÁQUINAS DE
ENSAYO TRACCIÓN/COMPRESIÓN. VERIFICACIÓN Y
CALIBRACIÓN DEL SISTEMA DE MEDIDA DE FUERZA (ISO 7500-
1:1999).
67
Vigente, 26.8 €
UNE-EN ISO 7438:2000 MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE PLEGADO SIMPLE (ISO
7438:1985)
Vigente, 23.93 €
UNE-EN ISO 7799:2000
MATERIALES METÁLICOS. BANDAS Y FLEJES DE ESPESOR
INFERIOR O IGUAL A 3 MM. ENSAYO DE PLEGADO
ALTERNATIVO. (ISO 7799:1985)
Vigente, 18.81 €
UNE-EN ISO 6507-
1:2001 ERRATUM
MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA VICKERS.
PARTE 1: MÉTODOS DE ENSAYO. (ISO 6507-1:1997).
Vigente, 0 €
UNE-EN 10291:2002 MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE FLUENCIA UNIAXIAL EN
TRACCIÓN. MÉTODO DE ENSAYO.
Vigente, 27.65 €
UNE-EN 10002-1:2002 MATERIALES METÁLICOS. ENSAYOS DE TRACCIÓN. PARTE 1:
MÉTODO DE ENSAYO A TEMPERATURA AMBIENTE.
Vigente, 37.8 €
Tabla 5. Normas para ensayos de materiales metálicos
68
Para el material ensayado se han obtenido los siguientes datos:
σ y = 299
N/mm2 y σ u = 379 N/mm2.
De lo cual se contempla una resistencia de cortadura:
t = 303 N/mm2
Se analiza la superficie a punzonar, para lo cual se aplica
Fuerza = Re · L · e; en que:
Re = Resistencia mecánica del material a cortadura. (N/mm2)
L = Longitud del perímetro de corte (mm)
e = Espesor de la chapa (mm).
De lo que resulta que la fuerza requerida es de 39103.5438 N,
aproximadamente 4 toneladas.
A partir de este dato se determina la prensa mínima necesaria.
El cálculo de los pistones se obtiene, sabiendo que la fuerza necesaria para
extraer el punzón es del orden del 5 al 8% de la de punzonado.
69
Tomándose en este caso el 7%, la fuerza necesaria para el pistón o pistones
se obtiene con:
Fp= 0,07 Ft
El resorte del pisador lateral es también objeto de cálculo y los
requerimientos los mismos que los de los pistones. Se analiza el pandeo de
los pistones, siendo los valores de los esfuerzos a los que se somete, muy
alejados de los obtenidos para pandeo. Téngase en cuenta que la parte
afectada al pandeo es la que queda libre desde el porta-punzones. Es mucho
más importante la rotura por compresión. Los punzones se van desgastando
y es más fácil que rompan por el uso por su zona de trabajo.
70
5.7 .CONSIDERACIONES FINALES.
El proceso de ejecución de la pieza se puede realizar por medio de muchas
maneras como por ejemplo: forja , fundición o estampación, pero en la
elección del proceso de fabricación se encuentran los aspectos económicos,
las características técnicas obtenidas por lo cual se decide realizar por
medio de un troquel el cual su proceso es mas rápido, menos peligroso, y
otras ventajas las cuales determinamos y que se encuentran en que se puede
realizar los tres procesos en una misma maquina, además cada vez más se
van empleando los programas de diseño para componentes y utillajes, sin
embargo, el cambio es paulatino y requiere unos esfuerzos importantes por
parte de talleres y empresas, ya que en muchos casos implica el aprendizaje
de una herramienta nueva para trabajos que se realizan de una forma
bastante artesanal. Las grandes empresas como Siemens, Square D han ido
implantando pautas de trabajo al transmitir y exigir los pedidos en formatos
informatizados, pero la diversidad de programas no ha facilitado esta
transformación.
Se ha realizado un trabajo detallado con el que se han analizado las
diferentes partes del troquel, se han asignado los materiales más adecuados
a la función que realizan, se han calculado las partes susceptibles y en las
que los requerimientos son exigentes para determinar su correcto diseño y
las máquinas-herramienta necesarias. Por otra parte se utilizo de programas
de modelado tridimensional, a partir de los cuales se han obtenido los
planos y animaciones que visualizan su funcionamiento de dicho elemento.
Se está trabajando en otros utillajes más sofisticados para contribuir en la
mejora de su diseño y abordar tecnologías de las que no es fácil encontrar
71
aspectos detallados de las mismas, cuando la experiencia es una parte
importante para conocer sus entresijos.
72
CONCLUSIONES
El conocer sobre las distintas formas de fabricación de piezas así como la
selección materiales y los distintos procesos a los que se pueden someter,
así como las normas que se utilizan en la industria metal mecánica nos a
llevado a investigar un campo en el que aun se necesitan muchas pequeñas
cosas a mejorar como la de este caso, ya que en nuestro país no se intenta
mejorar este campo. Este trabajo trata de mejorar y renovar .
Esta forma de producción para que sea menos costoso fabricar estas piezas
e intentamos reducir el gasto en material, así como el aceleramiento de la
producción. Todo esto lleva a intentar mejorar cada día no solo la industria
sino la vida diaria de todas las personas, al intentar reducir el costo de un
producto que seria de mucha utilidad en nuestra vida diaria ya que si se
contara con estos gabinetes en el hogar nos evitaríamos el gasto de mucho
dinero en la compostura de los aparatos eléctricos, y en muchos casos se
ahorraría la compra de nuevos aparatos eléctricos que por las descargas
eléctricas sufren daños muchas veces irremediables y hacen que estos
aparatos queden inservibles.
Se puede concluir que la fabricación de este gabinete es viable ya que en el
estudio de mercado que realice cuando me nació la inquietud de saber que
se podía innovar y mejorar la competitividad a las grandes empresas como
sola basic que tiene compensadores y que no tiene que estar viendo quien le
puede maquilar gabinetes porque ella misma lo realiza desde una etapa de
principio como son los circuitos hasta la misma fabricación de la
protección de este, que en este caso seria el gabinete; en el estudio de
mercado realizado cuando trabaje en el centro en una tienda de material
eléctrico, había pequeñas y medianas empresas que se dedicaban a realizar
73
la parte interna del compensador (circuitos) pero no tenían quien les
fabricara los gabinetes ,por lo tanto, es una buena opción la de este
proyecto para empezar a dar competencia a grandes empresas con este
producto que aunque no se realizo en forma real por el presupuesto, se
pudo realizar en diseño
74
BIBLIOGRAFÍA
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Eugene A. Avallone. “Manual del ingeniero mecánica Marks”, Editorial
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Reverté. 2ª edición , año 1964
