Metal Forming Primavera 2014

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    AIDA de Mxico

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    San Luis Potos, S.L.P. Mxico C.P. 78396

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    AIDA-America Corporation

    Cuarteles Generales para Norteamrica:

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    Caractersticas

    4 Justificando la Compra de unaPrensa con Transmisin Servo

    12 Centrado de Troqueles y Preciso

    18 Maximizando la Productividadde su Lser

    22 No Slo Metales La Tecnologade Corte por Chorro de Agua Abre

    las Posibilidades

    IBC Bienvenido a METALFORMMxico 2014

    Comentarios

    2 La Ciencia del ConformadoLos Aceros Avanzados de AltaResistencia Apoyan en la Reduccinde Peso de Piezas ConformadasPor Stuart Keeler

    16 Troqueles desde el Diseo

    Incrementando la Velocidad yEficiencia de las PrensasPor Peter Ulintz

    26 Electrnica para Conformadode Lmina

    Los Sensores Fotoelctricos y elAceite S se MezclanPor George Keremedjiev

    Departamentos

    28 Anuncios Clasificados

    28 El Indice de Anunciante

    Porcin los que crean los productos de

    metal de precisin que utilizan estampar,fabricar y otros procesos de valor agregado.

    Primavera2014

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    4

    22

    12

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    Muchas industrias, en especial

    la automotriz, estn reducien-

    do el peso de sus piezas con-

    formadas. Adems de reducir el peso de

    las piezas primarias, se realizan reduc-

    ciones secundarias de peso en piezas

    que refuerzan la resistencia o funcin de

    las piezas primarias. La reduccin del

    peso de una carrocera permite reduc-

    ciones de peso secundarias en ejes,transmisiones y otras reas del

    automvil.

    Un Ingeniero estructural, encargado

    de reducir el peso de una pieza de

    soporte de carga, aprender en sus libros

    de texto que la capacidad de carga es

    igual a la resistencia del material a ser

    cargado multiplicada por el rea de su

    seccin transversal. Por lo tanto, un

    incremento de la resistencia puede com-

    pensar la reduccin deseada en el espe-

    sor del material para proporcionar unaconstante en la capacidad.

    Por desgracia, el ingeniero de con-

    formabilidad ahora se enfrenta a diversos

    problemas. En el caso de un tipo de acero

    especfico, tal como los aceros de alta

    resistencia de micro-aleacin (HSLA, por

    siglas en ingls), un incremento en la

    resistencia del material da como conse-

    cuencia una reduccin en el exponentede endurecimiento por deformacin

    (valor n, Fig. 1). Adems, al especificar el

    punto de fluencia mnimo se determina

    el valor n mximo disponible. El valor n

    controla varios aspectos clave del con-

    formado de lmina, incluyendo el mxi-

    mo estiramiento permitido y el incre-

    mento del gradiente de deformaciones

    concentradas.

    El inicio de una falla al estirar una

    lmina metlica es una estriccin, ya

    sea localizada o a travsdel espesor, que ocurre

    justo antes de la fractura.

    El inicio de una estric-

    cin localizada da como

    resultado que una buena

    deformacin a lo largo

    de la pieza se deseche,

    esta estriccin se puede

    predecir por medio de

    la curva de lmite de

    conformabilidad (FLC,

    por sus siglas en ingls)

    para diferentes combi-

    naciones de deformaciones

    superficiales. Estas deforma-

    ciones mximas permitidas se

    reducen conforme el valor n y

    el espesor del material tam-

    bin se reducen. Mientras que

    la reduccin de peso por el

    incremento en el punto de flu-

    encia y reduccin del espesor,

    se compensan entre s estruc-turalmente, la capacidad de

    deformacin y de doblez

    sufren una doble reduccin.

    En artculos anteriores se

    habl sobre la importancia de

    un valor n elevado para pre-

    venir, o por lo menos restringir,

    el crecimiento de gradientes

    severos de deformaciones con-

    centradas. Los gradientes

    severos de deformaciones concen-

    tradas amplifican la variacin de lasvariables del proceso, provocando

    grandes cambios en los esfuerzos els-

    ticos y variaciones dimensionales de la

    pieza. Los proyectos de reduccin de

    peso en los que se incrementa el punto

    de fluencia y se reduce el espesor de la

    lmina pueden generar estos gradi-

    entes severos. La figura 2 resume los

    efectos de un valor n bajo debido a un

    proyecto de reduccin de peso, con el

    HSLA representando el valor n bajo y el

    Los Aceros Avanzados de AltaResistencia Apoyan en la Reduccin

    de Peso de Piezas Conformadas

    Por Stuart Keeler

    La Ciencia del Conformado

    Stuart Keeler (Keeler

    Technologies LLC) es

    mejor conocido en el

    mundo entero por su

    descubrimiento de los

    diagramas de lmite de

    formado, el desarrollo

    del anlisis de retcula

    circular y la

    implementacin de otras

    herramientas de anlisis

    en el taller de estampado. La experiencia en

    conformado de metales de Keeler incluye

    veinticuatro aos en la Corporacin Nacional de

    Acero (National Steel Corporation) y doce aos en

    el Centro de Investigacin de la Compaa Budd,

    permitindole traer a esta publicacin, y a los

    muchos seminarios que ensea para la PMA,

    conocimientos y experiencias muy diversas.

    Keeler Technologies LLCP.O. Box 283 Grosse Ile, MI 48138

    E-mail: [email protected]

    Aceros Dulces y HSLA

    Mximo Valor nDisponible

    Punto deFluencia Mnimo

    Determinado

    0.3

    0.2

    0.1

    0

    Valorn

    200 400 600

    Punto de Fluencia Ingenieril (MPa)

    Fig. 1 El valor n se reduce conforme el punto defluencia se incrementa. Al determinar un punto defluencia mnimo se limita el valor n mximodisponible.

    Fig. 2 Al reducir el valor n se reduce la capacidad mxi-ma de estiramiento en la FLC y se incrementa la concen-tracin del gradiente de deformacin en la pieza.

    Valor n alto

    Valor n bajo

    Desde la retcula de crculos

    Posicin en la pieza

    Desde la Curva del Lmite de Conformabilidad (FLC)

    PorcentajedeEstiramiento

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    maciones concen-

    tradas.

    La figura 3 mues-

    tra los valores n

    instantneos para 3

    aceros con un valor

    inicial de punto de

    fluencia de 345 MPa.

    A una deformacin

    aproximada del 3%

    (flecha vertical) el

    valor n es 0.12 para

    los HSLA y 0.20 para

    los DP. Los aceros

    DP presentan el mismo valor n y

    capacidad inicial de estiramiento que

    los aceros dulces. Sin embargo, los val-

    ores n altos decaen al valor de los HSLAalrededor de una deformacin del 8%.

    Esto indica que las FLCs para los aceros

    DP y HSLA son iguales.

    Los DP realizan un evento inicial

    que genera valores n iniciales mayores

    por una cantidad limitada de defor-

    macin. Por el contrario, los TRIP

    tienen una micro-estructura que crea

    mltiples eventos constantes que gen-

    eran an mayores valores n a lo largo

    de mayor deformacin (lnea superior

    en la grfica). El 0.25 del valor n de los

    aceros TRIP es comparable al de los

    aceros de baja resistencia desgasifica-

    dos por vacio y libres de intersticios

    (VD-IF, por sus siglas en ingls) que

    presentan gran capacidad de defor-

    macin. Al llevar estos valores n altos a

    deformaciones ms grandes se genera

    una FLC ms alta para los TRIP. En la

    figura 2, Los aceros HSLA en la actual-

    idad representan a los aceros con valor

    n bajo y los TRIP a los aceros con val-

    ores n altos.

    Los aceros DP y TRIP son clasifica-

    dos como la primera generacin de losAHSS y pueden encontrarse en piezas

    de produccin. La segunda y tercera

    generacin de los grados de AHSS estn

    bajo investigacin y anlisis de pro-

    duccin. Para alcanzar las altas deman-

    das de diseo y produccin, la investi-

    gacin en aceros responde creando

    realmente aceros nicos. MF

    acero dulce el valor n alto.

    Desde la aparicin de los HSLA, los

    metalrgicos han tenido xito en incre-

    mentar su punto de fluencia desde unvalor bajo hasta los 760 MPa disponibles

    en la actualidad. En consecuencia, la

    reduccin del valor n con una resistencia

    incrementada, sigue la misma curva de la

    Fig. 1. Las micro-estructuras de los aceros

    dulces y HSLA estn basadas en la fase

    ferrtica. Para superar estas restricciones

    metalrgicas, los aceros avanzados de

    alta resistencia (AHSS, por sus siglas en

    ingls) fueron creados empleando otras

    fases diferentes a la ferrtica marten-

    sita, bainita, austenita retenida y austeni-ta . Se crearon dos tipos de aceros

    AHSS:

    Aceros que ofrecen un aumento en

    su capacidad de estiramiento, sin cam-

    biar su resistencia; y

    Aceros con una mayor resistencia

    conservando la conformabilidad.

    Si bien ambos tipos de acero son

    tiles para los proyectos de reduccin

    de peso, el primer tipo es el que ms se

    emplea e incluye Doble Fase (DP, por

    sus siglas en ingls) y TransformacinInducida por Deformacin (TRIP, por

    sus siglas en ingls). Los aceros DP

    contienen ferritas y aproximadamente

    10% en volumen de concentraciones de

    martensita. Mientras que los aceros

    basados en ferrita son muy con-

    formables, las concentraciones

    martensitas pueden alcanzar puntos

    de fluencia de 1380 MPa. La martensi-

    ta interactuando con ferrita durante

    el inicio de la deformacin crea val-

    ores n ms elevados, lo que reduce la

    proliferacin los gradientes de defor-

    La Ciencia del Conformado

    TRIP 350/600

    DP 350/600

    HSLA 350/450

    0.30

    0.25

    0.20

    0.15

    0.10

    0.05

    0

    Valorn

    Instantneo

    Deformacin Ingenieril (%)

    0 5 10 15 20 25 30

    Fig. 3 A una deformacin del 3%, los DP presentan un valor nalto que reduce la proliferacin del gradiente de deformacin.Los aceros TRIP presentan constantes valores n ms elevadospara detener la formacin de gradientes y ofrecen un mayorestiramiento mximo permitido (FLC). Fuente: Gua de apli-cacin de AHSS de World-AutoSteel

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    B

    ueno, este es el dilema al que se

    tiene que enfrentar nuestrohipottico Gerente de Planta de

    conformado de lmina. La cantidad

    de negocios es muy buena y hemos

    alcanzado nuestra capacidad de pren-

    sa. La administracin tiene en mente la

    idea de comprar una prensa o prensas

    adicionales para cumplir con los

    requerimientos de produccin. Cuan-

    do se asigna el presupuesto para justi-

    ficar la inversin, hemos llegado a una

    encrucijada.

    Histricamente, siempre hemostratado de comprar prensas de buena

    calidad, ya sea mecnicas o hidrulicas,

    pero recientemente hemos escucha-

    do de la tecnologa de prensas con

    transmisin servo y debemos tomar la

    decisin sobre si esta tecnologa es la

    correcta para nuestra compaa. En

    tanto que la tecnologa servo incre-

    mentar la inversin inicial, tal vez

    podamos recuperar la inversin en un

    periodo de tiempo razonable con los

    ahorros en costos conseguidos emple-ando esta tecnologa. En especfico:

    1) Incremento de las piezas por min-

    uto (PPM, por sus siglas en ingls) ms

    PPM equivale a menor costo por pieza.

    2) Mejora en la calidad de la pieza

    (menos rechazos equivalen a mayor

    utilidad) y reduccin en el costo de los

    herramentales.

    3) Reduccin en el costo de materia

    prima.

    4) Reduccin en los costos de man-

    tenimiento de prensas y herramen-tales.

    5) Reduccin (o eliminacin) de las

    operaciones secundarias.

    6) Reduccin en el consumo de

    energa.

    7) Cambio de las piezas difciles de

    hacer a la prensa servo.

    8) Mayor flexibilidad, lo cual abre la

    posibilidad de conseguir nuevos

    clientes y entrar en nuevos mercados.

    1) Incremento en PPMYa que las transmisiones serv o

    tienen la capacidad de controlar la

    velocidad del ariete en cualquier punto

    de la carrera, podemos incrementar

    significativamente la tasa de golpes al

    disminuir la velocidad slo en la por-

    cin de trabajo de la carrera del ariete.

    Esto nos permite incrementar la tasa de

    golpes y al mismo tiempo trabajar el

    material a una velocidad menor que

    con la que hubiramos trabajado con

    una transmisin de eje excntrico tradi-cional (Fig. 1).

    Tambin podemos hacer funcionar

    la prensa servo con un movimiento

    tipo pndulo del eje (Fig. 2), ajustando

    el programa para emplear nicamente

    una porcin de la parte inferior de la

    carrera del ariete oscilando el eje o los

    engranes del excntrico hacia atrs y

    adelante. El movimiento de pndulo

    ofrece la habilidad de cambiar de una

    operacin de conformado pesado de

    carrera larga a una operacin de con-

    formado ligera de carrera corta, mien-

    tras se asegura la velocidad ptima de

    conformado para cualquier operacin

    de conformado.

    2) Mejora en la Calidad de laPieza y Reduccin en el Costo

    de los HerramentalesLa transicin a materiales exticos y

    Por: Dennis Boerger

    Aida-America Corp. de Dayton, Ohio;

    (937) 237-2382, www.aida-global.com

    Una transmisin servo tiene la capacidadde controlar la velocidad del ariete encualquier punto de la carrera, permitien-do a las empresas de conformado incre-mentar la tasa de golpes mientras se tra-baja el material a una velocidad menorque con la que hubiramos trabajado conuna transmisin de eje excntrico tradi-cional (Fig. 1). Tambin podemos hacer

    funcionar la prensa servo con unmovimiento tipo pndulo del eje (Fig. 2),empleando nicamente una porcin de la

    parte inferior de la carrera del arieteoscilando el eje o los engranes delexcntrico hacia atrs y adelante.

    Fig. 1

    Fig. 2

    Justificando la Comprade una Prensa con

    Transmisin Servo

    4 MetalForming/Primavera 2014 http://mexico.pma.org

    Movimiento con Bielas

    Pndulo a Mayor Velocidad

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    cama de prensa ms corta, reduciendo

    el costo de la prensa y herramentales.

    3) Reduccin en el Costo deMateria Prima

    Los problemas de conformabilidad

    con frecuencia obligan a que los rangos

    especificados para la materia prima se

    vuelvan ms limitados y por conse-

    cuencia el costo del material se eleve. El

    ariete programable de una prensa servo

    con frecuencia permite a las empre-

    sas de conformado ampliar el rango

    de especificaciones de su materia

    prima, alcanzando ahorros significa-

    tivos en costos. En otro caso, un fabri-

    cante de equipo original automotriz

    (OEM, por sus siglas en ingls) de

    E.E.U.U. instal una lnea de 4 prensas

    servo para producir piezas de carro-

    cera y piezas de vista y disfrut, como

    resultado, de una reduccin consider-

    able en el precio de la materia prima

    (Fig. 5).

    4) Menores Costos deMantenimiento

    La habilidad de controlar la veloci-

    dad del ariete durante la porcin detrabajo de la carrera ha permitido a las

    empresas de conformado reducir el

    impacto y vibraciones asociados con

    operaciones de conformado de met-

    ales. Al reducir la velocidad del punzn

    durante el conformado tambin se

    reduce significativamente la gen-

    eracin de calor, con una correspon-

    a aceros con mayor resistencia y dif-

    ciles de conformar en la industria auto-

    motriz y otras industrias han forzado ala industria del conformado

    incluyendo a los fabricantes de prensas

    a evolucionar. Estos materiales son

    ms duros y resistentes que el acero

    dulce al que reemplazan, forzando a las

    empresas de conformado a incremen-

    tar la fuerza y tamao de la cama de las

    prensas para montar los cada vez ms

    complejos herramentales necesarios

    para producir piezas satisfactorias. An

    con estos avances en prensas, con fre-

    cuencia sigue siendo difcil y en oca-siones hasta imposible producir

    piezas que cumplan con los requer-

    imientos de geometra y tolerancias

    solicitados por los clientes.

    Conforme la fuerza de la prensa y

    tamao de la cama se incrementan,

    tambin lo hace el precio de compra.

    En una ocasin, una empresa de con-

    formado automotriz super este prob-

    lema al reasignar una pieza difcil con

    problemas significativos de calidad de

    una prensa mecnica de 1,200toneladas a una prensa servo de 800

    toneladas. Esta empresa program el

    movimiento del ariete para golpear la

    pieza 3 veces en una sucesin rpida al

    final de la carrera. Este procedimiento

    demostr ser ms efectivo para alcan-

    zar las cerradas tolerancias de la pieza

    que golpear las piezas con mayor

    fuerza o agregar una operacin de re-

    golpeo al troquel (Fig. 3-4). Al eliminar

    las estaciones de re-golpeo en el tro-

    quel se reduce la fuerza final requerida

    de la prensa y permite el uso de una

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    Fig. 3Fig. 4

    http://mexico.pma.org MetalForming/Primavera 2014 5

    Acuado de Tres Golpes

    http://www.tjsnow.com/http://www.tjsnow.com/http://www.tjsnow.com/mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]://www.tjsnow.com/http://www.tjsnow.com/http://www.tjsnow.com/http://www.tjsnow.com/mailto:[email protected]:[email protected]://mexico.pma.org/http://mexico.pma.org/mailto:[email protected]://www.tjsnow.com/mailto:[email protected]
  • 7/23/2019 Metal Forming Primavera 2014

    8/32

    diente mejora en la vida de los herra-

    mentales.

    Tomemos en cuenta el troquel de

    corte de platina mostrado en la Fig. 6.

    Cuando se corre en una prensa mecni-

    ca convencional, el troquel requiere

    de 114 toneladas en la direccin de

    avance lo que resulta en cerca de 14

    toneladas de carga de retorno; los nive-

    les de ruido exceden los 101 dB. Reasig-

    nar este troquel a una prensa servo

    permite el uso de un perfil de

    movimiento de corte de platina silen-

    cioso que reduce la fuerza en la direc-

    cin de avance en un 8%, la carga de

    retorno por 72% y un nivel de ruido a 75

    dB. Como resultado, la vida del herra-

    mental se duplic y los efectos nega-tivos de las cargas de retorno fueron

    casi eliminados.

    Adems, al eliminar el volante y la

    transmisin desde el motor principal

    as como el embrague y los mecanis-

    mos de freno se reducen los costos de

    mantenimiento de la prensa, ya que

    se estn eliminando los componentes

    de desgaste tales como sellos hermti-

    cos, retenes, discos y forros.

    5) Reduccin o Eliminacin delas Operaciones Secundarias

    La capacidad para programar el

    movimiento del ariete e incorporar

    operaciones secundarias dentro del fun-

    cionamiento inicial de la prensa ha pro-

    porcionado a muchos dueos de pren-

    sas servo ahorros significativos. Realizar

    ensambles dentro del troquel, roscas y

    soldadura se ha vuelto mucho ms prc-

    tico en prensas con transmisin servo, ya

    Fig. 5 Un OEM automotriz de E.E.U.U. que instal una lnea de 4 prensas servo, pudoampliar el rango de especificaciones de su materia prima y disfrut, como resultado, de

    una reduccin considerable en el precio de la materia prima.

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    10/32

    cin de carga de una prensa servo (Fig.

    7), la lnea azul cielo representa la posi-

    cin del ariete de la prensa y la lnea

    azul marino representa la potencia

    requerida para conformar la pieza. La

    lnea verde representa la potencia

    extrada de la lnea principal de energa

    de la empresa; la energa consumida

    restante viene de la recarga de los

    capacitores durante la porcin del ciclode la prensa en que no est trabajando.

    En este ejemplo, el pico de carga en la

    lnea principal de la empresa se reduce

    por un 67%. Este valor se compara con

    el de una prensa mecnica estndar, la

    cual contina extrayendo una gran

    cantidad de energa durante la por-

    cin del ciclo de la prensa en que no

    est trabajando, debido a que el motor

    principal es forzado a recuperar la

    velocidad entre cada golpe.

    7) Manejo de Piezas DifcilesMuchos dueos de prensas servo

    han reasignado la produccin de todos

    sus proyectos con mayor dificultad a

    sus prensas servo. Como resultado,

    estas empresas se convierten de

    perdedoras en ganadoras, disfru-

    tando de una menor tasa de rechazos y

    un mayor PPM. Un beneficio adicional:

    se dispone de mayor tiempo de pro-

    duccin en las prensas convencionales

    que se emplean para proyectos sen-

    cillos.

    que el tiempo requerido para dichas

    operaciones puede ser programado en

    cada golpe de la prensa.

    Las empresas de conformado

    pueden eliminar tambin las opera-

    ciones de recocido con una prensa

    servo, debido a los precisos programas

    de velocidad empleados para confor-

    mar aceros de alta resistencia o mate-

    riales exticos tales como el magnesioy aleaciones de titanio, aleaciones

    Inconel e incluso algunas clases de alu-

    minio de alta resistencia. Con fre-

    cuencia, al reducir la velocidad de con-

    formado se reduce el calor de la pieza

    en proceso, esto limita el endurec-

    imiento por deformacin y mejora la

    conformabilidad. Sin embargo, en otros

    casos, la incorporacin de elementos

    de calentamiento en el troquel y una

    desaceleracin programada en el ciclo

    de la prensa permiten el calentamien-to del material a ser conformado, lo

    que mejora significativamente la con-

    formabilidad.

    6) Reduccin del Consumo deEnerga

    Aplicando grandes capacitancias al

    sistema de control de la prensa servo,

    las empresas de conformado pueden

    reducir significativamente el consumo

    de energa tanto como del 10% y

    hasta el 50% o ms .

    En la grfica adjunta de distribu-

    Fig. 6 Reasignar este troquel a una prensa servo permite el uso de un perfil demovimiento de corte de platina silencioso que reduce la fuerza en direccin de avanceen un 8%, la carga de retorno por 72% y el nivel de ruido por ms de 100dB hasta slo75 dB. Como resultado, la vida del herramental se duplic y los efectos negativos de

    cargas de retorno fueron casi eliminados.

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    Un dueo de una prensa servo

    seal recientemente que en la actu-

    alidad est participando en los con-

    cursos de proyectos para su prensa

    servo que otras empresas de confor-

    mado encuentran muy difciles o cos-

    tosos para cotizar.

    8) Mayor Flexibilidad Conllevaa Nuevos Clientes y NuevosMercados

    La proliferacin de los aceros de alta

    resistencia y algunas clases de aluminio,

    as como el mayor uso de materiales

    exticos es un buen augurio para aquel-

    las empresas que han invertido en pren-

    sas servo. La empresas de conformado

    enfocadas tradicionalmente a la industriaautomotriz pueden aprovechar las

    capacidades de una prensa servo para

    mirar hacia otros mercados. De la misma

    manera, aquellas empresas concentradas

    en la industria de la lnea blanca pueden

    empezar a infiltrarse en la industria auto-

    motriz, gracias a la flexibilidad de una

    prensa servo.

    Retomandoel Tema

    Nos hemos

    tomado tiempo y

    hemos terminado

    nuestra investi-

    gacin sobre tec-

    nologa de pren-

    sas con

    transmisin servo

    y, hemos llegado a

    una conclusin.

    Cada proyecto de

    conformado es

    diferente y no

    todos los proyec-

    tos de conforma-

    do de metales tra-bajarn mejor en

    una prensa servo. Pero s lo har la gran

    mayora. Las prensas servo tienen la flex-

    ibilidad para hacer frente a casi todas las

    reas de problemas encontrados en el

    conformado de metales. Una prueba de

    esto es el nmero de dueos de prensas

    servo que compran una segunda y hasta

    una tercera prensa servo despus de la

    experiencia adquirida con su primer

    equipo.

    Vemos la tecnologa de pre nsas

    servo como la tendencia actual y del

    futuro cercano y, creemos que aquellos

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    600

    400

    200

    0

    200

    400

    600P_OUT: Potencia requerida para formar la pieza

    P_IN: Potencia extrada de la lnea

    Condensor: Potencia suministrada/regenerada por los capacitores

    SL_POS: Posicin del ariete

    Grfica de Distribucin de Cargas

    Fig. 7 Aplicando grandes capacitancias al sistema de control dela prensa servo, las empresas de conformado pueden reducirsignificativamente el consumo de energa tanto como del 10% yhasta el 50% o ms . En este ejemplo, el pico de carga en lalnea principal de la empresa se reduce por un 67%.

    10 MetalForming/Primavera 2014 http://mexico.pma.org

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    C

    olocar los troqueles sobre la lnea de centro de la cama fija

    de la prensa de manera rpida y de forma precisa es unatarea primordial en un cambio rpido de troqueles (QDC, por

    sus siglas en ingls). La opcin de que un buen mtodo para centrar

    troqueles sea haciendo palanca y golpeando troqueles hasta una

    ubicacin aproximada es una prdida de tiempo, encontrando con

    frecuencia que se producen piezas malas a pesar de los laboriosos

    esfuerzos de prueba y error.

    Existen buenos mtodos de localizacin sobre la lnea de centro para un

    QDC, incluyendo el uso de cuas de lnea de centro y pernos localizadores.

    Cua de Lnea de CentroLa figura 1 muestra un diseo de paralelas estndar que se fija al porta-her-

    ramientas inferior y que funciona como un canal de localizacin. Es muy impor-tante que ambas partes, tanto las paralelas como la cama fija de la prensa sean

    localizadas con pernos con ajuste muy cerrado. Los tornillos que fijan las para-

    lelas al porta-herramientas inferior deben ser de un tamao que soporte car-

    gas de botado de emergencia an en los casos de golpes dobles.

    Una buena prctica es maquinar un canal de 25 mm de ancho por 13 mm

    de profundidad de izquierda a derecha en la cama fija de la prensa, para per-

    mitir el uso de cuas cuadradas de 25 mm a fin de localizar troqueles calzados

    con paralelas del tipo mostrado en la Fig. 1. Los herramentales y prensas equipa-

    dos de esta forma pueden ser montados y cargados con precisin empleando

    montacargas o con gras en el caso de camas mviles .

    Para permitir una fcil colocacin, maquine la ranura en las paralelas de

    aproximadamente 38 mm de ancho. Los troqueles pueden colocarse sobre

    las cuas y localizarse con un empujn de las uas del montacargas, o

    Centrado

    de Troqueles y PrecisoPor David Alkire Smith

    Fig. 1 Una de las dosparalelas; cada unapresenta una ranura

    para una cua delocalizacin.

    Fig. 2 Un ejemplo de la ubicacin depernos tope.

    Fig. 3 Seccin transversal de un local-izador grande en lnea de centro.

    12 MetalForming/Primavera 2014 http://mexico.pma.org

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    16/32

    pueden ser colocados correctamente

    con una gra.

    Pernos TopeLa figura 2 muestra el uso de unos

    pernos tope para localizar un porta-tro-

    queles o placa inferiores.

    Una buena prctica es barrenar y

    rimar los orificios para pernos tope de

    forma precisa en la cama fija de la

    prensa. Para ajustarse a diferentes

    tamaos de troqueles, barrene y rime

    pares adicionales de agujeros local-

    izadores. Los pernos tope encajan en

    estos orificios y localizan de forma pre-

    cisa las muescas estndar en el porta-

    herramientas inferior.

    Este mtodo es particularmente

    adecuado para colocar porta-troqueles

    pequeos con un montacargas, as

    como porta-troqueles pesados con un

    carro para troqueles. Las empresas de

    conformado emplean los pernos tope

    para montar troqueles de forma precisa

    en camas mviles utilizando una gra

    no existe el riesgo de que un perno

    se trabe como sucede con los grandeslocalizadores en lnea de centro .

    Localizadores Grandes enLnea de Centro

    Los localizadores grandes, comn-

    mente de 75 mm o mayores, son

    empleados en procesos con camas de

    prensas mviles para localizar de forma

    precisa el porta-herramientas o zapa-

    ta inferior. Muchas prensas nuevas con

    camas mviles son acondicionadas con

    este tipo de localizadores.Una buena prctica es atornillar

    los pernos a la cama de la prensa y

    posicionar los troqueles con cuidado

    sobre los pernos al montarlos. La figu-

    ra 3 muestra una vista superior (de

    arriba hacia abajo) de la cama, pernos

    y zapata inferior. Una localizacin pre-

    cisa requiere que los pernos cuenten

    con una pequea holgura en la zapa-

    ta inferior, aproximadamente de 1.5

    mm (Fig. 4).

    La localizacin precisa es esencialcuando se emplean sujetadores

    automatizados. Los dedos en una

    prensa de transferencia as como la

    automatizacin para recoger y colocar

    en prensas tndem requieren una

    localizacin precisa para funcionar

    sin la necesidad de ajustes a prueba y

    error con cada montaje de los troque-

    les. Se requiere de una holgura sufi-

    ciente para evitar atascos cuando se

    retire el troquel de la cama, pero no

    tanta que pueda provocar un posi-

    cionamiento errneo. MF

    Fig. 4 Los pernos localizadores de lneade centro deben tener ajuste cerrado.

    14 MetalForming/Primavera 2014 http://mexico.pma.org

    Centrado de Troqueles y Preciso

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    18/32

    Puede que su departamento de produccin se encuen-

    tre bajo una creciente presin por reducir los costos de

    las piezas que usted produce. Una forma para reducir

    los costos de las piezas es incrementando la eficiencia de la

    prensa, por ejemplo, produciendo ms piezas por hora. Pero

    antes de girar la perilla de la velocidad de sus prensas,

    asegrese de entender los efectos que esto puede ocasionar

    en todo el proceso.

    Conformar, perforar y cortar acero a altas velocidadesrequiere de mayor fuerza y este incremento en la fuerza

    puede crear problemas para alimentar el material o retirar los

    sobrantes; deflexiones excesivas de la herramienta; momen-

    tos de torsin perjudiciales y fuerzas instantneas de lib-

    eracin que pueden impactar y romper

    las herramientas.

    Los punzones de corte, si no estn

    apropiadamente diseados, pueden

    fallar prematuramente en operaciones

    de conformado a alta velocidad. Una

    regla comn ha sido implementar una

    luz de corte relativamente estrecha del5 al 8 por ciento del espesor del mate-

    rial por lado. Esta luz de corte produce

    una altura de rebaba aceptable y pro-

    porciona un control del sobrante con-

    fiable, pero cuando la velocidad de con-

    formado se eleva, esta luz de corte tan

    estrecha puede causar incremento en

    los tiempos muertos y en los mantenimientos de los troqueles

    debido al desgaste, rayones y rupturas.

    Mayores velocidades de la prensa incrementan las fuerzas

    de impacto actuando en la cara del punzn y las fuerzas

    instantneas por liberacin (fuerza en direccin contraria)que actan sobre la cabeza del punzn. El impacto ocurre

    cuando el punzn hace contacto por primera vez con el

    material de la pieza. La carrera del punzn se detiene

    momentneamente hasta que el contragolpe y la deflexin,

    en el ariete y en la prensa, son absorbidos. Las cargas de com-

    prensin se desarrollan rpidamente, enviando una onda de

    choque a travs del punzn. Entonces el material de la pieza

    comienza a deformarse. Con la luz de corte convencional, el

    material de la pieza se pandea bajo la cara del punzn con-

    forme el sobrante es empujado hacia adentro de la matriz.Una vez que la carga de tensin excede la resistencia al

    corte del material de la pieza, el sobrante se separa instan-

    tneamente de la pieza. Esta descarga repentina del esfuer-

    zo de comprensin genera una fuerza de choque contraria

    (tensin) que puede quebrar las cabezas

    de los punzones.

    Punzones AlternadosEn algunas ocasiones las longitudes

    de los punzones son alternadas para

    reducir el impacto de la fuerza instan-

    tnea por liberacin. Al crear dos o tresgrupos de longitudes de punzones se

    puede reducir la afectacin e impacto de

    la fuerza instantnea por liberacin

    desde un 30 hasta un 50 por ciento. Al

    escalonar las longitudes de los punzones

    por una diferencia igual al ancho de la

    banda brillosa del agujero a ser perfora-

    do aproximadamente un tercio del espesor del material

    se reducir en gran medida el impacto de la fuerza instan-

    tnea por liberacin del sobrante.

    Escalonar las longitudes de los punzones permite al sigu-

    iente grupo de punzones hacer contacto con el material dela pieza antes de que el primer grupo libere la fuerza instan-

    tnea por liberacin del sobrante. La energa por la fuerza

    instantnea por liberacin del primer grupo de punzones es

    absorbida y utilizada para impulsar el siguiente juego de pun-

    zones a travs del material.

    Ya que un agujero perforado se puede hacer ms pequeo

    hasta 0.05 mm menos que la figura de la punta del punzn,

    cada golpe crea un ajuste de prensa entre el punzn y la pieza.

    El ajuste tan apretado da como resultado grandes fuerzas de

    friccin cuando la pieza se bota, lo cual genera una cantidad

    significativa de calor. A altas velocidades, el punzn tiene

    menos tiempo entre golpes para enfriarse. El calor se genera

    rpidamente en la punta del punzn, provocando rayones y

    Incrementando la Velocidad y Eficienciade las PrensasLo que Usted Desconoce Puede Afectar sus Ganancias

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    Troqueles desde el Diseo

    Esta descarga

    repentina del esfuerzo

    de comprensin genera

    una fuerza de choque

    contraria (tensin) que

    puede quebrar las

    cabezas de los

    punzones.

    16 MetalForming/Primavera 2014 http://mexico.pma.org

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  • 7/23/2019 Metal Forming Primavera 2014

    19/32

    daos por temperatura. Incluso con una refrigeracin ade-

    cuada, el proceso de botado abrasivo creado por una luz de

    corte cerrada desgasta el punzn, lo que dar como resulta-

    do ms mantenimiento y reparacin de los herramentales.

    Emplee Luz de Corte de Ingeniera,Aceros de Alta Velocidad

    Se pueden alcanzar incrementos significativos en la

    expectativa de vida cuando se incrementa la luz de corte entre

    el punzn y la matriz. Esta luz de corte de ingeniera

    comnmente del 10% por lado o mayor mantiene la altura

    de la rebaba en su mnimo mientras se incrementa signi-

    ficativamente la vida de los herramentales. Cuando se emplea

    una luz de corte de ingeniera, el material a lo largo de las

    caras del punzn se dilata, poniendo el material en ten-

    sin. Cuando el sobrante fractura, el agujero se vuelve lig-eramente ms grande que el dimetro de la punta del pun-

    zn. Esto elimina como mximo 2/3 del desgaste por abrasin

    provocado por emplear una luz de corte tradicional.

    Un efecto secundario de emplear una luz de corte de

    ingeniera: el sobrante estar suelto dentro de la matriz, lo

    que puede ocasionar que se regrese el sobrante. Para evitar

    este efecto, las empresas de conformado deberan asegurarse

    de implementar un ngulo de corte apropiadamente dis-

    eado, o instalar un botador con resorte que se extienda por

    el centro de la cara del punzn.

    La perforacin de orificios pequeos a alta velocidad

    puede requerir de atencin especial en la seleccin del aceropara la herramienta. Las velocidades altas de operacin

    generan mayor calor adems de disminuir el tiempo de

    contacto de las herramientas por el mismo factor. Esto

    reduce cualquier enfriamiento proporcionado por contacto

    con la herramienta o la pieza. Debido a que los punzones

    pequeos tienen menos capacidad para disipar el calor,

    stos son ms propensos a sobrecalentarse. Esto puede oca-

    sionar la prdida de la dureza, reduccin de la resistencia al

    desgaste e inestabilidad dimensional. Los aceros para her-

    ramienta de alta velocidad o alta aleacin tales como el M2

    y 10V son templados a una temperatura por arriba de 540C,

    proporcionndoles mayor resistencia de su dureza com-parados con los aceros para herramienta A2 y D2.

    La Prensa en PeligroTambin las prensas para conformados pueden verse

    negativamente afectadas por el incremento de velocidad

    de trabajo.

    Imagine dos prensas mecnicas idnticas trabajando a la

    misma velocidad promedio del ariete. Para simplificar, vamos

    a asignar un valor de velocidad arbitrario de 0.20 m/seg.

    Asumiremos que la masa de la mitad superior del troquel

    en la prensa uno es de 500 kg y la masa de la mitad superior

    en la prensa 2 es de lo doble (1 tonelada).

    Estamos (o deberamos estar) interesados en entender la

    energa cintica (KE, por sus siglas en ingls) la energa que

    un objeto posee debido a su movimiento para cada her-

    ramienta instalada en el ariete. KE = (mv2), donde m es la

    masa del objeto y v es su velocidad.

    La KE para el troquel 1 = [500 kg x (0.2 m/seg)2] = 20 J

    La KE para el troquel 2 = [1,000 kg x (0.2 m/seg) 2] = 40 J

    La KE es linealmente proporcional a la masa. Ahora

    asumiremos que la mitad superior del troquel tiene una

    masa idntica para las dos prensas (500 kg) y ambas prensas

    son idnticas, pero con la excepcin que el troquel dos corre

    a una velocidad de 0.4 m/seg.

    La KEm para el troquel 1 = [500 kg x (0.2 m/seg)2] = 20 J

    La KEM para el troquel 2 = [500 kg x (0.4 m/seg)2] = 80 J

    En este caso, la KE se incrementa proporcionalmente al

    cuadrado de la velocidad del ariete. Por lo que cuando la

    velocidad de la prensa se duplica la KE se incrementa por unfactor de 4. Parte de la KE de la prensa ser transferida y uti-

    lizada en forma de energa mecnica para conformar el

    material de la pieza un resultado deseado. Sin embargo,

    la otra parte de la KE se transformar en estados de energa

    menos deseables tales como calor, deflexin dinmica,

    energa de impacto y de vibracin que se transferirn a la

    estructura de prensa. MF

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  • 7/23/2019 Metal Forming Primavera 2014

    20/32

    Durante las lti-

    mas dos

    dcadas, los

    lseres se han conver-

    tido en una her-ramienta crtica de

    apoyo para las empre-

    sas de conformado a

    fin de hacer frente a un

    entorno en rpida

    evolucin. Una her-

    ramienta que ha lleva-

    do a las empresas de

    conformado y de man-

    ufactura industrial a nuevos niveles de

    manufactura esbelta y eficiencia de

    produccin. Los equipos de corte porlser de vanguardia optimizan la efi-

    ciencia al eliminar puestas a punto

    mltiples requeridas en otros procesos.

    Esa optimizacin de la eficiencia

    present un gran avance con el reciente

    advenimiento de los cambios

    automticos de boquillas y lentes de

    corte, as como en la capacidad de

    detectar cuando se presente un prob-

    lema ya sea en la boquilla o en los

    lentes y, en consecuencia, ajustar el

    programa de corte. Las empresas deconformado pueden aprovechar estos

    avances recientes para convertir el

    tamao mximo de un lote de produc-

    cin de una sola pieza en un proyecto

    rentable, al eliminar puestas a punto e

    incrementando el tiempo productivo

    del equipo (GLO, por sus siglas en

    ingls).

    Ganando FlexibilidadEste artculo pudiera seguir

    indefinidamente explicando cmo el

    lser incrementa la eficiencia y pro-

    mueve los conceptos de manufactura

    esbelta, al tiempo que se mejora la cal-

    idad, pero eso es tan slo una parte de

    todo lo que los lseres pueden hacer.

    Nos concentraremos en la ganancia en

    flexibilidad que un rayo lser posee

    inherentemente.El lser ha sido conocido como la

    mejor herramienta flexible, debido a su

    capacidad de ajustarse a las demandas

    cambiantes que pesan sobre l. Inda-

    gando entre algunas de las enormes

    ventajas de la aplicacin del lser, las

    empresas de conformado no slo

    podrn alcanzar mejor calidad de corte

    y respuestas ms rpidas, sino tam-

    bin pueden reducir el tiempo de pro-

    ceso para emplearlo en procesos pos-

    teriores tales como doblez, limpieza y

    separacin.

    Cuando escucha

    el trmino aplica-

    ciones, usted puede

    pensar en las condi-

    ciones para cortar.Esta es la termi-

    nologa comn

    empleada para el

    ajuste fino de las

    velocidades de

    corte, potencia y

    caudal de gas para

    producir bordes

    con calidad acept-

    able a la mxima velocidad posible.

    Sin embargo, las aplicaciones reales

    van ms all mejorando los tiemposde proceso e incluso desarrollando

    tcnicas para optimizar otros proce-

    sos con o sin valor a agregado .

    En este artculo nos concentraremos

    en dos de stas posibles tcnicas con

    algunos no todos de estos sis-

    temas de corte por lser. Estas tcnicas

    estn basadas en la capacidad de crear

    un rayo con un tamao fino de proyec-

    cin y de controlar de manera precisa

    la potencia del rayo para lograr pro-

    ducir piezas de alta calidad en un peri-odo de tiempo increblemente corto.

    Nota: Algunas aplicaciones para la

    tecnologa descrita en este artculo son

    slo posibles en mquinas de corte

    equipadas con ciertos tipos de contro-

    ladores o con ciertos controles CNC.

    Corte por DestelloEl corte por destello (como lo

    denomina Amada) es una tcnica

    empleada cuando se corta una retcu-

    la de cuadrados o rectngulos anidados

    en una lmina. Histricamente, cuan-

    Maximizandola Productividad

    de su LserPor: Jason Hillenbrand, Dru Schwartz and Ron Malinowski

    Fig. 1 Durante el corte por destello, el rayo lser corta todas las lneas de la retculaen la lmina en la misma direccin, luego corta todas las lneas perpendiculares a loscortes iniciales.

    Jason Hillenbrand es Gerente de Pro-

    ductos Lser para Amada America, Inc.;

    Dru Schwartz es Asistente Gerencial en

    el Centro de Tecnologa Lser de Amada

    y Ron Malinowski es Ingeniero de Solu-

    ciones del Centro de Tecnologa Lser

    Amada. www.amada.com.

    18 MetalForming/Primavera 2014 http://mexico.pma.org

    http://www.amada.com/http://mexico.pma.org/http://mexico.pma.org/http://www.amada.com/
  • 7/23/2019 Metal Forming Primavera 2014

    21/32

    do se corta por lser un cuadrado o un

    rectngulo, la empresa de conformado

    realizara el orificio de inicio al centro

    del contorno de la figura y luego

    seguira el borde hasta cortar la forma.

    Durante el corte de inicio, la veloci-dad de corte se reduce conforme el

    rayo lser se acerca a cada esquina y

    despus acelera hasta la velocidad de

    corte establecida para completar cada

    uno de los cuatro lados de la figura.

    Si bien este proceso es adecuado y

    sigue encontrando usos, recientemente

    ha sido presentado un mtodo mejor

    ante las empresas de conformado para

    proporcionar una tcnica ms rpidapara procesar retculas patrn (Fig. 1).

    La clave es la ptima sincronizacin del

    oscilador, del control CNC y del sis-

    tema de movimiento. Empleando la

    tcnica de corte por destello, se inicia

    con un orificio de inicio directamente

    sobre el contorno (por supuesto, con

    compensacin de corte) eliminando

    la necesidad del corte de inicio. El rayo

    corta todas las lneas de la retcula en lamisma direccin, luego corta todas las

    lneas perpendiculares a los cortes ini-

    ciales. Operando a alta velocidad, el

    rayo lser empieza con precisin en la

    esquina del cuadro o rectngulo y ter-

    mina con precisin en la esquina

    opuesta. A medida que el cabezal de

    corte avanza hacia el siguiente rectn-

    Fig. 2 El corte en cadena producevarias piezas juntasen como una solaunidad. Esto elimina la posibilidad de quelas piezas se levanten y provoquen que elcabezal de corte se estrelle.

    Fig. 3 Las piezas cortadas unidas en cadena pueden permitir a las empresas de con-formado doblar todas las piezas en grupo simultneamente en una dobladora de corti-na, lo que representa un ahorro tremendo de tiempo cuando se doblan grandesvolmenes de piezas pequeas.

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  • 7/23/2019 Metal Forming Primavera 2014

    22/32

    gulo, el rayo se vuelve a encender con

    precisin cuando llega a la coordenadade la siguiente esquina. El proceso se

    repite de ida y vuelta hasta que todas

    las lneas paralelas en una direccin

    han sido cortadas y luego el lser repite

    el mismo proceso para cortar el juego

    de lneas perpendiculares.

    El corte por destello ha resultado

    ideal para procesar materiales delgados

    donde no se requieren rutinas de per-

    foracin. Las mquinas equipadas conactuadores lineales proporcionarn el

    mayor grado de precisin optimizando

    la velocidad de corte y la calidad de la

    pieza. Al emplear aceleraciones ms

    altas (tpicamente hasta 5G) este pro-

    ceso ha demostrado mejorar los tiem-

    pos de proceso hasta por 500% sobre

    tcnicas convencionales de corte.

    Corte en Cadena

    El corte en cadena permite a lasempresas de conformado producir

    varias piezas juntas como una sola

    unidad, todas las piezas se manufac-

    turan cortando un lado en comn (Fig.

    2). Este proceso ofrece varias ventajas,

    comnmente empleado para cortar

    piezas relativamente pequeas. Nor-

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    Fig. 4 y 5 Despus de doblar en grupo piezas pequeas que han sido cortadas en cadena el operador, simplemente, separa laspiezas unidas una por una de la platina

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  • 7/23/2019 Metal Forming Primavera 2014

    23/32

    pequeas con lser, si las piezas no

    estn sujetas a la lmina, las piezas

    caern ya sea en una banda trans-

    portadora o en un depsito recolec-

    tor. Sin embargo, si las piezas no se

    separan apropiadamente de la lmi-

    na, stas pueden levantarse y ser causa

    probable de dao existe la proba-

    bilidad de que el cabezal de corte se

    estrelle contra ellas . Aunque en algu-

    nas aplicaciones puede ser aceptable

    permitir que las piezas caigan desde la

    lmina, este procedimiento requiere

    considerar tiempo adicional de un

    operador para sacar las piezas desde el

    contenedor, el cual tambin contiene

    sobrantes y polvos. Adems, mientras

    que los retenedores para corte por lserfuncionan bien en algunas situaciones,

    cuando el operador retira la lmina de

    la mesa de corte, ste debe separar

    todas las piezas una por una del

    esqueleto final.

    Una mejor solucin: la tcnica de

    piezas unidas en cadena. En esta tc-

    nica un grupo de piezas se pueden reti-

    rar fcil y rpidamente del esqueleto en

    un slo movimiento, en vez de un

    movimiento por pieza. Las empresas de

    conformado que optan por utilizar latcnica de corte en cadena encuen-

    tran que se pueden retirar las piezas

    ms rpido de la plataforma y cargar

    una lmina nueva. Las empresas tam-

    bin se ven beneficiadas de la sepa-

    racin de piezas fcil y rpida una vez

    que se separan del esqueleto, al mismo

    tiempo se genera menos polvo de corte

    y salpicaduras que pudieran requerir

    procesos secundarios de limpieza.

    Nos hemos encontrado incluso con

    empresas de conformado que imple-mentaron separacin de piezas

    automtica desde el esqueleto junto con

    la tcnica de piezas unidas en cadena.

    Un mtodo para automatizar la sepa-

    racin de piezas consiste en el uso de

    copas de vaco en un mecanismo artic-

    ulado, tal como un brazo robtico o un

    sistema de arco mvil. Mientras que el

    cortar piezas pequeas ha representan-

    do siempre un reto para la automati-

    zacin, al crear una cadena de mltiples

    piezas unidas podemos crear una pieza

    unificada lo suficientemente grande para

    que las copas de vaco puedan cargarla

    y retirarla del esqueleto.

    Cortar Juntas, Formar JuntasPor ltimo pero no menos impor-

    tante, las piezas unidas en cadena per-

    miten a las empresas de conformado

    doblar todas las piezas en grupo

    simultneamente en dobladoras de

    cortina (Fig. 3). Obviamente, esto

    puede representar un ahorro tremendo

    de tiempo cuando se doblan grandes

    volmenes de piezas pequeas que

    requieren uno o dos dobleces. Despus

    de doblar, el operador simplemente

    separa las piezas unidas una por una de

    la platina (Fig. 4 y 5).

    En el ejemplo mostrado en este

    artculo, en vez de realizar 30 dobleces

    en la dobladora de cortina para fabricar

    15 piezas, slo se requirieron 2 golpes

    del ariete. MF

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    Recorriendo los pasillos de las

    recientes exposicin FABTECH,

    los lugares donde se exhiba tec-

    nologa de corte por chorro de agua

    siempre parecieron llamar la atencin

    de la multitud. El proceso produce

    relativamente poco ruido, as que los

    asistentes a la exposicin pueden

    seguir conversando; adems, las

    demostraciones de corte con frecuen-cia producen el tipo de recuerdos de la

    exposicin que los participantes dis-

    frutan conservar y presumir. Y, este

    tipo de recuerdos, sirven como recorda-

    torio perfecto de las capacidades del

    proceso de corte por chorro de agua.

    La introduccin del chorro de agua

    de alta presin en la industria del con-

    formado de metales no represent alta

    tecnologa. Las primeras mquinas de

    corte operaban a una presin aproxi-

    mada de 34.5 MPa, til slo pararemover las rebabas creadas al

    maquinar. Comparndolo con el

    empleo de sondas mecnicas, los chor-

    ros de agua pueden alcanzar hasta las

    esquinas de las piezas y otras reas

    difciles de limpiar. De hecho, las

    mquinas modernas de corte por chor-

    ro de agua, con frecuencia pueden

    eliminar por completo la rebaba al

    combinar corte por chorro de agua con

    maquinado convencional.

    El ejemplo de remocin de rebaba

    muestra una de las ventajas del corte

    por chorro de agua a alta presin: cuan-

    do es apropiadamente dirigido contra

    el objetivo, el chorro altamente con-

    centrado, corta sin dao significativo a

    lo largo de los bordes de la superficie

    cortada. Uno de los primeros ejemplos

    de esta capacidad, y un gran xito com-

    ercial, fue el corte de cartn. En este

    caso, un chorro de agua corta a travs

    de la hoja de cartn sin deformar el

    borde, manteniendo la resistencia del

    borde de la caja, al contrario del corte

    mecnico.

    Agregar abrasivos al chorro de agua

    permite cortar piezas metlicas as

    No Slo Metales

    La Tecnologa de Cortepor Chorro de AguaAbre las Posibilidades

    Fig. 1 Este bloque de pruebas de corte en la Universidad de Misuri de Ciencia y Tec-nologa muestra como el corte por chorro de agua y maquinado convencional puedentrabajar juntos para lograr resultados sobresalientes en placas gruesas. Un chorro abra-sivo delinea el contorno final de la caja maquinada antes de que una herramienta

    mecnica remueva el material del centro. De esta manera, una costilla muy delgada(menos de 3 mm) alrededor de la caja se puede dejar sin la distorsin causada por lastensiones impuestas por las herramientas mecnicas.

    Por: Dr. David A. Summers

    El Dr. Summers es Profesor Conservador

    Emrito en la Universidad de Misuri

    de Ciencia y Tecnologa; Rolla, Misuri;

    (573) 341-4111.

    22 MetalForming/Primavera 2014 http://mexico.pma.org

    http://mexico.pma.org/http://mexico.pma.org/
  • 7/23/2019 Metal Forming Primavera 2014

    25/32

    como vidrio y otros materiales cermi-

    cos, dejando las superficies cortadas sin

    cambios por el proceso de corte. En

    comparacin con los procesos de corte

    mecnicos y trmicos, el chorro de

    agua no deja zonas afectadas por el

    calor y reduce al mnimo las concen-

    traciones de tensin inducidas en

    materiales gruesos. Esto reduce al mn-

    imo las distorsiones alrededor de la

    trayectoria de corte y en las delgadas

    costillas de material dejadas en la pieza

    o en el esqueleto. Las empresas de con-

    formado valoran especialmente este

    beneficio cuando cortan piezas grue-

    sas, donde un chorro abrasivo puede

    utilizarse para delinear el contornofinal de una caja por maquinar, por

    ejemplo, antes de que un cortador

    remueva el material del centro (Fig. 1).

    De esta manera, una costilla muy del-

    gada alrededor de la caja se puede dejar

    sin la distorsin causada por las ten-

    siones impuestas por las herramientas

    mecnicas.

    Finalmente, cuando se cortan piezas

    que se van a ensamblar posterior-

    mente, las empresas de conformado

    pueden colocar y sujetar las piezas jun-tas en su posicin final y cortar los

    agujeros para tornillos de forma precisa

    en un solo montaje . Esto evita las

    rebabas residuales que de otra manera

    se crearan en ambas piezas.

    Los ahorros de tiempo que el corte

    por chorro de agua ofrece a las empre-

    sas de conformado se vuelven ms

    impresionantes cuando un sistema de

    corte de alta presin se integra a un

    mesa de corte moderno, en la cual las

    operaciones de corte y maquinadopueden realizarse empleando controles

    computarizados precisos. Es ese con-

    trol, con un ajuste fino de los cortes

    angulares, el que permite cortes con

    una alineacin de 0.025 mm al borde

    en placas gruesas a tasas comercial-

    mente rentables.

    Con esta habilidad, los proyectos

    con placas anidadas se vuelven ms

    rentables, ya que los tiempos y distan-

    cias de recorrido entre cortes son

    reducidos al mnimo, reduciendo los

    tiempos de corte.

    Investigacin de la Universidadsobre Boquillas de Corte

    Aunque pudiera parecer que un

    equipo de corte por chorro de agua en

    un centro de investigacin universi-

    tario podra no tener mucho uso, hace

    unos aos, equipos de diseo estudi-

    antiles en la Universidad de Ciencia y

    Tecnologa de Misuri (MS&T, por sus

    siglas en ingls) descubrieron difer-

    entes usos para este proceso. Sus apli-

    caciones giran alrededor de la fabri-

    cacin de componentes para compe-

    tencias de diseo nacionales e

    internacionales un carro solar, una

    canoa de concreto, etc. . Ellos des-

    cubrieron que el corte por chorro de

    agua les permite disear y fabricar

    piezas con el tamao ms eficiente

    para soportar las cargar necesarias.

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    2014, MAY 68 | STAND 3316

    http://mexico.pma.org MetalForming/Primavera 2014 23

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    Como resultado, los vehculos que ellos

    construyen, generalmente son ms

    pequeos y ligeros que los de su com-

    petencia. Esto no ha pasado

    desapercibido en las competencias, ya

    que algunas otras universidades han

    adquirido sus propios equipos de corte

    por chorro de agua desde entonces.

    Conforme el uso del corte por chor-

    ro de agua se ha ampliado en el MS&T,

    los investigadores han concentrado su

    creciente inters en la vida de las

    boquillas de corte. Para comparar

    varias boquillas disponibles en el mer-

    cado y aprender como stas cortan y se

    desgastan, se prepararon probetas tri-

    angulares de 6.35 mm de acero dulce

    acomodadas como dentadura. Seemple un chorro de agua a una pre-

    sin de 275 MPa y a una velocidad de

    corte de 32 mm/min, se cortaron las

    probetas exactamente por el centro

    empezando por la punta del tringulo

    y terminando por el lado ancho. El

    objetivo era verificar qu tan profundo

    en los tringulos cortara el chorro de

    agua antes de no poder atravesar la

    pieza. Despus se seccionaron las pro-

    betas para medir la calidad del corte y

    la profundidad promedio (Fig. 2).

    Se estableci un requerimiento de

    desempeo para cada corte, de tal

    modo que cuando un corte est por

    debajo de cierta profundidad, se con-

    Fig. 2 Empleando un chorro de agua a una presin de 275 MPa y a una velocidad decorte de 32 mm/min, los investigadores realizaron pruebas de vida de las boquillas cor-tando probetas de forma triangular de 6.35 mm de espesor de acero dulce exactamentepor el centro empezando por la punta del tringulo y terminando por el lado ancho. El

    objetivo era verificar qu tan profundo en los tringulos cortara el chorro de agua antesde no poder atravesar la pieza. Despus se seccionaron las probetas para medir la cali-dad del corte y la profundidad promedio.

    24 MetalForming/Primavera 2014 http://mexico.pma.org

    No Slo Metales

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    siderara que la boquilla se ha desgas-

    tado. Los resultados fueron diferentes

    entre todas las boquillas, con un rango

    de vida de operacin de entre 10 a 40

    horas. Aunque no recomendamos

    necesariamente que los fabricantes de

    estos equipos realicen exactamente la

    misma prueba que nosotros real-

    izamos, s recomendamos que usted

    pruebe varios tipos de boquillas para

    verificar como stas se desempean

    para el rango de materiales y espesores

    que usted comnmente procese.

    Por ltimo, hacemos mucho nfasis

    cuando trabajamos con nuestros

    equipos de investigadores en ensear-

    les sobre la optimizacin de la uti-

    lizacin del material, empezando conun entendimiento del anidado pti-

    mo de la lmina. Otra forma de

    aprovechar el material es redisear el

    esqueleto para cortar piezas pequeas

    dentro de lo que, de otra manera, sera

    arrojado a la chatarra. Aqu encon-

    tramos otra ventaja del corte por chor-

    ro de agua sobre el maquinado con-

    vencional, ya que el maquinado

    convierte el esqueleto en viruta, el cual

    se vendera como sobrante.

    No Slo MetalesComo ltimo comentario, empresas

    y fabricantes de piezas metlicas deben

    entender completamente las habilidades

    del proceso de corte por chorro de agua

    para cortar otros tipos de materiales,

    incluyendo vidrio e incluso, para crear

    obras de arte. Para entenderlo, lea el

    nuevo libro de Vanessa Cutler: Nuevas

    Tecnologas en Vidrio, disponible en

    Amazon. En este libro usted podr

    encontrar varios diseos fascinantesque se pueden lograr empleando, entre

    otras herramientas, el corte por chorro

    de agua con abrasivos.

    Otra tendencia que se observa es el

    creciente uso del chorro de agua para

    hacer micro-grabados en superficies

    metlicas. El micro-grabado emplea

    agua pura a una presin de 138 MPa,

    aplicando de una y hasta tres pasadas,

    lo que puede resultar en terminados

    superficiales nicos e interesantes en

    bronce, acero y aluminio.

    Existen, en resumen, una variedad

    de diferentes formas en que las empre-

    sas y fabricantes de piezas metlicas

    pueden emplear sus equipos de corte

    por chorro de agua a alta presin. Algu-

    nas de estas ideas son bien conocidas

    y otras no tanto. Entonces, para tener

    una mayor visin de las posibles apli-

    caciones de la tecnologa de chorro de

    agua, invito a los lectores de la revista

    MetalForminga que visiten mi nuevo

    blog sobre Tecnologa de Chorro de

    Agua, activo desde enero de 2013 en la

    pgina web de KMT Waterjet Systems

    (www.kmtwaterjet.com). Usted encon-

    trar notas que proporcionan infor-

    macin detallada que explican porque

    algunas cosas funcionan y otras no, as

    como ideas sobre hacia donde la indus-

    tria del chorro de agua puede crecer.

    Espero sus visitas a este blog para

    responder las preguntas que tengan

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    Recientemente me he encontrado con falsos temores de

    aquellos en nuestra industria que estn convencidos

    de que los sensores fotoelctricos no funcionan en tro-

    queles con exceso de aceite. Nada ms alejado de la verdad.

    Los sensores fotoelctricos funcionan muy bien en ambientes

    aceitosos si stos han sido seleccionados adecuadamente y

    probados con anterioridad.

    Como usted puede recordar, de sus clases de fsica en

    preparatoria, un haz de luz se compone de pequeas partcu-

    las llamadas fotones. Estos fotones en si no tienen ningn

    color, sino que vibran. Cuando un haz de luz incide en una

    superficie, la mayora de estos fotones vibrantes son

    absorbidos por el elemento que est siendo iluminando.

    Excepto, claro est, por aquellos fotones que vibran a cierta

    frecuencia que causa que stos reboten de la superficie.

    Para el espectador, el patrn de vibracin de estos fotones

    entra en su ojo, donde los sensores en la retina identifican la

    frecuencia, enviando entonces esta informacin a su cerebrodonde se genera la sensacin de color. El color verde se crea

    a partir de una frecuencia de fotones distinta a la del azul o

    el rojo.

    Justo fuera del rango de sensibilidad del color de nuestros

    ojos existe un color conocido como infrarrojo. Este color se

    produce por fotones que vibran a una frecuencia no

    detectable por nuestros ojos. Algunos rayos infrarrojos

    pueden atravesar el aceite. Sin embargo, el infrarrojo tiene

    Los Sensores Fotoelctricosy el Aceite S se Mezclan

    George Keremedjiev ha escrito estos reportajes por

    ms de 20 aos. El regularmente brinda servicios de

    consultora a compaas de conformado de metales a

    nivel mundial y proporciona a los estampadorescapacitacin sobre la aplicacin e implementacin de

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    http://www.toledointegratedsystems.com/http://www.buntingmagnetics.com/http://www.buntingmagnetics.com/http://www.mfgadvice.com/mailto:[email protected]://mexico.pma.org/http://www.buntingmagnetics.com/http://mexico.pma.org/mailto:[email protected]://www.mfgadvice.com/http://www.toledointegratedsystems.com/
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    muchos matices diferentes. Antes de que las empresas de

    conformado implementen sensores infrarrojos en sus tro-

    queles, stas deben probar los sensores usando el tipo y

    viscosidad exactos del aceite o lubricante que ser usado en

    los troqueles. Esto se puede realizar mejor usando un atom-

    izador con el aceite y el sensor montado sobre una base. Se

    pueden requerir pruebas con diferentes tipos de sensores de

    diferentes fabricantes, antes de encontrar el que trabaje

    mejor manera con un aceite o lubricante especfico. Nota:

    roce el sensor con lubricante nicamente si sta ha sido eti-

    quetado por el fabricante para resistir esta prueba.

    Otro factor importante cuando se selecciona un sensor

    para un ambiente aceitoso es el brillo o intensidad del haz

    infrarrojo. Ese rayo puede ser reflejado por el objetivo

    hacia la misma carcasa del sensor (reflectante) o dispara-

    do a travs del espacio hacia un receptor por separado (de

    barrera) donde el objetivo interrumpe el haz. La potencia

    del rayo y la capacidad de los circuitos del receptor paradetectarlo son cruciales para una seleccin apropiada del

    sensor. Usted puede terminar usando un sensor con rango

    enorme por ejemplo un metro en un proceso donde el

    objetivo estar localizado a tan slo unos centmetros del

    sensor. Esta excesiva capacidad en distancia que ofrece el

    sensor, llamada ganancia en exceso, puede ser justa-

    mente lo que el doctor recet para un troquel aceitoso, en

    especial cuando se combina con el matiz apropiado

    de la luz infrarroja.

    Los sensores que hayan pasado las pruebas de la empre-

    sa pueden ser utilizados en aplicaciones tales como deteccin

    de la alimentacin, expulsin de la pieza y retorno de los car-

    ros sin preocuparse porque el sensor detecte el aceite en vez

    del objetivo deseado. No hay atajos para las pruebas descritas.

    Usted no puede simplemente llamar al fabricante, decirle el

    tipo de aceite que utilizar y esperar que le entregue un

    sensor infrarrojo garantizado para trabajar en un proceso

    especfico. Ocasionalmente puede suceder un golpe de

    suerte por el que tales suposiciones sean acertadas, pero es

    mucho mejor que usted realice las pruebas para asegurarse

    de que el sensor no le ocasionar molestos paros.

    Muchas empresas de conformado se han atrevido a usar

    sensores fotoelctricos infrarrojos nicamente con la garan-

    ta del catlogo de sensores de que el producto trabajar en

    un ambiente aceitoso, sin haber realizado sus propias prue-

    bas. Las empresas instalan el sensor sin probar en el troquely en poco tiempo la serie de fastidiosos paros comienza a sur-

    gir. No mucho despus, el sensor es arrancado del troquel,

    dejando un trago amargo en todos acerca de los sensores

    fotoelctricos. En vez de esto, siga los consejos descritos

    anteriormente y determine los sensores fotoelctricos que

    trabajarn adecuadamente con sus aceites y refrigerantes,

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