Metal Forming Primavera 2014
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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
2014 by PMA Services Inc.6363 Oak Tree Blvd.
Independence, OH 44131216/901-8800 | fax: 216/901-9669
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4
22
12
18
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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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Una empresa de conformado automotriz reasign esta pieza difcil de una prensamecnica de 1,200 toneladas a una prensa servo de 800 toneladas. Esta empresa pro-gram el movimiento del ariete para golpear la pieza 3 veces en una sucesin rpida alfinal de la carrera, este procedimiento demostr ser ms efectivo que golpear la piezacon mayor fuerza o agregar una operacin de re-golpeo al troquel.
Fig. 3Fig. 4
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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] -
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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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Justificando la Compra
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9/32
Puede ver la diferencia?
Los componentes MDL son intercambiables con las
principales marcas usadas en Mxico.
Entonces cul es la diferencia?
La diferencia es tener un almacn en Mxico para que
91% de los pedidos lleguen al cliente el da siguiente.
La diferencia es tener stock de mtrico y pulgada.
La diferencia es tener 100% de nuestra produccin
inspeccionada nunca por lotes. Cuando tiene que
impresionar a su cliente con rapidez y calidad,
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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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800
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%.
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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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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.
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Centrado de Troqueles y Preciso
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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
Por Peter Ulintz
Peter Ulintz ha trabajado en la industria del
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Troqueles desde el Diseo
Esta descarga
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cabezas de los
punzones.
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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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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.
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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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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-
malmente, cuando se cortan piezas
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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
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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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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.
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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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Armazn EstndarTransportador de
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
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7/23/2019 Metal Forming Primavera 2014
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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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