OPERACIONES DE CORTE Y DOBLADO

Taller de Procesos de Manufactura Trimestre IV

OPERACIONES DE CORTEEl corte de lámina se realiza por una acción de cizalla entre dos bordes afilados. La acción de cizalla se describe en los cuatro pasos esquematizados:

Cizalladora de guillotina

formas características de los bordes cizallados

Cizallado, punzonado y perforado

El cizallado Es la operación de corte de una lámina de metal a lo largo de una línea recta entre dos bordes de corte

El cizallado se usa típicamente para reducir grandes láminas a secciones más pequeñas para operaciones posteriores de prensado.

El punzonadoEl punzonado implica el corte de una lámina de metal a lo largo de una línea cerrada en un solo paso para separar la pieza del material circundante

La parte que se corta es el producto deseado en la operación y se designa como la parte o pieza deseada. El perforado es muy similar al punzonado, excepto que la pieza que se corta se desecha y se llama pedacería.

Ingeniería del corte de láminas metálicas

Los parámetros importantes en el corte de láminas metálicas son el claro entre el punzón y el dado, el espesor del material, el tipo de metal y su resistencia, y la longitud del corte.

Claro: En una operación de corte, el claro c es la distancia entre el punzón y el dado. Los claros típicos en el prensado convencional fluctúan entre 4 y 8% delespesor de la lámina metálica t.

Efecto de los claros inapropiados

En operaciones especiales que requieren bordes muy rectos como en el rasurado y el perforado, el claro es solamente el 1 % del espesor del material.

Claro ó espacio

El claro correcto depende del tipo de lámina y de su espesor. El claro recomendado se puede calcular por la siguiente fórmula:

tAc c

Dondec = claro, mm ó pulgAc = tolerancia;t = espesor del material, mm ó pulg

La tolerancia se determina de acuerdo con tipo de metal, Los metales se clasifican por conveniencia en tres grupos dados en la tabla siguiente con un valor de Ac asociado a cada grupo.

Tolerancia Ac

Dimensiones del punzón y troquel

Para corte de formas

Diámetro del punzón de corte de formas = Db - 2c

Diámetro del dado de corte de formas = Db

Para perforado:

Diámetro del punzón para corte de agujeros = Dh

Diámetro del dado para corte de agujeros = Dh +2c

Claro angularPara que las formas o la pedacería caigan a través del dado, la abertura del dado debe tener un claro angular entre 0.25º y 1.5º de cada lado. El claro angular se muestra en la

Fuerza de corte, F

Es importante estimar la fuerza de corte porque ésta determina el tamaño (tonelaje) de la prensa necesaria. La fuerza de corte F en el trabajo de láminas puede determinarse por:

LtSF

Donde

S = resistencia al corte de la lámina, MPa ó lb/pulg2

t = espesor del material, mm ó pulgL = longitud del borde de corte, mm ó pulg.

Si no conocemos S,

LtTSF 7,0

Donde

TS = resistencia última a la tensión, (MPa).

Otras operaciones de corte de láminas metálicas

Corte en trozos y partido El corte en trozos es una operación de corte en la cual las partes se separan de una tira de lámina metálica cortando el borde opuesto de la parte en secuencia, como se muestra en la figura:

(a)Corte en trozos y (b) partido.

Otras operaciones de corte de láminas metálicas

Ranurado, perforado múltiple y muescado El término de ranuardo se usa algunas veces para la operación de punzonado en la cual se corta un agujero rectangular o alargado,

(a) Ranurado, (b) perforado múltiple, (c) muescado y semimuescado. El símbolo v indica velocidad.

Otras operaciones de corte de láminas metálicas

Recorte, rasurado y punzonado finoEl recorte es una operación de corte que se realiza en una parte ya formada para remover el exceso de metal y fijar su tamaño. Un ejemplo típico es el recorte de laporción superior de una copa hecha por embutido profundo para fijar la dimensión deseada.El rasurado es una operación de corte realizada con un claro muy pequeño destinada a obtener dimensiones precisas y bordes lisos.El punzonado fino es una operación de cizallado que se usa para cortar partes con tolerancias muy estrechas y obtener bordes rectos y lisos en un solo paso.

EJEMPLO

Se corta un disco de 150 mm de diámetro de una tira de acero laminado en frío medio endurecido de 3,2 mm de espesor, cuya resistencia al corte es de 310 MPa. Determine a) los diámetros apropiados del punzón y del

dado. b) b) la fuerza de corte.

EjercicioSe diseña un troquel para corte de formas. Se requiere cortar el contorno de la pieza que se muestra en la figura. El material tiene 4 mm de espesor y es acero inoxidable(medio endurecido). Determine: a) las dimensiones del punzón para corte de formas y la abertura del troquel.

b) Los requerimientos de tonelaje para la operación de corte de formas si el acero inoxidable tiene una resistencia al corte de 600 Mpa.

Operación de dobladoEn el trabajo de láminas metálicas el doblado se define como la deformación del metal alrededor de un eje recto.

(a) Doblado de lámina metálica; (b) en el doblado ocurre elongación a la tensión y a la compresión.

Doblado en v y doblado de bordes

Las operaciones de doblado se realizan usando como herramientas de trabajo diversos tipos de punzones y dados. Los dos métodos de doblado más comunes y sus herramientas asociadas son el doblado en V, ejecutado con un dado en V; y el doblado de bordes, ejecutado con un dado deslizante.

Los símbolos v = velocidad, F = fuerza de doblado aplicada, Fh fuerza de sujeción.

Doblado en VEn el doblado en V, la lámina de metal se dobla entre un punzón y un dado en forma de V, los ángulos van desde los muy obtusos hasta los muy agudos. El doblado en V se usa generalmente para operaciones de baja producción y se realizan frecuentemente en una prensa de cortina, los correspondientes dados en V son relativamente simples y de bajo costo.

Doblado de bordesEl doblado de bordes involucra una carga voladiza sobre la lámina de metal. Se usa una placa de presión, que aplica una fuerza de sujeción Fh para sujetar la lámina contra el dado, mientras el punzón fuerza la parte volada para doblarla sobre el borde del dado. El doblado se limita a ángulos de 90º o menores. Se pueden diseñar dados deslizantes más complicados para ángulos mayores de 90º. Debido a la presión del sujetador, los dados deslizantes son más complicados y más costosos que los dados en V y se usan generalmente para trabajos de alta producción.

Ingeniería del doblado

El metal, cuyo grosor es t se dobla a través de un ángulo, llamado ángulo de doblado α. El resultado es una lámina de metal con un ángulo inducido α', tal que α + α ' = 180º. El radio del doblez R se especifica normalmente sobre la parte interna, en lugar de sobre el eje neutral. Este radio del ángulo se determina por el radio de la herramienta que se usa para ejecutar la operación. El doblado se hace sobre el ancho de la pieza de trabajo w.

Tolerancia de doblado Si el radio del doblado es pequeño con respecto al espesor del material, el metal tiende a estirarse durante el doblado. Es importante poder estimar la magnitud del estirado que ocurre, de manera que la longitud de la parte final pueda coincidir con la dimensión especificada. Esta longitud se llama tolerancia de doblado y se puede estimar como sigue:

tKRA bab 360

2

DondeAb = tolerancia de doblado en (mm);α = ángulo de doblado en grados,R = radio de doblado, (mm);t = espesor del material, (mm);Kba es un factor para estimar el estirado.

Si R/t < 2 Kba = 0,333

Si R/t > 2 Kba = 0,5

Recuperación elástica Cuando la presión de doblado se retira, la energía elástica permanece en la parte doblada haciendo que ésta recobre parcialmente su forma original. Esta recuperación elástica es llamada recuperación elástica y se define como el incremento del ángulo comprendido por la parte doblada en relación con el ángulo comprendido por la herramienta formadora después de que ésta se retira.

Recuperación elástica

´´´

t

tSB

Dondeα' = ángulo comprendido por la lámina de metal, en grados;α‘t = ángulo comprendido por la herramienta de doblado, en grados.

Fuerza de doblado La fuerza que se requiere para realizar el doblado depende de la geometría del punzón y del dado, así como de la resistencia, espesor y ancho de la lámina de metal que se dobla. La fuerza máxima de doblado se puede estimar por medio de la siguiente ecuación, basada en el doblado de una viga simple:

DtwTSK

F bf2

DondeF = fuerza de doblado, (N);TS = resistencia a la tensión del metal en lámina, (MPa);w = ancho de la parte en la dirección del eje de doblez, (mm);t = espesor del material o la parte, (mm);D = dimensión del dado abierto en (mm)

Fuerza de doblado(cont.)

Kbf es una constante que considera las diferencias para un proceso real de doblado, Su valor depende del tipo de doblado; para doblado en V, Kbf = 1.33 y para doblado de bordes, Kbf = 0.33.

EJEMPLOSe dobla una pieza hecha de lámina de metal como se muestra en la figura 3.66. El metal tiene un modulo de elasticidad E = 205 GPa, resistencia a la fluencia de 275 MPa y resistencia a la tensión de 448 MPa. Determine

a) el tamaño inicial de la pieza b) b) la fuerza de doblado, si se usa un dado en V con una abertura D = 25

mm