Por qu cambian los ngulos del dado?En el formado con aire en una prensa dobladora, el ngulo del dado juega unDECEMBER 12, 2013

Figure 1: El no igualar el ngulo del dado y el punzn puede crear una situacin peligrosa. Cuando el ngulo del punzn es mayor que el ngulo del dado (como se muestra aqu), el dado en s puede romperse, y en algunos casos, explotar.Desde el inicio de la Revolucin Industrial hasta que el formado con aire se convirti en el mtodo de doblado con prensa elegido en las dcadas de 1970 y 1980, los fabricantes embutan o acuaban hoja metlica. Cuando doblaban placa u hoja a ngulos mayores a 90 grados complementarios, formaban el material. En realidad era formado con aire, pero en aquel tiempo el formado con aire como lo conocemos no estaba definido como un proceso.En el acuado, los dados se cortaban angularmente al ngulo estndar esta-blecido del doblez; se usaba un conjunto de punzn y dado a 90 grados para producir un doblez a 90 grados. Un punzn complementario a 45 grados hermanado con un ngulo de dado incluido de 135 grados establecera un doblez complementario de 45 grados en el material. En el punto de contacto pleno entre las caras del dado y las superficies del material, se aplicaba presin en la cara del punzn, y el material era adelgazado en el punto de doblez. No exista recuperacin elstica porque el material era golpeado tan fuerte que realineaba su estructura molecular, dejando al material en una condicin comprometida.El embutido era un poco diferente. El radio segua siendo forzado en el material, pero haba una separacin angular entre las caras del dado y del punzn. Esto reduca dramticamente el tonelaje de formado, pero segua usando el ngulo del dado como el ngulo establecido del doblez. Debido a que la mayor parte del doblado involucra ngulos de doblez de 90 grados, los dados comunes eran de 90 grados y los punzones eran de 90 u 88 grados complementarios.Tambin existan dados agudos para sobre-doblado a 45 y 30 grados. Pero insisto, el formado todava estaba por definirse. El doblado en un dado agudo era a prueba y error, usando una pieza de prueba para desarrollar la deduccin del doblez.Problemas con el herramental planeadoEntonces, cmo evolucion el formado con aire a una operacin definida? Empez a finales de la dcada de 1970 e inicios de la dcada de 1980, con el advenimiento del herramental para prensa maquinado con precisin.Antes de ese tiempo, todos los dados y punzones, sin importar el perfil, se entregaban en secciones largas. Slo herramientas especiales y a la medida podan ordenarse en longitudes especficas. Esto significaba que las secciones de punzn y dado tenan que cortarse a partir de la herramienta ms grande para crear juegos, y es aqu donde empezaban los problemas. Si no se pona el juego de punzn y dado en el orden exacto en que se haban cortado y viendo hacia la misma direccin, el formado con aire sera una batalla.Estas herramientas para prensa estilo planeado eran raras, en caso de existir, marcadas en la forma en que se marcan las herramientas modernas maquinadas con precisin. Usted no tena idea de lo que eran los parmetros de herramienta: nmero de herramienta, lmites de carga, radios y ngulo. No haba dos herramientas iguales, o incluso la misma de extremo a extremo o de lado a lado. Cierto, slo haba unas cuantas milsimas de pulgada de diferencia de extremo a extremo, pero hasta una variacin de 0.003 a 0.005 pulgadas de extremo a extremo en la herramienta podra aumentar a una diferencia de 0.008 a 0.010 pulgadas si no se emparejaba adecuadamente. Esto tena un profundo efecto en el producto terminado.Introduccin de las herramientas maquinadas con precisinLa herramientas maquinadas con precisin son completamente intercambiables, emparejables, y tienen slo de 0.0004 a 0.0008 pulgadas de error. Ese tipo de precisin, acoplado con el CNC, permiti que el formado con aire se convirtiera en un proceso definido reconocido. Una pieza de trabajo poda presionarse de manera consistente entre las dos esquinas superiores ahora altamente definidas del dado y la punta del punzn, creando el ngulo de doblez y el radio interior.El formado con aire en trminos prcticos significa que el radio interior es un porcentaje de la abertura del dado, con base en el tipo de material, y el ngulo es establecido por la profundidad de penetracin en el dado. No hay contacto pleno entre el punzn, el dado y el material. Por lo tanto, el ngulo del dado no tiene efecto directo en el proceso de formado con aire. Esto adems significa que usted puede producir rpida y fcilmente las partes requeridas sin importar el ngulo incluido del dado. Un ngulo de dado de 30 grados producir el mismo radio que un ngulo de dado de 85 grados; es el ancho de la abertura del dado lo que cuenta.Entonces, por qu los ngulos de dado cambian? Hay dos respuestas separadas pero que coinciden en parte; una se relaciona con las aberturas angostas del dado, y la otra tiene que ver con dados ms grandes.

Figure 2: A menos que sean de un diseo a la medida, los punzones redondos de dimetro grande efectivamente tienen un ngulo de punzn de 90 grados.El reino de lo pequeoLos dados maquinados con precisin sin relieve estn disponibles (con excepciones) en 90, 88, 85, 78, 73, 45 y 30 grados. La razn por la que los ngulos de dado cambian en parte es para compensar la recuperacin elstica. Un ngulo ms angosto de dado permite una mayor cantidad de penetracin disponible en el espacio del dado, mientras que fuerza ms el material alrededor de la punta del punzn durante el proceso de formado.Conforme el radio del doblez se hace ms grande, la cantidad de recuperacin elstica aumenta. En un catlogo tpico de herramientas usted encontrar que, hasta 0.05 pulgadas de abertura del dado hay muchos anchos disponibles, sin embargo la mayora de los dados son 90 grados. De 0.5 a 1 pulgada, el nmero de aberturas de dado disponibles disminuye, y el ngulo cambia a 88 grados. De 1 a 2 pulgadas, la variedad de aberturas de dado se reduce ms, y el ngulo de dado cambia a 85 grados. (Este ejemplo es para una discusin general; los catlogos de fabricantes de herramental especficos pueden diferir.)Si usted usa una abertura de dado menor a 0.5 pulgadas, su material es delgado y el radio pequeo con poca o ninguna recuperacin elstica. Si usa una abertura de dado de 0.5 a 1 pulgada, usualmente usted est trabajando con un doblez de radio mayor. Un radio grande tendr ms recuperacin elstica, por lo que los ngulos de dado incluidos se hacen ms pequeos. De 1 a 2 pulgadas, la variedad de ngulos incluidos disminuye de nuevo, y el grado de esos ngulos de dado incluidos disminuye an msde nuevo, debido a que los dados ms grandes usualmente forman radios ms grandes incluso con ms recuperacin elstica.Tenga cuidado al seleccionar el ngulo del punzn, el cual debe ser igual o menor que el ngulo incluido del dado (vea laFigura 1). Si usted trata de emparejar un dado de 85 grados con un punzn de 90 grados, las herramientas interactuarn directamente y el dado se romper. Si esto ocurre con herramientas templadas a un valor cercano a Rockwell 75, explotarn y lanzarn proyectiles.Una ltima consideracin tiene que ver con el ancho mnimo de la pestaa. Mientras menor sea el ngulo incluido del dado, mayor ser el ancho de pestaa mnimo requerido. Por esta razn, es posible que tenga que revisar el ngulo del dado incluido con base en las pestaas mnimas requeridas.Por ejemplo, para un ngulo de 90 grados, la pestaa mnima desde el borde de la pieza de trabajo hasta la lnea de doblez es igual a 70 por ciento de la a-bertura del dado. As que, multiplicando la abertura de un dado de 90 grados por 0.7, sabemos la dimensin mnima de la pestaa. Cuando se tiene un ngulo de dado de 30 grados, el multiplicador es 1.5 veces mayor que el de un dado de 90 grados, lo cual aumenta el ancho de pestaa mnimo requerido.En el reino de lo pequeo, necesitamos revisar la abertura del dado y el ancho mnimo de pestaa al seleccionar un ngulo de dado. Necesitamos definir el ancho del dado con el ngulo ms angosto capaz de producir los valores mnimos de dimensin de la pestaa y la abertura de dado adecuada para que flote el radio interior requerido, con base en la regla del 20 por ciento (vea la barra lateral).En el reino de los gigantesEn el reino de lo pequeo, las aberturas y ngulos de dado son generosos, pero en el reino de lo grande, ste no es el caso. Poniendo aparte las herramientas diseadas a la medida, los punzones de radio grande se hacen comnmente de barras o tubos de pared gruesa. Estos punzones redondos efectivamente tienen un ngulo de punzn de 90 grados (vea laFigura 2).En el reino de lo pequeo, si te-nemos 2 grados de recuperacin elstica, necesitamos un punzn con un ngulo 2 grados menor que el ngulo de dado para proporcionar la separacin que se necesita. Pero de nuevo, conforme aumenta el radio, aumenta la recuperacin elstica. En hoja metlica, la recuperacin elstica puede ser hasta de 60 gradosas que, cmo se compensa esto?Introduccin del dado con relieve (vea laFigura 3). Aqu el espacio del dado ha sido realzado, y no hay contacto entre la cara del dado y del punzn. Esto permite que el punzn entre profundamente en el espacio del dado y, para compensar la recuperacin elstica, aproveche el ngulo de dado incluido de 78 o 73 grados.

Figure 3: Una cara de dado con relieve permite al punzn bajar ms dentro del espacio del dado. Esto puede ser crtico al compensar la recuperacin elstica en aplicaciones de radio grande.Aunque en este caso surge otra situa-cin: roturas mltiples (vea laFigura 4). Debido a que se est presionando un punzn de 90 grados en un dado con relieve de 73 grados, el radio interior del doblez ser mucho ms pequeo que el radio del punzn. Y debido a que se est haciendo un doblez agudo, de 30 a 60 grados ms all de 90 grados (de nuevo, por la recuperacin elstica), el radio en la parte se volver ms reducido que el radio del punzn durante el formado. Note que esto puede ocurrir incluso en dobleces de radio pequeo, pero en dobleces de radio grande el efecto se vuelve ms pronunciado.Claro que se podra calcular con precisin el radio de punzn requerido necesario para que flote el radio de doblez deseado, pero esto es muy difcil de hacer. La mejor forma de mitigar este efecto es agregar una almohadilla de uretano de bajo durmetro con forma en el fondo del dado. Si no se cuenta con una almohadilla de uretano, una seccin de manguera para agua de alta presin servir para el mismo propsito. Conforme el material presiona la almohadilla, la almohadilla presiona de regreso la hoja, forzndola a tomar el radio de la herramienta mientras que sigue permitiendo una penetracin profunda en el espacio del dado y la capacidad de incorporar el ngulo de dado angosto.(Note que hay muchos otros estilos de dados, como las herramientas de uretano Rolla-V y especiales, diseadas especficamente para dobleces de radio grande en hoja metlica. stas se basan en principios diferentes a los de los dados discutidos aqu.)Previsin para cada reinoSeleccionar el ngulo y ancho de dado correcto requiere un poco de previsin con base en el producto y en el material, especialmente ahora que los fabricantes de herramientas estn agregando ms opciones de anchos y ngulos89 u 87 grados, por ejemplo. Algunos estn empezando a producir ngulos de punzn y dado en incrementos de 0.5 grados.Cuando seleccione su herramienta, asegrese de igualar el ngulo de dado y punzn correctamente. En el reino de lo pequeo, el ngulo de dado debe ser igual o mayor que el del punzn. En el reino de lo grande, usted necesita considerar las roturas mltiples, y el ngulo de dado debe ser realzado para permitir la compensacin de la recuperacin elstica.Durante el formado con aire, el ngulo de doblez no se basa directamente en el ngulo del dado, pero eso no hace que el ngulo del dado sea menos crtico. Seleccionar el ngulo de dado incorrecto mnimo puede causar graves problemas de precisin y configuracin. En el peor de los casoscuando el ngulo del punzn es en realidad ms ancho que el ngulo del dadopuede crear una situacin peligrosa, que incluso ponga en riesgo la vida.

Figure 4: En un doblez de radio grande, ocurren roturas mltiples, en las cuales el radio se aprieta y no se adapta al radio del punzn durante el formado. Se puede mitigar este efecto insertando una almohadilla de uretano en el fondo del dado.