Rendimiento, tracción y doblado de piezas pequeñas de metal en la prensa plegadora

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Este mes, escuchamos a dos lectores leídos, uno con una pregunta sobre terminología, otro sobre doblar piezas extremadamente pequeñas. Uno enfatiza cuán importante es que todos en el comercio usen los mismos términos. Muchos usan términos indistintamente cuando, en realidad, no son intercambiables. El otro muestra que, si bien los que están en el comercio de doblado trabajan con los mismos fundamentos, todavía tienen muchas posibilidades de ser creativos.

Pregunta: Cuando analiza la regla del 20 % en sus artículos, utiliza acero laminado en frío (CRS) con una resistencia a la tracción de 60 KSI como referencia para estimar el radio de curvatura de diferentes materiales. También mencionó que 60 KSI es la resistencia a la tracción de A36 CRS.

Junto con la resistencia a la tracción, he visto los términos "límite elástico" y "resistencia máxima a la tracción". Cuando se refiere a la resistencia a la tracción, supongo que se refiere a la resistencia máxima a la tracción, no al límite elástico.

Respuesta: Al igual que muchos términos en nuestro oficio, el límite elástico y la resistencia máxima a la tracción a menudo se usan indistintamente. Por supuesto, no son intercambiables y tienen significados y valores precisos. Lo mismo podría decirse de los términos de flexión como margen de flexión, retroceso exterior, deducción de flexión y el factor k.

En términos simples, el límite elástico representa el punto en el que la propiedad elástica del metal se vuelve plástica. La propiedad elástica es cuando el material se libera de la carga y vuelve a su forma original. Cuando la carga alcanza el punto de fluencia, el material se dobla y permanecerá doblado, menos algunos grados de recuperación elástica (consulte la Figura 1).

La resistencia máxima a la tracción (a menudo denominada resistencia a la tracción) representa la cantidad de tensión o carga que un material puede soportar hasta que comienza a estirarse y finalmente se rompe. En otras palabras, la resistencia a la tracción es la resistencia de un material a la tensión causada por una carga mecánica que se aplica, en este caso, por el punzón de la prensa plegadora. El punto de fractura se explica por sí mismo; lo rompiste, amigo. Y tiene razón, trabajo con la máxima resistencia a la tracción, con 60 000 PSI como valor de resistencia promedio para nuestro material básico de acero dulce.

La regla del 20% ayuda a determinar cuál será el radio formado por aire cuando se incline sobre una abertura de troquel específica. (Se llama así por el comportamiento de formación del acero inoxidable 304, que forma su radio en aproximadamente el 20 % de la abertura del dado). Doy un rango de porcentajes de radio para varios materiales. Para el acero A36, los porcentajes de apertura de la matriz pueden oscilar entre el 15 % y el 17 %, siendo el 16 % el valor medio. Por lo tanto, cuando forma A36 con aire, el radio resultante será entre el 15 % y el 17 % de la abertura del troquel.

El rango de valores podría incluso ser más significativo en algunos casos. ¿Por qué? La respuesta es simple: no hay dos piezas de material iguales. Los valores de resistencia última a la tracción, límite elástico, dureza, módulo de elasticidad y otras variables difieren dentro de cada calor. (Calor es el nombre de cada nuevo lote de metal fundido). Esta es también la razón por la cual la regla del 20% es solo una regla general. Sin embargo, es una regla general bastante precisa.

Pregunta: Doblamos pequeños resortes de chapa de 0,213 pulgadas de ancho por 1,33 pulgadas de largo. Requieren cuatro curvas de 90 grados y entre dos y cuatro curvas abiertas adicionales. El material es típicamente acero inoxidable serie 300 de 0,003 a 0,015 pulgadas de espesor, totalmente duro o semiduro, todo fotograbado. Usamos una prensa plegadora muy precisa y repetible con herramientas personalizadas que fabricamos internamente. ¿Funcionan las fórmulas y los métodos de plegado con aire utilizados para piezas más pesadas para estas piezas muy pequeñas?

El doblado con aire funciona bien en el material más delgado, pero mis partes más gruesas tienden a doblarse y agrietarse. Estoy en el proceso de fabricar nuevas herramientas con un radio de perforación más grande, pero los diseñadores de piezas tienden a colocar cortes demasiado cerca de los pliegues, o quieren pliegues muy juntos, por lo que estoy un poco limitado en lo que puedo hacer. También tenemos próximas piezas con curvas de 150 grados que necesitan un radio mucho mayor, y no estoy seguro de cómo debería ser esa herramienta.

Figura 1La curva tensión-deformación muestra el límite elástico, la resistencia máxima a la tracción y el punto de fractura.

Respuesta: Al tener mi propio taller al mismo tiempo, realizando el mismo tipo de trabajo que usted, puedo decirle sin duda que sí, las fórmulas funcionan tanto en materiales de pequeña como de gran escala. Sin embargo, no mencionó las tolerancias de su pieza terminada. Habiendo estado allí alguna vez, supongo que trabajas con valores de ±0,001 pulgadas y ángulos con medio grado de error. Sin duda, eso es pequeño, pero el error como porcentaje del grosor del material es casi el mismo que para el material más grueso, alrededor del 10% del grosor. Eso hace que sea relativamente fácil mantener las piezas según las especificaciones requeridas en la impresión.

¿Necesita incluir los cálculos para el margen de flexión y la deducción de flexión? La respuesta es... a veces. Sí, me doy cuenta de que fue una respuesta vaga, así que permítanme explicar.

Si está formando con un radio de punzón igual o menor que el espesor del material, los valores calculados son tan pequeños que, en su mayor parte, no hacen mucha diferencia en las dimensiones finales de la pieza. Dicho esto, todavía se producen curvas pronunciadas incluso a esta escala; más sobre esto en breve.

Por otro lado, los radios de curvatura que son más grandes que el grosor del material generalmente requerirán que se traten las deducciones de curvatura y las tolerancias de curvatura debido al alargamiento que se producirá.

Doblar a una escala tan pequeña requiere herramientas únicas. En primer lugar, encuentre algunas reglas de corte de rectificado fino y endurecimiento profundo (FG DEH), como los cortadores Sandvik Dieflex. Estos miden aproximadamente 2 pulgadas de alto y están afilados como cuchillas. Ten cuidado. Pueden cortarte fácilmente hasta los huesos con solo manipularlos. Es posible que desee tomar una lima fina y romper el borde para hacerlos más seguros.

Cuando el radio del punzón es tan afilado, incluso un doblez con un espesor de material de 0,010 pulg. se puede doblar de forma aguda. Deberá estar atento a todo lo que implica una curva pronunciada. Use la misma regla para radios de curvatura más grandes y monte una pieza de material redondo con el radio correcto en el punzón.

Para curvas de mayor radio, haga el punzón tal como lo discutimos. Pero aquí, formaría mis curvas más grandes en una almohadilla de uretano. Construya una caja de retención con un canal de aire debajo de la almohadilla de uretano. La almohadilla de uretano debe tener una clasificación de durómetro de 50 a 60 y ser 10 veces el volumen del material y el radio del punzón. El uretano actúa como un sólido hidráulico y distribuye la carga por igual en todas las direcciones, obligando al material a adoptar el perfil del punzón (consulte la Figura 2).

Para los pliegues que están muy juntos en piezas extremadamente pequeñas, deberá ser creativo. Tome cuatro longitudes de reglas de corte, desplace un poco dos de ellas, dé la vuelta a un par y haga una herramienta de compensación (vea la Figura 3).

Hable con su casa de fotograbados acerca de las líneas de medio grabado centradas en la línea de pliegue para el interior del pliegue. Este proceso establece la línea de doblez para dobleces en cualquier dirección.

Un último consejo: centrar su punzón y troquel es una de las partes más esenciales de configurar una prensa plegadora. Pero la pregunta es, ¿cómo se alinea un punzón afilado como una navaja de 0,032 pulgadas de grosor y se lo centra en una abertura de matriz de 0,04 pulgadas de ancho? Es demasiado pequeño para verlo a unos centímetros de distancia. Una lupa no funcionará porque no puedes acercarte lo suficiente para usarla, y no puedes meter la cabeza entre la cama y el carnero, entonces, ¿cómo lo ves para centrarlo?

Figura 2 Intente formar sus curvas de radio más grande sobre una almohadilla de uretano. Construya una caja de retención (izquierda) que le dejará espacio para incluir un canal de aire debajo de la almohadilla de uretano.

Usé dos cámaras web pequeñas, hice accesorios para sostenerlas, las monté en la baranda de la cama y las conecté a mi computadora portátil. Funcionó a la perfección, con excelentes vistas y una alineación perfecta del punzón y la matriz (consulte la Figura 4).

En conclusión, cuando esté doblando en una escala tan pequeña, sea creativo. No es tan difícil como crees.