Retroceso elástico y tolerancia de plegado en el plegado en prensa
Cada plegado devuelve parte de su ángulo cuando se retira la carga, y el desbaste debe desarrollarse para la longitud que realmente ocupa el plegado. Esta página recopila las reglas del eje neutro que sustentan la tolerancia de plegado, los factores que determinan cuánto retrocede un plegado y los métodos de matriz que mantienen el ángulo.
| Caso | Suposición de trabajo |
|---|---|
| Radio interior inferior al doble del espesor del material | Se supone que el eje neutro se sitúa a 1/3 del espesor del material desde el radio interior del plegado. |
| Radio interior igual o superior al doble del espesor del material | Se supone que el eje neutro se sitúa a 1/2 del espesor del material desde el radio interior. |
| Rango reportado por muchos expertos | El verdadero eje neutro se desplaza entre 0,2 y 0,5 veces el espesor del material desde el radio interior. |
- El metal se estira por encima del eje neutro y se comprime por debajo, y la posición del eje se desplaza según el método de plegado. Un plegado realizado con un reborde de arrastre ajustado necesita menos metal que un plegado al aire en una plegadora, porque el arrastre estira el metal.
- La longitud exacta de un plegado se determina por prueba y error, que es también la razón por la que los estampados de tolerancia ajustada se desarrollan en la prensa y no sobre el papel.
| Ángulo de plegado | Coeficiente | Cómo se utiliza |
|---|---|---|
| Plegados de 90 grados | 1.57 | El número de radianes en 90 grados, multiplicado por el eje neutro supuesto. |
| Plegados en otros ángulos | 0,0175 por grado | Multiplique el número de grados de plegado por 0,0175, el número de radianes en un grado, y utilice el resultado en lugar de 1,57. |
Qué significa rigidez aquí
La rigidez es función del módulo de elasticidad, por lo que el acero dulce, con un módulo alto en relación con su resistencia a la tracción, retrocede menos que un material con un módulo más bajo a un nivel de resistencia comparable.
La magnitud del retroceso elástico es difícil de predecir. Para trabajos de tolerancia ajustada, el valor para un material y un método de conformado específicos se desarrolla en condiciones reales de producción, y si la compensación se omite en la matriz se corrige después en el taller de reparación. El retroceso elástico detrás de una holgura grande de acero de arrastre puede alcanzar varios grados o más.
| Factor | Por qué aumenta el retroceso elástico |
|---|---|
| Mayor resistencia del material | Queda más tensión bloqueada en el plegado. |
| Material más delgado | Menos sección para sostener el plegado. |
| Menor módulo de elasticidad | El material recupera más de la deformación cuando se retira la carga. |
| Radio de matriz mayor | Un arco más largo almacena más energía elástica. |
| Mayor holgura de acero de arrastre | El plegado se trabaja menos, por lo que se elimina menos retroceso elástico en la herramienta. |
| Menos irregularidad en el contorno de la pieza | Un reborde con contorno o superficie irregular retiene un ligero retroceso elástico. |
| Contorno superficial más plano | El mismo efecto a lo largo del plegado. |
Plegado excesivo
El método más común es el plegado excesivo. El material se pliega más allá del ángulo deseado y se deja que retroceda hasta el objetivo. El plegado al aire, la operación más simple de las tres, necesita el menor tonelaje para el trabajo que realiza y depende de una repetibilidad exacta del recorrido del ariete, por lo que la cantidad de sobrecarrera se ajusta experimentalmente.
El plegado excesivo por sí solo no mantiene un plegado en un material que varía, y aquí es donde entran los dos métodos siguientes.
Acuñado
El acuñado, también llamado plegado al fondo, lleva todo el espesor del metal hasta el límite elástico en la zona del plegado. Produce plegados precisos y definidos con menos sensibilidad a las condiciones del material que el plegado al aire, y elimina las tensiones residuales que causan el retroceso elástico en primer lugar.
El precio es fuerza y desgaste de la matriz. El acuñado puede necesitar de cinco a diez veces el tonelaje del simple plegado al aire, la deflexión de la máquina crece con el tonelaje y la matriz se desgasta más rápido. Cuando un plegado debe ser preciso en toda su longitud, el ajuste del ariete puede no ser suficiente y la bancada debe calzarse. El acero para herramientas de una matriz de acuñado es una lista propia, y se expone en la página de selección de matrices de acuñado.
Rebordeado por arrastre y el método mejorado
El método común para contener el retroceso elástico en un reborde por arrastre es acuñar la parte superior del plegado con el acero de reborde. Su límite es la compensación que puede soportar, lo que deja un ángulo de plegado distorsionado en algunos trabajos. El acuñado también deja una marca que puede debilitar el estampado, y si se empuja demasiado la presión, el metal en la parte superior del plegado se extruye hasta una condición débil y distorsionada.
El mejor método alivia el radio en el acero de reborde para que nunca toque la parte superior del radio de plegado. Una forma es aliviar el acero de reborde a unos 20 grados tangente al radio. Otra es mecanizarlo a un radio mayor que el exterior del plegado. El acero de reborde se posiciona entonces de modo que el punto más ajustado caiga de 45 a 60 grados más allá de la parte superior del radio, y el lado del acero de conformado se alivia 5 grados o más para que el material pueda plegarse en exceso. El resultado es más tolerante al ajuste de la prensa y a la variación del material que acuñar la parte superior del plegado.
| Causa | Qué le hace al plegado |
|---|---|
| Cambios en el límite elástico del material | Un lote diferente se dobla a un ángulo distinto con el mismo ajuste. |
| Variación en el espesor del material | El espesor desplaza el eje neutro y el tonelaje a la vez. |
| Variación de la máquina por cambios de temperatura | La prensa no es la misma máquina al final de una tirada larga. |
| Deflexión de la máquina | Más visible en camas largas de plegadora, donde el centro del doblez cede más que los extremos. |
Compensación
Un cambio en cualquier condición que afecte el ángulo de doblez se responde normalmente con un ajuste del recorrido del ariete, y la deflexión de la cama de la plegadora se responde con suplementos. Algunas plegadoras incorporan dispositivos automáticos de compensación de deflexión, como cilindros hidráulicos integrados en la cama. Cuando se requiere una fuerza elevada debido a material más grueso o más duro, un simple ajuste del ariete puede no ser suficiente.
- El radio que se conforma debe ser al menos el doble del espesor del metal, para mantener la concentración de tensiones fuera de la pieza.
- Los bloques de conformado se fabrican más anchos que la pieza de trabajo, y su altura sigue una relación aproximada de 1 a 1,5.
- Una matriz de conformado maciza ejerce una gran presión lateral sobre el bloque de matriz hembra. Una opción es un bloque hembra fabricado con dos piezas de acero para herramientas unidas por tirantes pretensados, lo que también protege la herramienta si se alimenta un doble recorte. Un alivio bajo el centro del bloque transfiere gran parte de la deformación por tracción a la base más robusta.
- Cuando se alcanzan presiones de acuñado, hacer funcionar la matriz en una prensa hidráulica limita la presión aplicada sobre ella.
- Un buen pulido en los bloques de conformado protege la superficie del estampado, y la tabla de rugosidad superficial cubre los acabados con los que se mide el trabajo.
- El punzón se fabrica con un buen grado de acero para herramientas, tratado térmicamente para tenacidad. La fuente nombra S5 o S7 como buenas opciones para trabajos severos, y la página de S7 cubre el grado en detalle. La familia de conformado y doblado en su conjunto se recoge en matrices de conformado, embutición y doblado.
El rebordeado de agujeros es el mismo problema a 90 grados
Un reborde formado alrededor de un agujero previamente punzonado a 90 grados es un reborde estirado en ese ángulo, y el tamaño del agujero punzonado se calcula con los mismos principios que un doblez a 90 grados. Un reborde estirado más de 2,5 veces el espesor del metal en altura puede agrietarse. Rebarbar el borde del agujero antes de la operación de extrusión ayuda, y acuñar el borde del agujero es una buena forma de reforzarlo, particularmente en trabajos con matriz progresiva.
Qué acero requiere la herramienta
Las matrices de doblado y conformado se eligen sobre la misma base que el resto de la herramienta de prensa, con el desgaste por un lado y la tenacidad por el otro. La lista corta para esta clase de herramienta está en la página de selección de matrices de doblado y conformado, y la familia más amplia se recoge en cold work tool steels.
Confirmar antes de cotizar
Estas cifras son solo para referencia general. El retroceso elástico y el margen de doblado varían con el material, la herramienta y la prensa, y la fuente recomienda prueba y error para trabajos de tolerancia ajustada. Confirme con su propia prueba o contacte a Aobo Steel.
Páginas de referencia relacionadas
Holgura de la matriz y fuerza de corte · Holgura y radios en la embutición profunda · Cómo seleccionar aceros para herramientas · Tool steel supply
Fuentes: Fundamentals of Tool Design, Sixth Edition (Society of Manufacturing Engineers, 2010), Capítulo 8, las secciones de doblado, retroceso elástico, doblado al aire, acuñado, rebordeado por arrastre, diseño de matrices de conformado y rebordeado de agujeros, con las Figuras 8-15 a 8-23. Datos de referencia solo para comparación. Confirme el margen de doblado y la compensación del retroceso elástico con su taller de matrices antes de la producción. Aobo Steel suministra acero para herramientas en condición recocida.