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Jun 08, 2024

Los conceptos básicos (realmente) básicos de las herramientas de plegadora

Imagine que no sabe nada sobre chapa y es su primer día en el departamento de plegadoras. ¿Por dónde empiezas? Bueno, lo básico. Getty Images Es tu primer día de trabajo y estás entrenando.

Imagine que no sabe nada sobre chapa y es su primer día en el departamento de plegadoras. ¿Por dónde empiezas? Bueno, lo básico. imágenes falsas

Es su primer día en el trabajo y está entrenando para convertirse algún día en operador de plegadora. Ve algunas herramientas en un carro al lado de cada plegadora. En algunas máquinas se ve a los operadores utilizando un único conjunto de herramientas, mientras que en otras se ve a personas configurando varios conjuntos de herramientas en la máquina.

La operación puede parecer bastante sencilla. Un operador toma una pieza de chapa o placa y la desliza entre dos herramientas. Verá que la herramienta superior (el punzón) desciende hacia la herramienta inferior (troquel) para doblar la pieza. No es gran cosa, ¿verdad?

Equivocado. De hecho, la cantidad de cosas que suceden hace que el doblado sea uno de los procesos más complicados y menos comprendidos en la fabricación de metales. Y todo comienza con la interacción del punzón y la matriz de la máquina con la chapa.

Durante años, los editores de FABRICATOR han escuchado a líderes empresariales en la fabricación de metales opinar sobre la falta de talento experimentado, por lo que contratan novatos, personas que nunca trabajaron en chapa, tal vez nunca en la fabricación en ninguna capacidad. Algunos dicen que necesitan enseñar a sus empleados más principiantes a leer una cinta métrica.

Muchos en este negocio comienzan desde cero, lo que significa que las empresas sirven no sólo como empleadores sino también como maestros y, junto con la soldadura, el doblado de láminas de metal en la prensa plegadora sigue siendo uno de los procesos más difíciles de enseñar.

Un departamento de frenos puede tener dos tipos de novatos: uno es la persona que quizás simplemente quiera operar una plegadora, fichar e irse a casa. Está bien, pero lo que sigue probablemente no sea para él. Otro tipo, el novato curioso, podría tener esa chispa de interés que algún día podría ayudarlo a ascender en la escalera hasta convertirse en líder o supervisor de prensa de freno, o al menos en un líder informal y gurú técnico.

Aun así, lo que sigue comienza con conceptos básicos extremos, como definir qué es realmente un "radio de curvatura". A partir de ahí se da una breve muestra de algunos conceptos fundamentales. No encontrará fórmulas ni siquiera mejores prácticas específicas. Para aquellos, el novato puede consultar nuestra columna mensual Conceptos básicos de doblado del propio gurú del doblado de The FABRICATOR, Steve Benson, así como su libro del mismo nombre, publicado por la Asociación de Fabricantes y Fabricantes. Si es un gurú de la flexión con experiencia, este artículo no es para usted en absoluto, pero podría serlo para el nuevo empleado al que podría estar capacitando.

Algunos ingenieros en este negocio cuentan historias sobre cómo recibieron de un cliente un modelo CAD sólido de una pieza de chapa, vieron una curva y descubrieron que no tenía ningún radio. El software moderno ha hecho que esto sea menos común, pero es un testimonio de lo desconocido que es el doblado de chapa metálica incluso para quienes se dedican a la fabricación. Así que aquí están los conceptos básicos más básicos.

Cada curva tiene un ángulo y un radio. El ángulo de plegado es intuitivo, aunque cuando observe los dibujos de las piezas y mida las piezas formadas, necesitará saber si el ángulo especificado es interno o externo al plegado (consulteFigura 1).

¿Pero qué pasa con el radio? La fabricación de metales utiliza el término radio para describir curvas en láminas de metal, placas y las herramientas utilizadas para crearlas. Piense en la geometría de la escuela intermedia y secundaria: dibuje un círculo, coloque un punto en el centro y desde ese punto dibuje una línea recta hasta el borde. La distancia de esa línea recta es el radio. Cuanto más pequeño es el radio (más corta es la línea), más pequeño se vuelve el círculo y más pronunciada se vuelve la curva del círculo.

FIGURA 1Un ángulo de plegado especificado puede ser interno (entre los dos tramos del plegado) o externo (fuera del plegado).

En algunos dibujos es posible que vea una curva con un radio específico; Si ve, digamos, R .120 con una flecha apuntando hacia el interior de una curva, eso significa que la curva debe tener un radio de curvatura interior (es decir, el radio a lo largo de la superficie interior de la curva) de 0,120 pulgadas. El radio no es la distancia entre donde comienza y termina la curva (hay otro término para eso). En su lugar, imagine dibujar un círculo con un borde que se superponga a la curva del pliegue (consulteFigura 2 ). Ese círculo (y, por tanto, esa curvatura) debe tener un radio de curvatura interior de 0,120 pulgadas.

Cuando una plegadora se dobla, el metal se alarga ligeramente. Esto tiene que ver con la naturaleza de la compresión y expansión de la lámina o placa cuando se dobla. Considere la sección transversal del espesor de la chapa enFigura 3. Cerca del exterior de la curva se produce expansión, cerca del interior se obtiene compresión y la interacción de estas fuerzas empuja el eje neutro (el límite entre compresión y expansión) hacia el radio de curvatura interior. Los profesionales de las plegadoras definen ese cambio como el factor k, y es ese cambio el que hace que el metal se alargue o crezca.

Los profesionales (y el software moderno) utilizan el factor k y otras variables para tener en cuenta ese alargamiento. Implica calcular el margen de curvatura (longitud del eje neutro de la curvatura) y la deducción de curvatura, es decir, la cantidad que se deduce de las dimensiones originales para tener en cuenta ese alargamiento, de modo que cuando se dobla la pieza, sus dimensiones "crecen" hasta el tamaño deseado.

Si eres un novato total, esto probablemente se adentre demasiado en la maleza. Pero saber, al menos en sentido general, qué le sucede al metal cuando se dobla le brinda un buen punto de partida para aprender más.

Cuando ve a un operador tomar una pieza de chapa metálica cortada o perforada con láser (a veces llamada pieza en bruto), la desliza entre el punzón y la matriz contra los dedos o topes del tope trasero, que mantienen la pieza en bruto en el lugar correcto para doblarla. . Si la pieza de trabajo no está firme contra los topes o si hay algún problema con la posición de los dedos del tope trasero, es seguro que la flexión saldrá mal.

La forma de esas herramientas (el punzón superior y el troquel inferior) rige en parte cómo se produce el doblado. Los punzones convencionales tienen un radio en la punta del punzón (cuanto menor es el radio, más afilado es el punzón) y un ángulo de punzón. El troquel en V inferior tiene una abertura de troquel (también llamada abertura en V o ancho de troquel). El ángulo de esa V es el ángulo del dado, y la transición hacia esa abertura en V se llama radio del hombro del dado (verFigura 4).

Mire alrededor de la tienda y verá punzones de varias formas, y en la mayoría de ellos probablemente pueda discernir dónde está el ángulo. Es el ángulo del metal que conduce a la punta del punzón, donde el punzón toca el metal. Pero si su taller dobla piezas de trabajo grandes con radios grandes, es posible que también vea punzones redondos; En lugar de una pequeña punta del punzón, tienes una gran barra redonda al final del cuerpo del punzón. Entonces, ¿cuál es su ángulo de golpe? A menos que estén personalizados de alguna manera, los punzones redondos grandes tienen efectivamente un ángulo de punzonado de 90 grados (consulteFigura 6).

El operador inicia el doblado y la forma en que la pieza en bruto interactúa con el punzón y la matriz depende del método de doblado utilizado. El comienzo del ciclo de plegado es el mismo independientemente del método de plegado: la punta del punzón empuja la hoja hacia la abertura del troquel, deslizándola sobre los radios del hombro del troquel a cada lado de la V.

A partir de aquí, sin embargo, la acción de flexión depende del método de flexión que se utilice. Si trabaja en un fabricante general con una plegadora vieja, es posible que esté tocando fondo (consulteFigura 7 ). La punta del punzón presiona la lámina de metal hasta que “toca fondo” en la parte inferior del troquel, estampando el radio de la punta del punzón en la curvatura y forzando la lámina de metal contra el ángulo del troquel. Al tocar fondo, el radio de la punta del punzón determina el radio de curvatura interior y el ángulo del troquel determina el ángulo de curvatura.

Por supuesto, hoy en día la mayoría de los talleres realizan doblado por aire, a veces llamado conformado por aire (consulteFigura 8 ). Con este método, la apertura del troquel, no el radio de la punta del punzón, determina el radio de curvatura interior. Específicamente, el radio de curvatura se forma como un porcentaje de la apertura de la matriz. En el doblado al aire, cuanto más amplia sea la apertura del troquel, mayor será el radio que logrará. Claro, la punta del punzón puede afectar la formación de aire, especialmente si es demasiado pequeña o grande para el trabajo en cuestión, pero normalmente no juega un papel importante en la determinación del radio de curvatura.

FIGURA 2 Aquí hay un viaje de regreso a la geometría básica. El radio de curvatura no es la longitud a lo largo de la superficie de curvatura, sino el radio de la curva de curvatura, como se muestra.

Los troqueles más anchos también reducen la fuerza de flexión necesaria para crear el pliegue (es decir, el tonelaje de formación). Los materiales más gruesos requieren más fuerza para doblarse y, por lo tanto, generalmente requieren plegadoras más grandes que utilizan aberturas de matriz más grandes. Elija una abertura de troquel que sea demasiado estrecha para el trabajo y corre el riesgo de dañar su máquina, sus herramientas y a usted mismo.

Además, en el doblado por aire, el ángulo del punzón y la matriz no tienen ningún efecto directo sobre el ángulo de doblado. En cambio, el ángulo de curvatura está determinado por qué tan lejos desciende la punta del punzón dentro de la abertura del troquel, a veces llamado profundidad de penetración.

La apertura del troquel también determina la longitud mínima de la brida, es decir, la curvatura más estrecha que puede hacer con las herramientas que tiene (consulte la Figura 7). Básicamente, es necesario que la pieza de trabajo se asiente de manera estable sobre los hombros del troquel. De lo contrario, la pieza caerá en el espacio del troquel tan pronto como el punzón comience a empujar hacia abajo.

En el doblado por aire, elegir un ángulo de matriz más estrecho le permite aumentar la profundidad de penetración para tener en cuenta el retorno elástico, que es la tendencia de la lámina de metal a abrirse ligeramente después de que el punzón libera la presión de doblado. Un ángulo de matriz más estrecho también le permite doblar una brida más estrecha, es decir, puede tener un requisito mínimo de brida más bajo, aunque nuevamente, estrechar la abertura de la matriz puede aumentar significativamente el tonelaje de conformado.

Probablemente escuche a los profesionales que lo rodean decir que eligen aberturas de troquel que son múltiplos del espesor del material. Existen formas alternativas de elegir el mejor troquel para el trabajo y los cálculos varían según el espesor del material, la resistencia y muchos otros factores. Pero la conclusión es la siguiente: cuando las personas eligen un troquel, quieren elegir uno que pueda ayudarlos a formar la pieza de trabajo mejor y al mismo tiempo mantener el tonelaje de conformado de manera segura por debajo de los límites de lo que las máquinas y herramientas pueden manejar.

Volviendo a su primer día de trabajo, ve a los operadores sacando punzones y matrices de los carros. ¿Qué tipo de herramientas son? Bueno, eso depende del tipo de plegado que esté haciendo, y una señal reveladora puede ser cómo los operadores miden sus piezas. Si todo lo que ve son cintas métricas, es muy probable que el freno no esté doblando un trabajo de precisión. Si un ángulo de curvatura está dentro de un cuarto de pulgada, la pieza está bien y los clientes probablemente tampoco se preocupan por el radio de curvatura interior.

En estas operaciones, es posible que vea algunas herramientas cepilladas, con el nombre de cómo se fabrican, con una cepilladora. Estas herramientas vienen en segmentos largos que se pueden usar tal cual o cortarse en longitudes más cortas. Si se cortan, es necesario etiquetarlos para que, si un trabajo requiere herramientas más largas, se puedan volver a ensamblar en el orden y la orientación exactos en que se cortaron. Si no acopla las piezas correctamente, las herramientas pueden causar importantes problemas de precisión (consulteFigura 9).

Si ve calibradores digitales y medidores de radio, es probable que el freno esté doblando un trabajo de precisión, que generalmente requiere herramientas rectificadas con precisión, casi siempre segmentadas en longitudes cortas. Estas herramientas están fabricadas con tolerancias extraordinariamente estrictas.

Las herramientas de la industria se clasifican en varias categorías generales, incluidas herramientas americanas, herramientas de estilo europeo, herramientas New Standard y otras. Una diferencia entre ellos es cómo se montan las herramientas en la plegadora, así como cómo fluye la fuerza de flexión a través de ellas. Los distintos tipos de herramientas tienen sus ventajas y desventajas. Como novato, no es necesario que se sumerja en la maleza, pero es bueno saber qué tipo utiliza su taller, cómo se montan correctamente en la máquina y cuáles serían los efectos de invertir las herramientas (consulteFigura 10).

¿Por qué necesitarías invertir una herramienta? Eso depende de la secuencia de dobleces o de la secuencia de dobleces que necesita para formar toda la pieza de trabajo. Los corchetes simples pueden tener uno o dos; las piezas de trabajo complejas pueden tener media docena o más.

FIGURA 3El factor k describe el desplazamiento del eje neutro del material durante la flexión.

Al realizar tantas curvaturas, es necesario utilizar una secuencia que evite colisionar con partes de la pieza de trabajo previamente dobladas. Abundan los tipos de punzones yFigura 11 muestra tres de ellos. El punzón adecuado puede ayudarle a evitar colisiones con partes de la pieza de trabajo previamente formadas.

Por ejemplo, el cuello de cisne correcto puede ayudar a evitar una colisión con una brida previamente formada. Gire ese cuello de cisne para que quede hacia el otro lado y tendrá una configuración que puede evitar chocar con piezas previamente formadas. Para ciertas piezas, es posible que incluso tenga punzones para ventanas o punzones con ventanas cortadas del cuerpo de la herramienta para dejar espacio para las bridas previamente formadas.

Las piezas con múltiples curvaturas también pueden requerir troqueles con diferentes aberturas en V. Los troqueles de doble V le brindan dos aberturas de troquel diferentes en una herramienta, mientras que los troqueles de cuatro direcciones (que parecen una X cuando se ven desde un costado) le brindan cuatro anchos de troquel diferentes, o comoFigura 12 muestra, a veces más. Si necesita una apertura de troquel diferente, gire hacia el lado que necesita.

También es posible que veas una gran cantidad de herramientas no estándar que forman formas específicas en el metal. Incluso puede tener herramientas con componentes de uretano que pueden proteger la pieza de trabajo para que no se estropee y, en ocasiones, ayudar en el proceso de formado. Considere ese golpe redondo nuevamente. Al doblar la placa, ésta tiende a separarse del punzón, fenómeno conocido como multirotura. Una almohadilla de uretano en la parte inferior del troquel puede contrarrestar esto. La aplicación enFigura 13muestra una almohadilla de uretano colocada en lo que se llama un troquel aliviado, donde el ángulo del troquel se corta para permitir que el punzón descienda más profundamente, para superar el rebote y formar el ángulo deseado.

Mire alrededor del taller y es posible que vea algunas máquinas con un solo punzón y matriz, mientras que otras pueden tener múltiples herramientas colocadas a lo largo de la plataforma de la plegadora. Si los operadores los configuran de la manera correcta, pueden realizar el doblado por etapas, es decir, llevar una pieza a través de múltiples dobleces en una máquina.

Las configuraciones parecen simples, pero no lo son. Por un lado, todas las herramientas en esa configuración deben compartir la misma altura de cierre, o el espacio entre el ariete (justo encima de las herramientas) y la base (debajo de las herramientas) en la parte inferior del recorrido. El personal de instalación puede usar herramientas diseñadas con alturas de cierre comunes, o pueden usar cuñas y elevadores para elevar cada troquel hasta alcanzar su punzón correspondiente (consulteFigura 14).

Estas configuraciones se han vuelto más comunes gracias al software moderno que programa el movimiento del tope trasero y simula secuencias de curvatura complicadas. En los viejos tiempos, los operadores tenían que girar manualmente una manivela para mover un dedo del tope trasero a la posición correcta. Y esas posiciones eran limitadas, lo que a su vez limitaba las formas en que los operadores podían deslizar la pieza de trabajo contra el tope trasero antes de iniciar cada curvatura. Ahora la máquina mueve el tope trasero a la posición necesaria. Algunas piezas todavía necesitan soluciones de medición creativas, pero basta decir que los dedos del tope trasero son mucho más capaces que antes.

Si es un novato, o si ha trabajado en la fabricación pero acaba de comenzar en el departamento de plegadoras, está ingresando a la lucha del doblado de chapa en un momento emocionante. Es posible que su departamento tenga algunas máquinas más antiguas junto con una colección de máquinas nuevas y brillantes, máquinas que le brindan simulaciones 3D de la secuencia de plegado, le indican exactamente dónde colocar las herramientas e incluso las colocan por usted.

Dicho esto, todo ese impresionante equipo no cambia la física de la flexión. Si los novatos aprenden lo que realmente sucede cuando el metal se dobla (parte de la gramática básica de la fabricación de metales), podrán construir una base sólida para una carrera larga y satisfactoria.

Nota del editor:La información para este artículo provino en parte de Bending Basics de Steve Benson.