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Conceptos básicos sobreEmbuticiones

Inst. Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey

Mayo - 2008

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Mayo - 2008

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Comportamiento del Material

Compresión

Compresióny Tracción

Tracción

Máxima Tracción

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Zona de Compresión Radial

Zona con ligera compresióndel Material

Comportamientodel Material similar

al de un doblado

Comportamiento del Material

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Comportamiento del Material

Como resultado de la tensión-compresión a que se ve sometido el Material durante la embutición, éste, tiene tendencia a formararrugas en todo el perímetro exterior de la pieza.

Las dificultades mas frecuentes que se presentan son: adelgazamiento del material, arrugas, grietas, roturas, rayaduras, deficiente embutición, …...

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Reducción de la Embutición

Punzón

Pisador

Pieza

Matriz

En proceso de Reducción

Inicio de la Reducción

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Útiles de Embutición

Punzón

PisadorPieza

Matriz

Embutición en Proceso

Inicio de la Embutición

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Variables de influencia en las Embuticiones

Material

◊ Tipo de Material.◊ Espesor.◊ Geometría de pieza.◊ Fuerza del Pisador.◊ Velocidad de Embutición.◊ Lubricación.◊ Radios del Utillaje.◊ Temperatura del Material.◊ …..

Espesor

Geometría

FuerzaPisador

VelocidadEmbutición

Lubricación

RadiosUtillaje

Temperatura

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Tipo de material y espesor

◊ Es de vital importancia que las propiedades y el espesor del material no cambien a lo largo de las distintas fabricaciones.

◊ Las variaciones de dureza o de espesor, hace que aumenten las dificultades de transformación y que en algunos casos resulte imposible de conseguirlas.

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◊ En general, las embuticiones de forma cilíndrica son siempremas fáciles de obtener que las cuadradas o rectangulares.

◊ De la misma forma, las embuticiones irregulares y de alturas desiguales acostumbran a ser mas difíciles que las cuadradas.

Geometría de pieza y Fuerza del Pisador

◊ La fuerza del pisador se considera fundamental para lograr la embutición. Su aplicación viene determinada por la superficie y el espesor del material y por sus características.

Punzón

MatrizMatriz

Pieza

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Velocidad y Lubricación

◊ Cada material tiene una velocidad óptima de embutición. Las velocidades lentas reducen los riesgos de rotura mientras que las altas lo aumentan.

◊ En la mayoría de casos, las prensas hidráulicas son las mas aconsejables para embutir. Su versatilidad de funcionamiento las hace mas ventajosa que las mecánicas.

◊ La lubricación resulta fundamental en las embuticiones. El tipo y lacantidad de lubricante dependeráde la severidad de la operación,del tipo de material y de las condiciones de transformación.

Lubricante

Lubricante

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Radios del UtillajeUna inadecuadaUna inadecuada dimensión de los radios hará que:

◊ La embutibilidad de la pieza se vea reducida.◊ Provoque alargamientos o roturas en el material.◊ Origine pliegues o arrugas en la pieza.

Una adecuadaUna adecuada dimensión de los radios servirá para:

◊ Facilitar el deslizamiento de la chapa.◊ Disminuir la resistencia al rozamiento.◊ Agrupar las moléculas del material durante su embutición.

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Temperatura del Material

Temperatura 5º

Temperatura 30º

◊ La deformación de la chapa se ve claramente mejorada con elaumento de la temperatura.

◊ En estas condiciones, se desarrolla un gradiente térmico en el material que afecta beneficiosamente a su embutibilidad.

◊ Este hecho es muy relevante y debe tenerse en cuenta en la fabricación.

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Proceso de embutición

6º

5º

4º

3º

2º

1º

Desarrollo

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Ejemplo

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Proceso de Transformación

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Nombre: “Soporte Izq. y Der”.Producción: 200.000 u./año.Material: Ap04.Espesor: 1 mm.

Proceso de Transformación

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cc

bb

aaa) Piezas + Desarrollos.b) Piezas+Desarr. + Formatoc) Formato de Chapa

a) Piezas + Desarrollos.b) Piezas+Desarr. + Formatoc) Formato de Chapa

Estudio de la Pieza

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aa

bb

cc

a) Zonas de seguridad.b) Material estampado.c) Variación de Espesores

a) Zonas de seguridad.b) Material estampado.c) Variación de Espesores

Simulación Embutición

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F30: CortanteF30: CortanteF20: EmbutidorF20: EmbutidorF10: Corte FormatoF10: Corte Formato

F50: ConformadorF50: ConformadorF40: Cortante con carros later.F40: Cortante con carros later. F60: Punzonar y SepararF60: Punzonar y Separar

Definición “Método Plan”

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Radios “r” de Punzón-Matriz

Radios “r”

Un Radio “r” adecuado:

Facilita el deslizamiento de la chapa durante su embutición.Disminuye la resistencia al rozamiento.Ayuda a agrupar las moléculas de material durante la embutición.Mejora el deslizamiento y mínimo alargamiento del material.

Un Radio “r” inadecuado:

Provoca roturas y/o alargamientos en las piezas.Provoca arrugas y/o falta de embutibilidad.Provoca estricciones en el material.

Valor “r” según esp. de chapa “e”:

<1 mm………………“r”= 6 - 8 * e>1 a 3 mm………… “r”= 4 - 6 * e>3 mm. …………… “r” = 2 - 4 * e

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“Frenos”

Son “anillos o aros” perimetrales que se construyen en los Troqueles conla finalidad de “frenar” o retener el avance del material hacia el interior de la Matriz.En las zonas donde el que el material tiene tendencia a avanzar rápidamenteconviene colocar “frenos” en el perímetro exterior de la matriz para retenerlo ligeramente e impedir que se formen arrugas.

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“Frenos”

Máxima restricción Mínima restricción

Ejemplo Frenos

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Laminaciones

RayadurasMaterial

estirado

Roturas

Grietas

Arrugas

Defectos

Defectos en Embuticiones

DefectosDefectos

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Defectos en Procesos de EMBUTICIÓN

Defectos en Procesos de EMBUTICIÓN

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Causas Causas

Compresión del material

Radios excesivos en matriz

Arrugas

Insuficiente fuerza del pisador

Excesiva velocidad de embut.

“Frenos” mal diseñados

Excesiva holgura

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Arrugas

DEFICIENTE FUERZA DE PISADO = ARRUGAS EN LAS PIEZAS

b) Excesiva fuerza=ROTURAS

PisadorChapaMatriz

Pieza Embutida

Punzón

Causas Causas

a) Poca fuerza=ARRUGASPoca fuerza de pisado

Excesiva fuerza de pisado

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Arrugas

Causas Causas

Compresión del material

Insuficiente fuerza deL pisador

“Frenos” mal diseñados

Formato insuficiente

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Arrugas

ArrugasLaterales

Grietas

Grietas por radio muy pequeño

Causas Causas

Deficiente pisado

Mala lubricación

Exceso velocidad

Radios inadecuados

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Arrugas

Causas Causas

Deficiente pisado

Geometría de pieza

Exceso velocidad

Deficiente línea pisado

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Arrugas

Causas Causas

Ausencia de frenos

Formato pequeño

Exceso de velocidad

Deficiente pisado

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SolucionesSoluciones

Aumentar fuerza del pisador

Reducir tamaño del recorte

Arrugas

Reducir radios de la matriz

Poner “frenos” en matriz

Aumentar fuerza cojín

Mejorar lubricación

Mejorar acabados…….

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Causas Causas

Radios de matriz pequeños

Bajo límite elástico del material

Poca holgura de embutición

Roturas

Excesiva velocidad de embutición

Diseño de pieza poco adecuado

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SolucionesSoluciones

Aumentar radios de embutición

Mejorar diseño de pieza

Mejorar calidad del material

Aumentar holgura de embutición

Roturas

Reducir velocidad de embutición

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Causas Causas

Descentramiento punzón-matriz

Inclinación punzónHuelgo mal repartido

Excesiva fuerza de pisado

Roturas

Excesiva velocidad

Radios insuficientes

Medidas incorrectas

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Roturas

Causas Causas

Descentramiento p/matriz

Inclinación punzónHuelgo mal repartido

Excesiva fuerza de pisado

Excesiva velocidad

Radios insuficientes

Medidas incorrectas

43

Roturas

Causas Causas

Descentramiento p/matriz

Inclinación punzónHuelgo mal repartido

Excesiva fuerza de pisado

Excesiva velocidad

Radios insuficientes

Medidas incorrectas

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Roturas

Causas Causas

Radios punzón-matriz inadecuadosFormación de arrugas

Deficiente fuerza del pisador

Deficientes acabados superficiales

Poca holgura punzón-matriz

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Causas Causas

Radios de matriz pequeños

Material de mucho espesor

Marcas

Excesiva velocidad de embutición

Excesivo juego de embutición

Reducción de embutición excesiva

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SolucionesSoluciones

Aumentar radios de matriz

Reducir espesor del material

Marcas

Reducir velocidad de embutición

Controlar juego de embutición

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Causas Causas

Partículas sueltas

Suciedad en utillaje

Marcas superficiales

Desprendimientos de part.

Deficiente limpiezaMaterial con suciedad

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SolucionesSoluciones

Mejorar limpieza

Marcas superficiales

Pulir los útiles

Eliminar residuos

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Causas Causas

Insuficiente pulido de la matriz

Desprendimiento de partículas

Rayaduras

Soldadura en frío en superficie

Desgaste abrasivo

Poca lubricación

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SolucionesSoluciones

Pulir más la matriz o punzón

Mejorar la lubricación

Rayaduras

Eliminar partículas desprendibles

Controlar la laminación del material

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Causas Causas

Fuerza insuficiente del cojín

Adelgazamiento del material

Formas poco definidas

Poca fuerza de la prensa

Falta de picada de la matriz

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SolucionesSoluciones

Aumentar fuerza del cojín

Cambiar a prensa con mas fuerza

Formas poco definidas

Regular picada Montar testigos de picada

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Herram. de simulación

Análisis y predicción

Diseño optimizado

AnAnáálisis predictivolisis predictivo(AMFE)(AMFE)

Puesta en marchaasistida

Puesta en marchaasistida

Monitorizacióndel proceso

Monitorizacióndel proceso

Herramientas de ayudaHerramientas de ayuda

Prevención de defectos

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Análisis predictivoy simulaciones

Análisis predictivoy simulaciones

Puesta en marchaPuesta en marchaasistidaasistida

Monitorizacióndel proceso

Monitorizacióndel proceso

Sistematizar el proceso

Preparación eficiente

Mantenimiento adecuado

Herramientas de ayudaHerramientas de ayuda

Prevención de defectos

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Herramientas de ayudaHerramientas de ayuda

Análisis predictivo:simulaciones

Análisis predictivo:simulaciones

Puesta en marcha asistida

Puesta en marcha asistida

MonitorizaciMonitorizacióónndel procesodel proceso

Control del proceso

Control de la produc.

Control de la calidad

Prevención de defectos

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Resumen final

En general, la mayoría de defectospueden y deben minimizarse con:

•Un buen Diseño de los útiles.•Una adecuada Construcción.•y un buen Mantenimiento.

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