Metalurgia mecánica IIDocente: M.Sc. DANTE A. SALAS AVILA

EMBUTIDOEl embutido es una operación de formado de láminasmetálicas que se usa para hacer piezas de forma decopa y otras formas huecas más complejas. Se realizacolocando una lámina de metal sobre la cavidad de undado y empujando el metal hacia la cavidad de éstecon un punzón. La forma debe aplanarse contra eldado por un sujetador de formas. Las piezas comunesque se hacen por embutido son latas de bebidas,casquillos de municiones, lavabos, utensilios de cocinay partes para carrocería de automóviles.

Mecánica de embutidoEl embutido de partes en forma de copa es la operación básicadel embutido. Con las dimensiones y los parámetros que semuestran en la figura, examinaremos la operación y la mecánicadel embutido. Se embute un disco de diámetro Db dentro de undado por medio de un punzón de diámetro Dp. El punzón y eldado deben tener un radio en las esquinas determinado por Rp yRd. Si el punzón y el dado tienen esquinas agudas (Rp y Rd = 0),se realizará una operación de perforado de un agujero. Los ladosdel punzón y del dado están separados por un claro c.Este claro es aproximadamente 10% mayor que el espesor delmaterial en embutido.

Análisis de ingeniería del embutidoEs importante valorar las limitaciones sobre lamagnitud que puede alcanzar el embutido.Frecuentemente algunas medidas simples que puedencalcularse fácilmente para una determinada operación,sirven como guía. Además la fuerza de embutido y lafuerza de sujeción son variables importantes delproceso. Finalmente, debe determinarse el tamaño dela forma inicial.

Medidas del embutido Una medida de la severidad de una operación de

embutido profundo es la relación de embutido DR.Ésta se define más fácilmente para una forma cilíndricacomo la relación entre el diámetro del disco inicial Dby diámetro del punzón Dp. En forma de ecuación:

Fuerzas

La fuerza de embutido requerida para realizar una operacióndada se puede estimar aproximadamente mediante la fórmula:

Donde F = fuerza de embutido, (N); t = espesor original de la forma, (mm); TS = resistencia a la tensión (MPa), Db y Dp son los diámetros del disco inicial y del punzón,

respectivamente, en (mm). La constante 0.7 es un factor decorrección para la fricción.

Determinación del tamaño de laforma

Para lograr una dimensión satisfactoria de una parteembutida cilíndrica, se necesita el diámetro correctode la forma inicial. Ésta debe ser lo suficientementegrande para suministrar el metal necesario quecomplete la parte. Si hay demasiado material, habrádesperdicio innecesario. Para formas no cilíndricas,existe el mismo problema de estimar el tamaño de laforma inicial, sólo que ésta no será redonda.

Otras operaciones de embutido

Nuestro análisis ha sido enfocado hacia una operaciónconvencional de embutido acopado que produce unaforma cilíndrica simple en un solo paso y usa unsujetador para facilitar el proceso. Consideremos algunas variantes de esta operación

básica.

Reembutido

Si el cambio de forma que requiere el diseño de la partees demasiado severo (la relación de embutido esdemasiado alta), el formado completo de la partepuede requerir más de un paso de embutido. Alsegundo paso de embutido y a cualquier otro posteriorsi se necesita, se le llama reembutido.

Embutido de formas no cilíndricas Muchos productos requieren el embutido de formas

no cilíndricas. La variedad de formas embutidasincluyen formas cuadradas, cajas rectangulares(lavados), copas escalonadas, conos, copas con basesesféricas más que planas y formas curvas irregulares(carrocerías de automóviles). Cada una de estas formasrepresenta un problema técnico único en embutido.

Embutido sin sujetador La función principal del sujetador consiste en prevenir

el arrugado de la brida mientras se embute la parte. Latendencia al arrugamiento se reduce al aumentar larelación entre el espesor y el diámetro de la formainicial. Si la relación t/Db, es lo suficientementegrande, se puede alcanzar el embutido sin necesidad deun sujetador.

Defectos en el embutido

El embutido es una operación más compleja que elcorte o el doblado de lámina, por tanto hay más cosasque pueden fallar. Pueden presentarse numerososdefectos en un producto embutido, anteriormente nosreferimos a algunos de ellos.

a) Arrugamiento en la brida o pestaña. El arrugamiento enuna parte embutida consiste en una serie de pliegues que seforman radialmente en la brida no embutida de la parte detrabajo, debido al arrugamiento por compresión. b) Arrugamiento en la pared. Si la brida arrugada se embute

en el cilindro, estos pliegues aparecen en la pared verticaldel cilindro. c) Desgarrado Este defecto consiste en una grieta que se

abre en la pared vertical, usualmente cerca de la base de lacopa embutida, debido a altos esfuerzos a la tensión quecausan adelgazamiento y rotura del metal en esta región.Este tipo de falla puede también ocurrir cuando el metal seestira sobre una esquina afilada del punzón.

d) Orejeado Ésta es la formación de irregularidades(llamadas orejas) en el borde superior de la piezaembutida, causada por anisotropía en la lámina demetal. Si el material es perfectamente isotrópico no seforman las orejas. e) Rayado superficial. Pueden ocurrir rayaduras en la

superficie de la pieza embutida si el punzón y el dadono son lisos o si la lubricación es insuficiente.

DETERMINACION DE LA PIEZA RECORTADA YSUCECION DE FASES EN LA EMBUTICION.

Antes de poder empezar a fabricar una herramienta paraembutir hay que determinar la forma y el tamaño del recortede la chapa, así como el número de las fases y lasdimensiones de la herramienta para cada fase deembutición.

Para determinar el diámetro del disco para piezas embutidascilíndricas, hay que calcular la dimensión superficial de lapieza. Esta dimensión superficial se compone de lasuperficie del fondo más de la pared lateral. El área de lapieza a recortar (disco) tiene que ser igual a la de la pieza aobtener.

Los diámetros asícalculados proporcionanpiezas embutidas tanaltas que es necesariorecortar en ellas elreborde. El recortado esnecesario porque consolo en piezas conembutición pequeñas, laaltura es uniforme.