Die Science: Resolviendo problemas de punzonado y troquelado

Los estampadores y fabricantes de troqueles están cortando y formando aceros con mayores resistencias que nunca, que continúan aumentando cada año. Hace veinticinco años, si un metal tenía una resistencia a la tracción de 60 000 libras por pulgada cuadrada (PSI), se consideraba de "alta resistencia" y difícil de cortar y moldear. Hoy en día, no es raro que los estampadores formen metales con resistencias a la tracción de más de 174 000 PSI.

Estos metales de mayor resistencia requieren mayores fuerzas y energía para formarse y cortarse. Posteriormente, el corte de metales de alta resistencia aumenta la carga de choque que se produce en las secciones y componentes de corte. La carga de choque excesiva de punzones y matrices a menudo hace que los bordes de corte se astillen prematuramente o incluso se agrieten.

Estadísticamente hablando, la causa principal del descascaramiento del punzón es el tipo de prensa. Ciertos tipos de prensas, incluso cuando son nuevas o están en perfectas condiciones de funcionamiento, no son adecuadas para aplicaciones de precisión de alto tonelaje. Las prensas de marco hueco y marco en C son dos ejemplos típicos. Aunque estos tipos de prensas son muy populares y ampliamente utilizados, a menudo tienen altas tasas de deflexión cuando se someten a fuerzas que se acercan a su capacidad. En otras palabras, cuando aumenta el tonelaje en el ariete, aumenta la cantidad que el ariete se desvía con respecto al cabezal, lo que provoca una mala alineación del punzón perforador y de la sección de corte.

La mayoría de las prensas de marco abierto están clasificadas para deflexión por pulgada de profundidad de garganta. Por ejemplo, si tiene una prensa de marco abierto con una cama de 24 pulgadas de profundidad con una capacidad nominal de 100 toneladas y calcula la deflexión del pistón a la viga cuando se aplican 100 toneladas a la prensa, el pistón podría estar fuera de paralelo con el refuerzo hasta 0,048 pulgadas. Este cálculo utiliza una tasa de deflexión de 0,002 pulgadas por pulgada de profundidad de garganta. La mayoría de las prensas de marco abierto más antiguas tienen una clasificación de 0,0015 a 0,002 pulgadas. deflexión por pulgada de profundidad de garganta.

La vibración de la prensa también es un problema con las prensas de separación, especialmente cuando se usan punzones de carburo sólido. Aunque el carburo es extremadamente resistente al desgaste, su capacidad para absorber golpes y vibraciones es muy pobre.

Siempre que sea posible, use una prensa de lado recto o de marco de caja. Estas prensas generalmente se desvían 12 veces menos que una prensa de marco abierto. El sistema de guía en una prensa de lado recto típicamente es más preciso y rígido que en una prensa de marco abierto también.

El uso de una prensa servoaccionada también puede reducir el astillamiento del punzón porque, a diferencia de una prensa convencional accionada por manivela, una prensa servoaccionada puede reducir la velocidad del ariete en el punto en que los punzones de corte entran en contacto con el material laminado, lo que reduce la carga de impacto del corte. secciones. Y a diferencia de una prensa de manivela convencional, una servoprensa generalmente tiene toda la energía disponible en este punto de contacto, lo que la convierte en una máquina ideal para cortar y formar metales.

Recuerde que todo el trabajo realizado en una prensa se adapta mejor si se lleva a cabo directamente debajo del ariete e idealmente dentro de los límites de la ranura del ariete. Evite que los troqueles se extiendan más allá del ariete y la superficie del soporte, ya que esto probablemente hará que el ariete se incline y se desvíe severamente, especialmente si se está cortando o formando en el área sobresaliente.

Y aquí hay un consejo sobre las inclinaciones: si no está seguro de si el pistón de su prensa se inclina, rebota, salta o se desvía, tome un video en cámara lenta del ciclo de la prensa y obsérvelo con atención.

Cuando se produzcan mellas en el punzón, elija un acero para herramientas con dureza de alto impacto. El acero para herramientas convencional más popular con una impresionante resistencia al impacto es el S-7, pero si bien este tipo de acero para herramientas ayudará a reducir el descascarillado, es probable que requiera un afilado frecuente.

Ciertos grados de aceros para herramientas de pulvimetalurgia son muy adecuados para aplicaciones que requieren una alta tenacidad al impacto. Ofrecen no solo la resistencia al impacto requerida, sino también resistencia al desgaste abrasivo y adhesivo. Tenga en cuenta, sin embargo, que los aceros para herramientas de metalurgia en polvo pueden ser un poco caros.

El proceso de mecanizado por descarga eléctrica (EDM) de alambre también puede causar daños en el acero que pueden provocar la rotura prematura del punzón. A un nivel microscópico, la quema de alambre se parece a un rayo que sale del alambre y golpea la sección de acero para herramientas. Esta descarga crea un cráter de lava de acero fundido que se descarga fuera de la sección de acero para herramientas.

Esencialmente, este proceso funde acero para herramientas endurecido al aire mientras se sumerge en agua. El proceso de enfriamiento rápido hace que el acero sea muy quebradizo en la superficie cortada con alambre. El uso de un corte de piel de bajo amperaje puede ayudar a reducir el daño del acero de la herramienta. Para punzones intrincados quemados con alambre, la sección quemada con alambre debe liberarse de la tensión después de la electroerosión. Este proceso de templado (calentar la sección de acero para herramientas en un horno a aproximadamente 50 grados F por debajo de su temperatura de templado final) restaura la tenacidad del borde de corte mientras mantiene la dureza necesaria.

Preparación de borde . Tómese el tiempo para lapidar un radio muy pequeño (alrededor de 0,002 pulgadas) en el borde de los punzones de corte para ayudar a evitar que el borde se astille o se rompa. Simplemente quitar la muela abrasiva con una pieza suave de latón puede ayudar.

Revestimiento. Los revestimientos de acero para herramientas, como el titanio y el carburo, ayudan a reducir la fricción y el desgaste. Recubrir un punzón de corte puede aumentar su vida hasta en un 500 por ciento. Sin embargo, tenga en cuenta que recubrir un punzón no aumenta su dureza; solo mejora la resistencia al desgaste.

Afilado. Muy simple, los punzones pueden romperse debido a un mal método de afilado. El uso de una muela abrasiva inadecuada y no mantener frío el punzón perforador durante el proceso de rectificado puede provocar microfisuración por tensión o agrietamiento por calor. Para evitar problemas, evite quemar los punzones y use la muela abrasiva adecuada. Una rueda de grano grueso y de unión blanda por lo general es mejor para punzones de acero para herramientas de primera calidad.