PROCESO DE TROQUELADO hAROLD AGUIRRE - SEBASTIAN PINEDO

PRACTICA DEL PROCESO DE LAMINADOAGUIRRE ROJANO HAROLD, PINEDO FUENTES SEBASTIANDIRECTOR DEL PROYECTO: ING. YAHIR GONZALEZ DORIAUNIVERSIDAD DE CORDOBA FACULTAD DE INGENIERIAMONTERIA CORDOBA

ResumenLos troqueles son herramientas que se utilizan para realizar los procesos de conformacin y estn formados por elementos individuales, punzones y matriz, que se montan en conjuntos separados. Los troqueles para desarrollar una determinada categora son montados en mquinas, las cuales se denominan prensas. Estas consisten en un bastidor que sostiene una bancada y un ariete, una fuente de potencia, y un mecanismo para mover el ariete linealmente y en ngulos rectos con relacin a la bancada. Existen dos tipos bsicos de troqueles: Troquel plano. Su perfil es plano y la base contra la que acta es metlica. Su movimiento es perpendicular a la plancha consiguiendo as una gran precisin en el corte. Troquel rotativo. El troquel es cilndrico y la base opuesta est hecha con un material flexible. Al contrario que en el troquelado plano, el movimiento es contino y el registro de corte es de menor precisin. Ello es debido a que la incidencia de las cuchillas sobre la plancha se realiza de forma oblicua a la misma. Los embalajes fabricados en rotativo son, por tanto, aqullos que no presentan altas exigencias estructurales tales como algunas bandejas. Por su movimiento continuo, el troquelado rotativo consigue mayores productividades en fabricacin que el plano.

AbstractThe cutterplate is tools that are in use for realizing the processes of conformation and forming by individual elements, punches and counterfoil, which is mounted in separated sets. The cutterplate to develop a certain category is mounted in machines, which are named presses. These consist of a frame that supports a bench and a battering-ram, a source of power, and a mechanism to move the battering-ram linearly and in right angles with relation to the bench. Two basic types of die exist: flat cutterplate. His profile is flat and the base against the one that acts is metallic. His movement is perpendicular to the plate obtaining this way a great precision in the cut. Rotary die. The cutterplate is cylindrical and the opposite base is done by a flexible material. Unlike in the flat cutterplate the movement is I continue and the record of court is of minor precision.

OBJETIVOS Conocer a cabalidad el proceso de conformacin de metales (troquelado: punzado), determinando sus generalidades, variables involucradas y aplicaciones. Practicar el manejo adecuado de cada una de las la prensa hidrulica. Conocer los dispositivos utilizados en el proceso: troquel, matrices y punzones. Leer e interpretar los datos arrojados por la cartula y el calibrador que indican el desplazamiento de la prensa hidrulica, adems de otras medidas. Determinar el tiempo de alistamiento del proceso estudiado. Conocer aplicaciones importantes de este proceso de troquelado. Conocer la importancia de los instrumentos de seguridad para la prctica, de las herramientas y el uso adecuado de los mismos.INTRODUCCINPara la adecuada formacin de un Ingeniero Mecnico, es muy importante el conocimiento de los diferentes procesos de manufactura como lo es el conformado de metales, ya que estos proporciona las herramientas necesarias para comprender el comportamiento general o individual de cualquier material, al ser sometido a diferentes tipos de procesos, lo cual es necesario a la hora de desarrollar adecuadamente diseos de componentes, sistemas y procesos que sean confiables y econmicos.1. TEORA RELACIONADA1.1. Corte por medio de un dado o matriz.El troquelado es un proceso mecnico de produccin industrial que se utiliza para trabajar en fro lmina metlica y fabricar completa o parcialmente piezas por medio de una herramienta (troquel). En el troquelado se cortan lminas sometindolas a esfuerzos cortantes, desarrollados entre un punzn y una matriz. El producto terminado del troquelado puede ser la lmina perforada o las piezas recortadas; los parmetros que se tienen en cuenta en el troquelado son la forma y los materiales del punzn y la matriz, la velocidad y la fuerza de punzonado, la lubricacin, el espesor del material y la holgura o luz entre el punzn y la matriz.Se puede llevar a cabo mediante las siguientes operaciones:Perforado: Consiste en el punzonado de varios orificios en una lmina.Partido: Es el corte de la lmina en dos o ms piezas.Muescado: Es la remocin de piezas (o de diversas formas) de las orillas.Lanceteado: Consiste en dejar una oreja sin quitar material alguno.Ranurado: Son las operaciones de corte que siguen una lnea recta, trayectoria circular o curvada.1.2. Conformado de metales.Debido a que los metales deben ser conformados en la zona de comportamiento plstico es necesario superar el lmite de fluencia para que la deformacin sea permanente. Por lo cual, el material es sometido a esfuerzos superiores a sus lmites elsticos, estos lmites se elevan consumiendo as la ductilidad. En el conformado de metales se deben tener en cuenta ciertas propiedades, tales como un bajo lmite de fluencia y una alta ductilidad. Estas propiedades son influenciadas por la temperatura: cuando la temperatura aumenta, el lmite de fluencia disminuye mientras que la ductilidad aumenta.Existe para esto un amplio grupo de procesos de manufactura en los cuales las herramientas, usualmente un dado de conformacin, ejercen esfuerzos sobre la pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometra del dado.1.3. Trabajo en frio.Se refiere al trabajo a temperatura ambiente o menor. Este trabajo ocurre al aplicar un esfuerzo mayor que la resistencia de cedencia original de metal, produciendo a la vez una deformacin. Las principales ventajas del trabajo en fro son: mejor precisin, menores tolerancias, mejores acabados superficiales, posibilidades de obtener propiedades de direccin deseadas en el producto final y mayor dureza de las partes. Sin embargo, el trabajo en fro tiene algunas desventajas ya que requiere mayores fuerzas porque los metales aumentan su resistencia debido al endurecimiento por deformacin, produciendo que el esfuerzo requerido para continuar la deformacin se incremente y contrarreste el incremento de la resistencia1.4. Trabajo en caliente.Se define como la deformacin plstica del material metlico a una temperatura mayor que la de recristalizacin. La ventaja principal del trabajo en caliente consiste en la obtencin de una deformacin plstica casi ilimitada, que adems es adecuada para moldear partes grandes porque el metal tiene una baja resistencia de cedencia y una alta ductilidad. Los beneficios obtenidos con el trabajo en caliente son: mayores modificaciones a la forma de la pieza de trabajo, menores fuerzas y esfuerzos requeridos para deformar el material, opcin de trabajar con metales que se fracturan cuando son trabajados en fro, propiedades de fuerza generalmente isotrpicas y, finalmente, no ocurren endurecimientos de partes debidas a los procesos de trabajo.Sin embargo el acabado superficial y las tolerancias suelen ser ms bajas en comparacin con el trabajo en fro, las partes trabajadas tienen un comportamiento anisotrpico. S mismo, es ms difcil de registrar el control de exactitud dimensional debido a la combinacin de deformacin elstica y contraccin trmica del metal, por lo cual en el diseo de la pieza es necesario tener en cuenta una dimensin mayor al iniciar cualquier operacin.En la prctica, el trabajo en caliente se realiza desde temperaturas un poco mayores a 0.5Tm (la mitad de la temperatura de fusin). El proceso de deformacin genera por s mismo calor que incrementa las temperaturas de trabajo en sectores localizados de las partes, lo que puede causar la fusin indeseable de dichas regiones.2. INSTRUCCIONES DE SEGURIDADPara evitar lesiones y/o fallas en la maquinaria e implementos de apoyo, causados durante la realizacin de la prctica, es necesario que los estudiantes al momento de realizarla tengan en cuenta: Es importante portar los implementos de seguridad necesarios: guantes de cuero y gafas de seguridad. Al manejar herramientas y piezas de trabajo de bordes cortantes debe tener cuidado de evitar cortarse. Utilice un trozo de trapo para proteger su mano. Las piezas de trabajo deben soportarse rgidamente y sujetarse con firmeza para resistir las grandes fuerzas de corte que por lo general se encuentran en el maquinado. Conocer ampliamente todo lo relacionado con la prctica antes de realizarla. Esto incluye el manejo adecuado de la mquina, del material y dems implementos utilizados en la prctica.MATERIALES 2x Placa de aluminio 1100 calibre 22 (t = 0,8 mm), 34mm*64mm 2x Placa de aluminio 1100 calibre 22 (t = 0,4 mm), 34mm*64mm 2x Placa de aluminio 1100 calibre 22 (t = 0,15 mm), 34mm*64mm Marcador permanente Regla

MONTAJE Y PROCEDIMIENTO

Paso 1:1. Grafique las lneas guas (1*2*1*12) en las placas como lo muestra la figura: medidas en (mm). Marque los espesores de las placas en una de las esquinas.2. Monte en la troqueladora la matriz, dispuesta para realizar un perforado de 10mm, con mucho cuidado de no dejarla caer o averiar los dados.3. Baje la palanca para asegurarse de que los dados y la matriz estn correctamente alineados. Si no es as quite todo y repita el punto (2).4. Ubique la placa de tal manera que el punto P, se encuentre en lnea de troquelado.5. Troquele la placa a baja velocidad (muy suavemente).6. Repita el punto (3). Ubique, como dice el punto (4), la segunda placa del mismo espesor.7. Troquele la placa a alta velocidad.8. Repita este procedimiento para los dos espesores restantes. Observe!Paso 2:9. Monte la matriz para realizar una perforacin de 20mm. Realice los puntos (3) y (4).10. Realice los puntos (5), (6) y (7).11. Repita el procedimiento (9) y (10), para las placas restantes.12. Repita el punto (3). Ubique ahora en la lnea de troquelado el punto L.13. Realice los puntos (5), (12), (7) y (8).EVALUACIN

MEDIDASBAJA VELOCIDADALTA VELOCIDAD

D(mm)PLPL

0,8D(ext)10,1120,0210,1520,10

D(int)10,0620,1010,0420,03

0,4D(ext)10,0720,0010,0320,15

D(int)10,0620,0210,0220,02

0,15D(ext)10,0320,0310,0520,01

D(int)10,0120,0210,0920,05

1.

2. La fuerza para el troquelado se puede hallar de forma experimental utilizando un dinammetro, y de forma terica utilizando la frmula:

T = es el espesor de la lminaL = es la longitud total que se corta (el permetro del orificio)(UTS)(ultimate tensil strengh)= es el esfuerzo ltimo de resistencia a la tensin del material3.La resistencia al corte, o resistencia al cizallamiento es la propiedad de un material que le permite resistir el desplazamiento entre las partculas del mismo al ser sometido a una fuerza externa. Una carga de corte es una fuerza que tiende a producir un fallo de deslizamiento en un material a lo largo de un plano que es paralelo a la direccin de la fuerza.Para el aluminio que es el material con el que se trabaj, el valor de la resistencia al corte es de 196 MPa.

4. OBSERVACINBAJA VELOCIDADALTA VELOCIDAD

D(mm)PLPL

0,8Cortes ms exactos, y aplicacin de mucha fuerzaMayor fuerza necesaria para el proceso y bordes curveadosEl corte era ms fcil, y el esfuerzo para lograr la operacin era menorMayor esfuerzo que en P, y bordes menos deformados

0,4Menor esfuerzo que para la lmina de 0,8 mm pero deformacin ms fcil.Acabados superficiales mejores que la lmina de 0,8 mm y la operacin ms fcilPoco esfuerzo para lograr el troquelado y cortes mejoresLa fuerza necesaria fue muy poca para lograr la operacin y buen acabado superficial

0,15Menos resistencia tanto a la fuerza para troquelar y mayor precisin para la operacin Fuerza mnima necesaria, aunque mayor que en P, y mayor deformacin en el borde de la lamina Mejores acabados con relacin a las otras laminas, menos resistencia a la fuerza de troqueladoEl punto de troquelado al estar muy cerca del borde, produjo mayor deformacin en esta parte

5. Las fuerzas para cada una de las medidas tomadas sern:Utilizando la frmula:

T = 0,8mm 0,4 mm y 0,15 mmL = DUTS= 196 MPaLos valores obtenidos son:

FUERZA (N)

DIAMETRODE 10 mmDIAMETRODE 20 mm

ESPESOR 0,8 mmESPESOR 0,4 mmESPESOR 0,15 mmESPESOR 0,8 mmESPESOR 0,4 mmESPESOR 0,15 mm

3448.2121724,106646,5396896,4243448,2121293,079

6. Las diferencias que se notan entre los distintos cortes, son apreciaciones de defectos en los bordes, adems de que se observan que en varias de las piezas con espesores menores que estas tienden a tener menos resistencia a la deformacin al momento de troquelar, por lo que evidenciaron defectos en sus bordes.7. Tericamente, los valores de los dimetros deben corresponder a 10 mm y 20 mm, los errores segn los valores obtenidos son:

8.Los espesores de 0.8, 0.4 y 0.15 mm son adecuados para la operacin, ya que son calibres de lminas pequeos, lo que hace que el proceso sea ms sencillo, calibres de ms de 1.5mm de espesor hacen del proceso de troquelado ms complicado, se requiere mayor fuerza y un buen soporte para poder lograr la operacin. El espesor de 0.15 mm es el ms pequeo de los trabajados, sin embargo no demostr ningn inconveniente al momento de trabajarlo, su reducido espesor, permiti una operacin de troquelado muy sencilla.9.MATRIZ(mm)PUNZN(mm)HOLGURA(mm)

A30.5300.5

B20.1200.1

C10.2100.2

Si la holgura aumenta, entonces puede producirse demasiado juego entre la matriz y el punzn, lo cual provocara defectos en el proceso de troquelado. Entre estos defectos se puede dar el caso de que el material no se vea cortado sino que se puede dar un proceso de embutido al existir demasiado espacio entre el punzn y el dado. Tambin pueden presentarse defectos de doblados en los bordes y acabados superficiales defectuosos.En el caso en que la holgura es menor, puede que el punzn no pueda penetrar a travs del orificio de la matriz, o que en un caso de menor holgura se produzcan defectos en los bordes al no haber el suficiente espacio para cortar el material.10.1. Falta de precisin para el troquelado, esto se debe a la falta de un soporte para la pieza, con el fin de que se troquele exactamente en el lugar deseado. 2. Fuerza insuficiente para troquelar correctamente, esto debido a que no se conoce previo al ensayo la fuerza que se debe aplicar, adems de la dificultad de proporcionar esta fuerza de forma manual con exactitud. 3. La falta de lubricacin de las piezas como el punzn y la matriz, lo cual provocaba que se quedaran atascadas las piezas. 11. Para que los productos que sufrieron deformaciones en el proceso sean aceptables bajo estndares de calidad, deben ser sometidos a post-procesos, tales como acabados superficiales mejorados, enderezamientos de los bordes doblados, lijado para eliminar los bordes rugosos.12.La temperatura de la operacin si afecta el proceso de troquelado, de forma que la pieza a troquelar supondr una resistencia menor a ser procesada, esto debido a que a altas temperaturas el material es ms dctil, haciendo el proceso ms fcil. De forma contraria si el metal es sometido a bajas temperaturas, se hace ms fcil que se quiebre debido a la contraccin que sufre por la temperatura a la cual es trabajado.13. Entre los factores que pueden afectar el proceso, se encuentran la lubricacin, la forma y el punto de aplicacin de la fuerza, la localizacin del punto de troquelado y la temperatura a la que se trabaja.14.La mquina troqueladora, se podra clasificar como una mquina para cortes, puesto que esta es su funcin principal, o tambin clasificarla entre las operaciones con cambio de masa del material, puesto que se pierde la masa de la pieza cortada al troquelar.

BIBLIOGRAFIA Kalpakjian S, Schmid S.R., Manufactura, ingeniera y tecnologa, 5 edicion, editorial Pearson, pag 347-360

UNIVERSIDAD DE CORDOBA, FACULTAD DE INGENIERAS, PROGRAMA DE INGENIERA MECANICA