Estampado (trabajo de metales) - Stamping (metalworking)

Prensa motorizada con protección de barrera fija

El estampado (también conocido como prensado ) es el proceso de colocar una hoja de metal plana en blanco o en forma de bobina en una prensa de estampado donde una herramienta y la superficie del troquel forman el metal en forma de red. El estampado incluye una variedad de procesos de fabricación de conformado de láminas de metal, como el punzonado con una prensa de máquina o una prensa de estampado , corte, estampado, doblado, rebordeado y acuñado. Esta podría ser una operación de una sola etapa donde cada golpe de la prensa produce la forma deseada en la pieza de chapa, o podría ocurrir a través de una serie de etapas. El proceso se suele realizar sobre chapa , pero también se puede utilizar sobre otros materiales, como el poliestireno . Los troqueles progresivos se alimentan comúnmente desde una bobina de acero, carrete de bobina para desenrollar la bobina a un enderezador para nivelar la bobina y luego a un alimentador que hace avanzar el material hacia la prensa y la matriz a una longitud de alimentación predeterminada. Dependiendo de la complejidad de la pieza, se puede determinar el número de estaciones en la matriz.

El estampado se suele realizar sobre chapa fría. Consulte Forjado para conocer las operaciones de conformado de metales en caliente.

Historia

Se cree que las primeras monedas fueron acuñadas por los lidios en la actual Turquía en el siglo VII a. C. Hasta 1550, el método de martilleo de monedas siguió siendo el método principal de fabricación de monedas. Marx Schwab en Alemania desarrolló un nuevo proceso para estampar que involucró hasta 12 hombres que giraban una rueda grande para presionar el metal en monedas. En la década de 1880, el proceso de estampado se innovó aún más.

Las piezas estampadas se utilizaron para bicicletas producidas en serie en la década de 1880. El estampado reemplazó a la forja y el mecanizado, lo que resultó en un costo muy reducido. Aunque no eran tan fuertes como las piezas forjadas, eran de bastante buena calidad.

Las piezas de bicicleta estampadas se importaban de Alemania a los Estados Unidos en 1890. Las empresas estadounidenses empezaron a tener máquinas de estampación fabricadas a medida por los fabricantes de máquinas herramienta estadounidenses. Mediante la investigación y el desarrollo, Western Wheel pudo estampar la mayoría de las piezas de bicicletas.

Varios fabricantes de automóviles adoptaron el estampado de piezas. Henry Ford se resistió a las recomendaciones de sus ingenieros de utilizar piezas estampadas, pero cuando su empresa no pudo satisfacer la demanda con piezas forjadas, Ford se vio obligado a utilizar la estampación.

A lo largo de la historia de la estampación, forja y embutición de metales, las prensas de todo tipo son la columna vertebral de la fabricación de metales. Los procesos continúan mejorando al mover más metal en un golpe de prensa. La prensa y los dispositivos de automatización interconectados aumentan las tasas de producción, reducen los costos laborales y brindan más seguridad a los trabajadores. En el entorno actual de estampado de metales, los controles como I-PRESS con Connected Enterprise pueden capturar el historial, enviar informes o el control I-PRESS & Automation se puede ver desde dispositivos móviles o remotos. Una nueva tendencia en la recopilación de información sobre la producción actual para datos históricos.

Operación

  • Doblado : el material se deforma o se dobla a lo largo de una línea recta.
  • Brida: el material se dobla a lo largo de una línea curva.
  • Gofrado : el material se estira en una depresión poco profunda. Se utiliza principalmente para agregar patrones decorativos. Ver también Repoussé y perseguir .
  • Blanking : se corta una pieza de una hoja del material, generalmente para hacer un espacio en blanco para su posterior procesamiento.
  • Acuñación : un patrón se comprime o se aprieta en el material. Usado tradicionalmente para hacer monedas.
  • Dibujo : el área de la superficie de una pieza en bruto se estira en una forma alternativa a través del flujo de material controlado. Véase también dibujo profundo .
  • Estiramiento: el área de la superficie de una pieza en bruto aumenta con la tensión, sin movimiento hacia adentro del borde de la pieza en bruto. A menudo se utiliza para fabricar piezas de carrocería lisas.
  • Planchado : el material se exprime y se reduce de grosor a lo largo de una pared vertical. Se utiliza para latas de bebidas y cartuchos de munición.
  • Reducción / estrechamiento: se utiliza para reducir gradualmente el diámetro del extremo abierto de un recipiente o tubo.
  • Curling: deforma el material en un perfil tubular. Las bisagras de las puertas son un ejemplo común.
  • Dobladillo : doblar un borde sobre sí mismo para agregar grosor. Los bordes de las puertas de los automóviles suelen estar doblados.

La perforación y el corte también se pueden realizar en prensas de estampado. El estampado progresivo es una combinación de los métodos anteriores que se realiza con un conjunto de matrices en una fila a través de la cual pasa una tira del material paso a paso.

Lubricante

El proceso de tribología genera fricción que requiere el uso de un lubricante para proteger la herramienta y la superficie del troquel de rayones o rozaduras. El lubricante también protege la chapa y la pieza acabada de la misma abrasión superficial y facilita el flujo del material elástico evitando roturas, desgarros y arrugas. Hay una variedad de lubricantes disponibles para esta tarea. Incluyen películas secas a base de aceite vegetal y mineral, grasa animal o manteca de cerdo, base de grafito, jabón y base acrílica. La tecnología más nueva en la industria son los lubricantes sintéticos a base de polímeros, también conocidos como lubricantes sin aceite o lubricantes sin aceite . El término lubricante "a base de agua" se refiere a la categoría más grande que también incluye compuestos más tradicionales a base de aceite y grasa.

Simulación

La simulación de conformado de chapa es una tecnología que calcula el proceso de estampación de chapa, prediciendo defectos comunes como fracturas, arrugas, recuperación elástica y adelgazamiento del material. También conocida como simulación de formación, la tecnología es una aplicación específica del análisis de elementos finitos no lineales . La tecnología tiene muchos beneficios en la industria manufacturera , especialmente en la industria automotriz , donde el tiempo de entrega al mercado, el costo y la fabricación ajustada son fundamentales para el éxito de una empresa.

Una investigación reciente de la compañía de investigación de Aberdeen (octubre de 2006) encontró que los fabricantes más efectivos pasan más tiempo simulando por adelantado y cosechan las recompensas hacia el final de sus proyectos.

La simulación de estampado se utiliza cuando un diseñador de piezas de chapa o un fabricante de herramientas desea evaluar la probabilidad de fabricar con éxito una pieza de chapa sin el gasto de fabricar una herramienta física. La simulación de estampado permite simular cualquier proceso de formación de piezas de chapa en el entorno virtual de una PC por una fracción del costo de una prueba física.

Los resultados de una simulación de estampado permiten a los diseñadores de piezas de chapa evaluar diseños alternativos muy rápidamente para optimizar sus piezas para una fabricación de bajo costo.

Microestampado

Si bien el concepto de estampado de componentes de chapa metálica se ha centrado tradicionalmente en el nivel macro (por ejemplo, aplicaciones de vehículos, aviones y embalajes), la tendencia continua de miniaturización ha impulsado la investigación de micro formas de estampado. Desde el desarrollo inicial de las máquinas de microperforado a principios y mediados de la década de 2000 hasta la creación y prueba de una máquina de microdoblado en la Universidad Northwestern en la década de 2010, las herramientas de microestampado continúan siendo investigadas como alternativas al mecanizado y al grabado químico . Ejemplos de aplicaciones de microestampado de chapa incluyen conectores eléctricos, micromallas, microinterruptores, microcuplas para pistolas de electrones , componentes de relojes de pulsera, componentes de dispositivos de mano y dispositivos médicos . Sin embargo, se deben abordar cuestiones clave como el control de calidad, la aplicación de gran volumen y la necesidad de investigación de materiales sobre propiedades mecánicas antes de que se realice la implementación a gran escala de la tecnología.

Aplicaciones específicas de la industria

El estampado de metales se puede aplicar a una variedad de materiales en función de sus cualidades únicas de trabajo de metales para una serie de aplicaciones en una amplia gama de industrias. El estampado de metales puede requerir la formación y el procesamiento de metales comunes básicos en aleaciones raras debido a sus ventajas específicas de aplicación. Algunas industrias requieren la conductividad eléctrica o térmica del cobre-berilio en áreas como la industria aeroespacial, eléctrica y de defensa, o la aplicación de alta resistencia del acero y sus muchas aleaciones para la industria automotriz.

Industrias La estampación de metales se utiliza para:

Ver también

Notas al pie

Referencias

  • Don Hixon, 1984, diciembre, "El lubricante alternativo ofrece ventajas para el estampado", Precision Metal , página 13
  • William C. Jeffery, 1985, noviembre, "Los compuestos para dibujo que no son de aceite hacen dólares y tienen sentido", Estampado de metales , páginas 16–17
  • Phillip Hood, 1986, primavera, "Cumplimiento ambiental: un enfoque de los fabricantes de césped y jardín para estampar lubricantes y cambio ambiental", Stamping Quarterly , páginas 24-25
  • Pioneer Press , 27 de abril de 1989, Marilyn Claessens, "A los 75 años, IRMCO sigue siendo un pionero: los lubricantes se van por el desagüe por diseño", Evanston, IL, página 33
  • Bradley Jeffery, 1991, agosto, "Environmental Solutions for Metal Stamping", MAN , páginas 31–32
  • Robin P. Bergstrom, 1991, noviembre, "Stamping Made Clean (er)", Production Magazine , páginas 54–55
  • 1991, febrero, "Lubricants and Environment Mix", Manufacturing Engineering , páginas 52–59
  • Brian S. Cook, 1992, 6 de enero, "Tecnología apropiada", Semana de la industria , páginas 51–52, 58.
  • James R. Rozynek, 1995, invierno, "Estudio de caso: conversión a lubricantes para estampación de metales a base de agua", Stamping Quarterly , páginas 31–33
  • Philip Ward, 1996, julio / agosto, "Lubricante de estampación a base de agua elimina los problemas de lubricación a base de aceite", Formación y fabricación , páginas 52–56
  • Matt Bailey, Reino Unido, 1997, mayo, "Los lubricantes sin aceite ofrecen una solución solvente", Sheet Metal Industries , páginas 14-15
  • Chris Wren, Reino Unido, 1999, junio, "One Out - Oil Out" Sheet Metal Industries , páginas 21–22
  • Brad Jeffery, 2003, abril, "The Bottom Line - Getting your N-Values ​​Worth", Modern Metals , página 76
  • Brad F. Kuvin, 2007, febrero, "La formación de acero avanzado de alta resistencia no deja lugar a errores", MetalForming , páginas 32–35
  • Brad F. Kuvin, 2007, mayo, "El salto de fe del lubricante gigante de Dana", MetalForming , páginas 32–33
  • Hyunok Kim PhD, 2008, marzo "Evaluación del rendimiento de embutición profunda de lubricantes de estampación con fase dual (DP) 590 GA", Parte II en serie de partes III, Centro de conformado de precisión (CPF), Universidad Estatal de Ohio , páginas 1– 5
  • Brad F Kuvin, enero de 2009, "Deep-Draw Automation devuelve resultados notables", MetalForming , páginas 14-15