6 defectos en piezas matrizadas

FUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGICFUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGICMADPMV1

DEFECTOS ENPIEZAS MATRIZADAS

ÍNDICE

22FUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGICFUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGIC

D E F E C TD E F E C TD E F E C TD E F E C TD E F E C T O S E N P I E Z A S M AO S E N P I E Z A S M AO S E N P I E Z A S M AO S E N P I E Z A S M AO S E N P I E Z A S M A T R I Z A DT R I Z A DT R I Z A DT R I Z A DT R I Z A D A SA SA SA SA SD E F E C TD E F E C TD E F E C TD E F E C TD E F E C T O S E N P I E Z A S M AO S E N P I E Z A S M AO S E N P I E Z A S M AO S E N P I E Z A S M AO S E N P I E Z A S M A T R I Z A DT R I Z A DT R I Z A DT R I Z A DT R I Z A D A SA SA SA SA S

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Pág.

11111 DEFECTOSENPROCESOSDECORTE ..........................................................2

DEFECTOSENPROCESOSDEDOBLADO................................................... 15

DEFECTOSENPROCESOSDEEMBUTICIÓN .............................................. 27

DEFECTOSVARIOS ................................................................................... 56


INTRODUCCIÓN


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INTRODUCCIÓN

La finalidad de este documento es ayudar al diseñador de piezas de chapa o de matrices en su trabajohabitual y asegurar de antemano la obtención correcta de las piezas diseñadas y fabricadas. Pero, a pesarde ello, existen formas y caminos tan diversos que pueden conducir al objetivo deseado, que ni un librodetallado compuesto de varios volúmenes, haría posible abarcar todas las dificultades que puedan apare-cer. Aquí nos vamos a limitar a mostrar, por medio de varis ejemplos, algunos de los defectos más comu-nes que suelen aparecer en las piezas de chapa después de ser matrizadas.

Con la finalidad de mejorar la comprensión de todo lo que aquí se expone, hemos creído convenienteclasificar los diferentes tipos de defectos en cuatro grandes grupos diferenciados entre sí según el procesoen que se originen.

Analizaremos aquellos defectos que se han producido en:

1. Procesos de corte2. Procesos de doblado3. Procesos de embutición4. Procesos varios

ANÁLISIS DE DEFECTOS

Antes de comentar los defectos que se producen en las operaciones de matrizado, se debe tener encuenta que las chapas, generalmente obtenidas por la laminación en frío, tengan un espesor regular y unasuperficie muy pulida, además de una constancia en sus propiedades físicas y mecánicas.

Las operaciones a las que se somete la chapametálica, principalmente la embutición, requiere que poseacualidades de homogeneidad, finura de grano, manejabilidad y superficie pulida.

Pieza con ausencia de defectos.


DEFECTOS EN PROCESOS DE CORTE


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PROCESO DE CORTE

Los procesos de conformado de chapa en general, y en particular el proceso de punzonado, suele asociar-se con procesos mecánicos relativamente simples de reducida aportación tecnológica y escaso valorañadido. Sin embargo, la realidad es muy diferente ya que estos procesos, al igual que otros procesos detipo mecánico, están fuertemente influenciados por factores muy diversos relacionados con la máquina,las herramientas, el material y características geométricas de la pieza o el propio entorno del proceso.

El punzonado es una operación de corte de chapas o láminas, generalmente en frío, mediante un disposi-tivomecánico formado por dos herramientas: el punzón y lamatriz. La aplicación de una fuerza de compre-sión sobre el punzón obliga a éste a penetrar en la chapa, creando una deformación inical en régimenelastoplástico seguida de un cizallamiento y rotura del material por propagación rápida de fisuras entre lasaristas de corte del punzón y matriz. El proceso termina con la expulsión de la pieza cortada.

En general, la mayoría de los estudios efectuados sobre la mecánica del proceso de deformación plásticay corte, tienen como finalidad analizar los defectos que se presentan en el borde de las piezas punzonadas.Los primeros resultados de los estudios sobre los mecanismos de corte en punzonado se producen acomienzos de la década de los cincuenta. Hoy en día, los estudias se centran en la obtención demodelosmatemáticos que junto con el método de los elementos finitos permitan el cálculo de las fuerzas, determi-nar calidad del borde de la pieza y la simulación del proceso.

Análisis del proceso de punzonado

Mecánica del corteEn el proceso de punzonado se pueden considerar tres etapas:

1. Deformación2. Penetración3. Fractura




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REBABAS DE CORTE

Considerado desde un punto de vista general, el juego o tolerancia de corte siempre estará relacionado conel espesor y resistencia de la chapa, es decir, la tolerancia de corte siempre será mayor para cortar chapade 3mm de espesor que para otra de 1mm (cuando ambas sean de las mismas características), de lamisma forma, la tolerancia de corte será mayor para cortar chapa deAcero duro que para cortar chapa deAluminio.

Para obtener buen acabado en las piezas que se troquelan, entre otros factores, es necesario que el juegoentre el punzón y la matriz sea el correcto y que estén perfectamente afilados los elementos cortantes,con ello se logra obtener piezas cuya sección cortada suele presentar esta forma.

El extremo superior tiene un pequeño radio R que depende del espesor, la dureza del material yel afilado del útil.

La franja lisa D es recta y pulida, su altura aproximada es de 1/3 del espesor T, cuando la matriztiene la holgura correcta y está afilada.

Las 2/3 partes restantes de la sección T se llama parte arrancada y forma un pequeño ángulo B.

Vista ampliada del corte con tolerancia adecuada.




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En la figura A se puede observar los efectos de un juego entre punzón y matriz insuficiente, elradio R es menor y en la sección de la pieza se forma doble banda lisa.

En la figura B se observa los efectos de un juego excesivo entre matriz y punzón, el radio R esconsiderablemente mayor, la parte lisa D es más estrecha, el ángulo de rotura B es mayor yaparece la rebaba C. Cuando se trabaja con separación excesiva se requiere menos presiónpara efectuar el corte.

Tolerancia insuficiente Tolerancia excesiva




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Tipos de rebabas

Las rebabas de corte pueden presentarse de 3 formas distintas y por 3 causas diferentes:

1. En un punto de la zona de corte.2. Enuna zonadel perímetro de corte.3. En todoel perímetro de corte.

Causas

Si hacemos un análisis de las tres anomalías mencionadas anteriormente tendremos que:

1. Si la rebaba es en un punto, la causa puede deberse a una rotura o desprendimiento enel punzón o matriz.

2. Si la rebaba es zonal, la causa puede deberse de unamala alineación (punzón omatriz)o bien por pandeo del elemento cortante.

3. Si la rebaba es perimetral, la causa puede deberse al excesivo desgaste de los elemen-tos cortantes (necesidad de afilado).

Detalle de pieza con rebabas.




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ANÁLISIS DEL PROCESO DE CORTE




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Defectos

Una incorrecta tolerancia de corte podría dar como resultado los siguientes defectos:

a) Rebabas en la piezab) Arranques dematerialc) Desgaste excesivo de lamatriz y punzónd) Medidas incorrectas en las piezase) Perfil poco definido

Causas

Aún habiendo aplicado correctamente la tolerancia de corte, es necesario tener en cuenta que existen unaserie de causas que podrían dar lugar a un corte defectuoso de las piezas, por ejemplo:

a) Materiales o tratamientos térmicos defectuososb) Montaje incorrecto de lamatrizc) Ajustes inadecuados en lamatrizd) Técnicas de construcción deficientes o inadecuadose) Mantenimiento inapropiadof) Chapa demala calidad

Soluciones

a) Afilado de los elementos cortantesb) Reajuste de las tolerancias de cortec) Materiales y tratamientos a mejorard) Revisar el mantenimiento de lamatriz




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MARCAS POR RETALES

Este es uno de los problemasmás comunes que aparecen en casi todas las piezasmatrizadas. Su origenes debido a algunas causas muy simples pero en ocasiones generan verdaderos problemas de calidad.

Causas

Las causas más probables que ocasionan esta anomalía acostumbran a ser varias:

a) Deficiente evacuación de los retales.b) Exceso de lubricante de corte.c) Lubricante inapropiado.d) Insuficiente entrada de los punzones en lamatriz.e) Excesiva tolerancia entre punzón ymatriz.f) Excesiva conicidad en la caída de retales.

En todos los casos mencionados anteriormente se produce la misma situación; el retal no es evacuadocorrectamente y éste «sube» a la superficie de la matriz, quedando atrapado entre la banda y la propiaplaca. Esta circunstancia hace que en el siguiente ciclo de trabajo la propia fuerza del pisador o la cercaníadel retal a cualquier otro punzón generen la marca sobre la chapa. Como es lógico pensar, estas marcassobre la chapa acostumbran a variar de posición igual que los retales sobre la propia placa matriz.




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Soluciones

a) Montar extractores en los punzones.b) Rectificar los elementos cortantes.c) Reducir la tolerancia de corte.d) Dar forma de cizalla a la cara cortante del punzón.e) Aumentar la entrada del punzón en lamatriz.

Detalle ampliado de marca por retales.




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MARCAS POR ROTURA DE PUNZONES

Dos de las razones más habituales por las que se construyen las matrices progresivas son:

a) Aumentar la capacidad de producción.b) Abaratar el coste de las piezas.

Todo ello nos lleva a pensar que en ocasiones las matrices se construyen para fabricar 2, 3 o más piezaspor golpe, con lo cual el número de punzones necesarios para su transformación ser directamente propor-cionales al número de piezas que deseamos obtener.

Así pues, no es difícil pensar que los riesgos de roturas de dichos elementos también son proporcionalesa su número.

Teniendo en cuenta que las matrices progresivas trabajan a un elevado número de golpes por minuto,comprenderemos que la rotura de algún punzón genera deficiencias de calidad en las piezas fabricadas.

De todas estas razones comentadas, entenderemos que el problema de rotura de punzones requiere unaatención especial y la necesidad e buscar soluciones para eliminarlo.




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Causas

a) Falta de dimensionado de los punzones.b) Deficiente caída de retales.c) Diseño inadecuado de la herramienta.d) Tolerancias de corte inadecuadas.e) Materiales y tratamientos no apropiados.f) Desgaste excesivo de los elementos de corte.g) Falta de rectificado.

Soluciones

a) Mejorar el diseño.b) Dimensionar los elementos de más riesgo.c) Verificar la tolerancia de corte.d) Mejorar losmateriales y tratamientos.

Detalle de banda progresiva con rotura de punzón.




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Material

Herramienta

Proceso

Máquina

Error

dimensional

Error

posicional

Error

deforma

FACTO

RESQUEAFECTANALOSDEFECTO

SGEOMÉTRICOSDELASPIEZASPUNZONADAS

ÍNDICE



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22222DEFECTOSENPROCESOSDECORTE

DEFECTOSENPROCESOSDEDOBLADO

DEFECTOSENPROCESOSDEEMBUTICIÓN

DEFECTOSVARIOS


DEFECTOS EN PROCESOS DE DOBLADO


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PRINCIPIO DE LA OPERACIÓN DE DOBLADO

Doblado: operación de formación que permite obtener una pieza de forma desarrollable, partiendo de unapieza plana.

La herramienta se compone:

a) De un punzón P que tiene la forma de la pieza.b) De una matriz M cuya forma, en la parte activa, debe dejar subsistir, al final de la

carrera, entre ella y el punzón, un juego teóricamente igual al espesor del material.

La operación consiste en doblar, con la ayuda del punzón, la pieza introducida en la matriz.


Al realizar curvados agudos, o sea de radio pequeño, aparecen deformaciones en el borde de doblado que,a veces, pueden aceptarse, pero que muy a menudo no son admisibles. Esto es válido sobre todo enbisagras y piezas curvadas de este tipo que, una vez montadas, han de ser guiadas lateralmente y, portanto, deben presentar también en la zona de doblado un canto limpio y en ángulo recto. La deformacióndel borde de curvado aparece solamente cuando se curvan chapas gruesas con un radio r pequeño. Elmaterial que se encuentra en la parte interior de la esquina de curvado se recalca y comprime, con lo quelas partículas de la estructura tienen tendencia a desviarse lateralmente hacia los cantos. El ancho de lacinta curvada sufre un notable incremento, con lo que el ancho total en esta zona pasa a ser mayor.

Las fibras exteriores de la sección que se curva sufren un alargamiento, el cual no sólo da lugar a undebilitamiento del espesor, sino, además, a un contracción del ancho inicial el cual pasa a ser menorpuesto que el material se ve obligado a fluir desde el exterior hacia el interior.




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Las fibras no son rectas, sino que tienen forma de S, y los esfuerzos de expansión P, dirigidos hacia fueraen la parte interior de la esquina de doblado, conjuntamente con los esfuerzos de contracción Pa dirigidoshacia dentro en la parte exterior de la misma esquina, producen un abombado lateral en el canto, demanera parecida a como ocurre en virtud de la contracción transversal que surge la probeta con la que seefectúa el ensayo de rotura.

Teóricamente, con un desdoblado sencillo, la pieza doblada podría ser llevada a la forma plana original. Nohabría, pues, desplazamientomolecular. Todo lo contrario de lo que sucedería con un dobladomuchomásagudo y complejo.

ADELGAZAMIENTO DEL MATERIAL EN DOBLADOS

1. Doblado sobre un ángulo vivoSi no hubiera ningún desplazamiento molecular en el material, éste debería romperse para permitir eldoblado. Observar la figura (a). En la realidad, sin embargo, se comprueba que existe verdadermente undesplazamiento molecular, el que está limitado, aproximadamente, a la zona situada a la derecha y porencima de la recta BC, según la figura (b).

Este desplazamiento molecular se traduce en una disminución del espesor (en ciertos casos hasta un50%), provocando una acritud del metal y llegando a su rotura.

Figura a.




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2. Doblado sobre ángulo redondeadoEn forma similar al caso anterior, el desplazamiento molecular está limitado ahora por la recta AF, de lafigura (c). La parte afectada por este desplazamiento molecular será tanto más importante cuanto mayorsea el radio.

La disminución del espesor (figura c) es ahora:menor de 20% si R = emenor de 5% si R = 5e, no aumentando tanto, en consecuencia, la acritud en el metal.

R = radio interior de dobladoe = espesor del material

Conclusiones:

El doblado sobre ángulo vivo debe rechazarse.Se debe adoptar preferentemente, como radio mínimo, R = e (e = espesor del material).En caso que nada se oponga a ello, adoptar R = 5e.

Si la forma de la pieza requiere un radio muy pequeño, habrá que asegurarse que en virtud de ello no sevaya a originar una rotura.

Pieza con radios biendimensionados.




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DILATACIÓN LATERAL EN EL DOBLADO

Al realizar un doblado, las fibras que han sido desplazadas en el sentido longitudinal, ejercen una acciónlateral, provocando deformaciones.

Así pues, en el ángulo interior del doblado, la compresión de las fibras provoca un desplazamiento de lasmismas hacia fuera del ancho primitivo que se denomina dilatación lateral (figuras d).

En cambio, en la partemás exterior del mismo doblado, el estirado de las fibras provocan una contracción.

El valor de la citada dilatación lateral (g) viene dado por la fórmula:

0,4 eg =

r

g = dilatación en mme = espesor de la chapa en mmr = radio del doblado en mm

Será necesario tener en cuenta esta dilatación cuando la pie-za deba ser guiada, en el montaje, sobre su parte doblada.




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ELASTICIDAD DE LAS CHAPAS EN LOS DOBLADOS

Las características de las chapas en general, muestran que antes de alcanzar la zona de las deformacio-nes permanentes, unmetal se deforma elásticamente. Una deformación es elástica si desaparece cuandoel esfuerzo aplicado sobre el metal queda suprimido y es permanente cuando sucede lo contrario.

Esta «elasticidad» del metal, que depende de sus características, deberá ser compensada, corrigiendo omodificando los radios o ángulos de doblado.

Cuando se efectúa el doblado, deberá por lo tanto sobrepasarse el valor del ángulo que hay que obtener. Eldiagrama indica las correcciones de ángulo y de radio realizar en función del espesor y de la naturaleza delmaterial.

e er1 = K ( r + ) -

2 2

ααααα1 = Kα • α • α • α • α • K

r1 = radio que hay que dar a la herramientar = radio que hay que obtenerααααα = ángulo que hay que obtenerααααα1 = ángulo que hay que dar a la herramienta

Ejemplo de piezas con gran recuperación elástica.




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SENTIDO DEL LAMINADO EN LOS DOBLADOS

La pieza se doblará perpendicularmente o al menos a 45º con relación a las fibras de laminado de lachapa; esto evita las grietas al exterior del pliegue y aumenta la resistencia de la pieza.

Partiendo del supuesto no totalmente exacto de que la fibra exenta de tensiones se halla en el centro delmaterial, la diltación sufrida por la cara exterior al realizar la operación de curvado genera una tracción delmismo que provoca su adelgazamiento.

Cuando se trata de radios muy grandes, es decir, curvaturas casi planas, este fenómeno es casi despre-ciable y no da lugar a posibles adelgazamientos, grietas o roturas, puesto que la tracción a que estásometido el material es mínima o muy baja.

Para que un doblado sea correcto ha de cumplirse la condición de no sobrepasar el límite elástico, esdecir, que el esfuerzo correspondiente al límite de elasticidad y E el módulo de elasticidad, ambos dadosen kp/mm2, se cumpla.

Por el contrario, para la determinación del radio de curvado mínimo admisible, no puede despreciarse elvalor s/2 en el denominador.

Como valor aproximado para el radio de curvado mínimo admisible, puede tomarse el que resulta delsencilla relación:

rmin = s . 0,5

Cuanto mayor sea dicho radio, más seguridad se tendrá frente a solicitacionesmecánicas. Otros criteriosrecomiendan radios mínimos de curvado 2 veces mayores que el espesor, los cuales ofrecen una ciertaseguridad, pero, en realidad, ya dejan de ser verdaderos valores mínimos del radio en cuestión.

Ejemplo de piezas con necesidad de estudiar el sentido del laminado.




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ROTURAS EN PIEZAS DOBLADAS

Análisis de defectos

Si se reúnen varias fases de trabajo en una matriz de doblar, es decir, si se realizan simultáneamentevarios doblados, debe procurarse que no intervengan tensiones elevadas inadmisibles, como consecuen-cia de esfuerzos de tracción acumulados. En el caso de producirse tal acumulación, la chapa se debilitanotablemente en la zona del canto de curvado, pudiendo incluso llegar a romperse al aumentar sensible-mente la presión necesaria para conseguir la forma definitiva. La figura presenta el esquema de una estam-pa para curvar en la que interviene un fuerte efecto de deslizamiento.

Las puntas de los punzones de curvado simultáneo frenan la entrada del material y, debido a ello, éstesufre un efecto de estirado en toda su longitud y una solicitación excesiva, por todo lo cual la parte centralde la pieza se ve peligrosamente debilitada. En contraposición, en las matrices con diseño parecido al dela figura siguiente, se realiza el curvado central con ayuda de un punzón de preformado que se encuentrabajo un efecto de precompresión, antes de que los punzones exteriores intervengan en la operación. Existesuficiente material para que la operación de curvado propiamente dicha se lleve a cabo sin una elevadaacumulación de esfuerzos de tracción, y sin que aparezca ninguna debilitación del material en el canto decurvado; así, el material no resulta maltratado y no se rompe.




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ROTURAS EN DOBLADOS MÚLTIPLES 1

La rotura de la pieza normalmente sucede cuando, para un estado y velocidad de deformación determina-dos una chapa de metal está sometida a fuerzas de tracción que le provocan un alargamiento excesivosuperior a los límites del propio material.

En el alargamiento, la chapa inicialmente reduce su espesor uniformemente, como mínimo en una árealocal. Si en algún punto se va concentrando la deformación puede ser que se llegue a provocar una bandacon un adelgazamiento localizado, conocido como estricción (necking), que al final provocará la rotura.

Generalmente, la formación de una estricción se considera una falla, ya que esta produce un defectovisible y una debilidad estructural. La mayoría de los ensayos de deformación se basan en la rotura enoperaciones de alargamiento.

En el doblado, la rotura de la pieza puede suceder sin que en un primer momento exista adelgazamiento.Los ejemplos más comunes de este tipo de roturas suceden en operaciones de doblados con materialesduros donde el radio de plegado es muy pequeño y el ángulo muy agudo. En estas operaciones, laschapas son dobladasmediante plegadoras o punzones que deben aplicar fuerzas elevadas sobre la chapa.

Al realizar curvados múltiples en piezas no simétricas, y principalmente en aquellos casos en que tenganque efectuarse curvados en un solo lado con cantos agudos y de ángulo muy cerrado, la pieza a la que seda forma tiene tendencia a quedar prendida en estas zonas; debido a ello, la chapa se adapta irregularmen-te en la matriz de conformación.




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ROTURA EN DOBLADOS MÚLTIPLES 2

Un ejemplo de rotura por dobladomúltiple se tiene en la brida de sujeción de chapa de acero de 0,8mmdeespesor, 20 mm de ancho y 55 mm de largo desarrollado. Tal como se indica en la figura siguiente (a), lapieza recortada se coloca en una estampa para curvar.

Al iniciarse la operación de curvado, de acuerdo con la figura (b), se elevan los dos extremos de la chapa,a ambos lados del punzón, adquiriendo la forma de U.Al continuar la operación de curvado, de cuerdo conlos grabados c y d de la figura, la arista aguda de la estampa actúa sobre el material conmayor fuerza queen las otras zonas del mismo, demanera que, una vez dada la forma representada en la figura (d) no tienelugar ningún otro desplazamiento de material en esta arista; en la posición final inferior del punzón decurvado, el ala exterior de la U sufre un deslizamiento y su altura h resulta distinta.Además, en la posiciónfinal, el material, entre los puntosAy B, sufre un estirado y se debilita (e), de tal manera que, en la mayoríade los casos, se rompe en las proximidades del punto A. Por otra parte, entre las posiciones del punzóncorrespondientes a las figuras (c) y (d), el ala derecha de la U, entre los puntos B y A, sufre un reiteradodeslizamiento por encima de la arista aguda de la estampa, quedando dañada su superficie. Con ello, sufreinnecesarias deformaciones plásticas quemás tarde no se podrán corregir.




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ROTURAS POR REBABAS EN DOBLADOS

La formación de rebabas en la cara externa del doblado favorece la aparición de roturas. Esto quedademostrdo mediante las dos piezas dobladas en U que se ven en la siguiente figura.

En la pieza de la izquierda la cara con rebabas está en el interior, y en la de la derecha, en el exterior. Laprimera quedó exenta de rotura después de la operación de curvado,mientras que en la segunda aparecie-ron roturas profundas y bastante abiertas. Si la pieza a curvar sufre alternativamente solicitaciones detensión y compresión, la fisura de rotura progresa hasta dar lugar a una rotura total de la sección en estazona. El peligro de la aparición de roturas puede disminuirse un pocomatando, o todavíamejor, redondean-do el canto antes de realizar el curvado, debiendo pulirse, o por lo menos limpiar bien, la superficie enaquella zona.




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Soluciones

Las roturas por doblado pueden encontrar solución en alguna de las siguientes medidas:

Aumentar el radio de doblado (punzón o matriz).Reducir el ángulo de plegado.Reducir la velocidad de doblado.Seleccionar unmaterial más dúctil.Aumentar la tolerancia entre punzón y matriz.Pulir los radios de deslizamiento.Modificar el proceso de transformación.Controlar las rebabas en la pieza.Controlar el sentido de las fibras del material.

Pieza con estricciones y marcasen la zona de doblado.

ÍNDICE



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33333

DEFECTOSENPROCESOSDECORTE



DEFECTOSVARIOS


DEFECTOS EN PROCESOS DE EMBUTICIÓN


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INTRODUCCIÓN

En la operación de embutición se producen pliegues en la chapa, por efecto de la compresión que originaun acompleja combinación de fuerzas de tracción y compresión que se traducen en un flujo de material.Como ya sabemos, para impedir la formación de arrugas se aplica una fuerza normal a la chapa por mediodel pisador.

Algunos defectos en la embutición obedecen a que el redondeamiento de la entrada de la matriz estáerosionado y dificulta el deslizamiento del material, por ello conviene pulirlo esmeradamente y en el sentidodel desplazamiento de la chapa. No obstante, existen varios factores que juegan un papel importantedurante la transformación que sufre la pieza durante la embutición.

Algunos de estos factores son:

Tipo de embutición (cilíndrica, rectangular, cuadrada, ...)Radios de la matriz y el punzónVelocidad de embuticiónLubricación de la chapaPresióndel prensachapasJuego de embutición...

EFECTOSQUESEDANENLASPIEZASEMBUTIDAS


Todo cuanto hasta aquí se expone da una idea de la cantidad de circunstancias que se han de tener encuenta al embutir. Antes de nada, vamos a resumir una serie de defectos que se relacionan en lo queconcierne a la operación de embutición, defectos que aparecen con demasiada frecuencia en el taller. Porello, ha de investigarse el origen de los fallos y su solución basándose en el tipo de defectos que seproduce.

En la tabla que aparece en la página siguiente semuestran algunos de los defectosmás comunes que confrecuencia aparecen en las piezas embutidas.




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Pos.

Características

externas

yaspectodeldefecto

Motivodeldefecto

Medidas

paraevitarlosdefectos

1.Líneasdefluencia

Demasiadotiempodealmacenaje;

Embutirrápidamentesinesperar;

(LíneasLüders)

transporte

oalmacenamientoconcalorexcesivo

almacenarensitiofrío

2.Líneasdefluenciaconrotura

Relacióndeestiradodemasiadogrande

Pedirunacerodelímitedeelasticidad

menor

3.Retrocesoelástico

Relaciónr/sdemasiadogrande

Menorradiodelaaristadeembutición,

ocambiareldiseño

4.a)Roturaunilateralopequeñasroturas

Aumentodegrosordeaspectonudoso,zonas

Tomarunachapamásidónea,obien,

transversales(véaselaroturaaen

las

incompletasocuerposextrañosocluidos

realizarunalmacenajemáslimpio;

figuras1y8deestatabla)

quizásestédesgastadalaarista

deembutición

5.b)Plieguesdeaspecto)((fig.1)

Pequeñosagujerosenelmaterial

Aparecemuyraramente;tómeseuna

chapamásgruesa

6.c)Variasroturasaque,enpiezasdelatón,

Corrosiónoriginadaportanalones,principalmente

Ponerincandescenteparaeliminar

aparecen

posteriormente.

enellatónconuncontenidodeZndel63%

ymás

tensiones,a250-300ºC.Mayor

contenidodeCu

7.Pocodespuésdeiniciarselaformación

Colocacióndescentrada

delrecorte

Comprobarlaposicióndelaclavijade

delaparedlateral,sedesprendeelfondo,

colocacióndelrecorte,enlaparte

quedandounidosolamenteporunlado(fig.2)

inferior

a)Labridadechapaesanchaporunaparte

yestrechaporlaparte

opuesta

8.b)Labridadechapaesmásanchade

Espesordesigualdelachapa

Comprobarlatoleranciadelespesorde

lonormalendoszonasenfrentadas

lachapadeacuerdoconlanormaDIN

9.c)Bridadechapadeanchurauniforme

Elescalonadodeembuticicionesprevistoes

Tomarunmaterialdeembuticiónde

excesivoynocorrespondealaidoneidaddel

mejorcalidad.Escalonadomásestrecho

materialparalaembutición

10.

11.

d)Huellasdecompresiónintensas,en

Elpunzónsedesplazaenposicióndescentrada

Variaciónenelajustedelamatriz

comparaciónconlaconstitucióndel

respectoalarodelamatriz

Esteinconvenienteseevitaenlas

fondo,enlaparte

interiorrasgadade

matricesconcolumnadeguía

lasuperficiedelaparedlateral

fig.1

fig.2




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Pos.

Características

externas

yaspectodeldefecto

Motivodeldefecto

Medidas


12.

Lashuellasdecompresiónenelborde

Elpunzónestáinclinadorespectoalarode

Variaciónenelajustedelamatriz

delaparedlateralpresentan,enlaszonas

embutición

Esteinconvenienteseevitaenlas

opuestaste

i,distintaaltura(fig.3)

matricesconcolumnasdeguía

13.

Enfondosedesgarraportodoelcontorno,

Elútildeembutiractúacomounútildecorte

Elegircorrectamenteelredondeadode

sinqueseformeparedlateral

porque:

laaristadeembuticiónydelpunzón,el

a)Elredondeadodelaaristadeembutición

anchodelhuelgo,lavelocidaddeembu-

esdemasiadoagudo,

tición,lapresióndelpisónprensachapas

b)Elhuelgodeembuticiónesdemasiado

yelescalonadodelasembuticiones

estrecho,

c)Lavelocidaddeembuticiónesexcesiva,

d)La

presióndelpisón

prensachapasesexcesiva

14.

Elbordedelaparedlateralpresentaflecos

a)Huelgodeembuticióndemasiadogrande,

Estosdefectospueden

evitarse

conplieguesverticales,porlodemás,serían

b)Redondeadodelaaristadeembutición

eligiendounproductodeengrase

correctas(fig.4a);oformacióndelabios

demasiadogrande,

correcto,siemprequenopuedaelimi-

(fig.4b).

c)Presióndelpisónprensachapasdemasiado

minarsedirectamentelacausaque

pequeña

originaeldefecto

15.

Formacióndesinuosidadesenelborde

Aparicióninevitableen

chapasanisótropas;se

a)Sinuosidadesformadasa90ºunadeotra

debealaestructuradelosrodillosdelaminación

yalaorientacióndeloscristales

16.

b)Formaciónirregulardesinuosidades

Espesordesigualdelachapa

17.

Formacióndesopladurasenelbordedel

a)Malaexpulsióndeaire,

fondo(fig.6);a

vecestambiénseabomba

b)Aristadeembuticiónmuydesgastada

elfondo

fig.3

fig.4

fig.5

fig.6




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Pos.

Características

externas

yaspectodeldefecto

Motivodeldefecto

Medidas


18.

Enunaembuticióncasicorrectamenteconse-

a)Presióndelpisónprensachapasdemasiado

Aumentodelapresióndelpisón

guidaapareceunabridaconplieguesycon

pequeña

prensachapas

fisurasdebajoque,enlamayoríadelos

b)Huelgodeembuticióndemasiadoestrecho,

casos,sonhorizontales(fig.7)

c)Redondeadodelcantoconradioexcesivamente

grande

19.

Vestigiosde

presiónh,lustrosos

Huelgodeembuticióndemasiadoestrecho

20.

Formacióndelabios(comoenlafigura4b)

conparedlateralabombada

Modificarelanchodelhuelgo

Huelgodeembuticióndemasiadogrande

Redondeadoparabólicodelpunzón

21.

Estrangulamientoporencimadelborde

delfondo

22.

Enembuticionesdeseccióncuadrangular

Enpiezascuadrangulares,enformadehuevo

Enembuticionesangulareshade

(fig.8)

udeotrasformasnoredondeadas,cuandose

ensancharseunpocoelhuelgoen

a)Fisuraenelcentro,

repitenamenudolaspiezasdefectuosas,hade

lasesquinas.Lospunzoneshande

b)Fisuraverticalenlaesquina,partiendo

achacarse,lamayoríadelasveces,aldiseñode

limpiarsecuidadosamenteenestas

delborde,

lapieza;enb),escasezdematerial:enc),

zonas,paraeliminarlosrestosde

c)Fisuraenlaesquinaqueseiniciacasi

acumulacióndematerial.Posibilidadesquesedan

lubricantes(véaselafigura300)

horizontalmente

raramenteparab)yc):

c)Cambiarlaformadelrecorteenlas

1.Colocaciónexcéntrica,

esquinas

2.Espesordesigualdelachapa,

3.Lubricaciónnoapropiada,

4.Desgastedelpunzónydelaaristadelarode

embuticiónenlasesquinas,

5.Huelgodeembuticióndemasiadopequeño

23.

d)Ladosdobladoshaciaelinterior

24.

e)Bordesdobladoshaciaabajo

(piezasplanas)

Aplastamientoexcesivoen

lasesquinas

Modificarelrecorte

olosnerviosde

embutición

25.

Fisurasenpiezasdeformairregular

fig.7

fig.8




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Diferencias de espesor en la chapa

La comprobación de que una embutición incorrecta ha sido originada por diferencias de espesor en lachapa, la ofrece la verificación del espesor de la brida en las distintas zonas del contorno, a distanciasiguales de la arista de embutición. Las roturas debidas a un espesor desigual en la chapa aparecenprincipalmente en piezas no cilíndricas. En estas comprobaciones, las medidas a distancias iguales de laarista de embutición han de tomarse en varias piezas embutidas que presenten roturas, teniendo tambiénen cuenta la dirección de laminado. Si las roturas aparecen en dirección paralela a la dirección de laminación,en la mayoría de los casos ello indica que la pieza no es apropiada para ser embutida, pero, si en variaspiezas no se observa influencia alguna de la dirección de laminación con respecto a la situación de lasroturas y éstas están dispuestas en forma radial en las zonasmás gruesas de la brida de la chapa, puededecirse que el origen del defecto está en el espesor desigual de la chapa. En piezas embutidas no cilíndri-cas, ha de prestarse mayor atención a las diferencias de espesor en la chapa de lo que indican lascorrespondientes disposiciones DIN: esto puede ser también preciso en aquellos casos en que la presióndel prensachapas se consigue neumática o hidráulicamente.

Chapa de poca calidad

Naturalmente, las chapas de poca calidad no pueden embutirse correctamente aunque la gradación sehaya determinado correctamente. La señal característica de que la calidad de la chapa no es la adecuadaconsiste en la formación de fisuras en la dirección de laminación y la aparición de sinuosidadas. Ladirección de laminación se reconoce generalmente a simple vista; de lo contrario, sepuede reconocermediante el mordentado con ácidos muy diluidos, eliminando previamente la grasa. Los fuertes alarga-mientos de la chapa dan lugar a una estructura de grano grueso principalmente en los aceros, pero tam-bién, en menor grado, en otros materiales.

En distintos procedimientos para comprobación de la chapa que comportan la formación de una fisura enla probeta, se adopta, como un criterio más para determinar la idoneidad de la chapa para ser embutida, elaspecto del grano de la zona que rodea a la fisura en lo que concierne a su grado de finura.

El grano grueso en dicha zona indica que la chapa en cuestión es menos indicada para una operación deembutición que las chapas que presentan un grano fino. Sin embargo, no puede aceptarse estamodalidadde apreciación para todos los casos en general, puesto que existen chapasde acero que, a pesar depresentar una superficie áspera, sonmuy apropiadas para ser embutidas. La poca calidad de la chapa nose exterioriza solamentepor los doblados (chapas dobladas) o las sinuosidades, pues existe una granvariedad de defectos que derivan también de la mala calidad de la chapa. Así, por ejemplo, en la figuraanterior puedenobservarse fisuraspor fragilidad, en formadedesgarrosparalelosa la direccióndeembutición;en estos casos, casi siempre el motivo hay que atribuirlo a un contenido excesivamente alto de P y N.Además, existe otro gran número de señales externas motivadas por causas distintas.




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LÍNEAS DE FLUENCIA

Las líneas de fluencia, también denominadas de Lüders, aparecen en la zona del límite de alargamiento,dependiendo, por tanto, de éste, o también, de la forma de la pieza, ya que, según ésta, el comportamientoanisótropo del material hace que se inicie la deformación plástica en algunas zonas, mientras que en otrastodavía no ha aparecido. Las chapas de acero con un elevado contenido de P y N son muy propensas alenvejecimiento y, por consiguiente, no son idóneas.

Las figuras muestran las líneas de fluencia del fondo de una pieza de chapa de acero. En la parte interna,las líneas de Lüders tienen una cierta anchura y ya se ha deformado plásticamente el material. También,las líneas que cruzan en la figura son líneas de fluencia similares a las que se observanmomentáneamenteen las probetas que se utilizan para los ensayos de rotura mientras se está en la zona del límite dealargamiento, y que desaparecen al iniciarse el estrangulamiento de la sección de la probeta.

En el caso de que las líneas de fluenciamolesten para el tratamiento superficial que pueda darse a la piezaposteriormente, las chapas de acero para embutición no deben transportarse a temperaturas elevadas,expuestos a los rayos solares, o almacenarse en sitios calientes. Ha de procurarse que el almacenamien-to sea en un lugar frío. Por otra parte, las chapas de embutición, una vez laminadas, no deben permanecermás de 3 meses en el almacén antes de ser embutidas.

Estructura de granoAnisotrópico

Estructura de granoIsotrópico




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Retroceso elástico y formación de arrugas

Del mismo modo que en la operación de curvado, también en la de embutición se aprecia el efecto delretroceso elástico. Mientras que en el curvado, las condiciones de tensión presentan un carácter biaxial,en la operación de embutición aparece una terceramagnitud correspondiente a la reducción del diámetro.En piezas que son simétricas respecto a un eje, la determinación de este factor es notablemente mássencilla que en piezas no simétricas, como, por ejemplo, las de carrocería, en donde las variaciones en lasdimensiones originadas por el efecto de retroceso elástico son especialmente molestas debido a queestas piezas han de poder adaptarse entre sí. Las piezas que al ser embutidas sufren un adelgazamientode sus paredes no muestran este efecto de retroceso o reacción elástica.

De igual manera que en la operación de curvado, la relación r2/S es la que tiene el papel más importante enla magnitud del retroceso elástico. Los valores K del diagrama de Sachs de la figura casi se alcanzancuando la curvatura que proviene del fondo no queda brazada por una pared lateral vertical y cuando elborde que delimita la curvatura es prácticamente rectilíneo. De lo contrario, la dimensión del retrocesoelástico esmenor, es decir, el valor K esmayor que en la operación de curvado. El fenómeno de la reacciónelástica queda notablemente reducido por medio de paredes laterales verticales, acanaladuras estampa-das o cualquier tipo de estampación hueca, así como con radios de redondeado pequeños en las esquinasdel contorno del borde, y mejorando el engrase con pastaMolykote G; en cambio, los radios grandes en laarista de embutición elevan la posibilidad de que aparezca el retroceso elástico.




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También aquellas piezas que presentan un configuración biaxial en lo que se refiere a las tensiones, esdecir, que su deformación se asemeja a la que se obtiene en un proceso de curvado, tienenmayor tenden-cia a experimentar el fenómeno de reacción elástica y a la formación de arrugas, que las piezas deconfiguración de tensiones triaxial y que son simétricas respecto a un eje. Resumiendo, puede decirse queel fenómeno de reacción o retroceso elástico aparece en menor medida en las piezas huecas embutidasde chapa que en las piezas curvadas.




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Defectos presentados por la chapa

La aparición de tales defectos ocurre muy raramente. Se detectan fácilmente en aquellas zonas en dondela pieza ha sufrido relativamente pocas solicitaciones con la embutición y, a pesar de ello, aparece unarotura. Entran en este grupo los defectos originados por la introducción de cuerpos extraños durante laoperación de laminación, o durante el embutido al fluir el material por encima de la arista de embutición.

Los agujeros y grietas de pequeñas dimensiones quedan a menudo rellenados por el material durante laoperación de embutición, como sucede en el caso de la figura siguiente, la cual muestra una pieza rectan-gular embutida partiendo de aluminio; la pequeña rotura está rodeada dematerial prensado.

En chapas gruesas estos defectos tienen forma ovalada. Casi siempre las zonas defectuosas provienen deinclusiones o sopladuras que han quedado ocluidas durante la operación de laminación, las cuales gene-ralmente originan roturas de disposición horizontal. Cuando las inclusiones en las chapas son grandes, alrealizar la operación de embutición la chapa se comporta como si se tratara de dos chapas superpuestas,demanera que en las roturas puede verse la gradaciónmúltiple, debida a varias inclusiones superpuestasdurante el laminado, en una pieza embutida cilíndrica y redondeada.

Desgarro de un solo lado o fisura transversal.

Causas:Aumento del grano en la parte más débil, debido a una falta de homogeneidad.Cuerpo extraño en la chapa.Desgaste exageradodel redondeado.Escoger cuidadosamente las chapas y procurar corregir el redondeado.




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Corrosión en piezas de latón

Las piezas embutidas de latón, y las de latón con un elevado contenido de zinc, parecen correctas una vezterminada la operación, pero, posteriormente, se rompen por el borde. El origen de este fenómeno está enque, debido a la fuerte deformación en frío, se han originado tensiones interiores y exteriores cuya acciónnociva se pone de manifiesto en virtud del efecto corrosivo de los agentes atacantes, siendo para ellosuficientes el amoníaco y otros compuestos amónicos que están contenidos en el aire. Puesto que es lasuperficie de los granos la que recibe el ataque, las roturas no tienen forma definida y tienen aspectoquebradizo; exteriormente no se nota nada en las piezas.

Esta corrosión derivada de las tensiones se acentúa en invierno debido a las bajas temperaturas. Mediantepruebas puede determinarse si las tensiones propias son suficientemente elevadas para dar lugar a corro-sión por el ataque citado. Si las piezas se rompen después de pasados 15minutos en un baño compuestode una solución de nitrato demercurio del 1,5%Hg(NO3)2 o de una solución de bicloruro demercurio del5%, puede decirse que no aparecerán roturas posteriores por corrosión. En caso contrario, las roturas seoriginan generalmente de forma rápida. Por otra parte, mediante la normalización o el recocido de estaspiezas, se eliminan las tensiones en grado tal que se excluye la posibilidad de rotura posterior; para ello,basta unamedia hora de calentamiento a 250-300º C.

Pieza cilíndrica embutida con rotura producida como consecuencia de las tensiones.




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Mala colocación de piezas

Debido a una colocación descentrada se ha profucido la rotura de la pieza quemuestra la figura siguiente,pero no siempre la colocación descentrada de la pieza origina su rotura. Frecuentemente ocurre que,debido a las zonas estrechas que presentan poca resistencia a la deformación, la chapa se embuteunilateralmente por encima de la arista de embutición y se deforma para dar lugar a la pared lateral,mientras que en las restantes zonas de la brida de la chapa todavía no se inicia esta embutición. En lafigura siguiente se representa una pieza de este tipo con una semiesfera embutida solamente por un lado,sin que pueda asegurarse si ello se debe a una disposición descentrada o a presiones desiguales del pisónsujetador de la chapa, o bien, a diferencias de espesor en la misma.

El fondo se desprende sin formación de ningún embutido. La herramienta trabaja recortando:

Soluciones:a) Aumentar el radio de embutición.b) Aumentar el juego entre el punzón y la matriz.c) Reducir la velocidad de embutición.d) Reducir la presión del sujetador.

Observación: Verificar y corregir separadamente cada una de estas causas.




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Gradación excesiva en las embuticiones

El escalonado de embutición excesivamente grande en relación con la facilidad de embutición de unmaterial, es frecuentemente unmotivo de aparición de roturas en las piezas embutidas. Una comprobaciónposterior de la calidad de la chapa para facilitar el valor β = D/d en relación con el cálculo de las fases deembutición puede servir para aclarar este punto. Si, antes de proyectar la pieza, se obtiene el valor β de lachapa de que se dispone, o bien, si este valor no se toma demasiado elevado, puedan evitarse los defectosde este tipo.

La figura anterior muestra la forma de rotura típica de las piezas redondas embutidas en un solo prensado;estas roturas se deben a un valor excesivo de la gradación de embutición. Los fondos se rompen, ya antesde formarse la pared lateral, en la zonamuy próxima a la brida de la chapa, permaneciendo unidos a éstasolamente en una estrecha zona, por la cual se elevan como si se tratara de una bisagra, de manera queexteriormente adoptan la forma de una hoja. Las tres piezas que se muestran en la figura anterior son demateriales distintospero, a pesar de ello, se asemejan bastante entre sí. Por el contrario, las piezas quesalen defectuosas al producirse roturas en embuticiones sucesivas, debidas a que se ha elegido unmate-rial que no es adecuado o un escalonado de embuticiones demasiado grande, son notablemente distintasentre sí.

Amenudo, se adopta la solución de invertir el orden de embutición cuando existen diferenciasmuy grandesen la relación de embutición, embutiéndose en este caso, como muestra la figura siguiente, primero elpequeño botón central y finalmente la zona exterior. Este tipo de embutición es más bien un estampadohueco, en el cual se embute material hacia fuera y hacia dentro solamente en una estrecha zona de lapared lateral. No sirve prácticamente de ayuda el taladrado previo de agujeros de descarga; al contrario, elaumento de grosor del borde que así se origina ofrece más facilidad para que se produzcan desgarresradiales que parten del borde. Por esto, es mejor embutir la parte exterior con el primer prensado, defor-mando el material según una curvatura inversa.




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Punzón descentrado o inclinación del punzón

En la figura siguiente, el punzón está descentrado en unamedida e con respecto al aro de embutición, detal forma que las piezas embutidas se rompen por la zona más estrecha del huelgo de embutición. Ade-más, en la zona a, que siempre queda frente a la tira de unión entre el fondo desgarrado y la brida de lachapa, pueden observarse huellas originadas por desigualdades de presión. Este inconveniente puedecorregirse rápidamente desplazando el aro de embutición.

Más difícil de reconocer es el desplazamiento debido a la inclinación del punzón con respecto al aro deembutición, tal comomuestra la figura siguiente (derecha), donde, para mayor claridad, se ha exageradodicha inclinación. Incluso los ángulos emuy pequeños dan origen a piezas defectuosas que se rompen porc. Una característica de estas piezas rotas es el abombado de la parte de la pared lateral d que une elfondo desgarrado con la brida de la chapa.Además, de acuerdo con la figura siguiente, a y b, en el bordede la pared lateral, o en las proximidades de la brida de la chapa, aparece a veces una zona comprimida deforma anular y que rodea a la pieza embutida, cuya altura d es mayor en b que en a. Estos dos grabadosrepresentan las vistas, desde los dos lados situados uno frente al otro, de un cuerpo embutido con punzóninclinado, partiendo de chapa de aluminio de 0,5 mm de espesor.




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Aspecto de las piezas

a) La parte embutida es más alta de un lado.b) La parte embutida es más alta en dos lados a 180º.c) La parte embutida es de altura regular.d) Se presentan fuertes marcas de presión frente a la parte que no está rota. La parte

embutida está partida.e) La rotura es regular, pero las marcas de presión en a y b no tienen la misma altura.

Soluciones

El recorte está mal colocado; corregir el centrado.Espesor irregular de la chapa; escoger una chapa con las tolerancias más justas.La velocidad de embutición es demasiado grande; las calidades de la chapa noestán adaptadas al trabajo.El punzón está descentrado; si la chapa es de poco espesor, se aconseja un bastidorde columnas.La misma observación que para d. Si se quiere evitar el empleo de columnas, prever uncentraje mediante talón.

Defecto originado por descentramiento o inclinación del punzón.




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Desgarro del fondo en todo su perímetro

Las causas que motivan piezas defectuosas del tipo indicado, se deben a una excesiva velocidad deembutición, o bien debidas a una presión excesiva del prensachapas. La figura presenta una forma defisura típica producida por un punzón cuya arista tiene un redondeado excesivamente agudo, donde se vecómo la pared lateral queda suspendida del fondo en las zonas de rotura por medio de un remanente depared que tiene un grosor comprendido entre 1/3 y 1/4 del inicial de la pared.

Un estampado posterior con una arista más aguda solamente sirve de ayuda cuando se comprime simul-táneamente hacia fuera el borde de la pared lateral. lo cual es posible en una pieza que presenta paredestan gruesas y de poca altura como esta, siempre que se efectúe un lomeado posterior del borde. Pera estono deja de ser una temeridad si se tiene en cuenta que, debido al aumento de espesor realizado en frío,pueden originarse otros desgarros, por todo lo cual se recomienda. en tales casos, un estampado encaliente. En lasmatrices de embutir y cortar o. de cortar-embutir-cortar, aparece este inconvenientemás amenudo que en las restantesmatrices de embutir, puesto que, en aquel caso, Ia arista de embutición es almismo tiempo arista de corte y, por tanto, solamente puede redondearse muy poco.

Pieza con el fondo desgarrado.




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Formación de flecos en el borde Iateral

Generalmente son tres las causas que motivan conjuntamente la aparición del defecto. Debido a unapresión insuficiente del prensachapas y a un redondeado demasiado grande de la arista de embutición, seforman pliegues que se aplanan en la zona en donde aparecen, o sea, en el interior de la pared lateral, peroque, debido al aumento de espesor, no pueden continuar aplastándose hacia el borde superior de la pared,de modo que, al finalizar el prensado a través del aro de embutición, originan esfuerzos excesivos en laarista de embutición, los cuales, a menudo, causan daños.

El borde de la embutición está agrietado en toda su extensión: en pliegues sobre la parte cilíndrica o labiossobre el borde.

Soluciones

Reducir el juego entre el punzón y la matriz.Reducir el radio de embutición.Aumentar la presión del sujetador.

Observaciones: Estudiar y analizar por separado cada una de las posibles soluciones.

Pieza con flecos en los bordes.




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Formación «REGULAR» de sinuosidades

Una señal distintiva que hasta ahora se ha tenido poco en cuenta en los talleres, pero que indica que unachapa es poco apta para la embutición, es la formación característica de sinuosidades en el borde de laspiezas embutidas de chapas anisótropas. Se designan así, aquellas chapas que presentan anisotropíaplástica, es decir, diferentes alargamientos, en las distintas direcciones del plano de la chapa.

La sinuosidad presenta cuatro crestas a 90° extendidas por el contorno del borde debido a esto, en piezasdelgadas se recorta posteriormente el borde y en las piezas de pared gruesa, se tornea o se rectifica. Estaúltima operación se realiza principalmente en un dispositivo de sujeción, el cual, en la mayoría de loscasos, tiene la forma de un disco giratorio, quedando fijadas allí. Desde luego, para el rectificado la dimen-sión de la sinuosidad tiene importancia y una gran significación desde el punto de vista económico. Paradisminuir la magnitud de la sinuosidád, a ñn de poder rectificar rápidamente una pieza de este tipo, se hanembutido con éxito en dos prensados ciertas piezas que antes se embutían con un solo prensado. De estemodo, efectivamente, la sinuosidad aparecida resulta de dimensiones mucho mercares que cuando laembutición se efectúa ea un solo prensado.

El borde de la embutición es irregular.

Aspecto

a) Cuatro grandes puntas a 90º.b) Dientes irregulares.

Observaciones:Fenómeno de cristalización «ondulaciones anisótropas» debidas a unmal recocidoen el laminado del material.

Piezas con sinuosidades en el borde de embutición.




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Formación «IRREGULAR» de sinuosidades

En los casos en que la chapa presenta diferencias de grosor, las sinuosidades aparecen por encima delcontorno del borde. Generalmente, la formación de sinuosidades sin que se produzca un aumento de laaltura del borde carece de importancia, puesto que, de todosmodos, han de recortarse las piezas despuésde la embutición.

Causas

Bombeado del fondo.Mala evacuación del aire.Redondeamiento de embutición desgastado.Ver la calidad del lubricante.




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Formación de sopladoras en el canto y en la pared lateral

Si la formación de sopladoras o burbujas se reparte de forma distinta en varias piezas embutidas con lamisma matriz, si ocurre en distintas zonas, y si aparece con mayor intensidad cuando el engrase ha sidomás generoso que cuando se ha engrasado poco la herramienta, pueden corregirse tales inconvenientesmejorando la salida de desaireación. Pero si dichas sopladuras se presentan siempre en las mismaszonas del borde del fondo, independientemente del grado de engrase, significa que la arista de embuticiónestá desgastada.

A menudo se forman al mismo tiempo huellas de rascado o estrías dirigidas hacia el borde de la paredlateral y en la dirección de embutición; esto se observa en la parte exterior de una pieza embutida rectan-gular de gran tamaño, de chapa de acero de embutición. Estas estrías discurren al principio verticalmentehacia arriba hasta una profundidad de embutición y, desde aquí, continúan asimismo hacia arriba, perodesplazadas en sentido lateral.

El motivo de este fenómeno es la aparición de un desgarro del borde del fondo en el momento en que lapieza ha sido embutida hasta una profundidad q; entonces, a la momentánea desaparición de los esfuer-zos que se produce unilateralmente, se desplaza la fisura un pequeño trecho hacia un lado. En este casoespecial, la fisura se debiómenos al desgaste de la arista de embutición que a la poca calidad de la chapa.

Las propiedades físicas de los materialesAnisotrópicos varían según la estructura del grano, su direccióny la distribución de éstos.

Por contra, el material con estructura de grano Isotrópica presenta las mismas propiedades físicas entodas las direcciones en que se unirá.

Uno y otro, ante cualquier ensayo que se realice: tracción, compresión, dilatación, etc., tendrán un com-portamiento distinto y unos resultados igualmente diferentes.

Embutición con borde ondulado y plisado, que presenta

Aspecto

a) Una rotura horizontal debajo del borde.b) Rastros brillantes de presión.c) Un borde embutido acampanado.

Soluciones

Aumentar la presión del sujetador.Aumentar el juego entre el punzón y la matriz.Disminuir el radio de embutición.Aumentar el juego.Disminuir el juego.




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Desgarros producidos debajo de la brida de la chapa

Este tipo de desgarros no se presenta muy frecuentemente puesto que, en la mayoría de los casos, lasroturas se producen en las proximidades del borde del fondo. Estos inconvenientes se presentan en aque-llas piezas de embutición en las que, al diseñar la matriz, no se tuvo en cuenta que ha de dejarse, para elmaterial comprimido un huelgo de embutición mayor en las.esquinas que en los costados de la pieza. Unejemplo de ello lo dan las piezas embutidas de forma rectangular, que presentan un desgarro en la esquinaproducido poco antes de terminar la primera embutición. Otra indicación de que existe poco huelgo deembutición en las esquinas, es la intensa sinuosidad que aparece en aquella zona, a veces en unión confisuras en las esquinas paralelas a la dirección de embuticíón. El motivo también puede proceder deldimensionado incorrecto del recorte.

Vestigios de presión lustrosos en el canto de la pared lateral

Estos vestigios son inevitables principalmente en piezas embutidas de chapa gruesa y no tienen ningúnsignificado, en lo que se refiere a su utilización posterior, siempre que, a consecuencia del aplastamiento,no se originen daños en la arista de embutición o que el cuerpo se rompa por aquella zona. El aumento degrosor en el canto superior de la pared lateral, debido a la deformación originada en el proceso de embu-tición de una pieza cilíndrica, que conduce a un recalcado tangencial, depende de varias condiciones. Lafigura muestra a escala casi natural un cuerpo cilíndrico de chapa de latón de 1,5 mm de espesor, que seha embutido con un huelgo de embutición de 1,75 mm. El canto lustroso y oscuro p y la desaparición delos rayados relativamente profundos que se habían realizado en el recorte para observar el proceso dedeformación, demuestran que en el material ha sufrido un fuerte efecto de prensado. Por lo general, laaltura p no ha de ser mayor de 1/6 de la profundidad de embutición total, pues, de lo contrario, ha deaumentarse el huelgo de embutición.




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Huelgo excesivamente grande y formación de labios en el canto deIa pared lateral

La consecuencia inmediata de un huelgo de embutición excesivo es la aparición de un labio en el cantosuperior de la pared lateral, así como de un abombado simultáneo de la pared. La figura muestra un labiode este tipo formado en el canto de la pared lateral de una pieza embutida de chapa de aluminio; elabombado de la pared lateral es tan pequeño que no se ve a simple vista. Si no se exige una exactitudmuyelevada en las dimensiones de la pieza embutida, este defecto carece de importancia, teniendo en cuenta,además, que. cuando se recorte el canto, desaparecerá el labio formado.

En la figura se representa el proceso de formación del labio, exagerando las deformaciones para quepuedan apreciarsemejor; debido al gran espacio intermedio que queda, la pieza embutida sufre una prime-ra deformación según un tronco de cono con ensanchamiento hacia arriba y estrechamiento excesivohacia abajo, manteniéndose éste hasta que queda terminada la operación de embutición, con lo que elcanto superior de la pared lateral curvado por encima de la arista de embutición se ve comprimido hacia elinterior y, de esta manera, se forma el labio. En la figura, el labio formado permite obtener posteriormenteel radio de la arista de embutición.

Piezas con formación de labios en la pared lateral.




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De acuerdo con la figura siguiente, el labio, al deslizarse a través del aro de embutición, da lugar a laformación simultánea de un abombado en la parte media de la altura de la pared lateral.

Cuando se trata de una embutición múltiple, en el transcurso de las fases de embutición siguientes lapared lateral va aumentando de grosor, siempre que pormedio de dichas fases no se intente conseguir unapared más delgada. Naturalmente, las paredes de mayor grosor exigen, en las fases de embutición si-guientes, un huelgo de embutición correspondientemente más grande, pero estos huelgos no pueden serexcesivos, pues entonces dan lugar a la formación de arrugas.




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Estrangulamiento encima del borde del fondo

En las piezas embutidas de paredes gruesas y con poco redondeado en el fondo aparece un estrangula-miento alrededor de éste, en la zona indicada con una flecha, que tiene relación con un pequeño debilita-miento de la pared en dicho lugar. Desde el punto de vista de la resistencia, esto no tiene importancia,puesto que tal debilitamiento esmenor que el que experimenta el borde del fondo propiamente dicho, peropuede resultar perjudicial desde el punto de vista estético.

Estrangulamiento junto al borde del fondo.

Este defecto se hace más patente cuando el huelgo de embutición es mayor de lo normal que cuando nolo es, aunque también en este último caso puede a veces observarse una progresiva igualación del redon-deado del fondo, se forma una franja algo hundida en la pared lateral, similar a la producida por el punzónde embutir en los bordes de apoyo, al efectuar la opéración de curvado en U.

Una estrangulación de este tipo, que no solamente aparece en piezas redondas sino también en lasrectangulares, molesta principalmente cuando han de realizarse operaciones de galvanizado y pulido. Elaspecto es parecido al del efecto Benoit que se observa, al obtener cables por estirado, cuando el cableque entra en la zona del rodillo de estirado sufre un efecto de acodalamiento, y al salir, no lo hace tensadoen línea recta si abandona el rodillo tangencialmente, sino que presenta una combadura en el mismosentido del desplazamiento. Puede evitarse este efecto dándole al redondeado del punzón, en vez de laforma de un arco de circunferencia, un perfil correspondiente a una catenaria, perfil que discurre progresi-vamente por la parte vertical del punzón.




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Defectos en piezas embutidas no cilíndricas

En piezas embutidas no cilíndricas, especialmente en las rectangulares, las causas de los defectos sedeben casi siempre a un diseño incorrecto del recorte. Si éste se ha dimensionado correctamente, la bridade chapa presenta igual ancho en toda la periferia durante la operación de embutición, y, una vez realizadala operación, las piezas presentan por todo su contorno una altura parecida. Los desgarros en las esquinasdemuestran que ha habido escasez dematerial, y los salientes o sinuosidades en las esquinas, se debena una acumulación de material. Los dos fenómenos se deben, como mínimo, a un diseño incorrecto delrecorte, y raramente a un huelgo demasiado estrecho. En las piezas rectangulares con los salientes quepresentan sus esquinas se han formado, debido a un huelgo excesivo, unas zonas abultadas originadaspor pliegues alisados.

Las piezas rectangulares con bridas de ancho desigual son de las más difíciles de obtener sin defectos.Debido a lo grande que es la brida en los lados correspondientes a su anchura, al deslizarse la chapa porencima de la arista del aro de embutición encuentra mayor resistencia y ésta se rompe, mientras que enlos lados correspondientes a la longitud de la pieza, en donde la brida esmás estrecha, se forman arrugasen esta brida de chapa como consecuencia de la poca presión ejercida por el pisón prensachapas enaquella zona.

Rotura originada por una gradación de embutición demasiado grande.




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Mientras que, si el huelgo de embutición es demasiado pequeño, o si la presión del pisón sujetador de lachapa no es suficientemente elevada, se originan desgarros transversales en la parte superior de la paredlateral, las roturas que aparecen en las partes restantes de dicha pared junto al borde del fondo, se debena una gradación demasiado grande de embutición en relación con el redondeado de las esquinas. Lasolución en este caso estriba en la utilización de una chapa más adecuada para la embutición y de mejorcalidad, o bien, en la adopción de unamenor gradación de embutición, lo que presupone unmayor númerode matrices.

Los pequeños orificios o fisuras aisladas en el centro de la cara no son consecuencia de una gradaciónerrónea o de un diseño incorrecto del rocorte, sino que se deben a defectos de la plancha.

Embuticiones no cilíndricas.

Aspectos

a) Rotura en el centro.b) Rotura vertical en un rincón partiendo del borde.c) Principio de rotura casi en un rincón.

Soluciones

La puesta a punto de este tipo de embutición es más delicada.Hay que empezar por corregir la forma y dimensiones del recorte.Después de la corrección del recorte, comprobar los puntos siguientes:

- El centraje del recorte; el espesor (irregular) de la chapa.- La calidad del lubricante (el punzón no debe lubricarse).- El desgaste del punzón y el redondeado de los rincones.- El juego (insuficiente).




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Desviación del canto superior de las paredes en piezas embutidasrectangulares

Las piezas rectangulares embutidas de chapa muestran a menudo deformaciones molestas del tipo quese ve en la figura, y que consisten en una zona desviada en una cota i hacia el interior (entrante), o, másraramente, én una desviación hacia el exterior de dimensión a (saliente). Estos defectos se presentanmásamenudo en chapas duras de paredes delgadas que en chapas blandas de paredes gruesas. El motivo delos mismos es el efecto de recalcado que parte de las esquinas, puesto que la superficie de chapa que seencuentra en estas zonas del recorte se ve comprimida en un espacio más pequeño.

Los citados entrantes y salientes pueden combatirse reforzando el borde superior con una acanaladura porsu parte exterior.Además, al embutir ha de prestarse mucha atención a que las esquinas del recorte seande dimensiones lomás reducidas posible, para que. después de realizar Ia embutíción, no queden promon-torios en las esquinas, sino que, al contrario, la altura de la pared lateral en ellas quede un pocomenor queen la parte central. Por otra parte, estas desviaciones pueden limitarse, sino eliminarse totalmente, me-diante la disposición, en los sitios adecuados, de nervios de embutición, los cuales deben comprimir elmaterial haciá el final de la operación de embuticiónmejor que no al principio, cosa que se consigue de unaformamás idónea por medio del mando hidráulico de los nervios de embutición.

Entrantes en las paredes de piezas embutidas rectangulares. a,hacia el exterior; i, hacia el interior.




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Vértices opuestos doblados

Lo mismo que se indicó en el párrafo anterior con relación a los motivos y soluciones para evitar que seproduzcan desviaciones en los extremos de las paredes y en las superficies de !as mismas, en piezasembutidas rectangulares, también sirve para evitar que los vértices que se encuentran sobre una mismadiagonal queden a distinto nivel respecto al plano de la chapa. Este caso se da a menudo en piezasembutidas que presentan grandes superficies con el borde poco elevado, del tipo que se presenta amenu-do en la fabricación de cocinas y neveras.

En la figura, las tensiones de recalcado procedentes de las esquinas tienen un efecto menor sobre ladiagonal dibujada de trazo y punto que sobre la otra, con lo cual suben, o bien, bajan, los vértices corres-pondientes a esta última diagonal, tal como está dibujado a trazos en la figura. En muchas piezas estocarece de importancia puesto que, al realizar el montaje, puede corregirse fácilmente a mano el inconve-niente. En cambio, en piezas que han de ir esmaltadas, la solución resulta muy difícil y comprometida.Con los bordes doblados hacia abajo no sirven de mucho los nervios de embutición; en todo caso, lo quepuede ayudar es un aumento del radio de las esquinas, pero, principalmente, se ha de tender aquí a elegiruna chapamás gruesa.

Deformación de las esquinas del fondo de la pieza.




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Disposición inadecuada de los nervios de freno

Las figuras muestran lo que ocurre con una disposición incorrecta de los nervios de freno. En cuanto a losnervios de embutición, en la pieza de chapa de acero embutida en forma de tejado su disposición resultaasimismo especiaimente incorrecta. El nervio que discurre alrededor de todo el contorno de la arista deembutición se hizo más profundo en la zona de las dos esquinas de abajo, y en las dos de arriba sedispuso además adicionalmente un nervio arqueado. De esta forma, el material que se desliza por encimade la arista de embutición se ve frenado en la zona de las esquinas precisamente en el sitio en donde,debido al efecto de freno del recalcado de las mismas, en lugar de quedar dificultado el deslizamiento dematerial, debería facilitarse.

ÍNDICE



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DEFECTOSENPROCESOSDECORTE



DEFECTOSVARIOS


DEFECTOS VARIOS


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ALABEOS O ABOMBAMIENTO

En una operación típica de estampación, el punzón se pone en contacto con la chapa, esta se alarga ycomienza a desplazarse por debajo del pisador. Losmárgenes de la chapa se van introduciendo en zonascon perímetros que cada vez se van haciendomás pequeños. Esto produce tensiones compresivas en ladirección circunferencial. Si estas tensiones llegan a un nivel crítico característico del material y de suespesor, provocan pequeñas ondulaciones. Estas pequeñas ondulaciones pueden desarrollarse en ondula-ciones más grandes si la presión del pisador no es suficientemente alta.

Este efecto puede causar también arrugas en otros sitios, particularmente en regiones con cambios desección bruscos o en regiones donde la chapa solamente esta sujeta o en contacto con una cara. Encasos extremos, se pueden formar dobles y triples arrugas que pueden llevar a romper la chapa por otroslugares debido a la falta de flujo de material. Por esta razón, a menudo incrementar la presión del pisadorpuede corregir problemas de rupturas.

El borde de la embutición está agrietado en toda su extensión: en pliegues sobre la parte cilíndrica o labiossobre el borde.

Soluciones

Reducir el juego entre el punzón y la matriz.Reducir el radio de embutición.Aumentar la presión del sujetador.

Diseño de pieza expuesta a alabeos.


DEFECTOS VARIOS


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DISTORSIÓN DE FORMA

En las operaciones de deformación, la chapa es deformada elástica y plásticamente debido a la aplicaciónde fuerzas. Cuando las fuerzas exteriores se dejan de aplicar, hay una relajación de las tensiones elásti-cas.

En algunas zonas, estas tensiones se relajan completamente con un ligero cambio de dimensiones de lapieza, en otras zonas sujetadas a flexión, el cambio de forma posterior puede ser más grande ya queexiste un gradiente de las tensiones elásticas en el espesor, es decir, las tensiones entre las superficiesexteriores e interiores son diferentes.

Si estas tensiones no son restringidas o fijadas por la geometría de la pieza, la relajación provocará uncambio en la forma de la pieza, conocida como distorsión de forma o recuperación elástica. La recupera-ción elástica puede ser compensadamediante un adecuado diseño de la matriz para un tipo específico dematerial, pero puede ser un problema si hay variaciones en las propiedades del material o del propioproceso.

Aspecto

Formas indefinidas.Cambio de dimensiones.Recuperación elástica.Variaciones geométricas.


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MATERIAL FLOJO

El material flojo sucede en zonas no deformadas. Este hecho resulta un problema porque puede provocaruna fácil deformación hacia formas cóncavas o convexas indiferentemente. En estampaciones con dos omás ángulos pronunciados del mismo signo en aproximadamente la misma dirección, existe una tenden-cia del metal a quedar flujo entre los dos ángulos, ya que es difícil estirar un metal a través de un radiopronunciado.

Formación de burbujas al borde del fondo.

Causas

Bombeado del fondo.Mala evacuación del aire.Redondeamiento de embutición desgastado.Ver la calidad del lubricante.


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TEXTURAS INADECUADAS

Las chapas de metal fuertemente deformadas, sobretodo si tienen un gran baste, a menudo desarrollanuna textura superficial áspera, conocida usualmente como piel de naranja. Estas superficies rugosasusualmente son inaceptables en piezas exteriores.

Otro tipo de problema sucede enmetales que tienen una gran zona de fluencia, es decir, materiales que seestiran fácilmente sin grandes incrementos de carga después del límite elástico. En estos materiales,cuando tenemos pequeñas deformaciones, éstas se concentran en bandas irregulares conocidas comolíneas de Lüders. Estos defectos desaparecen en moderadas y grandes deformaciones, no obstante, lamayoría de las pieza tienen siempre zonas de pequeñas deformaciones. Se trata de defectos que estética-mente no son agradables y que no pueden ser disimulados con una capa de pintura posterior. Los acerosviejos y algunas aleaciones de aluminio y de magnesio pueden sufrir estos problemas con facilidad.

Otros defectos supeficiales pueden ser provocados por una incorrecta manipulación de las chapas quepueden originar marcas o señales causadas por la suciedad depositada sobre la matriz. y estrías porabrasión de superficies rugosas de la matriz o por la inadecuada lubricación de éstas.

Todos estos defectos producen algunas superficies inadecuadas en las chapas.

Diseño de piezas varias expuestas a posibles acabados con texturas inadecuadas.


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MARCAS DE EXPULSORES

En las operaciones de embutición y curvado se utilizan, enmayor medida todavía que en las operacionesde corte, matrices con expulsor incorporado; estos aparatos, al descender el punzón, vencen la presión deun resorte y son empujados hacia abajo, mientras que, al subir el punzón, extraen la pieza curvada,expulsándola de la matriz.

La adaptación de este tipo de expulsores, principalmente enmatrices para curvar, representa unos costesadicionales relativamente elevados. Si ha de trabajarse durante un largo período de tiempo con sólo pocasmatrices de curvar, es decir, menos de 8, fos expulsores se adaptan a estas matrices, a pesar del gastosuplementario causado por los resortes y por la mayor elevación de la parte inferior de la herramienta,siempre y cuando las distancias entre la posición inferior de la mesa y la posición más baja de la colisa dela prensa de que se dispone, lo permitan.

Si. por el contrario, se han de colocar en una prensa gran número de matrices de curvar distintas dispo-niendo de cortos espacios de tiempo, con el fin de ahorrar, se recomienda montar tan sólo matrices quepuedan accionarse por medio de un aparato expulsor situado debajo de la mesa.

Soluciones

a) Reducir la presión de los expulsoresb) Aumentar la superficie de los expulsores


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GRIETAS EN ABOCARDADOS

Análisis de defectos

Esta operación es siempre crítica, ya que esmuy frecuente que se presenten grietas en el borde embutido.Para evitr este defecto, debe ponerse especial atención en los tres factores que enumeramos:

a) Que la altura del embutido sea admisible.b) Regularidad en las características delmaterial empleado.c) Nitidez del borde cortado del agujero.

Para la determinación de la altura admisible, damos el proceso de cálculo, a continuación. Si se sobrepa-san los valores obtenidos por cálculo, siempre saldrán las piezas agrietadas, excepto que se sometan a unrecocido previo.

El segundo factor, depende, exclusivamente, del suministro dematerial.

La nitidez del corte depende del estado de conservación de la herramienta, del huelgo entre punzón ymatriz, calidad del material, etc.

Aspectos de varios abocardados con formación de grietas.


DEFECTOS VARIOS


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Ddiámetro del agujero d =

1 + A110

D2 - d2altura del embutido h =

4 D

d . eespesor del borde embutido δ =

D

A = alargamiento del material en %

ALUMINIO CHAPADEEMBUTICIÓN COBRE-ALPACALATÓN

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DETERMINACIÓN DE LA MÁXIMA ALTURA DE EMBUTIDO


DEFECTOS VARIOS


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EMBUTICIÓN A ESPESOR VARIABLE DE CUELLOS Y PESTAÑAS

Para construir por embutición un cuello alrededor de un agujero practicado en una chapa se puede proce-der por embutición ordinaria a espesor constante, tal como se indica en las figuras siguientes, es decir,primeramente efectuar una embutición ordinaria y a continuación cortar el fondo; este procedimiento tieneel inconveniente de dejar el borde bastante irregular, razón por la cual se suele proceder a la inversa, esdecir, primeramente se ejecuta el corte del agujero a dimensiones adecuadas y después se hace laembutición del cuello (figura siguiente).

Mas, con este último procedimiento, se produce un adelgazamiento de la chapa, tanto mayor cuanto másalto sea el cuello. Para comprender este fenómeno, basta observar que la superficie interior del agujero dediámetro d es la misma que pasará a ocupar la superficie del borde superior del cuello.

Naturalmente, si la razón d/D disminuye mucho, el material tendría que reducir su espesor tanto queinevitablemente se produciría la rotura. En la práctica se admite:

d= 0,67

D

Pieza preembutida y agujereadaantes de proceder al abocardado.


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En el caso de exigir valoresmenores, entonces se procede a un previo embutido (figura izquierda) y a partirdel cual se agujerea el fondo y se procede a la ejecución del cuello (figura derecha), pero siempre con lacondición de respetar la anterior y, naturalmente, de que el material sea de buena calidad y se halleconvenientemente recocido. Es recomendable ejecutar el corte en sentido contrario al de la embutición delcuello; obtiene unmejor acabado.

Embutición previa. Agujereado del fondo yejecución del cuello.


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Embutición de pestañas sobre tubos

Se puede ejecutar el abatimiento del borde del tubo, para obtener una pestaña amodo de brida, procedien-do por principios análogos a los descritos en los párrafos anteriores. Dicha operación de abatimiento sóloes admisible tratando de material de buena calidad, si la altura h a abatir no es superior a:

h = 0,1 d

Pasando de este valor, es imprescindible realizar la operación en varias fases (figura siguiente, derecha),haciendo los correspondientes recocidos intermedios.

El problema a resolver es, precisamente, la determinación de la altura h a abatir para obtener el diámetroD de la pestaña. Como en los casos anteriores, el problema se plantea igualando el volumen del anillo aabatir con el de la corona abatida; pero en este planteamiento se tendrámuy en cuenta el adelgazamientode la pestaña, pues basta observar que la superficie del borde del tubo ha de conservarse igual a lasuperficie del borde exterior de la corona abatida.

6 defectos en piezas matrizadas

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