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FUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGICFUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGICMA DPM V1

DEFECTOS EN

PIEZAS MATRIZADAS

8

ÍNDICE

22FUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGICFUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGIC

D E F E C T O S E N P I E Z A S M A T R I Z A D A SD E F E C T O S E N P I E Z A S M A T R I Z A D A S

MA DPM V1

Pág.

1DEFECTOS EN PROCESOS DE CORTE ..........................................................2

DEFECTOS EN PROCESOS DE DOBLADO................................................... 15

DEFECTOS EN PROCESOS DE EMBUTICIÓN .............................................. 27

DEFECTOS VARIOS ................................................................................... 56


INTRODUCCIÓN


MA DPM V1

INTRODUCCIÓN

La finalidad de este documento es ayudar al diseñador de piezas de chapa o de matrices en su trabajo

habitual y asegurar de antemano la obtención correcta de las piezas diseñadas y fabricadas. Pero, a pesar

de ello, existen formas y caminos tan diversos que pueden conducir al objetivo deseado, que ni un libro

detallado 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 conveniente

clasificar los diferentes tipos de defectos en cuatro grandes grupos diferenciados entre sí según el proceso

en 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 en

cuenta que las chapas, generalmente obtenidas por la laminación en frío, tengan un espesor regular y una

superficie muy pulida, además de una constancia en sus propiedades físicas y mecánicas.

Las operaciones a las que se somete la chapa metálica, principalmente la embutición, requiere que posea

cualidades de homogeneidad, finura de grano, manejabilidad y superficie pulida.

Pieza con ausencia de defectos.


DEFECTOS EN PROCESOS DE CORTE


MA DPM V1

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 valor

añadido. Sin embargo, la realidad es muy diferente ya que estos procesos, al igual que otros procesos de

tipo 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-

tivo mecánico formado por dos herramientas: el punzón y la matriz. La aplicación de una fuerza de compre-

sión sobre el punzón obliga a éste a penetrar en la chapa, creando una deformación inical en régimen

elastoplástico seguida de un cizallamiento y rotura del material por propagación rápida de fisuras entre las

aristas 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 plástica

y 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 a

comienzos de la década de los cincuenta. Hoy en día, los estudias se centran en la obtención de modelos

matemáticos 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 corte

En 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 con

el espesor y resistencia de la chapa, es decir, la tolerancia de corte siempre será mayor para cortar chapa

de 3mm de espesor que para otra de 1mm (cuando ambas sean de las mismas características), de la

misma forma, la tolerancia de corte será mayor para cortar chapa de Acero duro que para cortar chapa de

Aluminio.

Para obtener buen acabado en las piezas que se troquelan, entre otros factores, es necesario que el juego

entre 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 y

el afilado del útil.

La franja lisa D es recta y pulida, su altura aproximada es de 1/3 del espesor T, cuando la matriz

tiene 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, el

radio 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 es

considerablemente mayor, la parte lisa D es más estrecha, el ángulo de rotura B es mayor y

aparece la rebaba C. Cuando se trabaja con separación excesiva se requiere menos presión

para 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. En una zona del perímetro de corte.3. En todo el 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 en

el punzón o matriz.

2. Si la rebaba es zonal, la causa puede deberse de una mala alineación (punzón o matriz)

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 de materialc) Desgaste excesivo de la matriz 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 una

serie de causas que podrían dar lugar a un corte defectuoso de las piezas, por ejemplo:

a) Materiales o tratamientos térmicos defectuososb) Montaje incorrecto de la matrizc) Ajustes inadecuados en la matrizd) Técnicas de construcción deficientes o inadecuadose) Mantenimiento inapropiadof) Chapa de mala calidad

Soluciones

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




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MARCAS POR RETALES

Este es uno de los problemas más comunes que aparecen en casi todas las piezas matrizadas. Su origen

es 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 la matriz.e) Excesiva tolerancia entre punzón y matriz.f) Excesiva conicidad en la caída de retales.

En todos los casos mencionados anteriormente se produce la misma situación; el retal no es evacuado

correctamente y éste «sube» a la superficie de la matriz, quedando atrapado entre la banda y la propia

placa. Esta circunstancia hace que en el siguiente ciclo de trabajo la propia fuerza del pisador o la cercanía

del retal a cualquier otro punzón generen la marca sobre la chapa. Como es lógico pensar, estas marcas

sobre 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 la matriz.

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 piezas

por 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 proporcionales

a 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 una

atención 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 los materiales y tratamientos.

Detalle de banda progresiva con rotura de punzón.




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ÍNDICE



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DEFECTOS EN PROCESOS DE DOBLADO

DEFECTOS EN PROCESOS DE EMBUTICIÓN

DEFECTOS VARIOS




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PRINCIPIO DE LA OPERACIÓN DE DOBLADO

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

pieza 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 en

bisagras y piezas curvadas de este tipo que, una vez montadas, han de ser guiadas lateralmente y, por

tanto, deben presentar también en la zona de doblado un canto limpio y en ángulo recto. La deformación

del borde de curvado aparece solamente cuando se curvan chapas gruesas con un radio r pequeño. El

material que se encuentra en la parte interior de la esquina de curvado se recalca y comprime, con lo que

las partículas de la estructura tienen tendencia a desviarse lateralmente hacia los cantos. El ancho de la

cinta 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 un

debilitamiento del espesor, sino, además, a un contracción del ancho inicial el cual pasa a ser menor

puesto 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 fuera

en la parte interior de la esquina de doblado, conjuntamente con los esfuerzos de contracción Pa dirigidos

hacia dentro en la parte exterior de la misma esquina, producen un abombado lateral en el canto, de

manera parecida a como ocurre en virtud de la contracción transversal que surge la probeta con la que se

efectúa el ensayo de rotura.

Teóricamente, con un desdoblado sencillo, la pieza doblada podría ser llevada a la forma plana original. No

habría, pues, desplazamiento molecular. Todo lo contrario de lo que sucedería con un doblado mucho más

agudo 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 el

doblado. Observar la figura (a). En la realidad, sin embargo, se comprueba que existe verdadermente un

desplazamiento molecular, el que está limitado, aproximadamente, a la zona situada a la derecha y por

encima de la recta BC, según la figura (b).

Este desplazamiento molecular se traduce en una disminución del espesor (en ciertos casos hasta un

50%), 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 la

figura (c). La parte afectada por este desplazamiento molecular será tanto más importante cuanto mayor

sea el radio.

La disminución del espesor (figura c) es ahora:

menor de 20% si R = e

menor de 5% si R = 5e, no aumentando tanto, en consecuencia, la acritud en el metal.

R = radio interior de doblado

e = 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 se

vaya 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 acción

lateral, provocando deformaciones.

Así pues, en el ángulo interior del doblado, la compresión de las fibras provoca un desplazamiento de las

mismas hacia fuera del ancho primitivo que se denomina dilatación lateral (figuras d).

En cambio, en la parte más 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 mm

e = espesor de la chapa en mm

r = 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, un metal se deforma elásticamente. Una deformación es elástica si desaparece cuando

el 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 o

modificando los radios o ángulos de doblado.

Cuando se efectúa el doblado, deberá por lo tanto sobrepasarse el valor del ángulo que hay que obtener. El

diagrama indica las correcciones de ángulo y de radio realizar en función del espesor y de la naturaleza del

material.

e e

r1 = K ( r + ) -

2 2

ααααα1 = Kα • α • α • α • α • K

r1 = radio que hay que dar a la herramienta

r = radio que hay que obtener

ααααα = ángulo que hay que obtener

ααααα1 = 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 la

chapa; 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 del

material, la diltación sufrida por la cara exterior al realizar la operación de curvado genera una tracción del

mismo 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 está

sometido el material es mínima o muy baja.

Para que un doblado sea correcto ha de cumplirse la condición de no sobrepasar el límite elástico, es

decir, que el esfuerzo correspondiente al límite de elasticidad y E el módulo de elasticidad, ambos dados

en kp/mm2, se cumpla.

Por el contrario, para la determinación del radio de curvado mínimo admisible, no puede despreciarse el

valor s/2 en el denominador.

Como valor aproximado para el radio de curvado mínimo admisible, puede tomarse el que resulta del

sencilla relación:

rmin = s . 0,5

Cuanto mayor sea dicho radio, más seguridad se tendrá frente a solicitaciones mecánicas. Otros criterios

recomiendan radios mínimos de curvado 2 veces mayores que el espesor, los cuales ofrecen una cierta

seguridad, 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 dobladas mediante 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 doblado múltiple se tiene en la brida de sujeción de chapa de acero de 0,8 mm de

espesor, 20 mm de ancho y 55 mm de largo desarrollado. Tal como se indica en la figura siguiente (a), la

pieza 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 con

los grabados c y d de la figura, la arista aguda de la estampa actúa sobre el material con mayor fuerza que

en las otras zonas del mismo, de manera que, una vez dada la forma representada en la figura (d) no tiene

lugar ningún otro desplazamiento de material en esta arista; en la posición final inferior del punzón de

curvado, el ala exterior de la U sufre un deslizamiento y su altura h resulta distinta. Además, en la posición

final, el material, entre los puntos A y B, sufre un estirado y se debilita (e), de tal manera que, en la mayoría

de los casos, se rompe en las proximidades del punto A. Por otra parte, entre las posiciones del punzón

correspondientes a las figuras (c) y (d), el ala derecha de la U, entre los puntos B y A, sufre un reiterado

deslizamiento por encima de la arista aguda de la estampa, quedando dañada su superficie. Con ello, sufre

innecesarias deformaciones plásticas que más 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 queda

demostrdo 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. La

primera 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 de

tensión y compresión, la fisura de rotura progresa hasta dar lugar a una rotura total de la sección en esta

zona. El peligro de la aparición de roturas puede disminuirse un poco matando, o todavía mejor, redondean-

do el canto antes de realizar el curvado, debiendo pulirse, o por lo menos limpiar bien, la superficie en

aquella 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 un material 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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3




DEFECTOS VARIOS




MA DPM V1

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 chapaPresión del prensachapasJuego de embutición...

EFECTOS QUE SE DAN EN LAS PIEZAS EMBUTIDAS


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 se muestran algunos de los defectos más comunes que confrecuencia aparecen en las piezas embutidas.




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MA DPM V1

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MA DPM V1

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7

fig.

8




MA DPM V1

Diferencias de espesor en la chapa

La comprobación de que una embutición incorrecta ha sido originada por diferencias de espesor en la

chapa, la ofrece la verificación del espesor de la brida en las distintas zonas del contorno, a distancias

iguales de la arista de embutición. Las roturas debidas a un espesor desigual en la chapa aparecen

principalmente en piezas no cilíndricas. En estas comprobaciones, las medidas a distancias iguales de la

arista de embutición han de tomarse en varias piezas embutidas que presenten roturas, teniendo también

en 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 varias

piezas no se observa influencia alguna de la dirección de laminación con respecto a la situación de las

roturas y éstas están dispuestas en forma radial en las zonas más gruesas de la brida de la chapa, puede

decirse 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 las

correspondientes disposiciones DIN: esto puede ser también preciso en aquellos casos en que la presión

del prensachapas se consigue neumática o hidráulicamente.

Chapa de poca calidad

Naturalmente, las chapas de poca calidad no pueden embutirse correctamente aunque la gradación se

haya determinado correctamente. La señal característica de que la calidad de la chapa no es la adecuada

consiste en la formación de fisuras en la dirección de laminación y la aparición de sinuosidadas. La

dirección de laminación se reconoce generalmente a simple vista; de lo contrario, sepuede reconocer

mediante 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 en

la probeta, se adopta, como un criterio más para determinar la idoneidad de la chapa para ser embutida, el

aspecto 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 de

embutición que las chapas que presentan un grano fino. Sin embargo, no puede aceptarse esta modalidad

de apreciación para todos los casos en general, puesto que existen chapasde acero que, a pesar de

presentar una superficie áspera, son muy apropiadas para ser embutidas. La poca calidad de la chapa no

se exterioriza solamentepor los doblados (chapas dobladas) o las sinuosidades, pues existe una gran

variedad de defectos que derivan también de la mala calidad de la chapa. Así, por ejemplo, en la figura

anterior pueden observarse fisuras por fragilidad, en forma de desgarros paralelos a la dirección de embutición;

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.




MA DPM V1

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 comportamiento

anisótropo del material hace que se inicie la deformación plástica en algunas zonas, mientras que en otras

todavía no ha aparecido. Las chapas de acero con un elevado contenido de P y N son muy propensas al

envejecimiento 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 observan momentáneamente

en las probetas que se utilizan para los ensayos de rotura mientras se está en la zona del límite de

alargamiento, y que desaparecen al iniciarse el estrangulamiento de la sección de la probeta.

En el caso de que las líneas de fluencia molesten para el tratamiento superficial que pueda darse a la pieza

posteriormente, 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 permanecer

más de 3 meses en el almacén antes de ser embutidas.

Estructura de granoAnisotrópico

Estructura de granoIsotrópico




MA DPM V1

Retroceso elástico y formación de arrugas

Del mismo modo que en la operación de curvado, también en la de embutición se aprecia el efecto del

retroceso elástico. Mientras que en el curvado, las condiciones de tensión presentan un carácter biaxial,

en la operación de embutición aparece una tercera magnitud correspondiente a la reducción del diámetro.

En piezas que son simétricas respecto a un eje, la determinación de este factor es notablemente más

sencilla que en piezas no simétricas, como, por ejemplo, las de carrocería, en donde las variaciones en las

dimensiones originadas por el efecto de retroceso elástico son especialmente molestas debido a que

estas piezas han de poder adaptarse entre sí. Las piezas que al ser embutidas sufren un adelgazamiento

de 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 en

la magnitud del retroceso elástico. Los valores K del diagrama de Sachs de la figura casi se alcanzan

cuando la curvatura que proviene del fondo no queda brazada por una pared lateral vertical y cuando el

borde que delimita la curvatura es prácticamente rectilíneo. De lo contrario, la dimensión del retroceso

elástico es menor, es decir, el valor K es mayor que en la operación de curvado. El fenómeno de la reacción

elástica 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 esquinas

del contorno del borde, y mejorando el engrase con pasta Molykote G; en cambio, los radios grandes en la

arista de embutición elevan la posibilidad de que aparezca el retroceso elástico.




MA DPM V1

También aquellas piezas que presentan un configuración biaxial en lo que se refiere a las tensiones, es

decir, que su deformación se asemeja a la que se obtiene en un proceso de curvado, tienen mayor tenden-

cia a experimentar el fenómeno de reacción elástica y a la formación de arrugas, que las piezas de

configuración de tensiones triaxial y que son simétricas respecto a un eje. Resumiendo, puede decirse que

el fenómeno de reacción o retroceso elástico aparece en menor medida en las piezas huecas embutidas

de chapa que en las piezas curvadas.




MA DPM V1

Defectos presentados por la chapa

La aparición de tales defectos ocurre muy raramente. Se detectan fácilmente en aquellas zonas en donde

la pieza ha sufrido relativamente pocas solicitaciones con la embutición y, a pesar de ello, aparece una

rotura. Entran en este grupo los defectos originados por la introducción de cuerpos extraños durante la

operación 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 la

operación 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 de material prensado.

En chapas gruesas estos defectos tienen forma ovalada. Casi siempre las zonas defectuosas provienen de

inclusiones 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, al

realizar la operación de embutición la chapa se comporta como si se tratara de dos chapas superpuestas,

de manera que en las roturas puede verse la gradación múltiple, debida a varias inclusiones superpuestas

durante 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 exagerado del redondeado.

Escoger cuidadosamente las chapas y procurar corregir el redondeado.




MA DPM V1

Corrosión en piezas de latón

Las piezas embutidas de latón, y las de latón con un elevado contenido de zinc, parecen correctas una vez

terminada la operación, pero, posteriormente, se rompen por el borde. El origen de este fenómeno está en

que, debido a la fuerte deformación en frío, se han originado tensiones interiores y exteriores cuya acción

nociva se pone de manifiesto en virtud del efecto corrosivo de los agentes atacantes, siendo para ello

suficientes el amoníaco y otros compuestos amónicos que están contenidos en el aire. Puesto que es la

superficie de los granos la que recibe el ataque, las roturas no tienen forma definida y tienen aspecto

quebradizo; exteriormente no se nota nada en las piezas.

Esta corrosión derivada de las tensiones se acentúa en invierno debido a las bajas temperaturas. Mediante

pruebas 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 15 minutos en un baño compuesto

de una solución de nitrato de mercurio del 1,5% Hg(NO3)2 o de una solución de bicloruro de mercurio del

5%, puede decirse que no aparecerán roturas posteriores por corrosión. En caso contrario, las roturas se

originan generalmente de forma rápida. Por otra parte, mediante la normalización o el recocido de estas

piezas, se eliminan las tensiones en grado tal que se excluye la posibilidad de rotura posterior; para ello,

basta una media hora de calentamiento a 250-300º C.

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




MA DPM V1

Mala colocación de piezas

Debido a una colocación descentrada se ha profucido la rotura de la pieza que muestra 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 embute

unilateralmente 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 la

figura 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 pisón

sujetador 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.




MA DPM V1

Gradación excesiva en las embuticiones

El escalonado de embutición excesivamente grande en relación con la facilidad de embutición de un

material, es frecuentemente un motivo de aparición de roturas en las piezas embutidas. Una comprobación

posterior de la calidad de la chapa para facilitar el valor β = D/d en relación con el cálculo de las fases de

embutición puede servir para aclarar este punto. Si, antes de proyectar la pieza, se obtiene el valor β de la

chapa de que se dispone, o bien, si este valor no se toma demasiado elevado, puedan evitarse los defectos

de 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 antes

de formarse la pared lateral, en la zona muy próxima a la brida de la chapa, permaneciendo unidos a ésta

solamente en una estrecha zona, por la cual se elevan como si se tratara de una bisagra, de manera que

exteriormente adoptan la forma de una hoja. Las tres piezas que se muestran en la figura anterior son de

materiales distintospero, a pesar de ello, se asemejan bastante entre sí. Por el contrario, las piezas que

salen defectuosas al producirse roturas en embuticiones sucesivas, debidas a que se ha elegido un mate-

rial que no es adecuado o un escalonado de embuticiones demasiado grande, son notablemente distintas

entre sí.

A menudo, se adopta la solución de invertir el orden de embutición cuando existen diferencias muy grandes

en la relación de embutición, embutiéndose en este caso, como muestra la figura siguiente, primero el

pequeño botón central y finalmente la zona exterior. Este tipo de embutición es más bien un estampado

hueco, en el cual se embute material hacia fuera y hacia dentro solamente en una estrecha zona de la

pared lateral. No sirve prácticamente de ayuda el taladrado previo de agujeros de descarga; al contrario, el

aumento de grosor del borde que así se origina ofrece más facilidad para que se produzcan desgarres

radiales que parten del borde. Por esto, es mejor embutir la parte exterior con el primer prensado, defor-

mando el material según una curvatura inversa.




MA DPM V1

Punzón descentrado o inclinación del punzón

En la figura siguiente, el punzón está descentrado en una medida e con respecto al aro de embutición, de

tal 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 la

chapa, pueden observarse huellas originadas por desigualdades de presión. Este inconveniente puede

corregirse rápidamente desplazando el aro de embutición.

Más difícil de reconocer es el desplazamiento debido a la inclinación del punzón con respecto al aro de

embutición, tal como muestra la figura siguiente (derecha), donde, para mayor claridad, se ha exagerado

dicha inclinación. Incluso los ángulos e muy pequeños dan origen a piezas defectuosas que se rompen por

c. Una característica de estas piezas rotas es el abombado de la parte de la pared lateral d que une el

fondo desgarrado con la brida de la chapa. Además, de acuerdo con la figura siguiente, a y b, en el borde

de la pared lateral, o en las proximidades de la brida de la chapa, aparece a veces una zona comprimida de

forma anular y que rodea a la pieza embutida, cuya altura d es mayor en b que en a. Estos dos grabados

representan las vistas, desde los dos lados situados uno frente al otro, de un cuerpo embutido con punzón

inclinado, partiendo de chapa de aluminio de 0,5 mm de espesor.




MA DPM V1

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.




MA DPM V1

Desgarro del fondo en todo su perímetro

Las causas que motivan piezas defectuosas del tipo indicado, se deben a una excesiva velocidad de

embutición, o bien debidas a una presión excesiva del prensachapas. La figura presenta una forma de

fisura típica producida por un punzón cuya arista tiene un redondeado excesivamente agudo, donde se ve

cómo la pared lateral queda suspendida del fondo en las zonas de rotura por medio de un remanente de

pared 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 paredes

tan gruesas y de poca altura como esta, siempre que se efectúe un lomeado posterior del borde. Pera esto

no 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 en

caliente. En las matrices de embutir y cortar o. de cortar-embutir-cortar, aparece este inconveniente más a

menudo que en las restantes matrices de embutir, puesto que, en aquel caso, Ia arista de embutición es al

mismo tiempo arista de corte y, por tanto, solamente puede redondearse muy poco.

Pieza con el fondo desgarrado.




MA DPM V1

Formación de flecos en el borde Iateral

Generalmente son tres las causas que motivan conjuntamente la aparición del defecto. Debido a una

presión insuficiente del prensachapas y a un redondeado demasiado grande de la arista de embutición, se

forman pliegues que se aplanan en la zona en donde aparecen, o sea, en el interior de la pared lateral, pero

que, 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 la

arista 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 labios

sobre 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.




MA DPM V1

Formación «REGULAR» de sinuosidades

Una señal distintiva que hasta ahora se ha tenido poco en cuenta en los talleres, pero que indica que una

chapa es poco apta para la embutición, es la formación característica de sinuosidades en el borde de las

piezas embutidas de chapas anisótropas. Se designan así, aquellas chapas que presentan anisotropía

plástica, 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 piezas

delgadas se recorta posteriormente el borde y en las piezas de pared gruesa, se tornea o se rectifica. Esta

última operación se realiza principalmente en un dispositivo de sujeción, el cual, en la mayoría de los

casos, 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. Para

disminuir la magnitud de la sinuosidád, a ñn de poder rectificar rápidamente una pieza de este tipo, se han

embutido con éxito en dos prensados ciertas piezas que antes se embutían con un solo prensado. De este

modo, efectivamente, la sinuosidad aparecida resulta de dimensiones mucho mercares que cuando la

embutición 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 un mal recocidoen el laminado del material.

Piezas con sinuosidades en el borde de embutición.




MA DPM V1

Formación «IRREGULAR» de sinuosidades

En los casos en que la chapa presenta diferencias de grosor, las sinuosidades aparecen por encima del

contorno del borde. Generalmente, la formación de sinuosidades sin que se produzca un aumento de la

altura del borde carece de importancia, puesto que, de todos modos, han de recortarse las piezas después

de 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 la

misma matriz, si ocurre en distintas zonas, y si aparece con mayor intensidad cuando el engrase ha sido

más generoso que cuando se ha engrasado poco la herramienta, pueden corregirse tales inconvenientes

mejorando 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 embutición

está desgastada.

A menudo se forman al mismo tiempo huellas de rascado o estrías dirigidas hacia el borde de la pared

lateral 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, pero

desplazadas en sentido lateral.

El motivo de este fenómeno es la aparición de un desgarro del borde del fondo en el momento en que la

pieza 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 debió menos al desgaste de la arista de embutición que a la poca calidad de la chapa.

Las propiedades físicas de los materiales Anisotrópicos varían según la estructura del grano, su dirección

y 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.




MA DPM V1

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, las

roturas 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 el

material comprimido un huelgo de embutición mayor en las.esquinas que en los costados de la pieza. Un

ejemplo de ello lo dan las piezas embutidas de forma rectangular, que presentan un desgarro en la esquina

producido poco antes de terminar la primera embutición. Otra indicación de que existe poco huelgo de

embutición en las esquinas, es la intensa sinuosidad que aparece en aquella zona, a veces en unión con

fisuras en las esquinas paralelas a la dirección de embuticíón. El motivo también puede proceder del

dimensionado 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 ningún

significado, 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 de

grosor 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. La

figura muestra a escala casi natural un cuerpo cilíndrico de chapa de latón de 1,5 mm de espesor, que se

ha embutido con un huelgo de embutición de 1,75 mm. El canto lustroso y oscuro p y la desaparición de

los rayados relativamente profundos que se habían realizado en el recorte para observar el proceso de

deformación, demuestran que en el material ha sufrido un fuerte efecto de prensado. Por lo general, la

altura p no ha de ser mayor de 1/6 de la profundidad de embutición total, pues, de lo contrario, ha de

aumentarse el huelgo de embutición.




MA DPM V1

Huelgo excesivamente grande y formación de labios en el canto de

Ia pared lateral

La consecuencia inmediata de un huelgo de embutición excesivo es la aparición de un labio en el canto

superior de la pared lateral, así como de un abombado simultáneo de la pared. La figura muestra un labio

de este tipo formado en el canto de la pared lateral de una pieza embutida de chapa de aluminio; el

abombado de la pared lateral es tan pequeño que no se ve a simple vista. Si no se exige una exactitud muy

elevada 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 que

puedan apreciarse mejor; 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 excesivo

hacia abajo, manteniéndose éste hasta que queda terminada la operación de embutición, con lo que el

canto superior de la pared lateral curvado por encima de la arista de embutición se ve comprimido hacia el

interior y, de esta manera, se forma el labio. En la figura, el labio formado permite obtener posteriormente

el radio de la arista de embutición.

Piezas con formación de labios en la pared lateral.




MA DPM V1

De acuerdo con la figura siguiente, el labio, al deslizarse a través del aro de embutición, da lugar a la

formación 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 la

pared lateral va aumentando de grosor, siempre que por medio de dichas fases no se intente conseguir una

pared 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 ser

excesivos, pues entonces dan lugar a la formación de arrugas.




MA DPM V1

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 es menor que el que experimenta el borde del fondo propiamente dicho, pero

puede 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 no

lo 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 punzón

de 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 las

rectangulares, molesta principalmente cuando han de realizarse operaciones de galvanizado y pulido. El

aspecto es parecido al del efecto Benoit que se observa, al obtener cables por estirado, cuando el cable

que entra en la zona del rodillo de estirado sufre un efecto de acodalamiento, y al salir, no lo hace tensado

en línea recta si abandona el rodillo tangencialmente, sino que presenta una combadura en el mismo

sentido del desplazamiento. Puede evitarse este efecto dándole al redondeado del punzón, en vez de la

forma de un arco de circunferencia, un perfil correspondiente a una catenaria, perfil que discurre progresi-

vamente por la parte vertical del punzón.




MA DPM V1

Defectos en piezas embutidas no cilíndricas

En piezas embutidas no cilíndricas, especialmente en las rectangulares, las causas de los defectos se

deben casi siempre a un diseño incorrecto del recorte. Si éste se ha dimensionado correctamente, la brida

de chapa presenta igual ancho en toda la periferia durante la operación de embutición, y, una vez realizada

la operación, las piezas presentan por todo su contorno una altura parecida. Los desgarros en las esquinas

demuestran que ha habido escasez de material, y los salientes o sinuosidades en las esquinas, se deben

a una acumulación de material. Los dos fenómenos se deben, como mínimo, a un diseño incorrecto del

recorte, y raramente a un huelgo demasiado estrecho. En las piezas rectangulares con los salientes que

presentan sus esquinas se han formado, debido a un huelgo excesivo, unas zonas abultadas originadas

por 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 por

encima de la arista del aro de embutición encuentra mayor resistencia y ésta se rompe, mientras que en

los lados correspondientes a la longitud de la pieza, en donde la brida es más estrecha, se forman arrugas

en esta brida de chapa como consecuencia de la poca presión ejercida por el pisón prensachapas en

aquella zona.

Rotura originada por una gradación de embutición demasiado grande.




MA DPM V1

Mientras que, si el huelgo de embutición es demasiado pequeño, o si la presión del pisón sujetador de la

chapa no es suficientemente elevada, se originan desgarros transversales en la parte superior de la pared

lateral, las roturas que aparecen en las partes restantes de dicha pared junto al borde del fondo, se deben

a una gradación demasiado grande de embutición en relación con el redondeado de las esquinas. La

solución en este caso estriba en la utilización de una chapa más adecuada para la embutición y de mejor

calidad, o bien, en la adopción de una menor gradación de embutición, lo que presupone un mayor número

de matrices.

Los pequeños orificios o fisuras aisladas en el centro de la cara no son consecuencia de una gradación

errónea 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).




MA DPM V1

Desviación del canto superior de las paredes en piezas embutidas

rectangulares

Las piezas rectangulares embutidas de chapa muestran a menudo deformaciones molestas del tipo que

se ve en la figura, y que consisten en una zona desviada en una cota i hacia el interior (entrante), o, más

raramente, én una desviación hacia el exterior de dimensión a (saliente). Estos defectos se presentan más

a menudo en chapas duras de paredes delgadas que en chapas blandas de paredes gruesas. El motivo de

los mismos es el efecto de recalcado que parte de las esquinas, puesto que la superficie de chapa que se

encuentra 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 por

su parte exterior. Además, al embutir ha de prestarse mucha atención a que las esquinas del recorte sean

de dimensiones lo más 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 poco menor que

en 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 el

material haciá el final de la operación de embutición mejor que no al principio, cosa que se consigue de una

forma más 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.




MA DPM V1

Vértices opuestos doblados

Lo mismo que se indicó en el párrafo anterior con relación a los motivos y soluciones para evitar que se

produzcan desviaciones en los extremos de las paredes y en las superficies de !as mismas, en piezas

embutidas rectangulares, también sirve para evitar que los vértices que se encuentran sobre una misma

diagonal queden a distinto nivel respecto al plano de la chapa. Este caso se da a menudo en piezas

embutidas que presentan grandes superficies con el borde poco elevado, del tipo que se presenta a menu-

do en la fabricación de cocinas y neveras.

En la figura, las tensiones de recalcado procedentes de las esquinas tienen un efecto menor sobre la

diagonal 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 esto

carece 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 que

puede ayudar es un aumento del radio de las esquinas, pero, principalmente, se ha de tender aquí a elegir

una chapa más gruesa.

Deformación de las esquinas del fondo de la pieza.




MA DPM V1

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 los

nervios de embutición, en la pieza de chapa de acero embutida en forma de tejado su disposición resulta

asimismo especiaimente incorrecta. El nervio que discurre alrededor de todo el contorno de la arista de

embutición se hizo más profundo en la zona de las dos esquinas de abajo, y en las dos de arriba se

dispuso además adicionalmente un nervio arqueado. De esta forma, el material que se desliza por encima

de 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 de

material, debería facilitarse.

ÍNDICE



MA DPM V1

4




DEFECTOS VARIOS


DEFECTOS VARIOS


MA DPM V1

ALABEOS O ABOMBAMIENTO

En una operación típica de estampación, el punzón se pone en contacto con la chapa, esta se alarga y

comienza a desplazarse por debajo del pisador. Los márgenes de la chapa se van introduciendo en zonas

con perímetros que cada vez se van haciendo más pequeños. Esto produce tensiones compresivas en la

dirección circunferencial. Si estas tensiones llegan a un nivel crítico característico del material y de su

espesor, 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 de

sección bruscos o en regiones donde la chapa solamente esta sujeta o en contacto con una cara. En

casos extremos, se pueden formar dobles y triples arrugas que pueden llevar a romper la chapa por otros

lugares debido a la falta de flujo de material. Por esta razón, a menudo incrementar la presión del pisador

puede corregir problemas de rupturas.

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

sobre 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 aplicación

de 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 la

pieza, en otras zonas sujetadas a flexión, el cambio de forma posterior puede ser más grande ya que

existe un gradiente de las tensiones elásticas en el espesor, es decir, las tensiones entre las superficies

exteriores e interiores son diferentes.

Si estas tensiones no son restringidas o fijadas por la geometría de la pieza, la relajación provocará un

cambio en la forma de la pieza, conocida como distorsión de forma o recuperación elástica. La recupera-

ción elástica puede ser compensada mediante un adecuado diseño de la matriz para un tipo específico de

material, pero puede ser un problema si hay variaciones en las propiedades del material o del propio

proceso.

Aspecto

Formas indefinidas.

Cambio de dimensiones.

Recuperación elástica.

Variaciones geométricas.


DEFECTOS VARIOS


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MATERIAL FLOJO

El material flojo sucede en zonas no deformadas. Este hecho resulta un problema porque puede provocar

una fácil deformación hacia formas cóncavas o convexas indiferentemente. En estampaciones con dos o

más 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 radio

pronunciado.

Formación de burbujas al borde del fondo.

Causas

Bombeado del fondo.

Mala evacuación del aire.

Redondeamiento de embutición desgastado.

Ver la calidad del lubricante.


DEFECTOS VARIOS


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TEXTURAS INADECUADAS

Las chapas de metal fuertemente deformadas, sobretodo si tienen un gran baste, a menudo desarrollan

una textura superficial áspera, conocida usualmente como piel de naranja. Estas superficies rugosas

usualmente son inaceptables en piezas exteriores.

Otro tipo de problema sucede en metales que tienen una gran zona de fluencia, es decir, materiales que se

estiran fácilmente sin grandes incrementos de carga después del límite elástico. En estos materiales,

cuando tenemos pequeñas deformaciones, éstas se concentran en bandas irregulares conocidas como

líneas de Lüders. Estos defectos desaparecen en moderadas y grandes deformaciones, no obstante, la

mayoría 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 aceros

viejos 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 que

pueden originar marcas o señales causadas por la suciedad depositada sobre la matriz. y estrías por

abrasión 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.


DEFECTOS VARIOS


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MARCAS DE EXPULSORES

En las operaciones de embutición y curvado se utilizan, en mayor medida todavía que en las operaciones

de corte, matrices con expulsor incorporado; estos aparatos, al descender el punzón, vencen la presión de

un 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 en matrices para curvar, representa unos costes

adicionales relativamente elevados. Si ha de trabajarse durante un largo período de tiempo con sólo pocas

matrices de curvar, es decir, menos de 8, fos expulsores se adaptan a estas matrices, a pesar del gasto

suplementario 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 de

la 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 que

puedan accionarse por medio de un aparato expulsor situado debajo de la mesa.

Soluciones

a) Reducir la presión de los expulsores

b) Aumentar la superficie de los expulsores


DEFECTOS VARIOS


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GRIETAS EN ABOCARDADOS

Análisis de defectos

Esta operación es siempre crítica, ya que es muy 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 del material 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 un

recocido previo.

El segundo factor, depende, exclusivamente, del suministro de material.

La nitidez del corte depende del estado de conservación de la herramienta, del huelgo entre punzón y

matriz, calidad del material, etc.

Aspectos de varios abocardados con formación de grietas.


DEFECTOS VARIOS


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Ddiámetro del agujero d =

1 + A 110

D2 - d2

altura del embutido h = 4 D

d . eespesor del borde embutido δ =

D

A = alargamiento del material en %

ALUMINIO CHAPA DE EMBUTICIÓN COBRE-ALPACALATÓN

20 30 38

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 tiene

el inconveniente de dejar el borde bastante irregular, razón por la cual se suele proceder a la inversa, es

decir, primeramente se ejecuta el corte del agujero a dimensiones adecuadas y después se hace la

embutición del cuello (figura siguiente).

Mas, con este último procedimiento, se produce un adelgazamiento de la chapa, tanto mayor cuanto más

alto sea el cuello. Para comprender este fenómeno, basta observar que la superficie interior del agujero de

diámetro 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 que

inevitablemente se produciría la rotura. En la práctica se admite:

d= 0,67

D

Pieza preembutida y agujereadaantes de proceder al abocardado.


DEFECTOS VARIOS


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En el caso de exigir valores menores, entonces se procede a un previo embutido (figura izquierda) y a partir

del cual se agujerea el fondo y se procede a la ejecución del cuello (figura derecha), pero siempre con la

condición de respetar la anterior y, naturalmente, de que el material sea de buena calidad y se halle

convenientemente recocido. Es recomendable ejecutar el corte en sentido contrario al de la embutición del

cuello; obtiene un mejor acabado.

Embutición previa. Agujereado del fondo yejecución del cuello.


DEFECTOS VARIOS


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Embutición de pestañas sobre tubos

Se puede ejecutar el abatimiento del borde del tubo, para obtener una pestaña a modo de brida, procedien-

do por principios análogos a los descritos en los párrafos anteriores. Dicha operación de abatimiento sólo

es 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 diámetro

D de la pestaña. Como en los casos anteriores, el problema se plantea igualando el volumen del anillo a

abatir con el de la corona abatida; pero en este planteamiento se tendrá muy en cuenta el adelgazamiento

de la pestaña, pues basta observar que la superficie del borde del tubo ha de conservarse igual a la

superficie del borde exterior de la corona abatida.

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