Los fundamentos del estampado de metales
El estampado de metal es un proceso de fabricación que se utiliza para convertir láminas de metal planas en formas específicas.Es un proceso complejo que puede incluir varias técnicas de conformado de metales: corte, punzonado, doblado y perforación, por nombrar algunas.
Hay miles de empresas en todo el mundo que ofrecen servicios de estampado de metal para entregar componentes para las industrias automotriz, aeroespacial, médica y otros mercados. A medida que los mercados globales evolucionan, existe una necesidad cada vez mayor de grandes cantidades de piezas complejas producidas rápidamente.
La siguiente guía ilustra las mejores prácticas y fórmulas comúnmente empleadas en el proceso de diseño de estampado de metal e incluye consejos para incorporar consideraciones de reducción de costos en las piezas.
Conceptos básicos de estampado
El estampado, también llamado prensado, implica colocar láminas de metal planas, ya sea en forma de bobina o en blanco, en una prensa de estampado.En la prensa, una herramienta y una superficie de troquel dan al metal la forma deseada.Perforar, cortar, doblar, acuñar, estampar y rebordear son técnicas de estampado que se utilizan para dar forma al metal.
Antes de que se pueda formar el material, los profesionales del estampado deben diseñar las herramientas mediante tecnología de ingeniería CAD/CAM.Estos diseños deben ser lo más precisos posible para garantizar que cada punzón y doblez mantenga la holgura adecuada y, por lo tanto, una calidad óptima de la pieza.Un modelo 3D de una sola herramienta puede contener cientos de piezas, por lo que el proceso de diseño suele ser bastante complejo y requiere mucho tiempo.
Una vez establecido el diseño de la herramienta, un fabricante puede utilizar una variedad de servicios de mecanizado, rectificado, electroerosión por hilo y otros servicios de fabricación para completar su producción.
Tipos de estampado de metales
Hay tres tipos principales de técnicas de estampado de metal: progresiva, de cuatro deslizamientos y de embutición profunda.
Estampación progresiva
La estampación progresiva presenta varias estaciones, cada una con una función única.
En primer lugar, la tira de metal se alimenta a través de una prensa de estampado progresivo.La tira se desenrolla constantemente desde una bobina hasta la prensa, donde cada estación de la herramienta realiza un corte, punzonado o doblado diferente.Las acciones de cada estación sucesiva se suman al trabajo de las estaciones anteriores, dando como resultado una parte completa.
Es posible que un fabricante tenga que cambiar repetidamente la herramienta en una sola prensa u ocupar varias prensas, cada una de las cuales realiza una acción requerida para una pieza completa.Incluso utilizando varias prensas, a menudo se requerían servicios de mecanizado secundario para completar verdaderamente una pieza.Por ese motivo, la estampación progresiva es la solución ideal parapiezas metálicas con geometría complejareunirse:
- Entrega más rápida
- Menor costo laboral
- Tiradas más cortas
- Mayor repetibilidad
Estampado de cuatro diapositivas
Fourslide, o multi-slide, implica alineación horizontal y cuatro diapositivas diferentes;es decir, se utilizan cuatro herramientas simultáneamente para dar forma a la pieza de trabajo.Este proceso permite realizar cortes intrincados y curvaturas complejas para desarrollar incluso las piezas más complejas.
El estampado de metal Fourslide puede ofrecer varias ventajas sobre el estampado de prensa tradicional que lo convierten en una opción ideal para muchas aplicaciones.Algunas de estas ventajas incluyen:
1.Versatilidad para piezas más complejas
2.Más flexibilidad para cambios de diseño
Como su nombre lo indica, un fourslide tiene cuatro diapositivas, lo que significa que se pueden usar hasta cuatro herramientas diferentes, una por diapositiva, para lograr múltiples curvaturas simultáneamente.A medida que el material ingresa a un cuatro carro, cada eje que está equipado con una herramienta lo dobla en rápida sucesión.
Estampado profundo
La embutición profunda implica introducir una pieza en bruto de chapa de metal en el troquel mediante un punzón, dándole una forma.El método se denomina “embutición profunda” cuando la profundidad de la pieza extraída excede su diámetro.Este tipo de conformado es ideal para crear componentes que necesitan varias series de diámetros y es una alternativa rentable a los procesos de torneado, que normalmente requieren el uso de más materias primas.Las aplicaciones y productos comunes fabricados con embutición profunda incluyen:
1.Componentes automotrices
2.Piezas de aviones
3.relés electrónicos
4.Utensilios y utensilios de cocina.
Estampado profundo
La embutición profunda implica introducir una pieza en bruto de chapa de metal en el troquel mediante un punzón, dándole una forma.El método se denomina “embutición profunda” cuando la profundidad de la pieza extraída excede su diámetro.Este tipo de conformado es ideal para crear componentes que necesitan varias series de diámetros y es una alternativa rentable a los procesos de torneado, que normalmente requieren el uso de más materias primas.Las aplicaciones y productos comunes fabricados con embutición profunda incluyen:
1.Componentes automotrices
2.Piezas de aviones
3.relés electrónicos
4.Utensilios y utensilios de cocina.
Estampado de tiradas cortas
El estampado de metal en tiradas cortas requiere gastos iniciales mínimos en herramientas y puede ser una solución ideal para prototipos o proyectos pequeños.Una vez creada la pieza en bruto, los fabricantes utilizan una combinación de componentes de herramientas personalizados e insertos de matriz para doblar, perforar o perforar la pieza.Las operaciones de conformado personalizadas y el tamaño de tirada más pequeño pueden dar como resultado un cargo por pieza más alto, pero la ausencia de costos de herramientas puede hacer que las tiradas cortas sean más rentables para muchos proyectos, especialmente aquellos que requieren una respuesta rápida.
Herramientas de fabricación para estampación
Hay varios pasos para producir estampado de metal.El primer paso es diseñar y fabricar la herramienta real utilizada para crear el producto.
Echemos un vistazo a cómo se crea esta herramienta inicial:Disposición y diseño de tiras de material:Se utiliza un diseñador para diseñar la tira y determinar dimensiones, tolerancias, dirección de alimentación, minimización de desechos y más.
Mecanizado de acero para herramientas y troqueles:El CNC garantiza un mayor nivel de precisión y repetibilidad incluso para los troqueles más complejos.Equipos como fresadoras CNC de 5 ejes y alambre pueden cortar aceros para herramientas endurecidos con tolerancias extremadamente ajustadas.
Procesamiento secundario:El tratamiento térmico se aplica a las piezas metálicas para mejorar su resistencia y hacerlas más duraderas para su aplicación.El rectificado se utiliza para terminar piezas que requieren alta calidad superficial y precisión dimensional.
Electroerosión por hilo:El mecanizado por descarga eléctrica de alambre da forma a materiales metálicos con un hilo de alambre de latón cargado eléctricamente.La electroerosión por hilo puede cortar las formas más complejas, incluidos pequeños ángulos y contornos.
Procesos de diseño de estampado de metales
El estampado de metal es un proceso complejo que puede incluir varios procesos de conformado de metal: corte, punzonado, doblado, perforación y más.Supresión:Este proceso consiste en cortar el contorno o la forma aproximada del producto.Esta etapa consiste en minimizar y evitar rebabas, lo que puede aumentar el costo de su pieza y extender el tiempo de entrega.El paso es donde usted determina el diámetro del agujero, la geometría/conicidad, el espacio entre el borde y el agujero e inserta la primera perforación.
Doblado:Cuando diseña los dobleces en su pieza de metal estampada, es importante dejar suficiente material; asegúrese de diseñar su pieza y su pieza en bruto de modo que haya suficiente material para realizar el doblez.Algunos factores importantes para recordar:
1. Si se dobla demasiado cerca del agujero, puede deformarse.
2. Las muescas y pestañas, así como las ranuras, deben diseñarse con anchos que sean al menos 1,5 veces el espesor del material.Si se hacen más pequeños, puede ser difícil crearlos debido a la fuerza ejercida sobre los golpes, lo que hace que se rompan.
3.Cada esquina de su diseño en blanco debe tener un radio que sea al menos la mitad del espesor del material.
4. Para minimizar los casos y la gravedad de las rebabas, evite las esquinas afiladas y los recortes complejos cuando sea posible.Cuando estos factores no se puedan evitar, asegúrese de tener en cuenta la dirección de las rebabas en su diseño para que puedan tenerse en cuenta durante el estampado.
Acuñación:Esta acción se produce cuando se golpean los bordes de una pieza metálica estampada para aplanar o romper la rebaba;esto puede crear un borde mucho más suave en el área acuñada de la geometría de la pieza;Esto también puede agregar resistencia adicional a áreas localizadas de la pieza y puede utilizarse para evitar procesos secundarios como desbarbado y rectificado.Algunos factores importantes para recordar:
Plasticidad y dirección de veta.– La plasticidad es la medida de deformación permanente que sufre un material cuando se le somete a una fuerza.Los metales con más plasticidad son más fáciles de formar.La dirección de la veta es importante en materiales de alta resistencia, como metales templados y acero inoxidable.Si una curvatura va a lo largo de la fibra de una alta resistencia, puede ser propensa a agrietarse.
Distorsión/abultamiento de curvatura:El abultamiento causado por la distorsión por flexión puede ser tan grande como la mitad del espesor del material.A medida que aumenta el espesor del material y disminuye el radio de curvatura, la distorsión/abultamiento se vuelve más grave.Llevar telaraña y corte “no coincidente”:Aquí es cuando se requiere un corte o un saliente muy ligero en la pieza y, por lo general, tiene una profundidad de aproximadamente 0,005 pulgadas.Esta característica no es necesaria cuando se utilizan herramientas de tipo compuesto o de transferencia, pero sí cuando se utilizan herramientas de matriz progresiva.
Pieza estampada personalizada para equipos de monitoreo vital en la industria médica
Un cliente de la industria médica se acercó a MK para estampar en metal una pieza personalizada que se usaría como resorte y escudo electrónico para equipos de monitoreo vitales en el campo médico.
1.Necesitaban una caja de acero inoxidable con lengüeta de resorte y tenían problemas para encontrar un proveedor que les proporcionara un diseño de alta calidad a un precio asequible en un plazo razonable.
2. Para satisfacer la solicitud única del cliente de recubrir solo un extremo de la pieza, en lugar de toda la pieza, nos asociamos con una empresa de estañado líder en la industria que pudo desarrollar un proceso avanzado de revestimiento selectivo de un solo borde.
MK pudo cumplir con los complejos requisitos de diseño utilizando una técnica de apilamiento de materiales que nos permitió cortar muchas piezas en bruto a la vez, limitando los costos y reduciendo los tiempos de entrega.
Conector eléctrico estampado para una aplicación de cableado y cables
1.El diseño era muy complejo;estas cubiertas estaban destinadas a usarse como cables en cadena dentro de canalizaciones eléctricas en el piso y debajo del piso;por lo tanto, esta aplicación presentaba inherentemente limitaciones de tamaño estrictas.
2. El proceso de fabricación era complicado y costoso, ya que algunos de los trabajos del cliente requerían una cubierta completamente terminada y otros no, lo que significaba que AFC había estado creando las piezas en dos piezas y soldándolas cuando era necesario.
3.Trabajando con una cubierta de conector de muestra y una sola herramienta proporcionada por el cliente, nuestro equipo de MK pudo realizar ingeniería inversa en la pieza y su herramienta.A partir de aquí, diseñamos una nueva herramienta que podíamos utilizar en nuestra prensa de estampado progresivo Bliss de 150 toneladas.
4.Esto nos permitió fabricar la pieza en una sola pieza con componentes intercambiables, en lugar de fabricar dos piezas separadas como venía haciendo el cliente.
Esto permitió ahorros de costos significativos (80 % de descuento del costo de un pedido de 500 000 piezas) así como un plazo de entrega de cuatro semanas en lugar de 10.
Estampado personalizado para bolsas de aire automotrices
Un cliente de la industria automotriz necesitaba un ojal metálico de alta resistencia y resistente a la presión para usar en bolsas de aire.
1. Con un dibujo de 34 mm x 18 mm x 8 mm, el ojal debía mantener una tolerancia de 0,1 mm y el proceso de fabricación debía adaptarse al estiramiento único del material inherente a la aplicación final.
2. Debido a su geometría única, el ojal no se podía producir usando herramientas de prensa de transferencia y su embutición profunda presentaba un desafío único.
El equipo de MK construyó una herramienta progresiva de 24 estaciones para garantizar el desarrollo adecuado del sorteo y utilizó acero DDQ con revestimiento de zinc para garantizar una resistencia óptima y a la corrosión.El estampado de metal se puede utilizar para crear piezas complejas para una amplia gama de industrias.¿Tiene curiosidad por saber más sobre las diversas aplicaciones de estampado de metales personalizadas en las que hemos trabajado?Visite nuestra página de estudios de casos o comuníquese directamente con el equipo de MK para analizar sus necesidades únicas con un experto.
