Cómo cambia el diseño del troquel de estampación según el material de la chapa

¿Qué datos deben fijarse antes de comparar dos troqueles?

Registre la calidad y la norma, el estado de suministro o resistencia, los espesores nominal y medido, el acabado o recubrimiento, el sentido de laminación y las operaciones previstas. Señale los bordes cortados que después se estirarán o plegarán, las superficies vistas o de contacto eléctrico y las cotas que se medirán tras sacar la pieza del troquel. La cantidad prevista y el intervalo de mantenimiento también interesan al diseñador, pero no determinan por sí solos la holgura. [1][2][5][7]

Mantenga iguales la geometría y los criterios de aceptación al comparar dos chapas. Si cambian además el espesor o la resistencia requerida, recalcule la fuerza de prensa y revise el pisador, el guiado, los apoyos y la flexión del útil antes de basarse en ensayos del troquel anterior. WorldAutoSteel señala que resistencia, espesor y superficie de la chapa, acabado del útil y lubricación influyen conjuntamente en el desgaste. [1]

Material por material: primeras decisiones del troquel

Son preguntas iniciales para revisar una operación de estampación en frío. La calidad, el estado, el espesor y la operación pueden alterar lo esperado para una familia de materiales: una chapa de aluminio de alta resistencia no se conforma necesariamente como otra recocida. [7]

La tabla no ordena las cinco familias por facilidad de estampación. El estudio de radios de aluminio se refiere a copas AA1050 y AA1100; la guía de inoxidable distingue entre estados recocidos y endurecidos en frío. Ninguna fuente fija un radio o una fuerza válidos para todas las calidades. [5][6]

Punzonado y troquelado: por qué no sirve siempre la misma holgura

La holgura de punzonado es la separación entre los filos del punzón y la matriz en un lado. Para un agujero circular, c = (diámetro de abertura de la matriz − diámetro del punzón) ÷ 2. Un punzón de 10,00 mm y una abertura de 10,12 mm dan c = 0,06 mm por lado; con una chapa de 1,00 mm equivale al 6 % de su espesor. Es un ejemplo geométrico, no una holgura recomendada para ningún material. La holgura real se valida según el borde, la carga, el desgaste y la operación siguiente. [2][8]

Si un borde cortado se va a expandir o rebordear, medir solo la rebaba no basta. WorldAutoSteel explica que el corte mecánico endurece y daña el borde; en algunos AHSS puede aparecer una fractura local antes de que un límite de conformado global anticipe el problema. Compare zonas de la cara cortada, dirección de la rebaba y grietas posteriores con condiciones de corte representativas de producción. [2]

Un estudio publicado de punzonado en troquel progresivo utilizó aceros de alta resistencia sin recubrimiento de 1,6 mm, un punzón DC53, recubrimientos específicos y chapa inclinada. Al pasar de una holgura del 3 %t al 6 %t por lado mejoró la vida del punzón, medida hasta la adhesión de material, en las condiciones estudiadas. Esos valores no son una regla general: también variaron la resistencia de la chapa y el criterio de fallo estaba definido para ese ensayo. [8]

El inoxidable puede endurecerse en el borde cizallado; la guía SSINA advierte que un plegado posterior puede iniciar allí una grieta. Revise el filo y el acabado del borde cuando este entre en una zona de plegado. En contactos de cobre, indique de qué lado una rebaba podría afectar el acoplamiento o montaje. [5][9]

Plegado: compense la geometría de la pieza tras salir del troquel

El retorno elástico es la recuperación de la pieza al salir del troquel. En geometrías de acero comparables, una mayor tensión de fluencia tras el conformado suele aumentarlo; por eso un AHSS puede necesitar otro sobreplegado, una operación de recalibrado o una secuencia distinta de la usada con acero bajo en carbono. Mida primero la pieza libre respecto al plano, corrija el útil y repita la medición. [3]

La calidad y el estado endurecido en frío del inoxidable influyen en la fuerza de plegado y el retorno elástico: una chapa austenítica recocida no equivale a una semidura. Un estudio de plegado de AW-2024 chapado de 1,0 y 2,0 mm observó que la proporción de chapado y el modelo elegido afectaban las predicciones de carga y retorno. Sirve para recordar que debe ensayarse la chapa suministrada, no para tomar un ángulo de compensación aplicable a otros aluminios. [5][7]

El radio y la orientación del pliegue deben revisarse también frente al riesgo de grietas. Un radio menor puede reducir el retorno en un caso, pero elevar la deformación de la fibra exterior; el radio aceptable se establece con la calidad, el espesor y un ensayo de plegado reales. Si un borde punzonado o recortado queda en la zona traccionada, inspecciónelo tras el plegado. [2][5]

Embutición: controle el flujo antes de corregir arrugas o roturas

En embutición, la chapa entra desde la pestaña pasando por el radio de la matriz. El pisador y los nervios de embutición regulan esa entrada: una retención insuficiente favorece las arrugas y una excesiva puede causar adelgazamiento o rotura. El radio y la lubricación también modifican el flujo. WorldAutoSteel describe este equilibrio para aceros; no convierte un ajuste del pisador en válido para inoxidable o aluminio. [4]

En un estudio numérico de copas cilíndricas de AA1050 y AA1100, variar los radios de esquina del punzón y hombro de la matriz modificó el perfil previsto de las orejas, y las dos aleaciones respondieron de forma distinta. Los autores modelaron chapas específicas y validaron el modelo dentro de ese estudio; sus radios preferidos no son dimensiones generales de troquel. Para revisar orejas, adelgazamiento de pared y margen de recorte, use la dirección real de laminación, la forma de la pieza en bruto y el estado suministrado. [6]

Antes de pulir o recubrir una matriz para eliminar rayas, identifique si proceden de material adherido, lubricación insuficiente, retención excesiva o un radio de contacto gastado. Cambie una variable controlada cada vez e inspeccione tanto la pieza como la cara del útil. Material base, acabado, recubrimiento y lubricante del útil se evalúan conjuntamente. [1][5]

Cómo probar y aprobar un cambio de material

Un ensayo repetible permite a compras e ingeniería comparar dos propuestas de troquel:

1. Fije el plano, las superficies funcionales y los criterios de aceptación; registre calidad, estado, espesor, recubrimiento y sentido de laminación de la chapa anterior y la propuesta.
2. Anote los cambios por operación: holgura y borde cortado, radio o sobreplegado, radio de embutición, retención del pisador, superficie de contacto y lubricante.
3. Ensaye material representativo y revise la pieza fuera del troquel: cotas, borde y lado de rebaba, grietas tras otro conformado, arrugas, adelgazamiento, marcas y, cuando corresponda, función de contacto o resorte.
4. Registre el estado de punzón y matriz y el número de piezas conformes durante el ensayo. Si cambia el resultado, aísle la variable de chapa o útil que cambió antes de aprobar la producción. [1][2][8]

Puede empezar con un plano, un croquis o una foto de la pieza. Indique el material conocido y la función de la pieza; señale como «por confirmar» la calidad, el estado, la cantidad o la operación aún abiertos. El equipo de utillaje podrá preparar un ensayo específico para esa chapa.

• Elija el material de la pieza de trabajo
• Seleccionar materiales de trabajo para punzonar y troquelar
• Revisar la geometría de la pieza.