Un soporte en blanco es una placa plana o contorneada con una abertura en su centro para el punzón. Durante el estirado, el soporte de la pieza en bruto aplica presión para mantener la pieza en blanco en contacto con la cara del troquel. Esta presión ayuda a contrarrestar la tendencia de la chapa a arrugarse debido a las tensiones de los aros de compresión que se acumulan alrededor del radio de entrada de la cavidad del troquel. Las fuerzas necesarias del soporte de la pieza en bruto varían con el espesor del material. Las piezas en bruto gruesas, con una relación de espesor a diámetro de 0.03 o más, requieren poca o ninguna fuerza del soporte de la pieza en bruto, mientras que las piezas en bruto delgadas pueden requerir hasta un 30% de la carga de estirado.

 

En algunos casos, también es necesario aplicar fuerza de amortiguación para sujetar la pieza en bruto contra la punta del punzón para evitar que se adelgace o se rasgue. Durante el sorteo, una almohadilla de presión empuja contra el blanco, manteniéndolo en contacto con la punta del punzón. Esto ayuda a contrarrestar la tendencia de la hoja de metal a estirarse o romperse debido a la tensión de tracción donde la pieza en bruto se envuelve alrededor de la punta del punzón. La fuerza de la almohadilla de presión generalmente requiere el uso de una prensa de doble acción con capacidad de amortiguación.

 

Factores de éxito

Un examen completo de todos los parámetros que afectan el embutido profundo está más allá del alcance de este artículo. En su lugar, veremos algunos factores clave: holgura, relación de reducción de estirado, fuerza del punzón y del soporte de la pieza en bruto y defectos comunes.

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Autorización

Un embutido profundo sin defectos depende de la separación adecuada del punzón y la matriz. Demasiado poco, y el material se perforará o rasgará en lugar de fluir hacia la cavidad del troquel. Demasiado y la pieza de trabajo se arrugará. En embutición profunda, los valores de holgura tienden a caer entre el 107 y el 115% del espesor de la chapa. Por el contrario, el espacio libre en las operaciones de corte es de alrededor del 3 al 8% del espesor de la hoja.

 

Relación de reducción de dibujo

Forzar una pieza en bruto en una cavidad de matriz reduce el diámetro de la pieza en bruto y genera una tensión de compresión circunferencial a medida que la pieza en bruto se deforma sobre el radio de entrada de la matriz. Cuanto mayor sea la reducción del diámetro, mayor será la tensión. Cuanto mayor sea la tensión, mayor será la resistencia al flujo. Si la resistencia al flujo excede la resistencia a la tracción del blanco, el blanco se estirará o rasgará cerca de la punta del punzón.

 

Para evitar esta situación, el proceso debe diseñarse para reducir el diámetro de la pieza en bruto no más de lo que el material puede tolerar. Esta relación de estirado límite (LDR) varía según el material, el espesor y el número de veces que ya se ha estirado la pieza. Las proporciones de extracción generalmente se incluyen con las especificaciones de la materia prima en una tabla de reducción de extracción. Si la reducción durante una extracción profunda excede este límite, la pieza deberá dibujarse en etapas.

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Ejemplo: cálculo del tamaño de la pieza en blanco y el número de extracciones para una copa cilíndrica

 

Para ilustrar este concepto, realizaremos los cálculos básicos para determinar cuántos calados se necesitarían para producir una copa cilíndrica sin bridas de 6 pulgadas de alto con un diámetro de 4 pulgadas.

Una taza con una brida retenida o una forma más compleja requeriría cálculos más complejos, pero los conceptos subyacentes siguen siendo los mismos.

 

Primero, calcule el tamaño del espacio en blanco. Debido a que el espesor de la hoja permanece esencialmente igual durante la embutición profunda, el área de la superficie de la pieza terminada más cualquier material de pestaña residual será igual al área de la superficie de la pieza en bruto. En nuestro ejemplo de una copa cilíndrica sin reborde, podemos calcular el tamaño del blanco requerido con la siguiente fórmula:

 

Donde Rb = Radio del espacio en blanco, Rc = Radio de la taza y H = altura de la taza Para una taza de 6 ″ por 4 ″, este cálculo devuelve un diámetro en blanco de 10,58 ″.

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A continuación, calcule la reducción de estirado necesaria para lograr el diámetro de nuestra pieza final. Para hacerlo, divida el diámetro de la pieza por el diámetro de la pieza y reste ese número de 1:

 

Donde Dc = Diámetro de la copa y Db = Diámetro del blanco. La reducción para nuestra taza de ejemplo es aproximadamente del 62%.

Para facilitar el cálculo, asumiremos que el LDR de nuestro espacio en blanco es 2.0 para el primer sorteo, 1.5 para el segundo y 1.25 para el tercero. Estos se traducen en una reducción del 50% para el primer sorteo, 30% para el segundo y 20% para el tercero. Debido a que la copa requiere más del 50% de reducción total, el proceso requerirá más de una etapa.

 

En la primera etapa, el diámetro de la copa se puede reducir en un 50%, lo que da como resultado un diámetro de la pieza intermedia de 5,29 ”. En la segunda etapa, el diámetro de la copa se puede reducir hasta en un 30%. Si se llega a ese límite, la pieza tendrá un diámetro de 3,70 ″. Este diámetro es más pequeño que las 4 ″ especificadas, por lo que la copa se puede extraer de forma segura en 2 etapas.

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Consideraciones para múltiples reducciones

 

Se pueden realizar múltiples operaciones de dibujo en prensas de una sola estación y de múltiples estaciones. Si el material en blanco tolera múltiples dibujos sin recocido, entonces una prensa de estaciones múltiples puede ser más rentable que una prensa de una sola estación, ya que permite el uso de flujo de una pieza para completar todas las operaciones de dibujo secuencialmente. Este método minimiza el tiempo de preparación y el manejo de materiales. Por el contrario, con una prensa de una sola estación, el proceso deberá completarse en lotes con tiempo de inactividad para los cambios de herramientas. Si el material requiere un recocido intermedio entre las operaciones de estirado, entonces una prensa de estación única puede ser una buena opción. Fuerza del punzón y del soporte en blanco Para un embutido profundo exitoso, se debe aplicar suficiente fuerza al punzón para deformar la pieza en bruto, iniciar el flujo de metal y superar la fricción. Demasiada poca fuerza y ​​el proceso se detendrá. Demasiada fuerza, o fuerza aplicada incorrectamente, hará que la pieza falle. En muchos casos, se debe usar un soporte de la pieza en bruto para mantener los bordes de la pieza en blanco en su lugar contra la parte superior del troquel mientras el punzón arrastra el material hacia la cavidad del troquel. La resistencia proporcionada por un soporte en blanco también regula el flujo de material hacia la cavidad del troquel, eliminando arrugas u otros defectos. Los soportes en blanco son eficaces para proporciones de espesor-diámetro de 1% o más. Las proporciones entre 0,5% y 1% son marginales. Por debajo del 0,5%, es posible que los soportes en blanco no eviten las arrugas. Al embutir en profundidad una hoja de metal con una relación de espesor del 3% o más, es posible que no se necesite un soporte de pieza en bruto. En cambio, el radio de entrada de la matriz regula el flujo de material.