Seleccionar el dado apropiado para una máquina de flexión es crucial para lograr curvas precisas y de alta calidad. La elección del troquel impacta todo, desde la fuerza de flexión requerida hasta el radio de curva final. En este artículo, exploraremos los factores a considerar al seleccionar troqueles para un freno de prensa y guiarlo a través de los cálculos para la selección adecuada del troquel.
Introducción a los troqueles de flexión
En un freno de prensa, el troquel y el golpe son las dos herramientas principales utilizadas para dar forma a las hojas de metal. El golpe presiona la hoja en el troquel, haciendo que el metal se dobla. Los troqueles vienen en varias formas y tamaños, y seleccionar la correcta es esencial para producir el ángulo de curva, el radio y la calidad deseados. La selección incorrecta de la matriz puede conducir a problemas como curvas inexactas, grietas de material o incluso daños en la máquina.
Tipos de dies de flexión
Antes de sumergirse en cómo seleccionar un dado, es importante conocer los tipos comunes de troqueles utilizados en las máquinas de flexión:
-V-Dies: los troqueles más utilizados, estos tienen una ranura en forma de V donde el golpe presiona la chapa para formar una curva.
- Diseño de cisne: estos permiten la flexión de formas más intrincadas o de caja profunda sin interferir con las bridas ya dobladas.
- Radio muere: se usa cuando se necesita un radio consistente en la curva en lugar de un ángulo afilado.
-Dies U: estos forman curvas en forma de U y se usan típicamente para la flexión del canal.
- El ángulo agudo muere: diseñado para doblar ángulos agudos (menos de 90 °) con precisión.
- Dies de compensación: se usa para formar dos curvas juntas, creando una forma de compensación.
La elección del troquel depende del tipo de curva necesario, el grosor del material y las especificaciones generales de diseño.
Factores clave para la selección de troqueles
Se deben tener en cuenta varios factores al seleccionar el dado correcto para su operación de flexión:
1. Espesor del material (t)
2. Apertura de die (V)
3. Ángulo de curvatura
4. Radio de flexión
5. Requisito de tonelaje
Fórmula para calcular el ancho de apertura de la matriz
El ancho de apertura de la matriz (V) es uno de los factores más críticos al elegir un dado. La regla general es que el ancho de apertura de la matriz debe ser de 6 a 12 veces el grosor del material.
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V = T × K
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Dónde:
- V = ancho de apertura de die (en mm o pulgadas)
- t = espesor del material (en mm o pulgadas)
- K = constante basado en el tipo de flexión, típicamente entre 6 y 12 para la flexión estándar de V-DIE.
Por ejemplo, si está trabajando con una hoja de 3 mm de espesor y está seleccionando un troquel con un factor constante de 8, el ancho de apertura de la matriz se calcularía de la siguiente manera:
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V = 3 × 8 = 24 mm
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En este caso, elegiría un dado con una apertura de 24 mm para lograr resultados de flexión óptimos.
Cálculo de la fuerza de flexión
Otro factor crítico al seleccionar un troquel es garantizar que la máquina tenga suficiente fuerza (tonelaje) para realizar la curva. La siguiente fórmula se usa para calcular la fuerza de flexión (F):
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F = (K × σ × T² × L) / V
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Dónde:
- f = fuerza de flexión requerida (en toneladas)
- k = constante basado en el tipo de flexión (1.33 para flexión de aire)
- σ = resistencia a la tracción del material (en n/mm² o psi)
- t = espesor del material (en mm o pulgadas)
- l = longitud de la curva (en mm o pulgadas)
- V = ancho de apertura de die (en mm o pulgadas)
Por ejemplo, calculemos la fuerza requerida para doblar una lámina de acero con las siguientes propiedades:
- Espesor del material: 3 mm
- Longitud de la curva: 1000 mm
- Apertura de die: 24 mm (como se calculó anteriormente)
- Resistencia a la tracción del acero (σ): 450 n/mm²
Usando la fórmula:
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F = (1.33 × 450 × 3² × 1000) / 24
F = (1.33 × 450 × 9 × 1000) / 24
F = 5386500 /24
F = 224437.5 N
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Para convertir a Newtons a toneladas (1 tonelada = 9,806.65 N):
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F ≈ 22.9 toneladas
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En este caso, la fuerza de flexión requerida es de aproximadamente 22.9 toneladas para lograr la curva deseada usando un dado de 24 mm.
Consideraciones clave para seleccionar troqueles
1. Tipo de material
Diferentes materiales reaccionan de manera diferente bajo estrés. Los materiales más suaves como el aluminio requieren menos fuerza para doblarse, mientras que los materiales más duros como el acero o el acero inoxidable necesitan una mayor fuerza y selecciones específicas de troqueles. Al elegir un dado, siempre considere la resistencia a la tracción del material.
2. Radio de curvatura
El radio de la curva interior generalmente está determinado por la abertura del troquel. En la flexión del aire, el radio de la curva interna es aproximadamente el 16% del ancho de apertura de la matriz (V). Sin embargo, para aplicaciones específicas que requieren un radio preciso, el uso de troqueles de radio puede ser más apropiado.
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R ≈ 0.16 × V
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Para una apertura de dado de 24 mm, el radio de la curva interior será aproximadamente:
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R ≈ 0.16 × 24 = 3.84 mm
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Si se requiere un radio diferente, ajustar la selección de la matriz es crucial.
3. Ángulo de curvatura
La elección del troquel también puede depender del ángulo que está tratando de lograr. Para las curvas estándar de 90 grados, un típico V-Die funciona bien. Sin embargo, para ángulos agudos (menos de 90 °), se recomiendan troqueles de ángulo agudo o frases en V más nítidas. Para ángulos obtusos (más de 90 °), puede ser necesaria una abertura más amplia de troqueles o herramientas especializadas.
4. Muere la relación a material
Como se mencionó anteriormente, la relación de la apertura del troquel y el grosor del material generalmente varía entre 6: 1 y 12: 1. Una relación más ajustada, como 6: 1, producirá curvas más nítidas pero requiere más fuerza, mientras que una relación más grande, como 12: 1, crea una curva más suave con menos fuerza.
5. Longitud de la curvatura
Las curvas más largas aumentan la fuerza total requerida, ya que la máquina de flexión debe aplicar la fuerza uniformemente a lo largo de toda la longitud de la chapa. Asegúrese de que tanto el dado como la máquina estén clasificados para la longitud de la curva que planea realizar.
Seleccionar el dado basado en el tipo de flexión
Dependiendo del tipo de proceso de flexión que esté utilizando (flexión de aire, fondo o acuñación, la selección de la matriz puede variar significativamente:
1. Avención de aire: en este método, el golpe no toca completamente en el dado, lo que permite flexibilidad en el ángulo de curvatura. Las aberturas de la muerte para la flexión del aire deben ser más anchas (8 a 12 veces el grosor del material).
2. Doblación inferior: el golpe presiona el material en el troquel por completo, formando un ángulo y radio más precisos. Se usa una abertura de troquel más pequeña (6 a 8 veces el grosor del material).
3. Couning: Coining utiliza la fuerza más alta, comprimiendo completamente el material en el dado para curvas extremadamente precisas y ajustadas. Este método a menudo requiere troqueles especializados con aberturas más pequeñas y mayores capacidades de tonelaje.
Errores comunes en la selección de matriz
1. Uso de la abertura de dado incorrecto: seleccionar un dado que sea demasiado estrecho o demasiado ancho para el grosor del material puede provocar agrietamientos del material, curvas inexactas o sobrecargar la máquina.
2. Ignorando la resistencia del material: no tener en cuenta la resistencia a la tracción del material puede provocar una sobrecarga de máquina o curvas incompletas.
3. Radio de curvatura incorrecto: no calcular el radio interno adecuado puede provocar grietas en el área de curva, especialmente para materiales quebradizos.
Problemas de selección de troqueles de resolución de problemas
- Cracking de material: si el material se agrieta durante la flexión, aumente el ancho de apertura de la matriz o seleccione un troquel con un radio más grande.
- curvas inconsistentes: asegúrese de que el material se coloque correctamente y que la abertura del troquel sea apropiado para el grosor del material.
- Se requiere fuerza excesiva: verifique dos veces los cálculos de la fuerza de flexión y asegúrese de que la abertura de la matriz no sea demasiado estrecha para el material.
Conclusión
Seleccionar el troquel derecho para una máquina de flexión implica un análisis cuidadoso del grosor del material, el ancho de apertura de la matriz, la fuerza de flexión y el radio y el ángulo deseados. Al comprender estos factores y usar las fórmulas proporcionadas, puede garantizar operaciones de flexión precisas y eficientes.
Al elegir el dado apropiado y ajustar la configuración de la máquina de flexión en consecuencia, puede evitar problemas comunes, como el agrietamiento de material, las curvas inexactas y la sobrecarga de la máquina.