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Administrar las Cargas de la Prensa

By: Peter Ulintz

Saturday, January 01, 2011
 

Limitar las cargas de trabajo de sus prensas al 80% de su capacidad máxima es una práctica común en muchas empresas para asegurar una larga vida útil de sus máquinas. Pero la selección de la prensa con frecuencia es determinada por la ingeniería del proceso o por el diseño del herramental antes de la construcción del mismo. En esta etapa temprana de desarrollo del troquel las fuerzas requeridas en la prensa sólo pueden ser estimadas. Sólo después de que se construye el troquel y se coloca en la prensa por primera vez, se pueden determinar las cargas para el conformado usando monitores de fuerza en la prensa. Si el tonelaje real excede la carga planeada (tonelaje), se deberá consultar al matricero de ajuste y al ingeniero para determinar si las condiciones de carga son las adecuadas para la prensa asignada.

A menudo se pasa por alto el hecho de que una distribución equitativa de la carga de trabajo a lo largo del ariete es igualmente importante. Hacer caso omiso de la distribución de la carga puede provocar daños en el herramental y eventualmente en la prensa, aún cuando las cargas de conformado permanezcan muy por debajo de la capacidad de la prensa.

Desafortunadamente, algunos ingenieros de herramentales, ingenieros de proceso y matriceros de puesta a punto puede que no estén conscientes de los efectos negativos en la calidad de la pieza y en la vida útil del troquel, producidos por la carga fuera de centro. Como resultado, los troqueles se diseñarán, producirán e instalarán en las prensas sin considerar la distribución equitativa de las cargas.

Mantener la correcta luz de corte es una preocupación primordial para producir piezas de alta calidad. Cuando las fuerzas de trabajo en troqueles de conformado no están distribuidas equitativamente a través del ariete de la prensa, el ariete se inclinará y moverá lateralmente en la dirección de la fuerza mayor. Cuando la carga no está centrada bajo el ariete de la prensa, las luces de corte críticas del troquel pueden ser alteradas. Si este movimiento ocurre mientras los punzones están acoplados con otros componentes de la matriz, puede ocurrir desgaste excesivo o daño. El desgaste rápido del troquel aumenta los costos de mantenimiento y compromete la estabilidad dimensional de las piezas a ser producidas.

Es importante entender que una carga centrada y un troquel centrado no son la misma cosa. La figura muestra un troquel sencillo que está centrado en una prensa. La acción de punzonado genera una carga de 100 toneladas en el lado izquierdo del troquel y una carga de 50 toneladas en el lado derecho, a pesar de que ambos punzones están equidistantes de la línea de centro de la prensa. Esta situación genera un movimiento de inclinación de izquierda a derecha muy largo debido a que la carga en el lado izquierdo de la prensa es dos veces mayor que la carga en el lado derecho.

Cuando los dos punzones superiores del troquel hacen contacto inicial con el material, el ariete de la prensa está paralelo a la cama. Con el contacto, la prensa se flexiona o se estira para crear la fuerza requerida para cortar el material. A medida que esta fuerza se acumula, la carga es distribuida uniformemente hacia ambas estaciones de corte. Cuando la carga alcanza 50 toneladas, la estación derecha comienza el cizallado del material, mientras que el punzón izquierdo permanece sobre el material hasta que el excéntrico de la prensa continúe desarrollando la fuerza necesaria para cortar esa área (100 toneladas). Esta condición causa la inclinación del ariete en el sentido de las manecillas del reloj con respecto a la línea de centro de la prensa, como se muestra por la línea punteada en la figura.

Cuando el punzón derecho fractura el material, se libera energía y esto crea una condición de carga de retorno. La fuerza hacia abajo de la derecha se suma al momento de inclinación en el sentido de las manecillas del reloj, incrementando aún más el no paralelismo del ariete. Como resultado, el punzón derecho entra en la matriz inferior en ángulo, creando un desgaste excesivo del punzón y su posible despostillado.

A medida que la prensa continúa desarrollando las 100 toneladas de fuerza necesarias para cortar el orificio restante, el punzón izquierdo comienza a cizallar el material en ángulo y el momento de inclinación en el sentido de las manecillas del reloj sigue actuando en el ariete. La liberación de la carga en el lado izquierdo del troquel crea ahora una fuerza descendente del doble en el lado derecho. El resultado final es que los punzones entrarán en la matriz inferior en ángulo y luego se inclinarán en la dirección opuesta, mientras que aún permanecen en la matriz inferior. Esto provoca un desgaste excesivo en las matrices, daño en los punzones y piezas de baja calidad.

El verdadero problema ocurre cuando se toman acciones para atenuar el desgaste en las matrices, reducir el daño en los punzones y mejorar la calidad de la pieza. Sin un entendimiento de la distribución de la carga real a través del ariete de la prensa, esos problemas no podrán ser resueltos apropiadamente. Se pudieron probar nuevos aceros para herramentales, comprar diferentes punzones, o peor aún, quizá se agregó luz de corte del lado del troquel en el que todavía se presentan desgarres. Tarde o temprano, se desarrollará un problema de rebaba en el otro lado de la matriz debido a que la luz de corte es demasiado grande debido a la inclinación del punzón cuando corta. Como el desgaste del punzón continúa siendo un problema, recubrimientos especializados de superficie podrían ser aplicados a los punzones.

Después de mucho trabajo, esfuerzo y frustración, algunas mejoras podrían lograrse. Pero si un pequeño esfuerzo fuera invertido por anticipado para corregir las condiciones de cargas fuera de centro, todo este trabajo adicional sería innecesario. MF

 

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