¿Cómo funciona la máquina de freno de doblado de chapa?

¿Qué tal el trabajo de la máquina de freno de doblado de chapa?

¿Cómo se doblan los componentes de chapa de precisión con los prensas?

El curvado de la chapa es el proceso de fabricación por el cual la mayoría de los recintos, las cajas eléctricas, los soportes y los componentes se forman con el uso de una máquina conocida como freno de la prensa del CNC. (También se pueden utilizar máquinas dobladoras de paneles, aunque su funcionamiento está fuera del alcance de esta característica.)

La chapa es doblada cuando se fuerza entre dos herramientas por el freno de la prensa: una herramienta superior (conocida como punzón) y una herramienta inferior (conocida como matriz). El freno de la prensa controla el movimiento del punzón o de la matriz y proporciona la fuerza de la prensa usando espolones hidráulicos o servomotores eléctricos. El ángulo de curvado se determina predominantemente por la profundidad de penetración del punzón dentro de la matriz.

Capacidad de frenado de prensa

La fuerza máxima proporcionada por el freno de presión determina la longitud máxima de plegado para una combinación de espesor de chapa, radio de curvatura y ángulo de plegado. La fuerza requerida para doblar chapa metálica aumenta con la longitud de plegado, el ángulo de doblado externo y el grosor de chapa, y disminuye con el aumento del radio de curvatura. Los frenos de prensa de Hydram tienen diferentes capacidades y una longitud máxima de plegado de 4 metros y una fuerza máxima de 250 toneladas están disponibles

Diseño y complejidad de las piezas de chapa

Los componentes varían en complejidad, desde piezas con una sola curva hasta partes con múltiples curvas con múltiples longitudes de brida. Los frenos de presión modernos están equipados con respaldos ajustables, accionados por servomotores, contra los que los componentes se ofrecen a mano o manipulador robótico. Cuanto más cerca está el tope de la herramienta, más corta es la brida resultante y viceversa.

En las partes complejas, los respaldos se ajustan después de cada curva a la distancia correspondiente requerida para la siguiente curva. El movimiento de los backstops y de la herramienta de prensas se sincroniza mediante un controlador CNC. Los programas CNC se pueden generar en línea en la interfaz de usuario de la máquina o mediante un paquete de software de programación offline (o CADCAM).

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Herramienta de freno de prensa

Una variedad de herramientas de prensas de freno está disponible para adaptarse a diferentes tareas de doblado de chapa metálica. Las características de las herramientas superior e inferior se varían de acuerdo con los requisitos del componente de chapa metálica. A continuación se ilustran varios ejemplos de flexión:

El metal más grueso se procesa generalmente con un radio de curvatura mayor, y esto se puede lograr aumentando el radio de la herramienta superior y la distancia a través de la abertura de la matriz o de la anchura en V.

La curvatura de la chapa es un proceso común y vital en la industria manufacturera. El doblado de chapa es la deformación plástica del trabajo sobre un eje, creando un cambio en la geometría de la pieza. Al igual que otros procesos de formación de metales, la flexión cambia la forma de la pieza de trabajo, mientras que el volumen de material permanecerá igual. En algunos casos la flexión puede producir un pequeño cambio en el grosor de la lámina. Sin embargo, para la mayoría de las operaciones, la flexión no producirá esencialmente ningún cambio en el espesor de la chapa metálica. Además de crear una forma geométrica deseada, la curvatura también se utiliza para impartir resistencia y rigidez a la chapa metálica, para cambiar el momento de inercia de una pieza, para su apariencia cosmética y para eliminar bordes afilados.

La dobladura de la chapa actúa tanto la tensión como la compresión dentro del material. Los principios mecánicos de los metales, particularmente en lo que respecta a la deformación elástica y plástica, son importantes para comprender el curvado del metal laminar y se discuten en los fundamentos de la sección de formación de metal. El efecto que tendrán las propiedades del material en respuesta a las condiciones de fabricación será un factor en el diseño del proceso de chapa metálica. Por lo general, el curvado de chapa metálica se realiza en frío, pero a veces el trabajo puede calentarse, ya sea a temperatura caliente o caliente.
La mayoría de las operaciones de doblado de chapa metálica implican una configuración tipo troquelado, aunque no siempre. Hay muchas diferentes geometrías, configuraciones y accesorios. Las herramientas pueden ser específicas para un proceso de flexión y un ángulo de curvado deseado. Los materiales de matriz de curvado son típicamente hierro gris o acero al carbono, pero dependiendo de la pieza de trabajo, la gama de materiales de troquelado varía de madera dura a carburos. La fuerza para el punzón y la acción de troquel normalmente será proporcionada por una prensa. Una pieza de trabajo puede someterse a varios procesos de doblado de metal. A veces se necesitará una serie de diferentes operaciones de punzón y morir para crear una sola curva. O muchas operaciones de flexión progresiva para formar una cierta geometría.
Se hace referencia a la hoja de metal con respecto a la pieza de trabajo cuando se discuten los procesos de doblado en esta sección. Sin embargo, muchos de los procesos cubiertos también pueden aplicarse también al metal en placas. Las referencias a piezas de trabajo de chapa metálica a menudo pueden incluir placas. Algunas operaciones de plegado están diseñadas específicamente para doblar piezas metálicas de forma diferente, como por ejemplo para manijas de gabinete. La dobladura del tubo y de la barra también se realiza extensamente en la fabricación moderna.
Procesos de flexión
Los procesos de flexión difieren en los métodos que utilizan para deformar plásticamente la hoja o placa. Material de la pieza de trabajo, el tamaño y el grosor son factores importantes a la hora de decidir sobre un tipo de proceso de doblado de metal. También es importante el tamaño de la curva, el radio de curvatura, el ángulo de curvatura, la curvatura de la curva y la ubicación de la curva en la pieza de trabajo. El diseño del proceso de chapa debe seleccionar el tipo más eficaz de proceso de plegado basado en la naturaleza de la curva deseada y el material de trabajo. Muchas curvas pueden ser efectivamente formadas por una variedad de diferentes procesos y la maquinaria disponible a menudo determinará el método de flexión.
Uno de los tipos más comunes de procesos de fabricación de chapa metálica es la flexión en V. El punzón en forma de V fuerza el trabajo a la matriz en forma de V y, por lo tanto, lo dobla. Este tipo de proceso puede doblar ángulos muy agudos y muy obtusos, también cualquier cosa entre, incluyendo 90 grados.

La curvatura del metal del borde es otro proceso muy común del metal de hoja y se realiza con un dado que limpia. La curvatura de los bordes proporciona una buena ventaja mecánica al formar una curva. Sin embargo, los ángulos mayores de 90 grados requerirán equipo más complejo, capaz de alguna entrega de fuerza horizontal. Además, el troquel de limpieza que se emplea en la curvatura del borde debe tener una almohadilla de presión. La acción de la almohadilla de presión puede controlarse por separado que la del punzón. Básicamente, la almohadilla de presión sostiene una sección del trabajo en su lugar sobre la matriz, el área para la curva está situada en el borde de la matriz y el resto de la obra se sostiene sobre el espacio como una viga en voladizo. A continuación, el punzón aplica fuerza a la sección de viga en voladizo, haciendo que el trabajo se doble sobre el borde de la matriz.
El curvado de la lámina de aire es un método sencillo de crear una curva sin necesidad de geometría de troquel inferior. La chapa metálica está soportada por dos superficies a cierta distancia. Un punzón ejerce fuerza en el punto correcto, doblando la chapa metálica entre las dos superficies.

El punzón y el dado se diseñan y se producen con ciertas geometrías, para realizar curvas específicas. La curvatura del canal utiliza un punzón conformado y una matriz para formar un canal de chapa metálica. La curvatura de AU se hace con un punzón en U de la curvatura correcta.

Muchas operaciones de doblado de metal se han desarrollado para producir desplazamientos y formar la chapa metálica para una variedad de funciones diferentes.

Algunas curvas de doblado de chapa implican el uso de más de 2 troqueles. Los tubos redondos, por ejemplo, pueden doblarse a partir de chapa metálica usando una máquina de múltiples acciones. El tubo hueco se puede coser o soldar para unir.
Hoja de metal de diferentes tamaños se puede doblar una cantidad innumerable de maneras, en diferentes lugares, para lograr geometrías de pieza deseada. Una de las consideraciones más importantes en la fabricación de chapa metálica es la condición de los bordes de la chapa, particularmente con respecto a la pieza después de la fabricación.

Las operaciones de doblado de metal de borde se usan comúnmente en el procesamiento industrial de chapa metálica e implican doblar una sección del metal que es pequeña con relación a la pieza. Estas secciones están situadas en los bordes. La dobladura de borde se utiliza para eliminar bordes afilados, para proporcionar superficies geométricas para propósitos tales como unión, para proteger la pieza, para aumentar la rigidez y para el aspecto cosmético.
A veces, el material de la chapa se somete deliberadamente a tensiones o compresiones, en los procesos de rebordeado por estiramiento y de rebordeado por encogimiento, respectivamente. Además de doblar el borde, estas operaciones también le dan una curva.
El freno de doblado de chapa metálica es común en el tratamiento del borde de las piezas de chapa metálica y también se puede utilizar para formar la estructura de trabajo de las piezas, tales como bisagras. El rebordear forma un rizo sobre el borde de una pieza. Esta perla puede estar formada sobre un eje recto o curvado. Hay muchas técnicas diferentes para formar un cordón. Algunos métodos forman el cordón progresivamente, con etapas múltiples, usando varios arreglos de troquel diferentes. Otros procesos de rebordeado de chapa metálica producen un cordón con un solo troquel. En un proceso llamado cableado, el borde del metal se dobla sobre un alambre. La formación del cordón dependerá de los requisitos específicos del proceso de fabricación y de la pieza de chapa metálica.
Hemming es un proceso de doblado de borde en el que el borde de la hoja se dobla completamente sobre sí mismo.
La costura es un proceso de unión de chapa metálica.

Doblado de la hoja de rollo
El curvado del rodillo proporciona una técnica que es útil para trabajos relativamente gruesos. Aunque se pueden usar láminas de diversos tamaños y grosores, se trata de un proceso de fabricación principal para la dobladura de metales de piezas grandes de placa. La dobladura del rodillo utiliza tres rodillos para alimentar y doblar la placa a la curvatura deseada. La disposición de los rodillos determina la curva exacta del trabajo. Se obtienen diferentes curvas controlando la distancia y el ángulo entre los rodillos. Un rollo movible proporciona la capacidad de controlar la curva. El trabajo puede ya tener alguna curva a él, a menudo será derecho. Las vigas, las barras y el otro metal común también se doblan usando este proceso.
Formación de rollo de chapa
El conformado en rollo de chapa metálica es un proceso de fabricación continuo, que utiliza rodillos para doblar una sección transversal de chapa de una cierta geometría. A menudo, se pueden emplear varios rodillos, en serie, para doblar continuamente las existencias. Similar al laminado de forma, pero la formación de rollos no implica redistribución de material de la obra, sólo la flexión. Al igual que el laminado en forma, la formación de rollos implica normalmente la flexión del trabajo en pasos secuenciales. Cada rollo formará la chapa metálica hasta cierto grado, en preparación para el rollo siguiente. El rollo final completa la geometría.
Canales de diferentes tipos, canalones, revestimientos y paneles para propósitos estructurales son elementos comunes fabricados en la producción en masa por laminado. Los rollos se alimentan generalmente de una bobina del metal de hoja. El rollo de entrada se suministra cuando la bobina se desenrolla durante el proceso. Una vez formados, los productos continuos se pueden cortar a las longitudes deseadas para crear partes discretas. Las secciones cerradas, tales como cuadrados y rectángulos, pueden doblarse continuamente desde una bobina metálica. Marcos para puertas y ventanas son fabricados por este método. Bobina de chapa metálica es a menudo doblada en rodillo de tubería de pared delgada que se suelda, en su costura. La soldadura del producto continuo se incorpora en el proceso de laminación. La formación de rollos de canales es una alternativa continua a un proceso de curvado de canales discretos, tal como el ilustrado en la figura 269. La figura 279 muestra una secuencia simple usada para producir un canal.
Este canal podría ser producido con un punzón y dado. Sin embargo, en ese caso, la longitud del canal estaría limitada por la longitud del punzón y del troquel. El conformado en rollo permite una parte continua, (limitada prácticamente a la longitud de la bobina de chapa metálica), que se puede cortar a cualquier tamaño necesario. La productividad también se incrementa, con la eliminación de la carga y descarga de trabajo. Los rodillos para la formación de rollos de chapa metálica se hacen típicamente de hierro fundido gris o acero al carbono. La lubricación es importante y afecta las fuerzas y el acabado superficial. A veces los rollos serán cromados para mejorar la calidad de la superficie.
Mecánica De La Chapa De Metal Que Dobla
Para comprender la mecánica de la dobladura de chapa, es necesario comprender las propiedades del material, las características y los comportamientos del metal. Particularmente importante es el tema de la deformación elástica y plástica del metal. La información sobre las propiedades de los metales, con relación a la fabricación, se puede encontrar en una sección anterior, (formación de metales). Debe entenderse también que la dobladura de chapa produce deformación plástica localizada y esencialmente ningún cambio en el grosor de la hoja, para la mayoría de las operaciones. No crea el flujo del metal que afecta regiones lejos de la curva.
La fuerza requerida para realizar una curva depende en gran medida de la curvatura y del proceso de curvado de metal específico, porque la mecánica de cada proceso puede variar considerablemente. La lubricación adecuada es esencial para controlar las fuerzas y tiene un efecto en el proceso. En las operaciones de punzón y troquel, el tamaño de la abertura de troquel es un factor principal en la fuerza necesaria para realizar la flexión. Aumentar el tamaño de la abertura del troquel disminuirá la fuerza de flexión necesaria. A medida que la chapa se dobla, la fuerza necesaria cambiará. Por lo general, es importante determinar la fuerza de flexión máxima necesaria para acceder a los requisitos de capacidad de la máquina.
Los factores importantes que influyen en la mecánica de la flexión son el material, el grosor de la lámina, el ancho sobre el que se produce la curvatura, el radio de curvatura, el ángulo de curvatura, la maquinaria, el mecanizado y el proceso de curvado específico del metal. Doblar una hoja creará fuerzas que actúan en la región de doblado y por el espesor de la hoja. El material hacia el exterior de la curva está en tensión y el material hacia el interior está en compresión. La tensión y la compresión son opuestas, por lo tanto, cuando se mueve de una a otra, debe existir una región cero. En esta región cero no se ejercen fuerzas sobre el material. Cuando se dobla la chapa, esta región cero ocurre a lo largo de un plano continuo dentro del espesor de la pieza, llamado eje neutro. La ubicación de este eje dependerá de los diferentes factores de flexión y chapa metálica. Sin embargo, una aproximación genérica para la ubicación del eje podría ser 40 por ciento del espesor de la hoja, medida desde el interior de la curva. Otra característica del eje neutro es que debido a la falta de fuerzas, la longitud del eje neutro permanece igual. Fundamentalmente, a un lado del eje neutro el material está en tensión, al otro lado el material está en compresión. La magnitud de la tensión o compresión aumenta con el aumento de la distancia desde el eje.

Si se ejerce una cantidad relativamente pequeña de fuerza sobre una parte metálica, se deformará elásticamente y recuperará su forma, cuando se retire la fuerza. Para que se produzca la deformación plástica del metal, se debe alcanzar un umbral mínimo de fuerza. La fuerza que actúa sobre el eje neutro es cero y aumenta con la distancia de esta región. El umbral mínimo de fuerza requerido para la deformación plástica no se alcanza hasta una cierta distancia del eje neutro en cualquier dirección. El material entre estas regiones sólo se deforma plásticamente, debido a la baja magnitud de las fuerzas. Estas regiones discurren paralelas y forman un núcleo elástico alrededor del eje neutro.
Flexibilidad de chapa
La capacidad de doblado de la chapa metálica es el grado característico al que puede doblarse una pieza de chapa en particular sin fallar. La flexibilidad está relacionada con el término más general de formabilidad, discutido en la sección de formación de chapa metálica. La flexibilidad cambiará para diferentes materiales y espesores de hoja. Además, la mecánica del proceso de fabricación afectará a la flexibilidad, ya que diferentes herramientas y geometrías de la hoja causarán diferentes distribuciones de fuerza.
La curvatura del metal tiende a ser un proceso menos complicado que el dibujo profundo en el análisis de las fuerzas que actúan durante la operación. Un método sencillo para cuantificar la flexibilidad es doblar una muestra de chapa metálica rectangular hasta que se quiebre en la superficie exterior. El radio de curvatura en el que se produce primero el craqueo se denomina radio mínimo de curvatura. El radio de curvatura mínimo se expresa a menudo en términos de grosor de la lámina (es decir, 2T, 4T). Cuanto mayor sea el radio de curvatura mínimo, menor será la flexibilidad. Un radio de curvatura mínimo de 0 indica que la hoja puede plegarse sobre sí misma. La anisotropía de la chapa es un factor importante en la flexión. Si la lámina es anisotrópica, la flexión debe realizarse en la dirección preferida. Un ensayo para determinar la anisotropía se discute en la sección de formación de chapa metálica.
La condición de los bordes de una chapa metálica influirá en la flexibilidad. A menudo, las grietas pueden propagarse desde los bordes. Los bordes rugosos pueden disminuir la flexibilidad de una pieza de chapa metálica. El trabajo en frío en los bordes, o dentro de una parte, también puede reducir la flexibilidad. Las vacantes dentro de la chapa metálica pueden ser otra fuente de fallas de material al doblarse. La presencia de vacantes reducirá la flexibilidad del metal. Las impurezas en el material, particularmente en forma de inclusiones, también pueden propagar grietas y disminuirán la flexibilidad. Las inclusiones puntiagudas o de forma pronunciada son más perjudiciales para la flexibilidad que las inclusiones redondas. La calidad de la superficie de la chapa metálica puede marcar la diferencia en la fabricación de la curvatura. Las superficies rugosas pueden aumentar la probabilidad de que la hoja se agriete bajo la fuerza.
Para mitigar estos problemas y optimizar la flexibilidad de la chapa metálica, se debe tener cuidado durante todo el proceso de fabricación. La chapa de alta calidad viene del metal de la alta calidad. Las técnicas de refinación eficaces, junto con un proceso de laminación de chapa de metal sano deben cerrar las vacantes, romper o eliminar las inclusiones y proporcionar un producto de chapa metálica con una superficie lisa. El tratamiento de los bordes, como el recorte o el corte fino, puede mejorar la calidad de los bordes. A veces las áreas trabajadas en frío pueden mecanizarse. El recocido de la pieza para eliminar las regiones de trabajo en frío y aumentar la ductilidad también mejora la flexibilidad del metal. Las operaciones de curvatura se realizan a veces en las partes calientes, porque el calentamiento hará que la flexibilidad del metal suba. La chapa metálica también puede formarse, en ocasiones, en un entorno de alta presión, que es otra forma de hacerlo más flexible.
Procesos de corte y doblado
Algunos procesos de fabricación implican tanto el corte como el plegado de la chapa. Lancing es un proceso que corta y dobla la hoja para crear una geometría elevada. La lanza puede usarse para aumentar la capacidad de disipación de calor de las piezas de chapa metálica, por ejemplo. Otro proceso común que emplea tanto el corte como el doblado es la perforación. No debe confundirse con el proceso de forjado de la perforación. Piercing se utiliza para crear un agujero en una pieza de chapa metálica. A diferencia de blanking, que crea una babosa, piercing no quita material. El punzón está puntiagudo y puede perforar la hoja. A medida que el punzón ensancha el agujero, el material se dobla en una brida interna para el agujero. Esta brida puede ser útil para algunas aplicaciones.

Proceso de bombeo de tubos metálicos
El abombamiento del tubo es un proceso de fabricación de chapa metálica en el que cierta parte de la geometría interna de un tubo de metal hueco está sometida a presión, haciendo que el tubo se abombra hacia fuera. El área que está abombada es generalmente limitada dentro de un dado que puede controlar su geometría. La longitud total del tubo se reducirá debido al ensanchamiento del área abombada. Hay diferentes técnicas de abombamiento de metal empleado en la industria manufacturera.
Un grupo principal de procesos utiliza un tapón de elastómero, usualmente poliuretano. Este tapón se coloca dentro del tubo. Se aplica presión al elastómero haciendo que se hinche. Al expandirse hacia fuera, el tapón dobla el tubo de chapa metálica.

Tubo de metal de doblez
Los tubos, varillas, barras y otras secciones transversales también están sujetos a operaciones de curvado de metales. Debe recordarse que al doblar una pieza de metal, el resorte es siempre un factor. Se han desarrollado varios procesos de fabricación especiales para doblar tubos huecos. Estas operaciones también se pueden utilizar en barras sólidas. Los tubos huecos tienen la característica de que pueden colapsarse cuando se doblan. Los tubos también pueden romperse o desgarrarse, la ductilidad del material es importante cuando se considera la falla del tubo.
A medida que el radio de curvatura disminuye, la tendencia al colapso aumenta. El radio de curvatura en la curvatura del tubo metálico se mide desde la línea central del tubo. El otro factor importante que determina el colapso es el grosor de pared del tubo. Los tubos con mayor espesor de pared tienen menos probabilidad de colapsar. Doblar un tubo de paredes gruesas a un radio grande no suele ser un problema, en lo que respecta al colapso. Sin embargo, a medida que el grosor de la pared disminuye y / o el radio de curvatura disminuye, deben encontrarse soluciones para evitar el colapso del tubo. Una solución es llenar el tubo con arena antes de doblar. Otro método sería colocar un tapón de plástico de algún tipo en el tubo, luego doblarlo. Tanto la arena como el tapón de plástico actúan para proporcionar soporte estructural interno, aumentando considerablemente la capacidad de doblar el tubo sin colapso.
La flexión por estiramiento es un proceso en el que un tubo está formado por una fuerza de estiramiento paralela al eje del tubo y una fuerza de flexión simultánea que actúa para tirar del tubo sobre un bloque de forma. El bloque es fijo y las fuerzas se aplican a los extremos del tubo.

El curvado por tracción implica sujetar el tubo cerca de su extremo a un bloque de forma giratorio. También se utiliza una almohadilla de presión para sujetar el material del tubo. Cuando el bloque de forma gira, el tubo está doblado.
El doblado de compresión es un proceso de doblado de tubos que tiene algunas similitudes con el doblado de borde de chapa metálica con un troquel de limpieza. El material de tubo se mantiene por fuerza en un bloque de forma fijo. Un troquel como el dado aplica fuerza, doblando el tubo sobre el bloque de la forma.

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