Taller de Procesos de Manufactura Trimestre IV
OPERACIONES DE CORTE Y
DOBLADO
OPERACIONES DE CORTE
El corte de lámina se realiza por una acción de cizalla entre dos bordes afilados. La
acción de cizalla se describe en los cuatro pasos esquematizados:
Cizalladora de guillotina
formas características de los bordes
cizallados
Cizallado, punzonado y perforado
El cizallado Es la operación de corte de una lámina de metal a lo largo de una línea
recta entre dos bordes de corte
El cizallado se usa típicamente para reducir grandes láminas a secciones más
pequeñas para operaciones posteriores de prensado.
El punzonado
El punzonado implica el corte de una lámina de metal a lo largo de una línea cerrada
en un solo paso para separar la pieza del material circundante
La parte que se corta es el producto deseado en la operación y se designa como la
parte o pieza deseada. El perforado es muy similar al punzonado, excepto que la
pieza que se corta se desecha y se llama pedacería.
Ingeniería del corte de láminas
metálicas
Los parámetros importantes en el corte de láminas metálicas son el claro entre el
punzón y el dado, el espesor del material, el tipo de metal y su resistencia, y la
longitud del corte.
Claro: En una operación de corte, el claro c es la distancia entre el punzón y el
dado. Los claros típicos en el prensado convencional fluctúan entre 4 y 8% del
espesor de la lámina metálica t.
Efecto de los claros inapropiados
En operaciones especiales que requieren bordes muy rectos como en el
rasurado y el perforado, el claro es solamente el 1 % del espesor del material.
Claro ó espacio
El claro correcto depende del tipo de lámina y de su espesor. El claro recomendado se
puede calcular por la siguiente fórmula:
c  Ac  t
Donde
c = claro, mm ó pulg
Ac = tolerancia;
t = espesor del material, mm ó pulg
La tolerancia se determina de acuerdo con tipo de metal, Los metales se clasifican
por conveniencia en tres grupos dados en la tabla siguiente con un valor de Ac
asociado a cada grupo.
Tolerancia Ac
Dimensiones del punzón y troquel
Para corte de formas
Diámetro del punzón de corte de formas = Db - 2c
Diámetro del dado de corte de formas = Db
Para perforado:
Diámetro del punzón para corte de agujeros = Dh
Diámetro del dado para corte de agujeros = Dh +2c
Claro angular
Para que las formas o la pedacería caigan a través del dado, la abertura del dado debe
tener un claro angular entre 0.25º y 1.5º de cada lado. El claro angular se muestra en la
Fuerza de corte, F
Es importante estimar la fuerza de corte porque ésta determina el tamaño (tonelaje)
de la prensa necesaria. La fuerza de corte F en el trabajo de láminas puede
determinarse por:
F  S t  L
Donde
S = resistencia al corte de la lámina, MPa ó lb/pulg2
t = espesor del material, mm ó pulg
L = longitud del borde de corte, mm ó pulg.
Si no conocemos S,
F  0 , 7  TS  t  L
Donde
TS = resistencia última a la tensión, (MPa).
Otras operaciones de corte de
láminas metálicas
Corte en trozos y partido El corte en trozos es una operación de corte en la cual las
partes se separan de una tira de lámina metálica cortando el borde opuesto de la
parte en secuencia, como se muestra en la figura:
(a)Corte en trozos y (b) partido.
Otras operaciones de corte de
láminas metálicas
Ranurado, perforado múltiple y muescado El término de ranuardo se usa algunas
veces para la operación de punzonado en la cual se corta un agujero rectangular o
alargado,
(a) Ranurado, (b) perforado múltiple, (c) muescado y semimuescado. El símbolo v
indica velocidad.
Otras operaciones de corte de
láminas metálicas
Recorte, rasurado y punzonado fino
El recorte es una operación de corte que se realiza en una parte ya formada para
remover el exceso de metal y fijar su tamaño. Un ejemplo típico es el recorte de la
porción superior de una copa hecha por embutido profundo para fijar la dimensión
deseada.
El rasurado es una operación de corte realizada con un claro muy pequeño destinada a
obtener dimensiones precisas y bordes lisos.
El punzonado fino es una operación de cizallado que se usa para cortar partes con
tolerancias muy estrechas y obtener bordes rectos y lisos en un solo paso.
EJEMPLO
Se corta un disco de 150 mm de diámetro de
una tira de acero laminado en frío medio
endurecido de 3,2 mm de espesor, cuya
resistencia al corte es de 310 MPa. Determine
a) los diámetros apropiados del punzón y del
dado.
b) b) la fuerza de corte.
Ejercicio
Se diseña un troquel para corte de formas. Se requiere cortar el contorno de la pieza
que se muestra en la figura. El material tiene 4 mm de espesor y es acero
inoxidable(medio endurecido). Determine:
a) las dimensiones del punzón para corte de formas y la abertura del troquel.
b) Los requerimientos de tonelaje para la operación de corte de formas si el acero
inoxidable tiene una resistencia al corte de 600 Mpa.
Operación de doblado
En el trabajo de láminas metálicas el doblado se define como la deformación del metal
alrededor de un eje recto.
(a) Doblado de lámina metálica; (b) en el doblado ocurre elongación a la tensión y a
la compresión.
Doblado en v y doblado de bordes
Las operaciones de doblado se realizan usando como herramientas de trabajo
diversos tipos de punzones y dados. Los dos métodos de doblado más comunes y sus
herramientas asociadas son el doblado en V, ejecutado con un dado en V; y el
doblado de bordes, ejecutado con un dado deslizante.
Los símbolos v = velocidad, F = fuerza de doblado aplicada, Fh fuerza de sujeción.
Doblado en V
En el doblado en V, la lámina de metal se dobla entre un punzón y un dado en forma
de V, los ángulos van desde los muy obtusos hasta los muy agudos. El doblado en V se
usa generalmente para operaciones de baja producción y se realizan frecuentemente
en una prensa de cortina, los correspondientes dados en V son relativamente simples
y de bajo costo.
Doblado de bordes
El doblado de bordes involucra una carga voladiza sobre la lámina de metal. Se usa una
placa de presión, que aplica una fuerza de sujeción Fh para sujetar la lámina contra el
dado, mientras el punzón fuerza la parte volada para doblarla sobre el borde del dado.
El doblado se limita a ángulos de 90º o menores. Se pueden diseñar dados deslizantes
más complicados para ángulos mayores de 90º. Debido a la presión del sujetador, los
dados deslizantes son más complicados y más costosos que los dados en V y se usan
generalmente para trabajos de alta producción.
Ingeniería del doblado
El metal, cuyo grosor es t se dobla a través de un ángulo, llamado ángulo de doblado
α. El resultado es una lámina de metal con un ángulo inducido α', tal que α + α ' =
180º. El radio del doblez R se especifica normalmente sobre la parte interna, en lugar
de sobre el eje neutral. Este radio del ángulo se determina por el radio de la
herramienta que se usa para ejecutar la operación. El doblado se hace sobre el ancho
de la pieza de trabajo w.
Tolerancia de doblado
Si el radio del doblado es pequeño con respecto al espesor del material, el metal
tiende a estirarse durante el doblado. Es importante poder estimar la magnitud del
estirado que ocurre, de manera que la longitud de la parte final pueda coincidir con la
dimensión especificada. Esta longitud se llama tolerancia de doblado y se puede
estimar como sigue:
Ab  2  

360
Donde
Ab = tolerancia de doblado en (mm);
α = ángulo de doblado en grados,
R = radio de doblado, (mm);
t = espesor del material, (mm);
Kba es un factor para estimar el estirado.
 R  K ba  t 
Si R/t < 2
Kba = 0,333
Si R/t > 2
Kba = 0,5
Recuperación elástica
Cuando la presión de doblado se retira, la energía elástica permanece en la parte
doblada haciendo que ésta recobre parcialmente su forma original. Esta recuperación
elástica es llamada recuperación elástica y se define como el incremento del ángulo
comprendido por la parte doblada en relación con el ángulo comprendido por la
herramienta formadora después de que ésta se retira.
Recuperación elástica
SB 
 ´  t ´
 t´
Donde
α' = ángulo comprendido por la lámina de metal, en grados;
α‘t = ángulo comprendido por la herramienta de doblado, en grados.
Fuerza de doblado
La fuerza que se requiere para realizar el doblado depende de la geometría del punzón
y del dado, así como de la resistencia, espesor y ancho de la lámina de metal que se
dobla. La fuerza máxima de doblado se puede estimar por medio de la siguiente
ecuación, basada en el doblado de una viga simple:
F 
K bf  TS  w  t
2
D
Donde
F = fuerza de doblado, (N);
TS = resistencia a la tensión del metal en lámina, (MPa);
w = ancho de la parte en la dirección del eje de doblez, (mm);
t = espesor del material o la parte, (mm);
D = dimensión del dado abierto en (mm)
Fuerza de doblado(cont.)
Kbf es una constante que considera las diferencias para un proceso real de doblado,
Su valor depende del tipo de doblado;
para doblado en V,
Kbf = 1.33 y
para doblado de bordes, Kbf = 0.33.
EJEMPLO
Se dobla una pieza hecha de lámina de metal como se muestra en la figura
3.66. El metal tiene un modulo de elasticidad E = 205 GPa, resistencia a la
fluencia de 275 MPa y resistencia a la tensión de 448 MPa. Determine
a) el tamaño inicial de la pieza
b) b) la fuerza de doblado, si se usa un dado en V con una abertura D = 25
mm
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OPERACIONES DE CORTE y doblado