Estampado progresivo, compuesto y por matriz de transferencia

Adaptar la geometría de la pieza a los límites del proceso y de los equipos

Antes de comparar costes, debes determinar si las características geométricas de una pieza la limitan estrictamente a un proceso de estampación concreto.

Perfiles planos

En el caso de componentes planos, como arandelas, cuñas o placas con múltiples ranuras, normalmente se evalúa primero el uso de una matriz compuesta. Realizar todas las operaciones de corte y perforación en una sola pasada garantiza una concentricidad y una precisión dimensional inigualables entre los orificios internos y el borde exterior.

Sin embargo, ciertas condiciones obligan a que las piezas planas sigan un proceso progresivo. Si los orificios están demasiado próximos entre sí o demasiado cerca del borde exterior, el acero del troquel entre los cortes se vuelve demasiado delgado para soportar la presión de corte. En una matriz progresiva, estas operaciones de perforación pueden separarse en diferentes estaciones para mantener la resistencia de la herramienta. Además, si el perímetro total de corte requiere más tonelaje del que puede soportar una sola estación, la carga debe distribuirse de forma progresiva.

💡 Consejo técnico de Schengen: No des por sentado que una matriz compuesta sea siempre la opción predeterminada para las piezas planas. Comprueba con atención los bordes estrechos de tu plano. Si la distancia entre un orificio y el borde de la pieza es inferior a 1,5 veces el espesor del material, es posible que una matriz compuesta de una sola pasada no tenga la integridad estructural necesaria para soportar tiradas de gran volumen.

Características de Bent

A la hora de evaluar piezas con elementos doblados, como soportes o contactos eléctricos, lo más importante es la ubicación de la banda portadora.

En una disposición progresiva, la pieza debe permanecer unida a la banda. Debe determinarse si este punto de unión interfiere con la secuencia de plegado o si el plegado del metal requiere un espacio que la banda continua bloquea. Si la geometría no permite una unión viable con la banda portadora a lo largo de toda la secuencia de plegado sin aplastar la pieza, esta no puede fabricarse de forma progresiva. Debe estamparse en plano y conformarse en una operación secundaria, o bien procesarse utilizando una matriz de transferencia.

Figuras dibujadas

Las piezas embutidas, como las copas profundas, las carcasas de motores o las carcasas de paredes delgadas, dependen en gran medida de un flujo controlado del material. A medida que el punzón embute el metal en la cavidad, es necesario que la pieza en bruto pueda fluir hacia el interior desde sus bordes exteriores.

Si la pieza en bruto permanece unida a una banda de soporte rígida, esta actúa como anclaje. Esto limita el flujo del material, lo que provoca un adelgazamiento excesivo y el desgarro del metal.

💡 Regla de oro: Si la profundidad de un elemento embutido supera la mitad del diámetro de la pieza, la restricción que impone el material de una banda de soporte continua suele provocar defectos. En tales casos, el requisito técnico estándar consiste en cortar la pieza en bruto para liberarla por completo y pasar a una matriz de transferencia. La manipulación independiente proporciona el espacio libre necesario para embutir el metal de forma segura a lo largo de varias estaciones.

Comprobación de las prestaciones del equipo

Un diseño de herramienta viable no sirve de nada si no se puede poner en marcha en la planta de producción. Antes de definir una trayectoria basándose en la geometría de la pieza, comprueba los límites del equipo:

• Tonelaje y consumo energético de las prensas: ¿Tiene la prensa la fuerza suficiente para estas operaciones, especialmente para las elevadas cargas concentradas que se producen en el troquelado compuesto de una sola estación?
• Tamaño de la cama y longitud de la carrera: Los troqueles progresivos y de transferencia de varias estaciones requieren bancadas de prensa de las dimensiones adecuadas. Los troqueles de transferencia y las piezas embutidas también requieren una carrera de prensa lo suficientemente larga como para permitir la extracción de la pieza y dejar espacio libre para los dedos mecánicos durante la transferencia.
• Límites de la automatización: ¿Son capaces los alimentadores de bobinas, los enderezadores y los mecanismos de transferencia de gestionar con precisión el espesor, la anchura y el paso de avance específicos que requiere el material?

Comparación entre el control dimensional y la calidad de las piezas

Antes de revisar los presupuestos de los presupuestos y los de utillaje, debes asegurarte de que el proceso seleccionado pueda cumplir de forma sistemática con las tolerancias indicadas en tu plano.

Ubicación de las características y acumulación de tolerancias

El control dimensional suele determinar el recorrido de las herramientas, sobre todo en lo que respecta a relaciones como las distancias entre un orificio y el borde exterior o entre un orificio y un pliegue.

En una matriz compuesta, los orificios internos y el perfil exterior se cortan exactamente al mismo tiempo. Este proceso de una sola estación controla de forma natural la concentricidad, lo que significa que la relación entre el orificio y el borde se mantiene estable sin necesidad de un seguimiento complejo.

En una matriz progresiva o de transferencia, la pieza se desplaza a lo largo de varias estaciones. Por ejemplo, puede perforarse un orificio en la estación 2, recortarse el borde exterior en la estación 5 y realizarse un plegado en la estación 7. Incluso con pasadores guía o pinzas de transferencia de alta precisión, se producen micromovimientos durante el posicionamiento. Esto da lugar a una acumulación de tolerancias. Si las características críticas de su ensamblaje no comparten la misma referencia de referencia en la secuencia de la matriz, su producto final MMC Es probable que el informe fracase. Los diseñadores de herramientas deben planificar cuidadosamente la secuencia para punzonar las características críticas en la misma estación siempre que sea posible.

Calidad de los bordes y planitud

El proceso de estampado influye directamente en el estado físico de los bordes de la pieza. Cuando un punzón atraviesa el metal, crea un reborde en un lado y una rebaba afilada en el otro. Dado que las piezas en un troquel progresivo suelen permanecer planas sobre el bloque de troquel, la dirección de la rebaba suele ser uniforme. En los troqueles de transferencia, en los que las piezas pueden dar la vuelta para realizar diferentes operaciones, la dirección de la rebaba requiere una atención especial.

Además, no hay que dar por sentado que el procesamiento de una pieza plana en una sola pasada garantice un resultado perfectamente plano. En los troqueles compuestos, las almohadillas de expulsión o las placas de separación ejercen una presión enorme para empujar la pieza fuera de la estrecha cavidad del troquel. En materiales más finos, esta fuerza de separación puede provocar abombamientos o deformaciones. Si su plano exige una planitud estricta o un borde sin rebabas, deben planificarse operaciones secundarias como el pulido vibratorio o el nivelado con rodillos. Estas operaciones aumentan el plazo de entrega y el coste unitario, lo que debe tenerse en cuenta en sus comparativas de presupuestos, independientemente del método de estampado principal.

Defectos de conformado y comportamiento del material

En el caso de las piezas que requieren doblado o embutición profunda, el proceso de fabricación influye en el comportamiento del material bajo tensión. Entre los defectos de conformado más habituales se encuentran la recuperación elástica, la formación de arrugas, las grietas y el desgaste superficial.

El grosor del material, el estado de temple y la lubricación determinan la gravedad que pueden alcanzar estos defectos. Una matriz progresiva puede tener dificultades con un embutido profundo porque la banda de soporte adjunta limita el flujo del material, lo que provoca desgarros. Trasladar esa misma pieza a una matriz de transferencia permite que el material fluya libremente, lo que a menudo elimina el problema de las grietas.

A la hora de evaluar las muestras de la primera pieza fabricada (FOT), los ingenieros deben comprobar algo más que las dimensiones. Antes de iniciar la producción en serie, es necesario validar el estado visual de la superficie, el adelgazamiento del material en los radios de curvatura y el ajuste del ensamblaje.

Punto de control de la decisión del proceso: Solo se deben comparar los costes económicos de las diferentes opciones de estampación tras confirmar que ambas pueden cumplir de forma fiable los mismos criterios de calidad y aceptación. Una herramienta más barata se convierte en un lastre si genera una tasa de rechazo de 15%.

Comparar los costes totales y la producción real

Una vez que se ha comprobado la viabilidad técnica, la decisión pasa a depender de los aspectos económicos del proyecto. La opción más rentable depende totalmente de cómo se compense la inversión en utillaje con el rendimiento del material y el volumen de producción.

Inversión en herramientas

El coste de los utillajes abarca el diseño de los troqueles, el mecanizado CNC, el montaje, la integración de sensores y las fases de prueba.

Por lo general, los troqueles progresivos requieren una inversión inicial mayor, ya que utilizan un juego de troqueles más grande con múltiples estaciones complejas para procesar la banda continua. Las matrices de transferencia también conllevan costes elevados, no necesariamente por las propias estaciones de la matriz, sino por la automatización necesaria (dedos de transferencia, servoaccionamientos) para mover las piezas en bruto independientes. Las matrices compuestas suelen requerir la inversión inicial más baja debido a su estructura compacta de una sola estación.

Sin embargo, evita las clasificaciones de precios de utillaje fijas y ten en cuenta el mantenimiento a largo plazo. El afilado y el mantenimiento de una matriz progresiva de 12 estaciones resultan considerablemente más caros y requieren mucho más tiempo que el mantenimiento de una matriz compuesta de una sola estación. Además, la aplicación de una orden de cambio de ingeniería (ECO) en una matriz progresiva en una fase avanzada del ciclo de vida del proyecto puede alterar todo el ritmo de progresión, lo que daría lugar a costosas reconstrucciones.

Rendimiento de los materiales (el factor oculto que incide en los costes)

El consumo de material suele ser el factor decisivo entre el estampado progresivo y el estampado con troquel de transferencia, especialmente cuando se trabajan materiales costosos como el cobre, el acero inoxidable o las aleaciones aeroespaciales.

En el estampado progresivo, la banda portadora y los puentes de conexión son imprescindibles para transportar la pieza. Esta configuración genera un porcentaje fijo de residuos de esqueleto, que suele oscilar entre el 15% y el 30% del peso total de la bobina. En el estampado por transferencia, dado que la pieza se separa inmediatamente, se prescinde de la banda portadora.

Aunque los troqueles de transferencia siguen generando algunos residuos en el corte inicial, el ahorro de material es considerable. Debes evaluar la disposición específica de la banda para ambas opciones. Ten en cuenta que los cálculos de rendimiento del material también deben tener en cuenta las pérdidas por pruebas, los residuos de los extremos de la bobina y los residuos de configuración, y no solo la disposición teórica.