El estampado de metal es un método de fabricación de piezas y componentes complejos a partir de láminas metálicas planas. Las industrias que dependen de la ingeniería de precisión necesitan comprender los diferentes tipos de estampado de metal y cómo se utilizan. Una prensa de estampado de metal es una máquina de procesamiento que utiliza herramientas y matrices especiales para dar forma y cortar láminas metálicas.
Hay cuatro tipos principales de estampación de metal: estampación con matriz progresiva, estampación compuesta, estampación con matriz de transferencia y estampación de cuatro correderas. Todos los diferentes procesos tienen diferentes beneficios y son adecuados para la producción de piezas fabricadas en metal para diferentes necesidades.
Tabla de contenido
Cuatro tipos de estampación de metal
Estampación progresiva
La estampación progresiva es un método de fabricación de gran volumen. Una tira de metal, extraída de una bobina, se pasa automáticamente por múltiples matrices de conformado. Cada matriz procesa la pieza para aproximarla a su forma final.
Cuando el material llega a su tope final, el producto terminado se separa de la tira metálica. Simultáneamente, una nueva lámina metálica entra en el extremo inicial de la matriz progresiva para la primera pasada. Al introducir pasadores guía en los orificios de cada estación de la matriz, la matriz progresiva fabrica la misma pieza en cada pasada.
Estampado compuesto
El estampado compuesto es un método para fabricar piezas metálicas planas y sencillas, como arandelas. También permite fabricar piezas complejas con tolerancias más pequeñas, como sellos, fijaciones, protectores, deflectores, marcos, etc.
Permite realizar más cortes, punzonados y doblados en una sola pasada que otros métodos de estampación. Esto lo hace rentable para producciones de volumen medio a alto. La velocidad varía según el tamaño de la pieza.
Es ideal para la fabricación rápida de piezas sencillas con alta repetibilidad, pero podría no ser eficaz para patrones complejos. En este caso, el estampado progresivo es más eficaz.
Estampado por transferencia
Estampado por transferencia Es un tipo de estampación de metal donde cada pieza se trata como una unidad independiente. La máquina primero separa la pieza de la tira metálica. Luego, la pieza se traslada a otra ubicación y se procesa de forma diferente.
Esta es la mejor manera de fabricar piezas con muchos detalles pequeños, como moleteados, nervaduras y roscas. Es perfecta para aplicaciones tubulares y piezas embutidas en metales como cobre, latón, aluminio y acero inoxidable.
Además de estas características, el troquelado por transferencia ofrece otras ventajas importantes. Es muy eficaz y rentable para producciones pequeñas, ya que es el mejor método para fabricar piezas grandes.
Con este método se pueden obtener diferentes acabados superficiales y, al utilizar diferentes matrices, no se necesitan guías ni elevadores de placa. Además, el uso de una o más matrices suele reducir los costes de herramientas, lo que lo hace ideal para numerosos proyectos de estampación de metal.
Estampado de cuatro correderas
A diferencia de las prensas de estampación de metal que utilizan estampación vertical, la estampación de cuatro correderas utiliza cuatro correderas que se mueven horizontalmente mediante engranajes y ejes que están conectados entre sí.
Estos deslizadores golpean la pieza de trabajo en ángulo recto, garantizando así la forma correcta y consistente del metal. Diversos sectores utilizan este método para crear piezas complejas y precisas, como la industria aeroespacial, la electrónica y la automotriz.
¿Cómo funciona el estampado de metal?
En la estampación de metal, las mitades superior e inferior de un juego de matrices se utilizan para cortar una lámina plana de metal con la forma deseada. Este trabajo se realiza en una máquina de estampación de alta resistencia.
Las matrices de la máquina cortan, doblan, estampan, recortan, perforan, estiran o embuten la materia prima para obtener un producto terminado del tamaño adecuado. El estampado permite fabricar diversos artículos, desde simples soportes y carcasas de equipos hasta chasis de automóviles.
¿Por qué es importante la estampación de metal?
El estampado de metal es una tecnología orientada a la eficiencia, clave para la producción de alto volumen y bajo costo en diversos sectores. Aumenta el rendimiento y reduce los costos al reducir la necesidad de herramientas, mano de obra y tiempo, lo que se traduce en ahorros significativos en la producción en masa.
En la producción a gran escala, el estampado suele ser más rápido y requiere menos material que el mecanizado, que requiere material para fabricar la pieza. Si bien el forjado puede ser más costoso para ciertas geometrías de piezas complejas y precisas, el estampado puede ser más rápido y consistente, lo que lo convierte en una mejor opción.
¿Cuáles son los materiales más comunes utilizados para el estampado de metal?
Existen muchos materiales metálicos que se pueden utilizar para el estampado en la vida cotidiana. Algunos de los más comunes son los siguientes:
Aleación de cobre
Las aleaciones de cobre son ideales para aplicaciones eléctricas y de climatización (HVAC) porque son conductores de electricidad, fáciles de moldear y no se oxidan. Además, son muy fáciles de moldear, lo que las hace ideales para cortar metal y crear formas complejas. Sin embargo, no se pueden utilizar para tareas que requieran alta resistencia debido a su blandura.
Aleaciones de acero
El acero y sus aleaciones son resistentes, económicos y versátiles, lo que los convierte en la base de la industria mecánica e ideales para la estampación de metales en general. Las aleaciones de acero maleables y blandas pueden calentarse para endurecerse después de la estampación.
Aleación de aluminio
Las aleaciones de aluminio se utilizan ampliamente en las industrias aeroespacial y automotriz debido a su ligereza, resistencia a la oxidación y buena conductividad térmica. El proceso de fundición facilita el moldeado del aluminio y sus aleaciones en geometrías complejas. El aluminio y sus aleaciones son conocidos por su flexibilidad y facilidad de moldeo.
Metales especiales
Las aleaciones de titanio y níquel, por ejemplo, pueden funcionar en entornos hostiles. Concretamente, según la aleación y la aplicación, se caracterizan por su alta resistencia y resistencia a la corrosión, las altas temperaturas y los entornos hostiles.
Los metales especiales son resistentes en entornos hostiles como la industria química, aeronáutica, nuclear, energética, marítima y otras. Sin embargo, sus propiedades de resistencia y tenacidad pueden dificultar y, generalmente, encarecer la fundición de metales.
La elección del método de estampación de metal adecuado para un trabajo en particular debe tener en cuenta factores como el tipo de material necesario, la complejidad del diseño, la cantidad de piezas a fabricar y el presupuesto.
Por ejemplo, el cobre puede ser el mejor metal para aplicaciones eléctricas. El acero es el mejor metal para diseños duraderos. El aluminio es el mejor metal para diseños ligeros. Los metales especiales son adecuados para condiciones de corrosión o temperatura extremas.
¿Cuáles son los diferentes métodos de estampación de metal?
Existen muchos métodos diferentes de estampación de metal, cada uno diseñado para satisfacer las necesidades de un proyecto de fabricación específico. A continuación, se enumeran los métodos más comunes de funcionamiento de las prensas de estampación de metal.
Puñetazos
Este proceso utiliza un punzón y una matriz para cortar agujeros u otros espacios en una lámina metálica. Por ejemplo, se utiliza comúnmente para perforar, ranurar y perforar agujeros en muchos artículos, como piezas de automóviles y productos electrónicos.
La perforación puede producir agujeros muy cercanos al tamaño correcto, pero esto depende del tipo de material y su espesor, del tamaño del agujero y de la calidad y condición de la matriz. Comprender las ventajas y desventajas del proceso de punzonado y cómo funciona. Puede ayudar a optimizar el proceso para obtener los mejores resultados.
Supresión
El troquelado es similar al punzonado, pero en lugar de perforar la forma final, el propósito es cortar la forma de una lámina de metal. El troquelado de acero es una forma económica de fabricar piezas metálicas, ya que utiliza una alimentación continua de material, lo que facilita la configuración y la manipulación de las piezas.
Reduce el desperdicio mediante el apilamiento eficiente de las piezas y disminuye los costos de envío al enviar solo el peso neto. Inicialmente, se utilizaba únicamente en las industrias automotriz y manufacturera. Sin embargo, está ganando popularidad en más industrias porque las piezas en bruto se pueden moldear a la forma de la pieza final.
Doblado
El doblado es el proceso de moldear un metal presionándolo con fuerza en ciertos puntos. En el conformado por presión, se coloca una pieza sobre un módulo. Este ejerce tensión y presión sobre la chapa para darle forma. El rebote se produce después del doblado, por lo que se requiere un doblado excesivo para lograr un ángulo determinado.
Tanto el tipo de material como el método de conformado afectan la recuperación elástica. La chapa metálica se alarga al doblarse. Esto se mide por el pandeo exterior y el radio de curvatura interior. El espesor, las propiedades del material y la selección del molde influyen en este efecto. Además, el doblado se utiliza para crear pestañas, ranuras, etc.
Fundición
En el proceso de fundición, se utiliza presión para moldear y endurecer la superficie de la pieza, lo que resulta en formas precisas y bordes lisos. Este método ahorra tiempo y dinero al eliminar pasos adicionales como el rectificado y el desbarbado.
El proceso de fundición se utiliza en diversas áreas, especialmente cuando los pequeños detalles y las características finas son importantes, como en la fabricación de monedas, insignias, botones y piezas de precisión. Puede encontrar más detalles sobre estas tecnologías en Descripción general del procesamiento de fundición de metales mediante estampado de precisión.
Realce
En el repujado, se forma un patrón en relieve o deprimido sobre la superficie de una lámina de metal. Se utiliza a menudo para decorar artículos como paneles ornamentales. Al estampar, la precisión es clave para lograr el aspecto y la textura deseados.
Brida
La creación de un borde o labio elevado en una pieza de chapa metálica se denomina "rebordeado". Este material se utiliza en paneles y conductos de automóviles, entre otros. La precisión del rebordeado es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento de los sellos y la consistencia de la estructura.
Ventajas y desventajas del estampado de metal
No existe la artesanía perfecta en el mundo. Todo proceso tiene sus pros y sus contras. A continuación, conozcamos las ventajas y desventajas del proceso de estampación de metal.
Ventajas del estampado de metal
Para la industria de procesamiento de piezas metálicas, el proceso de estampación de metal ofrece las siguientes ventajas:
- RentableEl proceso de estampación de metal es altamente eficiente y permite producir piezas de alta calidad en grandes cantidades. Las matrices de estampación son muy robustas y pueden producir miles o incluso millones de piezas antes de tener que reemplazarlas. Además, es más rentable, ya que requiere menos mano de obra y se desperdicia menos material.
- Altamente precisoEl estampado metálico es un método muy preciso para la fabricación de piezas. El diseño asistido por computadora (CAD) y el control numérico computarizado (CNC) garantizan tolerancias estrictas y dimensiones precisas.
- Ahorra tiempo y dineroEl proceso de estampación de metal se puede automatizar. Esto acelera la producción y acorta los plazos de entrega.
- VersatilidadEl estampado de metal se puede utilizar con una amplia gama de materiales metálicos, como acero, aluminio, latón y cobre. Esto permite a los fabricantes producir una gran variedad de piezas para diversos negocios y usos.
- Ahorra materialesLa tecnología de estampación reduce el desperdicio mediante un corte y conformado precisos. Esto no solo reduce los costos de materia prima, sino que también reduce el desperdicio de recursos y energía.
- Geometrías complejasCon el estampado de metal, se pueden fabricar piezas con formas muy complejas con gran precisión. A menudo, esto se puede realizar en una sola operación, lo que simplifica el proceso de producción de piezas complejas.
- Resistencia y durabilidadLas piezas metálicas estampadas son conocidas por su robustez y durabilidad. El proceso de trabajo en frío fortalece el metal, lo hace más resistente al desgaste y la corrosión, y lo hace menos susceptible a otras influencias externas. Por lo tanto, la estampación metálica es ideal para fabricar piezas que requieren un rendimiento fiable durante un largo periodo de tiempo.
Desventajas del estampado de metal
Así como no existe la perfección, aquí se presentan algunos de los problemas que puedes encontrar al estampar metal:
- Muy llenoCuando un punzón se desgasta o no hay suficiente espacio entre punzones, la superficie alrededor del orificio o el contorno puede romperse, lo que significa que se requiere mantenimiento o reemplazo de herramientas.
- Rotura de piezasEl tonelaje negativo (tonelaje inverso) puede provocar la rotura de las piezas. Esto ocurre cuando el punzón atraviesa el metal al cortar, empujando el punzón y la unidad de estampado hacia abajo.
- Web de chatarraExceso de chatarra metálica entre piezas provenientes de matrices viejas o desalineadas que necesitan realinear, así como herramientas que requieren mantenimiento.
- Rebabas. Bordes afilados y elevados que es necesario eliminar de punzones y moldes que se han movido.
- Limitaciones de la complejidad del diseño:Algunos diseños muy complejos pueden no ser posibles o pueden requerir pasos adicionales.
- Desgaste y mantenimiento de herramientas:Los moldes y herramientas requieren mantenimiento y reemplazo regulares, lo que aumenta los costos y el tiempo de inactividad.
- Limitaciones materiales:Algunos materiales pueden no ser utilizables porque son demasiado frágiles o no son lo suficientemente flexibles.
¿Cuáles son algunas aplicaciones comunes del estampado de metal?
El estampado de metal se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones debido a su excelencia en la fabricación de piezas metálicas de precisión. Algunas de las aplicaciones más comunes se enumeran a continuación:
- Industria automotrizEl estampado de metal permite la producción rápida y precisa de grandes cantidades de piezas que cumplen con altos estándares de calidad y seguridad. Produce piezas como soportes, paneles y conexiones eléctricas para la industria automotriz.
- AeroespacialEl estampado de metal permite la producción en masa de piezas robustas y ligeras que cumplen con los estrictos estándares de la industria. Por ejemplo, piezas estructurales, piezas de motor y elementos de fijación.
- Industria electrónicaLos componentes electrónicos requieren precisión y pueden utilizarse con diversos materiales conductores. Por lo tanto, el proceso de estampación metálica permite fabricar conectores, terminales y carcasas.
- Campo médicoEste proceso permite fabricar piezas de alta precisión, biocompatibilidad y formas complejas. Por ejemplo, herramientas quirúrgicas, implantes y stents.
- Industria de bienes de consumoSe pueden fabricar numerosos productos mediante la tecnología de estampación de metal. Estos productos varían en tamaño y dificultad.
- Maquinaria industrialEl estampado de metal permite fabricar piezas duraderas y de alta calidad. Por ejemplo, piezas para máquinas, motores y herramientas pesadas. Estas piezas deben funcionar en entornos industriales hostiles.
¿Qué tipos de prensas de estampación de metal están disponibles?
A continuación se muestran algunos tipos diferentes de prensas de estampación de metal.
Prensas mecánicas
Estas máquinas tienen un motor conectado a un mecanismo de volante de inercia. Permiten fabricar piezas rápidamente, lo que las hace ideales para fabricar piezas sencillas y poco profundas.
Se utilizan normalmente para estampación progresiva y por transferencia para fabricar piezas para automóviles, electrodomésticos y herramientas.
Prensas hidráulicas
Estas prensas no son tan rápidas como las mecánicas, pero son más flexibles. Gracias a la posibilidad de modificar el espacio de la matriz, la presión y la longitud de la carrera, se pueden utilizar para fabricar piezas profundas y complejas, como tanques, cilindros y cuencos.
Prensas servo mecánicas
Estas prensas son tan rápidas como las mecánicas, pero pueden doblarse de diferentes maneras, como las hidráulicas. Su velocidad, recorrido, posición y movimiento de deslizamiento se pueden ajustar con precisión, lo que permite su uso con diversos moldes, tipos de piezas y velocidades de producción.
Prensas neumáticas
Populares en encuadernaciones, las prensas neumáticas utilizan aire comprimido para realizar tareas mecánicas como cortar y doblar. En comparación con las prensas hidráulicas, las prensas neumáticas trabajan más rápido y de forma más limpia. Las máquinas totalmente neumáticas no utilizan ninguna otra fuente de energía aparte del aire comprimido. El operador coloca el material, inicia el proceso de prensado y obtiene la pieza final.
Aspectos a tener en cuenta al elegir el proceso de estampación de metal
Elegir el material adecuado
El tipo de material que elija afectará no solo la función de la pieza, sino también el método de estampado. Debe considerar factores como la resistencia, la flexibilidad y la resistencia a la oxidación del material. Debe considerar si el material puede soportar la tensión del proceso de estampado. ¿Cómo se comportará bajo carga al ponerse en uso? Elegir el material adecuado es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento de la pieza estampada.
Precisión
La precisión no es solo un término utilizado en el estampado de metal, sino también una regla que debe seguirse. Es importante saber cuánta tolerancia requiere su plan. Si la tolerancia es demasiado ajustada, el costo aumentará. Por lo tanto, es fundamental encontrar un equilibrio entre precisión y practicidad. Considere las posibilidades del proceso de estampado y las herramientas que utilizará. Una tolerancia demasiado ajustada es tan perjudicial como una tolerancia insuficiente.
Complejidad y viabilidad
Un patrón complejo puede lucir genial en papel. Pero ¿es posible fabricarlo mediante el proceso de estampación en metal? Considere las limitaciones del proceso de estampación. ¿Es posible lograr su plan sin comprometer la integridad? Simplificar el diseño o dividirlo en varias partes puede ser la clave para que parezca realista.
Rentabilidad
En el estampado de metal, la eficiencia y la rentabilidad van de la mano. Considere cuántos pasos se necesitan para fabricar una pieza. Si son muchos y la pieza es compleja, el costo aumentará. Intente simplificar el diseño sin comprometer la calidad. Recuerde que un proceso más simple suele significar menores costos.
Equipos y herramientas
Las herramientas y equipos de estampación disponibles deben coincidir con su diseño. Claro que puede encargar herramientas a medida, pero esto será más costoso. Por lo tanto, resulta más económico adaptar el diseño a las herramientas existentes. Colabore con sus expertos y el fabricante de herramientas para encontrar la mejor solución.
Prototipado
Las muestras de prototipos se fabrican antes de que comience la producción en masa. Al probarlas, es posible que se detecten errores de diseño. Estos errores no son visibles en la pantalla. Este es un paso fundamental para garantizar el correcto funcionamiento de las piezas en la práctica.
¿Qué cuestiones de seguridad debo tener en cuenta al utilizar una prensa de estampación de metal?
Los métodos de fabricación de metal que utilizan piezas móviles, bordes metálicos afilados y fuerzas de compresión pueden ser peligrosos para los trabajadores. Estos incluyen descargas eléctricas, puntos de atrapamiento, ruido y objetos en movimiento.
Quienes realizan trabajos peligrosos deben usar siempre el equipo de protección personal (EPP) adecuado, como calzado de seguridad, gafas protectoras, guantes y orejeras. Al utilizar herramientas de estampación metálica, la seguridad es primordial. Un factor importante para prevenir lesiones personales es la formación del operador.