Embutido.

El embutido es una operacin de formado de lminas metlicas que se usa para hacer piezas de forma de copa y otras formas huecas ms complejas. Se realiza colocando una lmina de metal sobre la cavidad de un dado y empujando el metal hacia la cavidad de ste con un punzn. La forma debe aplanarse contra el dado por un sujetador de formas.

Fig 1. Proceso de embutido.

El punzn aplica una fuerza F hacia abajo para realizar la deformacin del metal y el sujetador de partes o de formas aplica una fuerza de sujecin Fh hacia abajo. Conforme el punzn se desliza hacia abajo, hasta su posicin final, la pieza de trabajo experimenta una serie compleja de esfuerzos y deformaciones al tomar gradualmente la forma definida por el punzn y la cavidad del dado . Cuando el punzn empieza a empujar al material de trabajo, somete al metal a una operacin de doblado. La lmina es doblada simplemente sobre la esquina del punzn y la esquina del dado . El permetro exterior del disco se mueve hacia el centro en esta primera etapa pero slo ligeramente.

Fig. 1.2 Proceso paso a paso de embutido de una pieza.

A medida que el punzn avanza, ocurre una accin de enderezado del metal que fue previamente doblado sobre el radio del dado. El metal en el fondo de la copa, as como a lo largo del radio del punzn, se ha movido hacia abajo junto con el punzn, pero el metal que se haba doblado sobre el radio del dado se endereza para que pueda jalarse y formar la pared del cilindro. En este punto se necesita ms metal para reemplazar al que ahora forma la pared del cilindro. Este nuevo metal viene del borde exterior de la forma original. El metal en la porcin exterior de la forma se jala o embute hacia la apertura del dado para sustituir al metal previamente doblado y enderezado que ahora forma la pared del cilindro. De este tipo de flujo de metal a travs de un espacio restringido es de donde toma su nombre el proceso de embutido.

El Embutido de Chapas Metlicas es uno de losprocedimientosms comunes elaboracin de piezas huecas, para diversas aplicaciones que van desde el hogar, laoficinay en laindustriaen general.Eltrabajose puede tomar como de consulta en especial para los estudiantes de los Institutos Tecnolgicos, Universidades y publico en general. Tambin puede servir para incentivar a los estudiantes de secundaria su orientacin profesional.Palabra claves: Embutido de chapas metlicas

1.-HERRAMIENTASDE EMBUTIDOCon ste tipo de herramientas de embuticin profunda se confeccionan partiendo de discos o piezas recortadas segn el material, piezas huecas, e incluso partiendo de piezas previamente embutidas, estirarlas a una seccin menor con mayor altura. No se pretende con sta operacin generalmente una variacin del espesor del material.

2.-PROCESODE EMBUTICION.Las piezas recortadas o discos a emplear se disponen en el asiento o anillo de centrado, fijado a lamatrizde embutir, con la finalidad de centrar el disco en el proceso de embuticin. Un dispositivo pisador aprieta el disco contra la matriz de embutir con la finalidad de que no se produzcan pliegues. El punzn de embutir al bajar estira el material sobre los bordes rebordeados de la matriz, de modo que se produzca una pieza hueca. El desplazamiento de todos los cristales en que esta constituido el material a embutir es radical en toda su magnitud. Cada uno de los cristales del material se desplaza, en la medida de que este se desliza en la abertura entre el punzn y la matriz.

El desplazamiento del material en ese instante es semejante al flujo deaguapor el rebosadero de una presa. Cuando se pretende que el espesor del material no se altere durante el proceso de embutido, el rea de la pieza original (disco recortado) debe ser igual al rea de la superficie de pieza embutida.La friccin es un factor que debe tomarse en cuenta por cuanto el material se desliza en la abertura entre el punzn y la matriz. Por lo tanto esta rea debe estar pulida y lapeada. Esto reduce la carga necesaria para eldesarrollodel embutido. El achaflanado de los bordes de la matriz ayuda a la chapa a resbalar por la pared del agujero, facilitando la operacin de embutir. Facilitan tambin el embutido la lubricacin adecuada, del disco recortado y de la herramienta en su conjunto.Eljuegoque queda entre el punzn y la matriz de embutir tiene que ser mayor que el espesor de la chapa. Se han acreditado como conveniente para el caso de chapas deacero, holguras de 1,12 a 1,30 veces el espesor de la chapa, para chapas de latn, holguras de 1,08 a 1,20 veces el espesor, para chapas dealuminiola holgura es de 1,04 a 1,10 veces el espesor.

3.- DETERMINACION DE LA PIEZA RECORTADA Y SUCECION DE FASES EN LA EMBUTICION.Antes depoderempezar a fabricar una herramienta para embutir hay que determinar la forma y el tamao del recorte de la chapa, as como el nmero de las fases y las dimensiones de la herramienta para cada fase de embuticin.Para determinar el dimetro del disco para piezas embutidas cilndricas, hay que calcular la dimensin superficial de la pieza. Esta dimensin superficial se compone de la superficie del fondo ms de la pared lateral. El rea de la pieza a recortar (disco) tiene que ser igual a la de la pieza a obtener. De aqu se determina entonces el dimetro de recorte. Del mismo modo se determina el dimetro del recorte para piezas embutidas que vayan provistas de bridas, un taln cilndrico o fondo hemisfrico. Los dimetros as calculados proporcionan piezas embutidas tan altas que es necesario recortar en ellas el reborde. El recortado es necesario porque con solo en piezas con embuticin pequeas, la altura es uniforme.

El nmero de fases o de etapas de embuticin depende de la relacin que exista entre la magnitud del disco y de las dimensiones de la pieza embutida, de la facilidad de embuticin del material y del espesor de la chapa. Cuando ms profundidad haya de darse a la pieza a embutir, tanto ms etapas sern necesario para la embuticin y con ello tanto ms herramientas yoperaciones. Por ello es necesario prever la forma de realizar siempre operaciones con el menor nmero de etapas o de piezas simple.

4.- FORMULAS PARA DETERMINAR LA PIEZA A RECORTAR REQUERIDA PARA EL EMBUTIDOPara ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superior

5.-TIPOS DE HERRAMIENTAS DE EMBUTIDO5.1.-Herramienta de Embutido deAccinSimple.En este tipo de herramienta el disco recortado a embutir se fija en su asiento, al actuar la placaprensadisco, el punzn comienza a penetrar el material en la matriz en su totalidad.Seguido se expulsa la pieza embutida por accin de un expulsor, obtenindose una pieza de esta caracterstica.Pieza Embutida mostrando ladireccindel desplazamiento del material durante el proceso.5.2.-Herramientas de Embutido de Doble AccinEn este tipo de herramientas, el punzn se ubica en la parte superior de la corredera (prensa), el disco recortado se ubica tambin en su asiento en la matriz y el punzn y la placa prensa disco actan simultneamente y la matriz cuenta con el expulsorPara ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superior5.3.-Herramienta de Embutido Telescpico.Se utiliza en piezas previamente embutidas con la finalidad de conseguir una mayor altura y por consiguiente una pieza de menor dimetro, para ello se debe contar con un juego de punzn y matriz adecuado, de tal manea de conseguir elobjetivo, como quiera que con el embutido previo, el material deformado ha conseguido una acritud debe ser tratado trmicamente para recobrar suelasticidad, esto se debe aplicar en cada fase del proceso de embutido.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorPara conseguir la altura y el dimetro necesario requiere muchas veces de utilizar varias etapas de embutido, tal como ya se a explicado anteriormente, para lo cual es necesario, el uso de de este tipo de herramientas, con el consiguiente juego de punzn y matriz adecuadas a la circunstancias. El objetivo se consigue forzando el material a deslizarse adecuadamente entre dos punzones adaptados convenientemente a la nueva configuracin de la matriz.

5.4.-Herramientas de Embutido Inverso

Con estas herramientas se consigue tambin una mayor altura, para ello se debe de contar con la herramienta, losmaterialesconvenientemente dispuestos y acondicionados para tal fin.La embuticin invertida ofrece la posibilidad de ahorrar una o dos etapas de embuticin. Con ste tipo de embuticin la pieza previamente embutida se dispone con la abertura hacia abajo sobre una matriz negativa de embutir. El punzn de embutir que desciende sobre la pieza as dispuesta la vuelve de modo de modo que era hasta ahora superficie interior se convierte en superficie exterior de la misma. De sta modo se obtiene con una herramienta profundidades mayores que con la embuticin corriente. Por lo general no se necesita ningn dispositivo pisador.En la prctica se dispone de que en la herramienta, que con la carrera descendente de la corredera, una pieza hueca pre-embutida y al descender el punzn se determina la pieza al actuar negativamente la herramienta.La embuticin negativa se emplea casi exclusivamente para piezas cilndricas o piezas redondeadas no cilndricas por ejemplo carcasas de faro o proyectores. Para piezas irregulares resultara muy dificultosa la ejecucin de las aberturas en la matriz invertida.5.5.-Recalcado o Repujado en torno

Con este tipo deprocedimiento, es posible conseguir piezas de gran altura yvolumen, con ellas se construyen las ollas, los sartenes de cocina, faroles, trofeos, etc.6.-Lmitesdel EmbutidoDependiendo del tipo de material, del espesor del mismo, existe un lmite en el dimetro a embutir, entendiendo que es necesario en la mayora de los casos, realizar varias operaciones de estampacin, seguidas de una serie de tratamientos trmicos con la finalidad de conseguir el dimetro y altura adecuada.El dimetro de la primera matriz de embutido se puede determinar a partir una relacin entre los dimetros del disco recortado y el dimetro de la primera matriz, considerando un factor enfuncindel material. Este factor es el siguiente:

Para trabajos de mayor precisin se pueden hacer uso de tablas ygrficosen las que se determinan los dimetros, las fases de embutidos que hay que realizar.Ejemplo de Aplicacin.Simulando una situacin de obtener una pieza de dimetro de 30 mm y de 76 mm de altura el disco a recortar es de:D = d2 + 4(d)h = 302 + 4(30)(76) = 100 mmSi el disco recortado es de 100 mm de dimetro la primera embutida haciendo uso de la formula sera de: 100/1,75 = 57 mm, como quiera que el dimetro final deseado es de 30 mm, nos vemos forzados a realizar un segundo embutido reduciendo en este caso un 15% el 57 mm : 57(0,85) = 48,50 mm.Una segunda reduccin de dimetros nos lleva a : 48,50(0,85) = 41 mm.Una tercera reduccin nos lleva a : 41 (0,85) = 35 mm.Una cuarta reduccin nos lleva a : 35 ( 0,85) = 29,70 mm, pero como el dimetro deseado es de 30 mm no tomamos en cuenta el 29,70 si no el 30,00 mm.De todo este resultado implica que es necesario una herramienta de embutido de 57 mm y cuatro herramientas de embutido telescpico par el estirado y reduccin de dimetros: 48,50 41 35 y finalmente de 30 mm.

7.- CONSIDERACIONES ENDISEODE LA HERRAMIENTAS7.1.-Las prensas discosllamada tambin prensa chapas, pueden tener diversa disposiciones tal como semuestraen el grfico que se muestra, su funcin es evitar la formacin de pliegues y facilitar el desplazamiento del disco entre la matriz y el punzn.

Las herramientas tambin se pueden construir sin prensas chapas, para ello se debe acondicionar la matriz con los chaflanes respectivos a fin de ayudar al desplazamiento del material en el momento de la traccin, tal como se muestra en el grfico.

7.2.-HERRAMIENTAS DE EMBUTIDO TELESCPICO:En ellas se debe tener en cuenta algunas consideraciones para conseguir el objetivo de lograr el estirado del material, para ello la matriz deber de contar con un chafln conveniente determinado medianteensayos, aunque se considera aceptable uno de 45 tal como se muestra en el grfico adjunto.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superior

7.3.-RADIOS Y ACHAFLANADOS EN LA MATRIZ.Son los responsables de la facilidad o no con que se desplaza el material durante la traccin, son responsables tambin de la formacin de los pliegues, de que el material se desgarre, adquiera mayor dureza el material como resultado del embutido.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superior

7.4.- EXTRACCION DE LA PIEZA EMBUTIDAComo consecuencia del esfuerzo de traccin el material embutido tiende a quedar pegado al punzn y si no se prev unsistemaque facilite la extraccin de la pieza del punzn puede significarproblemasposteriores, una forma adecuada es el tal como se muestra en el grafico que se adjunta, haciendo un resalte o taln en la parte inferior de la matriz.

7.5.-EXTRACTOR CON ANILLO Y RESORTEPara ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorEs comn el uso de anillos partidos unidos por un resorte que actan como extractor, el dimetro interior del anillo deber llevar u redondamiento adecuado que permita el paso del punzn y el material, estirando el resorte durante el descenso del mismo, durante es ascenso del punzn el resorte se comprime y acta el anillo como extractor

BIBLIOGRAFA.:

1.- Maquinas Herramientas y Manejo de Materiales: Herman W. Pollack Prince Hall.2.- LaConstruccinde Herramientas: R. Lehnert Editorial Reverte S.A.3.-Tecnologade losMetales. GTZ.4.- Ferramental para Conformao de Chapas:Prof. Dr. Gilmar Ferreira Batahla.EscuelaPolitcnica USPBrasil.5.- Tecnologa de Fabricacin y Tecnologa de Maquinas. Publicado enGoogle.