Fundamentos y Optimización del Proceso de Embutición de Chapa Metálica

Introducción a la Embutición en Matricería

La embutición, proceso fundamental de la matricería, consiste en la fabricación de piezas por deformación en frío de chapa metálica.

En la embutición ideal, la chapa es capaz de conservar su espesor inicial o de formato una vez que ha sido sometida a la deformación propia del proceso.

Características del Proceso de Embutición

Espesores y Deformaciones

Los espesores de chapa que se pueden embutir varían entre unas pocas décimas y unos veinte milímetros, dependiendo de la aplicación que se le vaya a dar a los productos fabricados.

Los pliegues o arrugas son el primer fenómeno que se produce en los procesos de conformado, como consecuencia de la reducción del diámetro del formato al diámetro de la pieza a embutir.

Los esfuerzos de tracción y compresión producidos por los elementos del utillaje sobre el material durante el proceso de embutición generan diversas variaciones en su espesor.

Radios de la Matriz y el Punzón

Los radios de la matriz se utilizan con el objeto de lograr una mayor fluencia del material y alcanzar así el nivel de fabricación lo más óptimo posible.

El radio del punzón (r) deberá tener el mismo valor que la pieza embutida, siendo recomendable que no sea inferior al espesor (e) de la chapa.

Factores Críticos y Esfuerzos

El esfuerzo necesario para la embutición de la chapa depende, entre otros factores, de:

• La clase de material.
• Su índice de acritud y su espesor.
• La profundidad del conformado.
• Los radios del punzón y de la matriz.
• Su pulido impecable.
• El uso de lubricación durante el desarrollo del proceso.

Control de la Presión de Pisado y Holgura

Un exceso de presión de pisado supondría el estiramiento de la chapa, con el consecuente adelgazamiento y su posible rotura. De otro modo, una fuerza de pisado insuficiente favorece, cuando menos, la formación de arrugas.

Cálculo de la Holgura para Superficies Lisas

Para obtener superficies embutidas perfectamente lisas es necesario calcular el espacio que hay que dejar entre el punzón y la matriz de un utillaje.

• Un espacio demasiado holgado entre los elementos activos de un útil permite la formación de arrugas y pliegues de difícil eliminación.
• Por el contrario, el espacio insuficiente entre dichos elementos genera un efecto laminación sobre el material.

La holgura correcta, que no necesariamente se corresponde con el espesor de la chapa, es aquella en virtud de la cual el material es capaz de fluir libremente entre los elementos activos de un utillaje sin que se produzcan arrugas ni adelgazamientos.

Métodos de Cálculo del Formato

Para determinar las dimensiones iniciales de la chapa (formato) se emplean los siguientes métodos:

• Método matemático por igualación de superficies.
• Método matemático por Guldin.
• Método mediante determinación gráfica.