¿Alguna vez se ha preguntado cómo se puede dar al metal formas intrincadas con precisión y eficacia? Este artículo se sumerge en el fascinante mundo de los métodos de expansión del metal, explicando diversas técnicas como el abombado y el abombado hidráulico. Descubrirá cómo estos procesos transforman las chapas metálicas en componentes complejos y conocerá las ventajas y dificultades de cada método. Al final, comprenderá claramente cómo se aplican estas técnicas innovadoras en las industrias para crear productos metálicos duraderos y precisos.
La conformación en abombamiento es adecuada para varios tipos de piezas en bruto, como copas embutidas, tubos cortados y soldaduras cónicas laminadas.
Los métodos de formación de protuberancias pueden clasificarse de la siguiente manera:
1) Formación de protuberancias en troqueles duros.
2) Conformado de abombamiento con matriz blanda, también conocido como conformado de abombamiento de caucho.
Cuando se utilizan elastómeros de caucho como medio, pueden dividirse a su vez en con y sin cavidades en la matriz. Con cavidades, hay cavidades cerradas y cavidades abiertas. Las cavidades cerradas se fabrican a partir de una sola pieza de material a la que se da forma de curva cerrada mediante torneado o fresado. Las cavidades de bucle abierto constan de varios pétalos que se cierran mediante una fuerza externa antes del conformado.
3) Formación hidráulica de protuberancias.
4) Formación de protuberancias en aleaciones de bajo punto de fusión.
Este método utiliza una aleación de bajo punto de fusión como medio, ya sea vertiendo la aleación fundida directamente en el tubo o introduciendo en él una varilla de núcleo fabricada con la aleación.
El proceso consiste esencialmente en la extrusión radial de toda la pieza en bruto. Su ventaja es que no requiere sellado, pero sus desventajas son la carga y limpieza incómodas y la baja eficiencia de producción. Es adecuado para materiales de gran resistencia o piezas que requieren grandes fuerzas de deformación a pesar de tener poca resistencia.
5) Otros métodos de formación de protuberancias de medios, como los medios semifluidos como la parafina, la grasa y la vaselina, se caracterizan por sus buenas propiedades de sellado y la capacidad de generar presiones de protuberancia internas uniformes. Son prácticamente incompresibles, pero sus inconvenientes incluyen los procesos alternos de calentamiento y enfriamiento necesarios para la carga y la limpieza.
6) Nuevos procesos como el conformado de protuberancias con bolas de acero en sustitución de moldes blandos o fluidos, y el conformado explosivo, como se muestra en la Figura 6-2.
a) utilizando una bola de acero en lugar de un molde blando o fluido; b) método de conformado explosivo consistente en 1 - matriz macho, 2 - matriz hembra, 3 - bola de acero, 4 - mitad inferior de la matriz hembra, 5 - anillo de la matriz, 6 - explosivo, 7 - tubo ciego, 8 - agua.
La conformación por abombamiento también puede dividirse en abombamiento natural y abombamiento por compresión axial en función de la estructura de la matriz.
El abombamiento natural se produce cuando la pieza toma forma principalmente mediante el adelgazamiento de la pared de la pieza en bruto y la contracción axial natural (acortamiento). Como se muestra en la Figura 6-3, durante el abombamiento natural, la pared de la pieza en bruto soporta principalmente tensiones de tracción biaxiales en un estado de tensión plana y se deforma adelgazándose y alargándose en dos direcciones.
La deformación en el abombamiento natural es bastante compleja y varía mucho con la forma de la pieza abombada y la localización del abombamiento debido a la presencia y magnitud de la contracción axial durante el proceso. El límite de conformado cuando la conformación depende únicamente del adelgazamiento de la pared de la pieza bruta está relacionado con el índice de alargamiento del material y el espesor de la pared. Este tipo de conformado, que depende totalmente del adelgazamiento, es en realidad una forma de conformado localizado.
a) Proceso de abombamiento b) Estado de tensión-deformación del componente.
1. Cabezal de presión 2. Matriz compuesta 3. Varilla de elastómero de caucho 4. Soporte de la matriz.
El abombamiento por compresión axial, también conocido como abombamiento por extrusión de plástico, se realiza aplicando una fuerza de compresión a lo largo del eje del tubo mientras se abomba. En la práctica, la compresión axial se utiliza a menudo para mejorar el factor de abombamiento y cumplir el límite de conformado del material. La aplicación de compresión axial mejora el estado de tensión y deformación en la zona de abombamiento, facilitando la deformación plástica.
Por ejemplo, cuando la presión axial es suficientemente alta, la tensión axial de tracción en la zona de deformación se convierte en compresión, dando lugar a un estado de tensión de tracción y compresión, y el estado de deformación puede cambiar de adelgazamiento en espesor y alargamiento en las direcciones radial y axial a compresión axial y alargamiento radial, con poco o ningún adelgazamiento en espesor, aumentando significativamente el límite del factor de abombamiento.
La fuerza de compresión axial aplicada a la pieza y la fuerza de abombamiento ejercida sobre la matriz de caucho pueden ser suministradas por el mismo componente, o por separado por dos o tres componentes para la compresión bidireccional.
Dependiendo de la magnitud de la fuerza de compresión axial sobre la pieza en relación con la fuerza de abombamiento sobre el caucho, así como de su relación, la tensión y la deformación experimentadas por el material en la región de abombamiento pueden variar significativamente.
Normalmente, la tensión axial en el estado de tensión debe ser de compresión, pero si la presión sobre la pieza es insuficiente, o la relación entre la presión sobre la pieza y la fuerza de abombamiento sobre la goma es demasiado baja, también puede desarrollarse un estado de tensión de tracción.
Esto es esencialmente lo mismo que el abombamiento natural sin compresión axial. El estado de deformación debe ser típicamente un estado de deformación plana bajo tensión y compresión, o un estado de deformación volumétrica bajo tensión en dos direcciones y compresión, que deben distinguirse cuidadosamente en el diseño del molde para componentes específicos.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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