Un estudio de caso en corte de precisión versus estampado

Cuando un espaciador estampado no es lo suficientemente bueno

Érase una vez, hace más de 20 años, a una gran empresa de fabricación de automóviles se le ocurrió una gran idea para su sistema de inyección de combustible:inventaron una aleta que se abría y cerraba como una válvula cardíaca, para dosificar alternativamente el combustible y sellar para mantener combustible. Para ir con esta nueva válvula de aleta, la empresa necesitaba un anillo de sello con dimensiones de espesor, planitud y paralelismo controlados con tolerancias de micras.

Específicamente, el fabricante de automóviles quería un anillo pequeño y perfectamente plano que formara una superficie que encajara con precisión en la superficie de la aleta y se sella herméticamente para que no se escape combustible cuando la aleta estaba en la posición cerrada. La superficie del espaciador debería resistir el ensuciarse para mantener un sello hermético y evitar que el combustible se filtre al sistema de inyección. También tendría que soportar miles de millones de ciclos, con aperturas y cierres repetidos de la aleta.

La compañía automotriz estaba buscando un anillo de metal muy delgado, similar a una arandela, que tuviera menos de 0.050” de espesor y tuviera tolerancias de planitud, cuadratura y paralelismo en micrones para evitar cualquier distorsión de la superficie. El espaciador también necesitaba funcionar a la perfección sin importar las temperaturas a las que estuviera sujeto, desde el frío helado hasta el calor abrasador del motor. Además, la empresa necesitaba millones de estos espaciadores y los quería a bajo costo.

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Las opciones de estampado de precisión

Resulta que lograr un anillo espaciador perfectamente plano fue un verdadero desafío, y el fabricante de automóviles luchó para encontrar una pieza que estuviera seguro de que no se distorsionaría bajo las condiciones del motor.

Primero, el fabricante de automóviles recurrió a una empresa de estampado de precisión para la fabricación del espaciador. Estampar el anillo de una hoja inicialmente parecía el método perfecto, produciendo una parte plana con un grano horizontal. Sin embargo, en las pruebas, la pieza no pudo mantener su planitud, con algunas curvas siempre ocurriendo a lo largo del cuerpo; además, el borde estampado de la pieza tendría deformación.

A continuación, el fabricante de automóviles probó con un proveedor que fabricaría los anillos espaciadores mediante corte fino, un proceso de formación de metal de precisión que es un híbrido de los métodos de estampado y extrusión en frío. Fineblanking utiliza una prensa hidráulica de triple movimiento y herramientas especialmente diseñadas para producir piezas con bordes de corte recto totalmente cizallados.

Para la aplicación del espaciador del fabricante de automóviles, el método de troquelado fino produjo un perímetro cizallado más limpio que el estampado de precisión convencional. Sin embargo, además de tener un costo algo más alto que el estampado de precisión convencional, el troquelado fino no producía una planitud que pudiera mantenerse en el tiempo. El fabricante de automóviles también descubrió que la dirección del grano de estos procesos les estaba causando problemas de prueba de vida.

La tercera opción es el encanto

Finalmente, el fabricante de automóviles acudió a Metal Cutting para explorar otras opciones para lograr la planitud sin distorsiones, el borde afilado y el diámetro exterior correctos para su anillo espaciador. Tomamos un enfoque diferente al de los proveedores anteriores, sugiriendo el uso de tubería, ya sea extruida o usando una varilla sólida o un tubo más grande estirado a través de un troquel para lograr la identificación correcta, para producir un anillo que luego se cortó con precisión al grosor adecuado. necesario para el espaciador.

A diferencia del estampado y el troquelado fino, el corte de precisión produjo una estructura de grano en la dirección de estirado del tubo que redujo la posibilidad de deformación con el tiempo en comparación con un grano plano. Cuando el estampado y el troquelado fino podían causar tirones y rebabas donde se cortaba el material, el corte de precisión producía radios de esquina afilados. Capaz de proporcionar un corte sin rebabas de materiales muy delgados sin deformación o distorsión de los extremos, el corte de precisión también mantuvo tolerancias estrictas al tiempo que brindaba las dimensiones que el fabricante de automóviles necesitaba para su espaciador muy delgado.

Al final, el corte de precisión resultó ser la opción "felices para siempre" para esta aplicación. Si bien al principio el proceso no sería tan económico como el estampado o el troquelado fino, el costo bien valió la pena en comparación con el gasto de reemplazo si la aleta revolucionaria del fabricante de automóviles se hubiera instalado con un espaciador que estaba destinado a fallar, no una vez, sino millones de veces.