Estampado: tipos, procesos y aplicaciones prácticas en fabricación metálica

¿Qué es el estampado?

El estampado o prensado es un proceso de fabricación utilizado para convertir láminas de metal planas en formas finales. En este proceso, una lámina de metal plana, ya sea en forma de blanca o de bobina, se coloca en una prensa de estampado donde una herramienta y una superficie de troquel forman el metal en una forma final.

El estampado abarca una variedad de procesos de fabricación de conformado de chapa metálica, como perforación usando una prensa de máquina o prensa de estampado, corte, estampado en relieve, doblado, ribeteado y acuñado.

Este podría ser un proceso de un solo paso donde cada carrera de la prensa crea la forma deseada en la pieza de chapa metálica, o podría hacerse a través de una serie de pasos. El proceso generalmente se realiza en chapa metálica, pero también puede usarse en otros materiales como poliestireno.

Los troqueles progresivos se alimentan comúnmente desde una bobina de acero, carrete de bobina para desenrollar la bobina a un enderezador para nivelar la bobina y luego a un alimentador que avanza el material hacia la prensa y los troqueles a una longitud de alimentación predeterminada. Dependiendo de la complejidad de la pieza, se puede determinar el número de estaciones en el troquel.

El estampado generalmente se realiza en láminas de metal en frío. Ver Forja para operaciones de conformado de metal en caliente.

Breve historia

Se cree que las primeras monedas provinieron del siglo VII a.C. Fueron acuñadas por los lidios en lo que hoy es Turquía. El martillado de monedas siguió siendo el método más importante de producción de monedas hasta 1550. Marx Schwab en Alemania desarrolló un nuevo proceso de estampado en el que hasta 12 hombres giraban una gran rueda para prensar metal en monedas. El proceso de perforación se innovó aún más en la década de 1880.

Las piezas estampadas se usaron para bicicletas producidas en masa en la década de 1880. El estampado reemplazó la forja a troquel y el mecanizado, resultando en costos enormemente reducidos. Aunque no eran tan fuertes como las piezas forjadas a troquel, eran de calidad suficiente.

En 1890, las piezas de bicicleta estampadas se importaron de Alemania a EE. UU. Las empresas estadounidenses luego comenzaron a hacer fabricar máquinas de estampado a medida por fabricantes de máquinas herramienta estadounidenses. A través de investigación y desarrollo, Western Wheel pudo estampar la mayoría de las piezas de bicicleta.

Varios fabricantes de automóviles adoptaron el estampado de piezas. Henry Ford desafió las recomendaciones de sus ingenieros de usar piezas de estampado, pero cuando su empresa no pudo satisfacer la demanda con forja a troquel, Ford se vio obligado a usar piezas de estampado.

En la historia del estampado de metal, forja y estirado profundo, las prensas de todo tipo son la columna vertebral de la fabricación de metal. Los procesos se mejoran aún más moviendo más metal en una sola carrera de prensa. Las prensas y dispositivos de automatización interconectados aumentan las tasas de producción, reducen los costos laborales y proporcionan más seguridad para los trabajadores.

En el entorno actual de estampado de metal, controles como I-PRESS con Connected Enterprise pueden registrar historial, enviar informes, o el control I-PRESS & Automation puede verse desde dispositivos remotos o móviles. Una nueva tendencia en la recopilación de información sobre la producción actual para datos históricos.

Tipos de estampado de metal

Hay tres tipos principales de técnicas de estampado de metal: progresivo, cuatro deslizamientos y estirado profundo.

1. Estampado con troquel progresivo

El estampado con troquel progresivo presenta una serie de estaciones, cada una con una función única.

Primero, la tira de metal se alimenta a través de una prensa de estampado progresivo. La tira se desenrolla constantemente desde una bobina y entra en la prensa de troquel, donde cada estación en la herramienta realiza un corte, perforación o doblado diferente. Las acciones de cada estación sucesiva se suman al trabajo de las estaciones anteriores, resultando en una pieza completada.

Un fabricante podría tener que cambiar repetidamente la herramienta en una sola prensa u ocupar varias prensas, cada una realizando una acción requerida para una pieza completada. Incluso usando múltiples prensas, a menudo se requerían servicios de mecanizado secundario para completar realmente la pieza. Por esa razón, el estampado con troquel progresivo es la solución ideal para piezas de metal con geometría compleja para cumplir con:

• Tiempos de respuesta más rápidos
• Menor costo laboral
• Longitud de corrida más corta
• Mayor repetibilidad

2. Estampado de cuatro deslizamientos

Cuatro deslizamientos, o multi-deslizamiento, implica alineación horizontal y cuatro deslizamientos diferentes; en otras palabras, cuatro herramientas se usan simultáneamente para dar forma a la pieza de trabajo. Este proceso permite cortes intrincados y dobleces complejos para desarrollar incluso las piezas más complejas.

El estampado de metal de cuatro deslizamientos puede ofrecer varias ventajas sobre el estampado de prensa tradicional que lo convierten en una opción ideal para muchas aplicaciones. Algunas de estas ventajas incluyen:

• Versatilidad para piezas más complejas
• Más flexibilidad para cambios de diseño

Como su nombre indica, un cuatro deslizamientos tiene cuatro deslizamientos, lo que significa que se pueden usar hasta cuatro herramientas diferentes, una por deslizamiento, para lograr múltiples dobleces simultáneamente. A medida que el material entra en un cuatro deslizamientos, se dobla en rápida sucesión por cada eje equipado con una herramienta.

3. Estampado por estirado profundo

El estirado profundo implica tirar de una blanca de chapa metálica hacia el troquel mediante un punzón, formándola en una forma. El método se denomina "estirado profundo" cuando la profundidad de la pieza estirada supera su diámetro.

Este tipo de conformado es ideal para crear componentes que necesitan varias series de diámetros y es una alternativa rentable a los procesos de torneado, que típicamente requieren usar más materia prima. Aplicaciones y productos comunes hechos de estirado profundo incluyen:

• Componentes automotrices
• Piezas de aeronaves
• Relés electrónicos
• Utensilios y utensilios de cocina

Estampado de corrida corta

El estampado de metal de corrida corta requiere gastos mínimos de utillaje inicial y puede ser una solución ideal para prototipos o proyectos pequeños. Después de crear la blanca, los fabricantes usan una combinación de componentes de utillaje personalizados e insertos de troquel para doblar, perforar o taladrar la pieza.

Las operaciones de conformado personalizadas y el tamaño de corrida más pequeño pueden resultar en un cargo por pieza más alto, pero la ausencia de costos de utillaje puede hacer que la corrida corta sea más rentable para muchos proyectos, especialmente aquellos que requieren respuesta rápida.

Operación de estampado

El estampado, también llamado prensado, implica colocar chapa metálica plana, ya sea en forma de bobina o blanca, en una prensa de estampado. En la prensa, una herramienta y una superficie de troquel forman el metal en la forma deseada. Perforación, corte, doblado, acuñado, estampado en relieve y ribeteado son todas técnicas de estampado utilizadas para dar forma al metal.

• Doblado – el material se deforma o dobla a lo largo de una línea recta.
• Ribeteado – el material se dobla a lo largo de una línea curva.
• Estampado en relieve – el material se estira en una depresión poco profunda. Se usa principalmente para agregar patrones decorativos. Ver también Repoussé y chasing.
• Corte – se corta una pieza de una lámina del material, generalmente para hacer una blanca para procesamiento posterior.
• Acuñado – un patrón se comprime o aprieta en el material. Tradicionalmente usado para hacer monedas.
• Estirado – el área de superficie de una blanca se estira en una forma alternativa mediante flujo controlado de material. Ver también estirado profundo.
• Estiramiento – el área de superficie de una blanca se aumenta por tensión, sin movimiento hacia adentro del borde de la blanca. A menudo usado para hacer piezas de carrocería automotriz lisas.
• Planchado – el material se aprieta y reduce en espesor a lo largo de una pared vertical. Usado para latas de bebidas y cartuchos de munición.
• Reducción/Estrechamiento – usado para reducir gradualmente el diámetro del extremo abierto de un recipiente o tubo.
• Rizado – deformar material en un perfil tubular. Las bisagras de puerta son un ejemplo común.
• Doblado de borde – doblar un borde sobre sí mismo para agregar espesor. Los bordes de las puertas de automóviles suelen estar doblados.

La perforación y el corte también pueden realizarse en prensas de estampado. El estampado progresivo es una combinación de los métodos anteriores realizada con un conjunto de troqueles en fila a través de los cuales una tira de material pasa un paso a la vez.

Beneficios del estampado de metal

Si necesita crear una pieza, componente o producto de metal, hay muchas ventajas de asociarse con una empresa que ofrece los servicios de máquinas de estampado de metal.

1. Precisión

Si su producto necesita cortarse con alta precisión, una empresa de estampado tendrá las herramientas y procesos para hacerlo. Cortar una forma con tal precisión puede ser un gran gasto y puede ser tentador reducir costos descuidando esta área de producción. Una empresa de estampado permite un producto de mayor calidad a menor precio.

2. Consistencia

Algunas empresas le dirían que la precisión consistente solo está garantizada cortando piezas una por una, pero la mayoría de las principales empresas de metal coinciden en que esto no es cierto.

La consistencia en la producción en masa se puede lograr controlando cuidadosamente todo el proceso, comenzando con un diseño asistido por computadora (CAD) preciso, utillaje adecuado, máquinas de estampado de metal operadas profesionalmente, así como control de calidad para inspeccionar cada pieza y garantizar uniformidad en los productos.

3. Producción en masa

Este habla por sí solo. ¿Necesita una gran cantidad de productos de calidad? Contrate una empresa que tenga la maquinaria y herramientas para gestionar su proyecto de manera rápida y eficiente.

4. Espacio de trabajo

Si subcontrata su estampado a una empresa fuera de la suya, entonces no hay necesidad de asignar tiempo y espacio en su propio lugar de negocio para fabricar esos productos.

Además, le permite enfocarse en otros aspectos de su negocio y no atascado con las complejidades de la producción.

Aplicación del estampado de metal

El estampado de metal puede aplicarse a una variedad de materiales basados en sus cualidades únicas de trabajo de metal para una serie de aplicaciones en una amplia gama de industrias. El estampado de metal puede requerir el conformado y procesamiento de metales base comunes a aleaciones raras para sus ventajas específicas de aplicación.

Algunas industrias requieren la conductividad eléctrica o térmica del cobre de berilio en áreas como aeroespacial, eléctrica y la industria de defensa, o la aplicación de alta resistencia del acero y sus muchas aleaciones para la industria automotriz.

Las industrias que emplean empresas de estampado de metal incluyen (pero no se limitan a):

• Automotriz
• Maquinaria industrial
• Electrónica de consumo
• Aeroespacial
• Eléctrica
• Telecomunicaciones