TL;DR

Un joc d'estampes és una eina de fabricació de precisió que talla i forma xapes metàl·liques en una forma específica. Els seus components essencials funcionen conjuntament per garantir exactitud i repetibilitat. Les parts principals inclouen les plaques de matriu (o sabates) fonamentals que subjecten tot el conjunt, espigues i buits guia per a l'alineació precisa, i els elements de treball com punçons i blocs de matriu que realitzen les operacions reals de tall i conformació. Altres components addicionals com molles i coixinets controlen el flux del material i proporcionen la força necessària.

La base: anatomia central del joc d'estampes

Al cor de qualsevol operació d'embutició hi ha el joc d'estampes, que fa de base robusta per a tots els altres components de treball. Els elements principals d'aquesta base són les plaques d'estampa, també conegudes com a sabates d'estampa. Un joc d'estampes complet consta d'una sabata superior (que allotja el conjunt de punçó) i una sabata inferior (que allotja el bloc d'estampa), que es posen en perfecta alineació mitjançant components guia. Aquestes plaques estan mecanitzades minuciosament en acer d'alta qualitat o aluminio perquè siguin perfectament planes i paral·leles, un requisit fonamental per produir peces consistents i de gran qualitat. La selecció del material depèn de l'aplicació; mentre que l'acer és habitual per la seva durabilitat, l'alumini sovint és preferit per la seva menor pes, mecanitzat més ràpid i una excel·lent absorció del xoc, cosa que el fa ideal per a estampes de tallat d'alta impacte.

El disseny i el gruix de les sabates del motlle estan directament relacionats amb la quantitat de força que ha de suportar el motlle. Per exemple, un motlle de cunyatge, que comprimeix metall sota una pressió immensa, requereix sabates molt més gruixudes i robustes que un motlle senzill utilitzat per operacions d'embalat lleu. Aquesta resistència fonamental evita la deflexió i assegura que la força de la premsa es transmeti eficientment a la peça. La sabata inferior del motlle sol anar mecanitzada amb forats col·locats estratègicament. Aquestes obertures permeten que els residuals i materials sobrants generats durant operacions de perforació o embutició caiguin i siguin eliminats de la premsa, evitant així danys al motlle i aturades operatives.

A més, el joc de matrius és la interfície entre l'eina i la màquina premsa. Les sabates superior i inferior tenen elements de fixació, com mànecs o forats per a cargols, que subjecten tot el conjunt de la matriu al carro de la premsa i a la placa de suport. Aquesta fixació segura és essencial per a la seguretat i la precisió operativa. Per a aplicacions complexes, especialment en indústries com la fabricació d'automòbils, el disseny del joc de matrius és fonamental. Empreses com Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. especialitzen en la creació de matrius d'estampació personalitzades on els components fonamentals estan dissenyats per satisfer les exigències extremes de la producció de peces automotrius complexes amb alta precisió i durabilitat.

Precisió en moviment: espigues guia, buits guia i blocs laterals

Encara que les vores de la matriu proporcionen la base, la precisió extraordinària d'una matriu d'estampació s'aconsegueix mitjançant el seu sistema de guia. Els components principals responsables d'això són els pern d'orientació (anomenats també pilars o posts de guia) i els casquets de guia. Aquests elements treballen en conjunt per assegurar que les meitats superior i inferior de la matriu s'alineïn perfectament a cada cop del prems, sovint mantenint toleràncies tan ajustades com 0,0001 polzades. Aquesta alineació exacta és crucial per mantenir la separació correcta entre punsons de tall i blocs de matriu, cosa que afecta directament la qualitat de les peces, el desgast de les eines i la vida útil de la matriu.

Hi ha dos tipus principals de sistemes de guia de punts, cadascun adequat per a diferents exigències operatives. L'opció tradicional són els punts de fricció, que són punts d'acer temperat i rectificats amb precisió que llisquen dins buits de bronze-alumini. Aquests buits sovint incorporen taps de grafit per autolubricació, per minimitzar la fricció i el desgast. L'alternativa és un sistema de tipus rodamunt de boles, on els punts es mouen sobre una sèrie de rodamunts de boles sostinguts en una gàbia. Aquest disseny redueix dràsticament la fricció, permetent velocitats més altes de premsa sense generar calor excessiva, i facilita als tècnics separar les meitats del motlle per manteniment.

En operacions on es generen empentes laterals importants —per exemple, en matrius de formació o accionades per cames— els passadors guia solets poden no ser suficients per evitar la deflexió. En aquests casos, s'hi afegueixen calces laterals. Aquestes són blocs d'acer robustos i mecanitzats amb precisió que s'instal·len als dos suports de matriu i que encaixen entre si per absorbir les forces laterals. Normalment utilitzen plaques d'ús fetes de metalls diferents, com ara acer contra bronze-alumini, per evitar gripatges i assegurar un funcionament suau. És un principi fonamental en el disseny de matrius que els components guia tenen la funció d'alignar una matriu que funciona correctament, no de compensar un martinet de premsa mal mantingut o desalineat.

L'extrem de treball: punsons, blocs de matriu i suports

Els components que realitzen el treball real de tallar i conformar la xapa són el punxó i el bloc de matriu. El punxó és el component masculí, normalment muntat al calçat superior de la matriu, que empenta cap al material. El bloc de matriu, o cavitat de la matriu, és el component femení, muntat al calçat inferior, que defineix la forma final de la peça. La relació precisa i el joc entre el punxó i el bloc de matriu determinen la qualitat del tall o conformació.

Els punxons i els blocs de matriu s'utilitzen per a diverses operacions, i la seva terminologia reflecteix la seva funció. Per exemple, una operació de 'embutició' és quan la peça extreta de la xapa és la peça desitjada, coneguda com a embutició. Al contrari, una operació de 'perforació' és quan el punxó crea un forat a la peça, i el material extret, anomenat lluna, es descarta com a rebuig. Aquests components treballadors són responsables de nombrosos processos, inclosos:

• Embutició: Tallar el perfil exterior d'una peça a partir de la xapa.
• Perforació: Creació de forats interiors o característiques a la peça.
• Coining: Aplicació d'alta pressió per estampar una impressió detallada al metall.
• Dibuix: Estirament i conformació de xapa metàl·lica en formes profundes, com de tassó.
• Doblegat: Conformació del material al llarg d'un eix recte.

Per facilitar el manteniment i els canvis ràpids, sovint es subjecten les punzones mitjançant portapunzones. Un dels tipus més comuns és el portapunzones de bola amb bloqueig. Aquest dispositiu utilitza un rodamant de bola amb molla que encaixa en una ranura amb forma de llàgrima al mànec de la punzó. Aquest sistema permet que un tècnic de manteniment de matrius extregui ràpidament una punzó desgastada o trencada i instal·li una de nova sense desmuntar tota la matriu, reduint significativament el temps d'inactivitat. Aquesta modularitat és una característica clau del disseny modern i eficient de matrius.

Control del Material i Aplicació de Força: Contrapunxes i Molles

Gestionar eficaçment la xapa metàl·lica durant una operació d'embutició a alta velocitat és igual de crític que el tall i el formateig mateixos. Aquesta és la funció de diverses vores i molles dins el joc d'utillatge. Una vora és una placa carregada amb pressió que subjecta, controla o desenrotlla el metall. Per exemple, una vora desenroscadora és una placa amb molles que envolta els punsons de tall. Després que un punsó perfori el material, l'elasticitat del metall fa que aquest s'enganxi al punsó; la vora desenroscadora manté el material fixat, permetent que el punsó es retiri netament.

En les operacions de conformació, s'utilitzen altres tipus de coixinets. Els coixinets de pressió són essencials en el plegat per estirament, on subjecten fermament el material contra la secció inferior de la matriu per garantir un plec net i precís. En operacions d'estampació profunda, els coixinets d'estirament (també anomenats pinces) apliquen una pressió controlada al perímetre de la xapa. Aquesta pressió és fonamental per regular el flux del material cap a la cavitat de la matriu. Una pressió insuficient permet que el material formi arrugues, mentre que una pressió excessiva restringeix el flux i pot provocar que la peça es fissuri o trenqui. Aquests coixinets solen fixar-se amb components com espigues o cargols d'espiga, que els permeten moure's amunt i avall aplicant una força constant.

La força per a aquests coixinets és subministrada per molles. La selecció de la molla depèn de la força, la cursa i els requisits de cicle de vida de l'aplicació. Els tres tipus principals són:

• Molles helicoidals: Fabricades d'acer per molles, són habituals, econòmiques i adequades per a aplicacions que requereixen una força moderada.
• Molles de poliuretà: Aquests proporcionen una bona pressió d'estripping i s'utilitzen sovint en eines de prototip o de curta tirada a causa del seu cost més baix.
• Molles de gas nitrogen: Són cilindres carregats amb gas nitrogen que poden generar una força extremadament elevada i constant durant tot el recorregut de la premsa. Tenen una vida útil molt llarga i són preferits per a aplicacions exigents com l'estampació profunda.

Preguntes freqüents

1. Què és un component de matriu?

Un component d'estampadora és qualsevol peça individual que forma un conjunt complet d'una matriu d'estampació. Aquests components treballen junts per tallar o conformar xapa metàl·lica. Els exemples clau inclouen plaques de matriu (la base), espigues i bushings de guia (per a l'alineació), punçons i blocs de matriu (els elements de tall/conformació), molles (per a la força) i coixinets extractor (per al control del material). Cada component té una funció específica essencial per al rendiment general i la precisió de la matriu.

2. Quins són els components de la col·locació en motlle?

Encara que sembli similar, la col·locació en motlle és un procés de fabricació diferent del punxonatge. La col·locació en motlle consisteix a forçar metall fos sota alta pressió dins una cambra de motlle, anomenada motlle o matriu. Els components principals inclouen les dues meitats del motlle (el motlle de coberta i el motlle d'expulsió), un sistema de passadors d'expulsió per expulsar la peça solidificada i canals o conductes que dirigeixen el metall fos cap a la cambra. Els materials utilitzats són normalment aliatges no ferrosos com l'alumini, el zinc i el magnesi.

3. Què són els components tallats amb motlle?

Els components tallats amb motlle són peces produïdes mitjançant un procés anomenat tall amb motlle, que sovint s'utilitza per a materials més tous com paper, plàstic, teixit o espuma, a més de metalls primes. El 'motlle' en aquest context pot ser una fulla afilada amb forma personalitzada (un motlle de regla d'acer) que es prem contra el material per retallar una forma específica, molt com un trossejador de galeta. Els productes resultants s'utilitzen en aplicacions des d'envasos i juntes fins a aïllants electrònics i dispositius mèdics.