TL;DR

La embutición y la perforación son procesos de corte a alta velocidad que utilizan un punzón y una matriz para cortar chapa metálica. La diferencia esencial radica en el producto deseado. En una matriz de despiece operación, la pieza que se extrae es la pieza deseada, conocida como 'embudo'. Por el contrario, en una matriz de perforación operación, el material extraído es desecho (un 'testigo'), y la chapa restante con el agujero recién creado es la pieza deseada.

El Proceso Fundamental de Corte por Cizallamiento: Cómo Funcionan la Embutición y la Perforación

En esencia, tanto el embutido como el punzonado son operaciones mecánicas de cizallado que separan una pieza de metal de una lámina o tira más grande. El proceso depende de la interacción entre un punzón (el componente macho) y una matriz (el componente hembra). Cuando una prensa se activa, impulsa el punzón a través del material base y dentro de la abertura de la matriz, generando una enorme fuerza de corte que separa el metal. Esta acción fundamental es idéntica en ambos procesos y ocurre en tres etapas distintas.

Según análisis detallados del ciclo de corte, la primera etapa es deformación plástica la compresión inicial. Cuando el punzón entra en contacto con el material, ejerce una fuerza que supera el límite elástico del metal, provocando una deformación permanente. El material se dobla hacia la abertura de la matriz, creando un borde redondeado conocido como 'redondeo de matriz'. Esta compresión inicial es una característica común en todos los componentes estampados. La calidad y el tamaño de este redondeo suelen ser indicadores del estado de la herramienta y de los parámetros del proceso.

La segunda etapa es penetración , que es la verdadera fase de corte por cizallamiento. A medida que la prensa continúa su recorrido, el punzón se fuerza más profundamente en el material base. Los bordes de corte del punzón y la matriz comienzan a cizallar el metal, creando una banda lisa y brillante en el borde cortado tanto del troquel como del material principal. En condiciones ideales, esta banda cizallada constituirá aproximadamente un tercio del espesor del material. Esta fase requiere una fuerza inmensa y es donde la precisión de los componentes de la matriz es más crítica.

Finalmente, el proceso concluye con el fractura la presión continua del punzón provoca concentraciones de tensión que llevan a la fractura. Las fracturas se propagan desde el lado del punzón y desde el lado de la matriz del material hasta que se encuentran, completando así la separación. Esta fractura crea la parte de 'rotura' del borde cortado y puede dejar un pequeño reborde áspero conocido como 'burr'. Aunque la física subyacente es la misma, la intención de diseño de una matriz de embutición frente a una matriz de punzonado determina qué lado de este corte se convierte en el producto final.

Distinción principal: pieza de trabajo frente a desecho

La distinción principal y más crítica entre una matriz de embutición y una matriz de punzonado es su propósito, específicamente qué parte del material cortado se considera el producto y qué parte se descarta como desecho. El embutido crea las características externas de una pieza, mientras que el punzonado crea sus características internas. Esta diferencia fundamental en la intención determina el diseño de la herramienta y el enfoque del control de calidad.

En un el blanqueo en la operación, la pieza perforada del material base es la pieza deseada. El material restante, conocido como tira de desecho o armazón, se descarta. Todo el proceso está diseñado para garantizar la precisión dimensional y la calidad del borde de la pieza perforada, denominada 'blank'. Por ejemplo, la fabricación de monedas, arandelas o engranajes planos son todas operaciones de blanking, ya que la pieza pequeña y separada es el producto final.

Por el contrario, una perforación la operación se realiza para crear un agujero o abertura en una pieza. En este caso, el material que se perfora —el punzón— se considera desecho. La lámina más grande o la pieza, que ahora contiene un agujero con una ubicación precisa, es el producto deseado. Crear agujeros para tornillos en un chasis de ordenador, ranuras de ventilación en una carcasa o agujeros de posición en una ménsula son todos ejemplos de piercing. El enfoque está en la precisión del tamaño, forma y posición del agujero.

Esta distinción tiene un impacto directo en el diseño de la herramienta. En un troquel de embutición, las dimensiones de la abertura del troquel determinan el tamaño final de la pieza embutida. En un troquel de perforación, las dimensiones del punzón determinan el tamaño final del agujero. Esta diferencia sutil pero crucial guía al fabricante de herramientas a aplicar las tolerancias de fabricación bien sea al punzón o al troquel, para lograr la precisión requerida en la pieza. Si necesita la pieza que se corta, utiliza embutición. Si necesita un agujero en una pieza más grande, utiliza perforación.

Diseño del Troquel y Holgura: Detalles Técnicos

Más allá del propósito principal, el diseño técnico de la matriz, particularmente el juego de corte, es un factor crítico que diferencia las operaciones de alta calidad. El juego de corte se define como el espacio entre el borde de corte del punzón y el borde de corte correspondiente de la matriz. Un juego adecuado es esencial para la calidad de la pieza terminada y para la durabilidad de la herramienta misma. La selección de este juego depende del tipo de material, espesor y características deseadas del borde.

Una holgura incorrecta conduce a defectos predecibles. Si la holgura es excesiva, el material se introduce en la abertura del troquel antes de cortarse, lo que resulta en un redondeo grande y pronunciado en el borde del troquel y una rebaba significativa. La banda de corte se vuelve muy pequeña, y la calidad del borde de la pieza es pobre. Si la holgura es insuficiente, se genera un esfuerzo excesivo tanto en el material como en las herramientas. Esto puede provocar un cizallamiento secundario (una segunda banda bruñida en la superficie de fractura), requiere una fuerza de punzonado mucho mayor y conduce a un desgaste rápido de los filos de corte del punzón y el troquel.

La holgura óptima representa un equilibrio entre la calidad del borde y la vida útil de la herramienta. Las pautas generales para el acero suelen expresarse como un porcentaje del espesor del material por lado:

• Estampado de Precisión: Para superficies de corte de alta calidad con rebabas mínimas, la holgura suele ser pequeña, alrededor del 5% del espesor del material.
• Estampado convencional: Para prolongar la vida del troquel y reducir la fuerza de punzonado, la holgura es ligeramente mayor, normalmente entre el 8% y el 10% del espesor del material.

Lograr estas tolerancias precisas en la fabricación de herramientas requiere una experiencia significativa. Los fabricantes líderes de utillajes personalizados, como Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , se especializan en la creación de matrices de estampado automotriz de alta precisión, donde el control de estos parámetros es esencial para producir millones de componentes con calidad constante. Otra característica clave del diseño es el desahogo angular, una ligera inclinación en la abertura de la matriz que permite que la pieza o el residuo atraviesen sin atascarse, aliviando la presión interna después del corte.

Contexto Industrial: Explicación de Punzonado, Perforado y Corte

En entornos industriales, los términos 'perforado' y 'punzonado' a menudo se utilizan indistintamente, lo que puede generar confusión. Aunque el punzonado es un proceso distinto, el punzonado actúa como una categoría más amplia que funcionalmente se superpone con el perforado. Comprender este matiz es clave para una comunicación clara en un entorno de fabricación.

Pulsado es el término general para un proceso que utiliza un punzón y una matriz para crear una característica en chapa metálica. Sin embargo, en su uso técnico más común, punzonado se refiere a una operación en la que el material eliminado es considerado desecho. Por esta definición, el punzonado es funcionalmente idéntico al perforado. Ambos procesos crean agujeros, ranuras u otras características internas en una pieza de trabajo, y el troquel se descarta.

La clave es siempre considerar la intención. Una analogía sencilla ayuda a clarificar la relación: si utilizas un perforador de oficina estándar en una hoja de papel para colocarla en una carpeta, estás perforación o pulsado haciendo agujeros; el papel es la pieza y los pequeños círculos de papel son desecho. Si estuvieras recolectando esos pequeños círculos para usarlos como confeti, estarías el blanqueo produciendo el confeti; los círculos son la pieza y la hoja de papel es el desecho.

Para resumir la relación:

• Embutición (Blanking): El material extraído mediante el punzonado es el producto deseado.
• Perforación: El material restante después de que el punzón crea un agujero es el producto deseado.
• Punzonado: Un término general que a menudo se usa de forma indistinta con perforación, donde el objetivo es crear un agujero y el material eliminado es considerado desecho.

Por lo tanto, al hablar de una operación de troquelado de metal, es fundamental aclarar qué parte del material es el producto final. Esto asegura que el troquel se diseñe correctamente y que todas las personas involucradas, desde el ingeniero hasta el herramental, comprendan el objetivo del proceso.

Preguntas Frecuentes

1. ¿Cuál es la diferencia entre perforación y punzonado?

La diferencia fundamental radica en el producto deseado. En el punzonado, la pieza cortada de la lámina metálica es el producto final, utilizada para crear las características externas de un componente. En la perforación, el material cortado es desecho, y el objetivo es crear un agujero o forma interna en la lámina metálica restante.

2. ¿Qué es un troquel de punzonado?

Una matriz de embutición es una herramienta especializada para el trabajo de metales compuesta por un punzón y un juego de matrices. Se utiliza en una prensa para realizar una operación de cizallado que recorta piezas planas de material en bruto. La característica distintiva es que la matriz, junto con el punzón, está diseñada para producir una forma específica (la 'pieza en bruto') que se utilizará como pieza final.

3. ¿Cuál es el juego entre punzón y matriz para embutición y perforación?

El juego entre punzón y matriz es el espacio entre los bordes cortantes del punzón y la matriz. El juego óptimo varía según el espesor del material y la calidad deseada. Para trabajos de precisión con mínimos rebabas, el juego suele ser aproximadamente del 5 % del espesor del material por lado. Para operaciones convencionales donde la prioridad es prolongar la vida útil de la herramienta, es común un juego mayor del 8 % al 10 %.

4. ¿Cuál es la diferencia entre embutición y punzonado?

Mientras que el troquelado produce una pieza utilizable a partir del material que se recorta, el punzonado generalmente se utiliza como sinónimo de perforación. En una operación de punzonado, el objetivo es crear un agujero en la pieza de trabajo, y el material que se elimina se considera desecho. La diferencia clave radica siempre en si la pieza extraída o la lámina restante es el producto deseado.