Matrices para prensas plegadoras: guía definitiva

¿Qué son las matrices de prensa plegadora?

El matriz de prensa plegadora Es una herramienta que utiliza la prensa plegadora para formar chapa metálica. Esta herramienta consta de varios componentes y la composición de las herramientas puede variar.

La función principal de la matriz de la prensa plegadora es alterar el estado físico del material que se está formando, dando así forma a la pieza.

Las matrices de prensa plegadora se pueden dividir en varias partes, entre ellas la matriz superior, la matriz inferior, el riel guía y la base de la matriz inferior. Estas matrices ofrecen una gran versatilidad y muchas de ellas se pueden fabricar.

PD: respecto a cómo hacer matrices para prensa plegadora, trataremos este tema más adelante.

Matrices de prensa plegadora de uso común

Para prolongar la vida útil del molde, el prensa plegadora Los punzones y matrices se diseñan con esquinas redondeadas siempre que sea posible. Las matrices de prensa plegadora más utilizadas incluyen:

Matrices de curvatura en V
Troqueles de curvatura en U
Matrices de curvatura en Z

Por lo general, la altura del borde con reborde debe ser al menos tres veces el espesor de la placa (t), o L ≥ 3t. Si la altura del borde con reborde es demasiado baja, se vuelve difícil de moldear incluso cuando se utiliza una matriz de doblado.

Matrices para prensas plegadoras

Segmento de matriz para prensa plegadora

Normalmente, la longitud estándar de un juego de punzón y matriz para prensa plegadora es de 835 mm, y se puede dividir en varios tamaños para adaptarse al plegado de piezas de trabajo de diferentes longitudes.

Los tamaños generalmente incluyen 10 mm, 15 mm, 20 mm, 40 mm, 50 mm, 100 mm, 200 mm y 300 mm, con un total de hasta 835 mm.

Materiales para matrices de prensa plegadora

¿De qué están hechas las matrices de prensa plegadora?

Existen diversos materiales que pueden utilizarse para fabricar herramientas de prensa plegadora, entre ellos acero, materiales de aleación y materiales poliméricos, entre otros.

Actualmente, el acero es el material más utilizado para producir herramientas de prensa plegadora, incluido el acero T8, el acero T10, el 42CrMo y el Cr12MoV.

42CrMo es un acero de aleación de alta resistencia que ha sido sometido a temple y revenido para mostrar alta resistencia y tenacidad.

Puede funcionar a bajas temperaturas de hasta -500 °C y es conocido por su alta resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste.

Los materiales comunes utilizados para las matrices de prensa plegadora se pueden dividir en ocho categorías.

• Acero al carbono para herramientas

Los aceros para herramientas de carbono T8A y T10A se utilizan con frecuencia en la fabricación de matrices para prensas plegadoras debido a su buena maquinabilidad y rentabilidad.

Sin embargo, estos materiales tienen poca templabilidad y dureza al rojo y pueden sufrir deformaciones significativas durante el tratamiento térmico. Además, tienen una baja capacidad para soportar cargas.

• Acero para herramientas de baja aleación

Al incorporar la cantidad adecuada de elementos de aleación al acero para herramientas de carbono, se produce acero para herramientas de baja aleación, lo que reduce la tendencia a la deformación y al agrietamiento durante el temple y mejora la templabilidad y la resistencia al desgaste del acero.

Algunos de los aceros de baja aleación comúnmente utilizados en la producción de matrices para prensas plegadoras incluyen CrWMn, 9Mn2V, 7CrSiMnMoV y 6CrNiSiMnMoV.

• Acero para herramientas con alto contenido de carbono y cromo

El acero para herramientas con alto contenido de carbono y cromo es conocido por su buena templabilidad, tenacidad y resistencia al desgaste.

Sufre una deformación mínima durante el tratamiento térmico, lo que lo convierte en un acero muy resistente al desgaste con una capacidad de carga solo superada por el acero de alta velocidad.

Sin embargo, debido a la importante segregación de carburo, se requieren recalcado y estirado repetidos (recalcado axial y estirado radial) para reducir la naturaleza heterogénea de los carburos y mejorar su rendimiento.

Algunos de los aceros para herramientas con alto contenido de carbono y cromo más comunes incluyen Cr12, Cr12MoV y Cr12MoV1.

• Acero para herramientas con alto contenido de carbono y cromo medio

Los aceros para herramientas con alto contenido de carbono y cromo medio utilizados para matrices de prensas plegadoras incluyen Cr4W2MoV, Cr6W, Cr5MoV, entre otros.

Estos materiales tienen un bajo contenido de cromo, menos carburos eutécticos, distribución uniforme de carburos, deformación mínima durante el tratamiento térmico, buena templabilidad y dimensiones estables.

En comparación con el acero con alto contenido de carbono y cromo, que pueden presentar una segregación de carburo significativa, estos materiales ofrecen propiedades mejoradas.

• Acero de alta velocidad

El acero de alta velocidad se utiliza con frecuencia en la producción de matrices para prensas plegadoras debido a su alta dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la compresión. También tiene una gran capacidad de carga.

Se utilizan comúnmente aceros de alta velocidad como W18Cr4V, W6Mo5 y Cr4V2 con tungsteno reducido, así como 6W6Mo5 y Cr4v desarrollados para mejorar la tenacidad.

Para mejorar su distribución de carburo, el acero de alta velocidad también requiere forja.

• Acero básico

El acero básico se produce añadiendo una pequeña cantidad de otros elementos al acero de alta velocidad y ajustando el contenido de carbono para mejorar sus propiedades.

Esto da como resultado propiedades mejoradas en comparación con el acero de alta velocidad, como mayor resistencia al desgaste y dureza, así como mejor resistencia a la fatiga y tenacidad.

Es un acero para matrices de prensa plegadora con alta resistencia y tenacidad, y es más rentable que el acero de alta velocidad.

Los materiales de acero básicos comúnmente utilizados en matrices de prensa plegadora incluyen 6Cr4W3Mo2VNb, 7Cr7Mo2V2Si, 5Cr4Mo3SiMnVAL, entre otros.

• Carburo cementado y carburo cementado unido con acero

La dureza y la resistencia al desgaste del carburo cementado en el acero para matrices de plegadoras son las más altas, pero su resistencia y tenacidad al doblarse son pobres.

El cobalto de tungsteno se utiliza como carburo cementado en las matrices de prensa plegadora.

Para matrices de plegado que requieren un bajo impacto y una alta resistencia al desgaste, se puede seleccionar carburo cementado con bajo contenido de cobalto. Para matrices de alto impacto, se puede utilizar carburo cementado con alto contenido de cobalto.

El carburo cementado unido con acero se fabrica mediante pulvimetalurgia, utilizando polvo de hierro y una pequeña cantidad de polvo de elementos de aleación (como cromo, molibdeno, tungsteno o vanadio) como aglutinante y carburo de titanio o carburo de tungsteno como fase dura.

La matriz del carburo cementado unido con acero es acero, lo que soluciona la escasa tenacidad y el difícil procesamiento del carburo cementado.

Este material se puede cortar, soldar, forjar y tratar térmicamente. El carburo cementado con aglomerante de acero contiene muchos carburos y tiene una dureza y una resistencia al desgaste inferiores a las del carburo cementado, pero superiores a las de otros grados de acero.

Después del temple y revenido, su dureza puede alcanzar 68-73 HRC.

• Nuevos materiales

El material utilizado para la herramienta de prensa plegadora es un tipo de acero para matrices de trabajo en frío, y sus principales requisitos de rendimiento son resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste.

Actualmente, la tendencia de desarrollo en el acero para matrices de prensa plegadora tiene dos direcciones principales, ambas centradas en el acero de alta aleación D2 (Cr12MoV).

(1) Para mejorar la tenacidad de las matrices de las prensas plegadoras es necesario reducir el contenido de carbono y de elementos de aleación y mejorar la uniformidad de la distribución de carburo en el acero. Entre los ejemplos de esta dirección se incluyen 8CrMo2V2Si y Cr8Mo2SiV.

(2) Mejorar la resistencia al desgaste de las matrices de las prensas plegadoras para permitir una producción automatizada, de alta velocidad y de gran volumen con acero rápido en polvo. Un ejemplo de esta dirección es el acero 320CrVMo13.

Tratamiento térmico de herramientas para prensas plegadoras

Para mejorar sus características mecánicas, las herramientas se someten a tratamientos térmicos como el temple y el endurecimiento.

QUENCHUFANDO:

Se trata de un tratamiento térmico que consiste en calentar y enfriar posteriormente el acero para reducir la tensión interna del material. Durante el proceso de calentamiento se produce martensita, que tiene una estructura muy dura y una alta resistencia a la tracción, pero una baja resiliencia.

Como resultado, el material puede romperse fácilmente; para evitar este problema, el acero se templa mediante un enfriamiento controlado. La velocidad de enfriamiento durante el templado tiene un efecto importante en la tensión residual del acero, ya que cuanto más lenta sea la fase de enfriamiento, más débil será la tensión residual.

Los tipos de acero que pueden someterse a este tratamiento contienen entre 0,4 y 0,61 TP3T de carbono y, por lo tanto, se denominan aceros templados y revenidos.

ENDURECIMIENTO:

La finalidad de este tratamiento es aumentar la dureza del material y consiste en calentar el acero a una temperatura determinada y luego enfriarlo rápidamente.

El método habitual utilizado para medir la dureza de las herramientas es el ensayo de dureza Rockwell que se realiza con los penetradores cónicos (HRC) o esféricos (HRB).

Se trata de aumentar gradualmente la carga sobre el instrumento. La dureza se determina por la profundidad de penetración del penetrador en la pieza.

IENDURECIMIENTO POR INDUCCIÓN:

Este es el tratamiento térmico más común para herramientas de prensa plegadora, pero como es un tratamiento de superficie, afecta solo a la capa externa de una herramienta.

Este tipo de endurecimiento utiliza el principio de inducción electromagnética: al colocar un material conductor (una bobina) en un fuerte campo magnético alterno, la herramienta se calienta a una temperatura alta y luego se enfría rápidamente mediante un flujo de refrigerante.

El endurecimiento por inducción crea superficies muy duras, resistentes al desgaste y a la fatiga sin afectar la tenacidad del núcleo.

ENDURECIMIENTO DEL NÚCLEO:

Algunos fabricantes de herramientas para plegadora utilizan el endurecimiento del núcleo para obtener una dureza consistente en toda la herramienta, con valores más bajos para la superficie, que generalmente sufre desgaste.

Longitud y precisión

Antiguamente, las herramientas para prensas plegadoras se fabricaban en una sola pieza, de la misma longitud que la prensa plegadora o el perfil a doblar. Estas herramientas de acero se cepillaban, ya que el temple y el rectificado las deformaban debido a su longitud. Como las herramientas no se podían mecanizar, su precisión era bastante baja, de unos 0,1 mm por metro.

Con la llegada de las nuevas tecnologías la precisión de las herramientas de plegado ha mejorado significativamente. Hoy en día se producen herramientas, se templan y se mecanizan piezas que pueden garantizar una mayor precisión (0,0 mm por tol) y tienen mejores propiedades mecánicas que antes. La longitud de las herramientas de plegado varía según el tipo, por ejemplo, las herramientas Promecam tienen una longitud de 835 mm.

Las herramientas segmentadas tienen varias ventajas: longitudes modulares estándar, de modo que los operadores pueden comprar herramientas para completar la longitud total requerida;
Fácil manejo, lo que supone un ahorro de tiempo en la configuración de la prensa plegadora;
Ahorro de costes, ya que solo es necesario sustituir las secciones de la herramienta desgastadas o dañadas y no la longitud total;
Posibilidad de configurar la máquina con diferentes puestos de trabajo utilizados en secuencia y de montar herramientas con diferentes perfiles.
Es esencial que las herramientas tengan el tamaño correcto y sean perfectamente intercambiables y alineadas para aprovechar las ventajas de las prensas plegadoras modernas y garantizar curvas de alta calidad y repetibilidad.

Gracias a los acabados superficiales producidos mediante rectificadoras, se pueden fabricar herramientas de plegado modernas con un radio en la V de la matriz y en la punta del punzón.

Esto permite realizar un plegado uniforme sin marcar la chapa y conocer el punto exacto de contacto entre las herramientas y la chapa. Esta información es fundamental para que el sistema CNC de la prensa ajuste automáticamente los parámetros de plegado para conseguir la máxima repetibilidad.