Tecnología de doblado sin soldaduras de chapa metálica
La tecnología de procesamiento de chapa metálica está en constante mejora, especialmente en algunas aplicaciones como el doblado preciso de acero inoxidable, el doblado de piezas decorativas de acero inoxidable, el doblado de aleaciones de aluminio, el doblado de piezas aeronáuticas, el doblado de placas de cobre, etc., lo que plantea requisitos aún mayores sobre la calidad superficial de la pieza formada. El proceso de doblado tradicional es más propenso a causar daños en la superficie de la pieza. La superficie en contacto con el molde formará una marca o rasguño obvio, lo que afectará la estética del producto final y reducirá el juicio de valor del usuario sobre el producto.
1. Razones de las marcas de doblado
Tomemos como ejemplo el doblado de una pieza en forma de V. El doblado de chapa metálica es un proceso de formado en el que la hoja de metal primero sufre una deformación elástica y luego entra en una deformación plástica bajo la presión del punzón o matriz de la máquina de doblado. En la etapa inicial del doblado plástico, la lámina se dobla libremente. A medida que el punzón o matriz presiona la lámina, esta y la superficie interna del surco en forma de V de la matriz se van acercando gradualmente, y el radio de curvatura y el brazo de fuerza de doblado disminuyen progresivamente. Continúe aplicando presión hasta que termine el recorrido, de modo que la matriz y la lámina estén en contacto completo en tres puntos, y en este momento se completa un doblado en forma de V.
Durante el doblado, la hoja metálica será comprimida por el molde de doblado y producirá una deformación elástica, y el punto de contacto entre la hoja y el molde se deslizará a medida que avanza el proceso de doblado. Durante el proceso de doblado, la hoja experimentará dos etapas obvias: deformación elástica y deformación plástica. También habrá un proceso de mantenimiento de presión durante el doblado (contacto en tres puntos entre el molde y la hoja), por lo que se formarán tres líneas de marcación después de que se complete el proceso de doblado. Estas líneas de marcación generalmente son causadas por la compresión y fricción entre la hoja y el hombro del surco en V del molde, por lo que se les llama marcas de hombro. Las principales razones para la formación de las marcas de hombro pueden clasificarse simplemente en las siguientes categorías.
a. Método de doblado
Dado que se mencionó anteriormente que la generación de la indentación en el hombro está relacionada con el contacto entre la hoja y el hombro del V-groove del molde, las diferentes brechas entre el punzón y el molde durante el proceso de doblado afectan el estrés compresivo sobre la hoja, y la probabilidad y el grado de indentación también serán diferentes. Bajo las mismas condiciones de V-groove, cuanto mayor sea el ángulo de doblado del trabajo doblado, mayor será la deformación tensil de la hoja metálica, y mayor será la distancia de fricción de la hoja metálica en el hombro del V-groove; además, cuanto mayor sea el ángulo de doblado, mayor será el tiempo que el punzón ejerce presión sobre la hoja, y más obvia será la indentación causada por estos dos factores.
b. Estructura del V-groove del molde
Al doblar chapas metálicas de diferentes espesores, el ancho del surco en V seleccionado también es diferente. Bajo las mismas condiciones de punzón, cuanto mayor sea el tamaño del surco en V del molde, mayor será el tamaño del ancho de la marca de hundimiento. Correspondientemente, la fricción entre la chapa metálica y el hombro del surco en V del molde es menor, y la profundidad del hundimiento se reduce naturalmente. Por el contrario, cuanto más delgada sea la placa, más estrecho será el surco en V, y más evidente será la marca de hundimiento.
Hablando de fricción, otro factor relacionado con la fricción que debemos considerar es el coeficiente de fricción. El ángulo R del hombro de la ranura en V del troquel es diferente, y la fricción causada a la hoja durante el proceso de doblado también es diferente. Por otro lado, desde la perspectiva de la presión ejercida por la ranura en V del troquel sobre la hoja, cuanto mayor sea el ángulo R de la ranura en V del troquel, menor será la presión entre la hoja y el hombro de la ranura en V del troquel, y más ligero será el marcaje, y viceversa.
c. Grado de lubricación de la ranura en V del troquel
Como se mencionó anteriormente, la superficie del canal en V del troquel entrará en contacto con la hoja y producirá fricción. Cuando el molde está desgastado, la parte de contacto entre el canal en V y la hoja se volverá más y más rugosa, y el coeficiente de fricción será mayor. Cuando la hoja se desliza sobre la superficie del canal en V, el contacto entre el canal en V y la hoja es en realidad un contacto puntual entre innumerables puntos convexos rugosos y la superficie, por lo que la presión sobre la superficie de la hoja aumentará en consecuencia, y las marcas serán más evidentes.
Por otro lado, si el canal en V del troquel no se limpia antes de doblar la pieza, los residuos en el canal en V a menudo causarán marcas evidentes en la hoja. Esta situación suele ocurrir cuando el equipo dobla chapas galvanizadas, chapas de acero al carbono y otras piezas.
2.Aplicación de la tecnología de doblado sin marcas
Dado que sabemos que la razón principal de la marca de doblado es la fricción entre la hoja y el hombro en V del troquel, podemos comenzar desde un pensamiento orientado a la causa y utilizar la tecnología del proceso para reducir la fricción entre la hoja y el hombro en V del troquel. Según la fórmula de fricción f=μ·N, los factores que afectan la fricción son el coeficiente de fricción μ y la presión N, y ambos son proporcionales a la fricción. En consecuencia, se pueden formular los siguientes planes de proceso.
a. Utilizar materiales no metálicos para el hombro en V del troquel
El método tradicional de simplemente aumentar el ángulo R del hombro de la V-guía del molde no es muy efectivo para mejorar la marca de doblado. Desde la perspectiva de reducir la presión en la pareja de fricción, es posible considerar cambiar el hombro de la V-guía a un material no metálico que sea más suave que la hoja, como nailon, elastómero de PU, etc., mientras se asegura el efecto de extrusión requerido originalmente. Dado que estos materiales son fáciles de desgastar y necesitan ser reemplazados regularmente, actualmente existen varias estructuras de V-guías que utilizan estos materiales, como se muestra en la figura.
b. Cambiar el hombro de la V-guía del husillo a una estructura de bola y rodillo
También basado en el principio de reducir el coeficiente de fricción de la pareja de fricción entre la hoja y la V-guía del troquel, la pareja de fricción deslizante entre la hoja y el hombro de la V-guía del troquel puede transformarse en una pareja de fricción rodante, lo que reduce considerablemente la fuerza de fricción sobre la hoja y evita eficazmente la aparición de marcas de doblado. Actualmente, este proceso se ha aplicado ampliamente en la industria de moldes, y el troquel de doblado sin bolas es un ejemplo típico de aplicación.
Para evitar la fricción rígida entre la rueda y el surco en V del molde de doblado sin costura con rodamiento de bolas, y también para hacer que la rueda sea más fácil de rotar y lubricar, se añaden bolas, logrando así el efecto de reducir la presión y el coeficiente de fricción al mismo tiempo. Por lo tanto, las piezas procesadas por el molde de doblado sin costura con rodamiento de bolas pueden alcanzar básicamente la ausencia de marcas visibles, pero el efecto de doblado sin costura en placas suaves como el aluminio y el cobre no es bueno. Desde un punto de vista económico, dado que la estructura del molde de doblado sin costura con rodamiento de bolas es más compleja que las varias estructuras de moldes mencionadas anteriormente, el costo de procesamiento es alto y el mantenimiento es difícil, este también es un factor que los gerentes de empresa deben considerar al seleccionar.
c. El hombro del surco en V del molde se cambia a una estructura volteada
Existe otro tipo de molde en la industria que utiliza el principio de rotación del punto de apoyo para lograr la flexión de las piezas mediante el giro del hombro del troquel. Este molde cambia la estructura tradicional de surco en V del troquel estereotipado y convierte las superficies inclinadas a ambos lados del surco en V en un mecanismo de volteo. Cuando el punzón presiona la hoja, el mecanismo de volteo a ambos lados del troquel se gira hacia adentro desde el ápice del punzón gracias a la presión del punzón, de modo que la hoja se dobla y se forma. En esta condición de trabajo, la hoja y el troquel no generan fricción deslizante local evidente, sino que permanecen cerca del plano de volteo y cerca del ápice del punzón para evitar marcas de hundimiento en las piezas. La estructura de este molde es más compleja que las estructuras anteriores, con un resorte de tracción y una estructura de placa volcada, y los costos de mantenimiento y procesamiento son más altos.
d. El surco en V del troquel está aislado del metal de la lámina
Los métodos mencionados anteriormente se centran en lograr un doblado sin costuras cambiando el molde de doblado. Para los gerentes de empresas, no es recomendable desarrollar y comprar un nuevo conjunto de moldes para lograr un doblado sin costuras de piezas individuales. Desde la perspectiva del contacto por fricción, siempre que el molde y la hoja estén separados, no existe fricción. Por lo tanto, sin cambiar el molde de doblado, se puede lograr un doblado sin costuras utilizando una película flexible para evitar el contacto entre la ranura en V del troquel y la hoja. Esta película flexible también se llama película de presión de doblado sin costuras, y los materiales generalmente son caucho, PVC (cloruro de polivinilo), PE (polietileno), PU (poliuretano), etc. Las ventajas del caucho y el PVC son los bajos costos de materia prima, y las desventajas son que no son resistentes a la presión, tienen un rendimiento de protección deficiente y una vida útil corta; el PE y el PU son excelentes materiales de ingeniería, y la película de presión de doblado sin costuras fabricada con ellos como material base tiene buena resistencia a la rotura, por lo que tiene una vida útil larga y una buena protección.
La película de protección contra doblado principalmente desempeña un papel de amortiguación entre la pieza y el hombro del molde, contrarrestando la presión entre el molde y la hoja, evitando así que la pieza presente hundimientos al doblarse. Al utilizarla, basta con colocar la película de doblado sobre el molde, lo que tiene las ventajas de bajo costo y fácil uso. El grosor de la película de estampado sin doblado disponible actualmente en el mercado es generalmente de 0.5 mm, y el tamaño puede ser personalizado según las necesidades. La película de estampado sin doblado puede alcanzar una vida útil de aproximadamente 200 dobleces bajo una presión de 2t, y cuenta con una fuerte resistencia al desgaste, alta resistencia a la tracción, excelente rendimiento de doblado, alta resistencia a la tracción y elongación, además de ser resistente a los aceites lubricantes y solventes de hidrocarburos alifáticos.
La competencia en el mercado en la industria de procesamiento de chapas metálicas es muy feroz. Si las empresas quieren consolidar su posición en el mercado, deben mejorar continuamente su tecnología de procesamiento. No solo debe lograrse la funcionalidad del producto, sino que también se debe tener en cuenta la procesabilidad y la estética del producto, así como la eficiencia económica del procesamiento. Aplicando métodos de procesamiento más eficientes y económicos, se puede hacer que el producto sea más fácil de procesar, más económico y más atractivo.
