Taladrado en chapa: ¿Corte láser o punzonadoras?

FIGURA 1. Cuando se trata de perforar, una punzonadora aún se destaca por su capacidad de generar una gran cantidad de orificios en un corto período de tiempo.

Mucho ha cambiado en la fabricación de metales en los últimos 30 años, particularmente cuando se trata de hacer agujeros en láminas de metal. En la década de 1990, la punzonadora era el único camino a seguir, hasta que la aparición de la máquina de corte por láser de CO2 cambió la naturaleza de la conversación.

En la década de 2000, la tecnología de corte por láser estaba lista para despegar. Durante los primeros años del siglo XXI, las máquinas punzonadoras seguían siendo una opción competitiva para los talleres de fabricación, especialmente si realizaban una multitud de orificios en una hoja de metal en bruto y formas que solo podían duplicarse en una prensa o plegadora.

No fue hasta el advenimiento de la tecnología de corte por láser de fibra en la década de 2010 que los fabricantes de toda la vida tuvieron que repensar su enfoque para la fabricación de agujeros nuevamente. Estos láseres de estado sólido podían atravesar láminas de metal delgadas a una velocidad que hacía que los láseres de CO2 parecieran anticuados.

Ahora, los láseres de fibra han alcanzado una potencia de 20 kW y están cortando materiales más gruesos a velocidades que pocos hubieran esperado cuando la tecnología hizo su debut. Se espera que las ventas de láser crezcan a un ritmo acelerado en los próximos años a medida que las empresas de fabricación de metales intenten mantenerse al día con los avances tecnológicos. Pero, ¿dónde deja eso a la punzonadora cuando se trata de hacer agujeros?

Por supuesto, la perforación todavía tiene su lugar. Es versátil. Los talleres pueden crear formas como persianas y relieves sin tener que moverlos a otra máquina. Una punzonadora también suele ser menos costosa que una máquina de corte por láser de fibra.

Pero las máquinas punzonadoras aún se destacan como caballos de batalla para la creación de orificios en aquellas aplicaciones en las que es necesario crear orificios pequeños de manera constante y rápida (consulte la Figura 1). Para este tipo de aplicaciones, el punzonado puede ser la forma más económica de producir agujeros.

Considere la producción de pantallas perforadas, por ejemplo. Las herramientas de grupo generalmente se utilizan para perforar estos patrones de orificios, ya que se pueden usar múltiples perforaciones en una herramienta, lo que maximiza la cantidad de orificios creados en un solo golpe (consulte la Figura 2). ¡Imagínese un punzón que tenga hasta 234 pines y cree tantos agujeros con un solo golpe! Se ha hecho.

También se encuentran disponibles muchos diseños de punzonado y áreas de grupos diferentes, lo que brinda muchas opciones de punzonado. Por ejemplo, puede usar una herramienta con forma de hexágono para crear patrones de agujeros con ángulos y agregar interés visual a la pantalla.

Tenga en cuenta que para el punzonado en grupo, la punzonadora debe poder proporcionar la cantidad de fuerza de punzonado necesaria para la aplicación. La fuerza de punzonado máxima recomendada no debe exceder el 75% de la capacidad de la prensa. La siguiente fórmula se puede utilizar para estimar la fuerza de punzonado necesaria:

Longitud lineal de corte x Grosor del material x Resistencia al corte = Fuerza de punzonado en toneladas

FIGURA 2. Un punzón de racimo es una forma efectiva de perforar agujeros con un solo golpe. Este es un conjunto de clúster totalmente guiado de 234 pines.

La longitud lineal de corte es igual al perímetro del agujero multiplicado por el número de punzones en el grupo. El perímetro del agujero para un agujero redondo es 3,14 veces el diámetro. El perímetro del agujero para un agujero con forma, como el hexágono, es la suma de las longitudes de los lados.

Cuando perfora una hoja con muchos agujeros, la hoja querrá curvarse hacia arriba debido a la cantidad de fuerza y ​​tensión que se le aplica en el área perforada (vea la Figura 3). Para este escenario, puede usar troqueles abovedados que ayudarán a contrarrestar el rizado. ¿Cómo funciona esto? Un separador con forma cóncava se mueve hacia abajo con el golpe y, de hecho, flexiona la hoja hacia abajo sobre el troquel abovedado, lo que contrarresta el rizo hacia arriba que viene con el punzón.

Para una mayor uniformidad y, al mismo tiempo, ayuda a mantener las hojas planas, el patrón de perforación se puede modificar para evitar concentrar todos los orificios perforados en un área (consulte la Figura 4). Repitiendo el patrón, se puede llenar un área con orificios con el mismo número de pasadas pero sin aplicar la presión extrema a un área para completar un patrón de orificios.

Para aquellas aplicaciones en las que el material presenta un desafío para la perforación o los punzones se usan repetidamente, turno tras turno, los punzones de grupo totalmente guiados son extremadamente útiles. En esta situación, el separador sujeta el material a la matriz durante todo el recorrido para que pueda soportar el punzón lo más cerca posible de la punta. Sin este tipo de soporte, especialmente en trabajos donde el punzón es más angosto que el grosor del material, el punzón es vulnerable a las fuerzas laterales que podrían doblar la punta. Si se abusa severamente del punzón de esta manera, se dobla lo suficiente como para raspar el troquel, dañando ambas herramientas. (Como regla general, nunca debe mordisquear una tira más estrecha que 2,5 veces el grosor del material).

A veces, es posible que solo necesite un número limitado de agujeros, pero deben ser de muy alta calidad. Ahí es donde una punzonadora también puede destacarse.

Tomemos, por ejemplo, cuando se requiere un orificio roscado. En una aplicación como esta, no hay mucho margen de error. Por lo general, cuando se utiliza un punzón para crear un orificio, los lados serán muy rectos hasta el fondo del orificio donde se produce la fractura del material. El fondo del hoyo va a ser un poco más grande que el resto del hoyo debido a esa fractura. Un puñetazo y un afeitado pueden cambiar esa dinámica y crear resultados muy precisos. Cuando se usa esta combinación de herramientas, el punzón es ligeramente más pequeño que el tamaño final del orificio. Después de crear los agujeros, se usa otro punzón un poco más grande con un espacio libre más estrecho para rasurar las paredes dejadas por la acción de punzonado anterior. El resultado es una pared recta en todo el orificio, lo que permite una oportunidad mucho mayor para el enganche de la rosca cuando se produce el roscado.

Cuando se trata de hacer estos agujeros, debe tener en cuenta algunas pautas relacionadas con la relación entre el punzón y el grosor del material:

Para herramientas no guiadas

Para herramientas completamente guiadas

¿Cómo aplica estas pautas a la acción de golpear? Si va a perforar aluminio de 0,078 pulgadas de espesor, por ejemplo, debe perforar un orificio con herramientas no guiadas de no menos de 0,059 pulgadas. Con herramientas guiadas, el orificio perforado no debe ser menor de 0,39 pulgadas.

FIGURA 3. La hoja superior muestra cuánto se curvará la hoja de metal si no se toman medidas para solucionarlo durante el proceso de punzonado.

También debe ser consciente de dónde se perforan estos agujeros. Los agujeros en el lugar equivocado podrían distorsionar los agujeros y formas cercanos. En general, debe haber dos veces el grosor del material entre los agujeros y dos veces el grosor del material entre los agujeros y el borde de la lámina.

Un recordatorio más: si tiene una buena alineación entre el punzón y la matriz y se selecciona la holgura correcta de la matriz para el tipo de material y el espesor que se perfora, los resultados deberían ser aceptables. Y las herramientas durarán más que si se abusara de ellas.

Las punzonadoras tienen un lugar legítimo en el taller de fabricación moderno. Pueden producir decenas de agujeros en cuestión de segundos y pueden proporcionar agujeros de alta tolerancia que pueden ser difíciles de duplicar con un láser.

Pero no termina ahí. Las máquinas son más adecuadas para el procesamiento eficiente de piezas pequeñas. Cuando los espacios en blanco finales se separan del esqueleto, se pueden enviar por el conducto de la punzonadora o recogerse en el contenedor de chatarra. Si la pieza no está unida al esqueleto mientras está en la base de una máquina de corte por láser, puede caer a través de las tablillas y luego quedar expuesta a las salpicaduras del láser y los desechos que provienen del proceso de corte por láser.

Si bien hoy en día gran parte de la atención se centra en las máquinas de corte por láser de fibra de alta potencia, las máquinas punzonadoras también han avanzado. Procesan hojas más rápido que las generaciones anteriores de la tecnología y tienen velocidades de ram más rápidas, lo que aumenta la cantidad de golpes de perforación que se pueden realizar por minuto. Algunas máquinas pueden perforar a una velocidad de hasta 1350 golpes por minuto.

Pero la discusión sobre la velocidad es solo una parte de la conversación. Si la atención se centra en el rendimiento, la punzonadora es difícil de superar. Puede formar, escribir y tocar, ayudándole a evitar otros procesos posteriores. Esa es toda la historia cuando se trata de la punzonadora.

FIGURA 4. Un patrón de perforación como este ayuda a mantener la hoja plana mientras se producen todos los orificios necesarios para completar el trabajo.