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1.2.1.- Las estampas.

Vistas de estampas para bielas.

Como ya se ha dicho antes, la forja por estampación consiste en someter a un esfuerzo de compresión a un material entre las dos mitades de un molde, denominadas estampas.

La estampa inferior está sujeta a la mesa de la máquina mientras que la superior va montada en la corredera móvil. La presión que la estampa superior ejerce sobre el material de trabajo, dispuesto sobre ésta, y la estampa inferior, hace que el material adopte la forma de la cavidad de dichas estampas.

La imagen de la izquierda muestra una estampa inferior de Lazpiur para forjar bielas de motor.

Las estampas suelen estar sometidas a grandes esfuerzos, por lo que es necesario que sean resistentes a la compresión, al choque, al desgaste y a altas temperaturas.

Los únicos materiales que reúnen estas características, y los más empleados para la construcción de estampas son los aceros aleados con tratamientos térmicos. Pueden emplearse también estampas de fundición, si se trata de series muy cortas, y materiales muy blandos. También pueden emplearse los aceros al carbono para grandes matrices y series cortas.

Reflexiona

Si se trata de un trabajo de pocas piezas, se opta por estampas sin mucha precisión, pero si por el contrario se trata de series largas, ¿conviene esmerarse en un perfecto acabado del mismo?
En el diseño de las estampas hay que tener en cuenta una serie de aspectos:
  • Distribución de la preforma: la preforma es la masa de material inicial que se coloca en la estampa, cuanto más se parezca su forma a la de la pieza final, más sencilla será la estampación. Si la pieza a estampar es simétrica, se asigna a cada mitad de la estampa la conformación de media pieza según el plano de simetría, mientras que si es asimétrica se intenta distribuir el material para favorecer su flujo. Cuando las planos de separación entre las dos partes son inclinados, pueden dar lugar a esfuerzos laterales que tienden a descentrar las estampas entre sí, por lo que, en estos casos, es común proyectar las estampas con planos de sentido contrario, tal y como muestra la imagen de la derecha, de manera que las dos mitades de la estampa queden alineadas.
  • Contracciones del material: durante la fase de calentamiento el material sufre una dilatación cuya magnitud varía según el material y la temperatura a la que se caliente. Tras la deformación, en la que la masa de material caliente adquiere la forma de la cavidad, la pieza estampada se contrae a la vez que se enfría. Por ello, las dimensiones de los troqueles o estampas se calculan y diseñan con el sobredimensionamiento necesario, para que la pieza final una vez enfriada, quede a las dimensiones deseadas. Es la experiencia la que indica en cada caso el sobredimensionamiento necesario en la matriz, ya que además del material y de la temperatura de calentamiento, la propia geometría de la pieza hace que la contracción sea diferente en una u otra cota.
  • Redondeamiento de aristas: la necesidad de sustituir los cantos vivos por redondeamientos se debe también al fenómeno de contracción del material durante el enfriamiento, ya que provoca tensiones en el seno del material, especialmente en las zonas de las aristas, dando lugar a fracturas, que suelen comenzar en la misma arista pudiendo alargarse hasta una profundidad de entre 2 y 5 mm.
  • Sobreespesores de mecanizado: si la pieza va a ser sometida a operaciones de mecanizado, tras la operación de estampado, para obtener el acabado y precisión requeridos, en el diseño de la estampa hay que prever ese excedente de material para cada una de las superficies de la pieza estampada.
    • Salidas de la pieza: para facilitar la salida de la pieza se prevé una inclinación de las paredes de la estampa que suele rondar entre los 5º y 10º. En estampas provistas de elementos extractores pueden reducirse estos ángulos.
    • Canal de rebaba: las estampas se diseñan con un alojamiento a lo largo de la periferia de la cavidad, el canal de rebaba, para que el exceso de material dispuesto intencionadamente forme una rebaba de forma controlada, y evitar así defectos debidos a:
      • falta de material: con lo cual no se llena toda la cavidad de las estampas y la pieza sale defectuosa.
      • exceso de material: sin un canal de rebaba, este exceso fluye libremente por la línea de separación de las estampas, de manera que éstas no encajan o no se cierran bien, con lo cual existe el riesgo de que se rompan las estampas, además de obtener piezas defectuosas.
    El vídeo de la derecha muestra como el exceso de material fluye de manera controlada por el hueco creado, saliendo la pieza con una rebaba que se corta posteriormente. El diseño del canal de rebaba se hace de tal manera que su corte mediante otro troquel es sencillo.