Plegado estándar
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Usos y Aplicaciones

Plegado estándar de lámina y placa (Bending Press Brake)

Proceso mecánico convencional para doblar lámina y placa que emplea una prensa de cortina para realizar un pliegue lineal. Los métodos más comunes son: el doblado de bordes y el doblez en V para ángulos agudos (menores de 90°) y ángulos obtusos (mayores de 90° y menores de 180°).

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1. Plegado

El plegado es el proceso de doblar una lámina o placa de manera que forme un ángulo cuya arista sea más o menos redondeada.

El término “plegado” se emplea para designar al proceso de crear pliegues rectilíneos, considerados como curvados de radio muy corto, obtenido mediante una fuerza de flexión localizada.

El plegado es una de la operaciones industriales de formado más comunes. Es una operación que proporciona rigidez a la pieza al aumentar su momento de inercia (resistencia a cualquier cambio de movimiento). Así, los materiales corrugados, los rebordes, los canales (acanalado) y las costuras mejoran la rigidez de las estructuras sin agregar peso.

Este proceso provoca la deformación del metal alrededor de un eje de doblez (a). Durante la operación, el metal dentro del plano del eje neutral se comprime, mientras que el plano por fuera del eje neutral se estira (b). El metal se deforma plásticamente (c), por lo que el doblez toma una forma permanente al remover los esfuerzos que lo causaron. El plegado produce poco o ningún cambio en el espesor de la lámina.

(c)

La arista en un pliegue es la línea que se forma en la zona curvada; para el caso de láminas, placas y perfiles metálicos, no puede presentar un ángulo vivo (borde afilado), ya que de ser así, dados los límites de resistencia mecánica que presentan los diversos metales, se produciría una fractura o agrietamiento en el exterior de la zona curvada.

Ángulo interior vivo. Producido por alta acritud (endurecimiento en la zona curvada por el trabajo en frío) provocando una alta variación de las fibras debido a que se rebasa el límite de alargamiento formando grietas.

Ángulo interior redondeado. Arista donde las fibras internas tienen un esfuerzo de compresión, las fibras intermedias no sufren esfuerzo y las fibras exteriores un esfuerzo de tracción (estiran).

2. Tipos de plegado

Las operaciones de plegado se realizan con diversas herramientas de trabajo, los métodos más comunes son el doblado en V; y el doblado de bordes.

  1. Doblado en V. La lámina se dobla entre un punzón (dado macho) y un troquel en forma de V (dado hembra). Los ángulos fluctúan desde los agudos (menor de 90°) hasta los obtusos (mayor de 90° y menor de 180°). Se usa por lo general para operaciones de baja producción y se realiza frecuentemente en una prensa de cortina; los correspondientes troqueles en V (dados hembra) son relativamente simples y de bajo costo.
  2. Doblado de bordes. Involucra una carga voladiza sobre la lámina, se usa una placa de presión que aplica una fuerza de sujeción Fh para sostener la base de la pieza contra el troquel, mientras el punzón fuerza la pieza volada para doblarla sobre el borde de un troquel, el plegado se limita a un ángulo de 90° o menor. Debido a la placa de presión, los troqueles deslizantes son más complicados y más caros que los troqueles en V, generalmente se usa para trabajos de alta producción.
Fig. Doblez en V
Fig. Doblado de bordes

3. Plegado estándar

Los procesos de plegado difieren en los métodos que utilizan para deformar plásticamente la lámina, básicamente ésta se ve sometida a una presión gradual al estar situada entre un punzón y una matriz. El material de la pieza, el tamaño y el espesor; el radio mínimo, el ángulo de doblez y el doblez mínimo son factores importantes para determinar el tipo de plegado.

Fig. Plegado en V.

Las láminas y placas se pueden doblar fácilmente con simples soportes mediante una prensa plegadora, para longitudes de hasta 6.10 m (20 pies), o incluso más largas.

La máquina utiliza matrices largas en prensas hidráulicas o mecánicas, y es particularmente adecuada para pequeños lotes de producción. El herramental es simple, los movimientos sólo hacia arriba y hacia abajo se adaptan con facilidad a una amplia variedad de formas. Además, el proceso se puede automatizar sin problemas para altos lotes de producción a bajo costo.

Los materiales para matrices que se trabajan en prensas plegadoras pueden variar desde madera dura (para materiales de baja resistencia y pequeños lotes de producción) hasta carburos para hojas de materiales fuertes y abrasivos, y también se eligen a fin de mejorar la vida de la matriz. Sin embargo, para la mayoría de las aplicaciones, se utilizan matrices de acero al carbono o de hierro gris.

Fig. Esquemas de diversas operaciones de doblado en una prensa de cortina.

La distancia entre hombros del dado hembra (V) adecuada varía con el espesor (e) de la placa. Se tiene que a mayor espesor de la placa mucho mayor debe ser la distancia entre hombros (V). Se sabe que el radio interior (r) de la placa plegada es un sexto de la anchura de la distancia entre hombros (V). Por otro lado, la distancia entre hombros (V) varía entre 6 – 12 veces el espesor de la placa (e). Por lo tanto, el radio interior de plegado (r) variará entre un valor igual al espesor de la placa (e) para espesores delgados y el doble del espesor de la placa (e) para espesores gruesos.

Espesor (e) mm

0.5 – 2.5

3.0 – 8.0

9 – 10

> 12

Distancia entre hombros (V)

6 • e

8 • e

10 • e

12 • e

Se tiene que : y también

La elección del radio de punzón adecuado es lo más importante en el plegado. Para aceros blandos se recomiendo usar un radio de punzón igual a ligeramente menor que el radio de plegado (r) que se desea obtener. Para los aceros más resistentes (duros), se recomienda usar un radio de punzón igual o ligeramente mayor que el radio de plegado (r) que se desea obtener.

El radio al que aparece una grieta por primera vez en las fibras exteriores de una lámina o placa se conoce como radio mínimo de doblado. Debe realizarse con un radio mínimo proporcional al espesor del metal para evitar los plegados con ángulo interior vivo. El radio mínimo de doblado es igual a 1.5 veces el espesor del la lámina o placa.

Fig. Radio mínimo de doblado.
Ejemplo para un espesor de 3/16” (4.76 mm)

Es importante considerar la dirección de laminado, ya que de éste depende que se formen grietas en la curva de plegado.

En la práctica los plegados hechos en sentido transversal a las fibras (b) (doblez perpendicular a la dirección de laminado) generan un mejor acabado y menos esfuerzo en las fibras; por el contrario, si el doblez es en sentido paralelo a las fibras (a) (doblez paralelo a la dirección de laminado) el comportamiento es distinto porque desfavorece el esfuerzo ejercido sobre las fibras, formando grietas y afectando la calidad y durabilidad.

Fig. Efecto de la orientación de las fibras.

La longitud total de la lámina (llamado desarrollo) a la que debe ser cortada para realizar un plegado se calcula en base al eje neutro de la siguiente forma:

Vista lateral de plegado
Vista superior de desarrollo

α = ángulo de doblez
e = espesor
L1, L2 = Longitud plana
r = radio mínimo
rn = radio neutro
= longitud de arco

Arco (ab): donde: α = ángulo de doblez en grados.

Desarrollo (longitud total, L):

Radio neutro (rn): donde: X se calcula en base a la fibra neutra.

Espesor menor a 2 mm

donde: r = radio mínimo = 1.5 e

Espesor mayor a 2 mm

donde: r = radio mínimo = 1.5 e

Por ejemplo, se tiene una placa de acero al carbono de espesor de 1/2”, se quiere saber la longitud total a la que debe cortarse para realizar un pliegue a 90° y el radio mínimo de doblado. La longitud L1 es de 50 mm y la longitud L2 de 300 mm.

Espesor: 1/2”: e = 12.7 mm

Ángulo de doblez: α = 90°

Radio mínimo: r = 1.5 * (12.7 mm) = 38.1 mm

Cálculo del radio neutro (utilizando los dos métodos para la fibra neutra):

Fibra neutra al centro:

rn = 38.1 + = 44.45 mm

ab = (3.1416 * 44.45 * 90°) / 180° = 69.82 mm

L = 50 + 69.82 + 300 = 419.82 = 420 mm

Fibra neutra en base al espesor:

rn = 38.1 + = 39.42 mm

ab = (3.1416 * 39.42 * 90°) / 180° = 61.92 mm

L = 50 + 61.92 + 300 = 411.92 = 412 mm

El desarrollo correcto es de 412 mm.