Troquelación para niños
Un troquel es una herramienta especial que se usa en una máquina llamada prensa. Imagina que es como un molde o un cortador gigante. Con un troquel, se pueden hacer muchas cosas con materiales como el metal, el plástico, el papel o el cartón.
Algunas de las operaciones que se pueden hacer con un troquel son:
- Cortar el material.
- Darle forma doblando el material.
- Hacer agujeros pequeños (picado) o grandes (perforado).
- Estampar o marcar diseños.
- Darle forma a un material plano para que se convierta en una pieza hueca (embutido).
- Rasurar o quitar partes sobrantes.
Contenido
¿Para qué se usan los troqueles?
Los troqueles se usan mucho en la industria para fabricar piezas de forma rápida y precisa. Las máquinas que usan troqueles se llaman prensas. Estas prensas aplican una fuerza muy grande para cortar o dar forma a los materiales.
Prensas y su funcionamiento
Al principio, las prensas mecánicas eran muy rápidas y no podían hacer formas muy profundas sin romper el material. Pero con el tiempo, se crearon prensas más avanzadas, como las de palanca articulada o las "link drive". Estas prensas pueden reducir su velocidad justo cuando el troquel toca el material. Esto permite dar forma a piezas más profundas y usar metales más resistentes sin que se rompan.
Más recientemente, han aparecido las "servoprensas" o prensas eléctricas. Estas máquinas son muy versátiles. Pueden imitar el movimiento de cualquier otra prensa, lo que las hace útiles para muchos tipos de trabajos, incluso reemplazando a las prensas hidráulicas.
Troqueles para producción continua
Los troqueles se diseñan según el trabajo que se necesita hacer. Hay troqueles simples y troqueles progresivos. Los troqueles progresivos son muy eficientes. Funcionan con láminas de material que vienen en grandes rollos y avanzan automáticamente. El trabajo se hace de forma continua, casi sin parar. Solo hay que cambiar el rollo de material cuando se acaba y revisar que los cortes sean de buena calidad.
Cuando el troquel se desgasta y el corte ya no es perfecto, se desmonta de la máquina. Luego se "rectifica", que es como afilarlo, para que pueda seguir cortando bien. Un troquel y su matriz (la parte que recibe el corte) pueden afilarse muchas veces antes de que se desgasten por completo.
Partes de un troquel
Un troquel es una herramienta compleja formada por varias partes que trabajan juntas. Algunas de las partes más importantes son:
- Porta troquel: Es la base donde se montan las demás partes.
- Punzón: Es la parte que corta o da forma al material.
- Matriz: Es la parte donde el punzón entra para hacer el corte o la forma.
- Piloto: Ayuda a alinear el material correctamente.
- Planchador o expulsor: Ayuda a separar el material del punzón después de cortar.
- Botadores: Empujan el material cortado para que no se quede pegado.
- Guías y postes: Mantienen todas las partes alineadas y en su lugar.
¿Cómo funciona el troquelado (corte)?
El troquelado es una operación mecánica que se usa para hacer agujeros o cortar formas en láminas de metal, plástico, papel o cartón. Desde una simple perforadora de papel que usas en la escuela hasta grandes prensas industriales, todas usan el principio del troquelado.
Punzón y matriz: el corazón del corte
Los elementos principales de una máquina troqueladora son el punzón (también llamado macho) y la matriz (la hembra). El punzón tiene la forma y el tamaño del agujero o la pieza que se quiere cortar. La matriz es el espacio por donde el punzón pasa.
Cuando la prensa se activa, el punzón es impulsado con mucha fuerza hacia la matriz. Esto produce un golpe seco y fuerte sobre el material, haciendo un corte limpio. Tanto el punzón como la matriz deben ser muy duros, más duros que el material que van a cortar. Para lograr esto, se les aplica un tratamiento especial llamado "templado".
El proceso de corte
La parte de arriba del troquel se sujeta a una parte móvil de la prensa, y la parte de abajo se fija a la mesa de la máquina. Unos postes y bujes aseguran que ambas partes estén perfectamente alineadas.
Cuando el punzón baja y corta el material, este tiende a pegarse al punzón debido a su elasticidad. Para evitar que el material suba con el punzón, se usan los planchadores o expulsores. Estos separan el material del punzón y lo sujetan contra la matriz.
Además, el material cortado a veces se adhiere a la matriz. Para evitarlo, se usan los botadores. Son como pequeños pernos con resortes que empujan la pieza cortada hacia abajo, asegurando que se separe de la matriz.
La teoría detrás del troquelado
Cuando el punzón y la matriz actúan sobre el material, aplican una fuerza de corte. Esta fuerza hace que el material se estire y se rompa rápidamente. A medida que el punzón avanza, el material se separa por completo, terminando el proceso de corte.
Existe una pequeña diferencia de tamaño entre el punzón y la matriz, a esto se le llama claro de corte. El punzón es un poco más pequeño que la matriz. Calcular bien este claro de corte es muy importante para obtener un corte limpio, sin rebabas (pequeños bordes ásperos) y sin filos peligrosos. El tamaño de este claro depende del tipo y grosor del material. Si el claro de corte es el correcto, la rotura del material ocurre de forma controlada y la superficie cortada se ve brillante.
Tipos de troqueles
Los troqueles se pueden clasificar en tres tipos principales según cómo realizan el trabajo:
- Simples: Estos troqueles solo pueden hacer una operación (como un corte o un agujero) cada vez que la prensa golpea. Son menos productivos y a menudo se necesitan varios troqueles para terminar una pieza.
- Compuestos: Estas herramientas son más eficientes. Pueden realizar dos o más operaciones en cada golpe de la prensa, lo que acelera mucho el proceso de fabricación.
- Progresivos: Son los más avanzados. Tienen varias etapas o pasos. En cada etapa, el material se modifica un poco, siguiendo una secuencia específica. Al final de todas las etapas, se obtiene una o varias piezas terminadas.
Clasificación de prensas
Las prensas donde se montan los troqueles también se clasifican de varias maneras:
- Por su sistema de transmisión: Pueden ser de volante directo, de reducción, de doble reducción, de reducción paralela o de cinemática especial.
- Por su estructura: Se dividen en prensas de cuello de cisne (con una forma que permite trabajar piezas grandes) y prensas de doble montante (más robustas y estables).
- Por su velocidad: Hay prensas convencionales (de 12 a 200 golpes por minuto), prensas rápidas (de 300 a 700 golpes por minuto) y prensas de alta velocidad (de 800 hasta 1600 golpes por minuto). Las más rápidas suelen ser de Japón y Suiza.
Recientemente, han surgido las "servoprensas". Estas máquinas no usan embrague ni volante de inercia, sino que obtienen su energía de servomotores. Esto les da un control muy preciso sobre el movimiento, lo que ha llevado al desarrollo de prensas híbridas que combinan diferentes tecnologías.
Alimentadores y problemas a evitar
Cuando se usan troqueles progresivos, es muy importante que el material avance de forma precisa. Algunos problemas que se deben evitar para no dañar los troqueles son:
- Pérdida del paso de avance.
- Problemas con el bucle del material.
- Fallos en el troquelado.
- Variaciones en el paso.
- Interrupciones en el paso.
Otros tipos de máquinas troqueladoras
Además de las prensas grandes, existen otras máquinas para troquelar:
Punzonadoras con control numérico
También conocidas como punzonadoras, estas máquinas tienen un cabezal que puede ser mecánico o hidráulico. Este cabezal tiene varios troqueles de diferentes tamaños. El material se coloca en una mesa grande que se mueve con mucha precisión gracias a un sistema de control numérico (CNC). Esto permite producir piezas de forma muy rápida y exacta.
Máquina troqueladora manual
Son máquinas fáciles de usar y muy versátiles. Se operan de forma individual y permiten colocar diferentes tipos de troqueles, especialmente para perfiles de aluminio. Su recorrido es ajustable, lo que permite trabajar con troqueles de distintas alturas.
Troqueladora neumática
Estas máquinas usan aire a presión (neumática) para funcionar. Son muy versátiles, fáciles de usar, rápidas y tienen mucha fuerza. Son ideales para trabajar con matrices de carpintería o de aluminio, y para productos de arquitectura. Permiten introducir los perfiles fácilmente y se activan con un pedal.
Troquel-neumático
Es un tipo de troquel que tiene un sistema neumático integrado en su parte superior. Esto lo hace muy versátil y fácil de manejar. Se activa con un pedal de pie y es fácil de mover debido a su tamaño y peso.
Centro de troquelado hidráulico
Estas máquinas son muy potentes, con una capacidad de varias toneladas de fuerza. Pueden usar cualquier tipo de troquel, ya sea para perfiles de aluminio o para otros materiales. Los troqueles pueden trabajar al mismo tiempo. El recorrido de la máquina se ajusta con un micrómetro, adaptándose a la altura del troquel.
Cómo se montan los troqueles
Para montar un troquel en una prensa, se usan dos piezas principales: la "Placa porta troquel superior" y la "Placa porta troquel inferior". La placa superior tiene una parte redonda llamada "mamelón" que ayuda a sujetarla a la prensa. La placa inferior se sujeta a la mesa de la prensa con unas ranuras y tuercas especiales. Es muy importante que ambas partes estén bien alineadas para que el troquel funcione correctamente.
Ver también
- Máquina herramienta
- Troquel (cortante)
- Troquel (molde)
- Troquelado de cartón
Véase también
En inglés: Punching Facts for Kids
