FABRICACIÓN DE PIEZAS POR CORTE

El cizallado de láminas metálicas (chapas) ocupa actualmente un importante lugar en el campo de producción industrial, ya que sirve como materia prima para fabricar piezas y objetos ligeros. La variedad de piezas y elementos que se puede desarrollar mediante el corte interesan no solo a las grandes industrias metalmecánica, técnicos y estudiantes, sino también a los artesanos y operarios.

En los últimos años se han incrementado las aplicaciones de trabajo sobre la chapa metálica en todos los sectores industriales, desde las construcciones más grandes a las más pequeñas. Dando lugar a la optimización de los procesos de corte como es el cizallado.

Además también la producción mecánica exige continuamente la urgente demanda de mayores cantidades y mejores productos, de aquí surge la necesidad de automatizar un proceso de corte como es el cizallado. La lámina ya cortada es utilizado en gran escala: en la construcción de piezas de aeronaves, en el revestimiento del chasis en carrocerías, también se utiliza como material para el troquelado, el doblado, embutido, etc.

Las láminas metálicas sometidas al corte, en muchos casos sustituye a la fundición, con la ventaja de poseer menos peso (ser mas ligero) y alta resistencia mecánica.

El corte apareció en la antigüedad como un proceso utilizado para obtener formas finales. En la actualidad se utiliza como un proceso inicial para dar forma a la chapa metálica.

El corte sin arranque de viruta es un proceso de conformado mecánico, el cual implica someter al metal a tensiones cortantes, superiores a su resistencia, hasta obtener la separación del material.

Antes de empezar el proyecto de automatización de la cizalla para el corte de un elemento, es indispensable establecer el programa de trabajo.

El estudio de ciclo de trabajo relativo a una cizalla consiste en establecer la mejor manera tanto de ahorrar tiempo como un espacio correcto que proporcionen al trabajador la facilidad de transformar una forma inicial en otra final.

En el texto se desarrolla el diseño del sistema automático que se implementará en la cizalla tratando de conservar la integridad de la máquina en las mejores condiciones.

Este estudio es difícil porque, antes de alcanzar un resultado prácticamente realizable se deben hacer pruebas y frecuentes comprobaciones. Algunos factores que contribuyen a hacer difícil la solución teórica de este problema son:la calidad del material de la chapa metálica, el modo como se ha construido la cizalla, el rozamiento en el sistema mecánico, etc.

Estos factores colocan al técnico en la situación de tener que recurrir a la experiencia.

Por las razones expuestas se debe utilizar un factor de seguridad en los datos para el cálculo de la fuerza necesaria en el corte, consiguiendo así resguardar la integridad del operario.

El corte sin arranque de viruta se clasifica en dos grupos:

• El primero utiliza guillotina o un tipo similar de máquina universal de corte (cizallla) a una forma o dimensión deseada.

• El segundo usa herramientas o dados específicos para cortar una forma determinada de lámina, proceso llamado troquelado o punzonado.

Todo el trabajo que se menciona en este capítulo introductorio se refiere al primer grupo de clasificación del corte que es el cizallado el cual se trata más adelante.

Para tener una clara ¡dea de la fabricación de piezas por corte en el cizallado se dará una descripción de esta operación empezando desde su concepto.

El cizallado es la operación de corte del metal que se realiza mediante doscuchillas, una fija y una móvil en una cizalla. En esta operación, una estrecha tira de metal se deforma plásticamente con tanta intensidad que llega a romperse en las superficies en contacto con las cuchillas, la fractura inicial se propaga hacía el interior hasta producirse el corte completo. La profundidad que debe penetrar la hoja móvil para completar el cizallado está directamente relacionado con la ductilidad del metal. En los materiales frágiles la penetración es solo una pequeña fracción del espesor, pero en los muy dúctiles puede ser algo mayor, cuanto mayor es la carga de rotura, mayor será la fuerza de corte exigida.

El juego entre las cuchillas es muy importante en el cizallado. Cuando se tiene un valor adecuado, las grietas iniciadas se propagan a través del metal, para juntarse en el centro del espesor y producir una superficie de fractura limpia (Fig. 1.1a), aunque el juego es el correcto, hay distorsión del borde del corte.

Si el juego es insuficiente (Fig. 1.1b), la fractura es rasgada, y la energía necesaria para efectuar el corte es mayor que para el juego correcto. Si el juego es excesivo, hay mas distorsión en el borde y también la energía será mayor, ya que se necesita deformar un mayor volumen de material, además se producen con mas facilidad rebabas; si la cuchilla tiene filo mellado aumenta la tendencia a producirse rebabas (Fig. 1.1c).

Fig. 1.1 Juego en el cizallado

La deformación plástica que pueden soportar los metales frágiles, sin que se produzca la fractura en el corte es pequeña, por lo que el juego debe ser menor para los metales duros y frágiles. Para los metales dúctiles el juego debe ser mayor, porque requieren una deformación plástica mayor.

1.2.I.2 Ángulos característicos en las cuchillas (cizalla de tijeras):

En la figura 1.2, se muestran estos ángulos y dependen:

•  de la dureza del material a trabajar.

•  de la característica del material de la cuchilla.

En este proceso se originan dos zonas importantes:

-Zona brillante debida al corte puro

-Zona opaca debido al desgarre que sufre el material

Para cuchilla de acero duro, empleado para cortar planchas de acero de bajo carbono, son comunes los siguientes ángulos:

-ángulo de incidencia                 Τ = 6 grados

-ángulo de corte o de filo              β = 80 grados

-ángulo de desprendimiento            α = 4 grados

Fig. 1.2 Ángulos de una cizalla

En algunas cizallas la cuchilla se desliza a lo largo de una doble guía. Con ello el ángulo de inclinación se mantiene constante, contrariamente a lo que sucede con las tijeras, en las que la cuchilla gira alrededor de un punto. La potencia absorbida por una cizalla de cuchilla deslizante es proporcional a la longitud del tramo cortado, a igualdad de espesor y calidad de plancha, puede utilizar casi la totalidad de la cuchilla (Fig. 1.3).

Fig. 1.3 Cizalla de cuchilla deslizante

La fuerza requerida para cortar una chapa depende de:

-  longitud de corte

-  espesor de la plancha; y

-  resistencia al cizallamiento del metal, se desprecia la fricción.

La fuerza de cizalladura puede disminuir, si el filo corta progresivamente, es decir, empleando un filo inclinado. Pero la inclinación del filo da lugar a cierta distorsión de la chapa.

La fuerza necesaria para el corte es igual al producto de la sección cortada por el esfuerzo unitario de cortadura.

-  para cizallas de cuchillas paralelas (Fig. 1.4).

Fig.1.4 Cizalla con cuchillas paralelas

-  para cizallas de cuchilla con oblicuidad constante (Fig.1.5)

Fig.1.5 Cizalla con cuchilla oblicuas

La velocidad de corte de una cizalla es relativamente baja: velocidad = 1 a 2 m/min