Formación profesional y cultura técnica FPCT Gustavo Gili, S. A. - Barcelona
Comité asesor
Gennaro Acquaviva / Vinicio Baldelli Tommaso Casini / Umberto Cassinis Alessandro Cometto / Fabio Cosentini Giuseppe De Rita / Mirto Doriguzzi Cario Focaccetti / Adolfo Gandolfi Mario Gilli / Giuseppe Glisenti Giovanni Gozzer / Mario Lensi Armando Malagodi / Gino Martinoli Mario Milano / Bruno Nobile Geno Pampaloni / Paolo Polese Italo Ricci / Luciano Tavazza Matteo Vita
Área Metalmecánica
Grupo de trabaja
Cesare Bertuccelli Benedetto Canepa Cario Focaccetti Mario Lensi Renato Saba Matteo Vita (coordinador del grupo)
Encargados
Cesare Bertuccelli y Benedetto Canepa
Colaboradores
P. F. Ambrogio / Aldo Carrer Giacomo Chiappori / Mario Dodi Nino Ginocchio / Ignazio Marino Battista Oldano / Ernesto Ouinzio Bruno Palaia / Adriano Parodi Emilio Spallasso / Vittorio Zannini
Supervisión
Matteo Vita
Consultas particulares
Federico Berini / Alberto Cantü Aldo Marzot
Trabajos
Texto
Aldo Carrer / Ignazio Marino Ernesto Ouinzio
de chapa Preparación de la chapa Trazado Corte y doblado Uniones Operaciones de acabado Ciclo de trabajo
Redacción
Pierfrancesco Merzagora Enrico Rodolfi
Curso de Trabajos de chapa
" J -
Normalización y técnica de la ilustración
Norbert Linke
Dibujos
Organización 'Plurima', Torino
Composición gráfica
Bob Noorda Giovanni Galli (Unimark)
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El sistema FPCT ha sido publ icado originalmente por Vallecchi Editare S.p.A. - Firenze
en italiano
Traductor: Antonio Amorós Massanet, Dr. Ingeniero Industrial, Director de la Escuela Municipal de Formación Profesional Juan de la Cierva, del Excmo. Ayuntamiento de Barcelona e Ingeniero asesor de Planificación de la Maquinista Terrestre y Marítima
Sistema FPCT® por unidades coordinadas de enseñanza © Vallecchi Editare S.p.A. y Editorial Gustavo Gili, S. A. Industria Gráfica Ferrer Coll, S. A. - Pje. Solsona, s/n. - Barcelona-14 Depósito Legal: B. 39.538-1975 ISBN 84-252-0863-7
E D I T O R lA L G U S T A V O BARCELONA-15 MADRID-6
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BILBAO-l
Colón de Larreátegul, 14, 2.' Izq.
SEVILLA
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SAO PAULO
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Preparación Trazado
.Ó;-
--,
de la chapa
índice Preparación Trazado
de la chapa
Trabajos de chapa 1.1
Calderería ligera / Calderería mediana / 'Calderería pesada
Producción del acero
Alto horno / Acerería / Procedimiento al convertidor / Procedimiento al horno Martin / Tipos de acero / Acero efervescente I Acero calmado / Lingoteras Laminador I Trenes de laminación
2.1·2
Productos siderúrgicos
3.1·6
Barras / Palanquillas I L1antones I Tochos I Perfiles / Trefilados I Laminados en hoja / Planos anchos I Pletinas I Flejes I Tubos I Indicación de las secciones de los perfiles principales y símbolos correspondientes
Ensayos y control de los materiales 4.1·3
Ensayo de cortadura /. Ejecución del ensayo I Análisis de los resultados I Ensayo de doblado / Ejecución del ensayo I Análisis de los resultados I Ensayo de embutición I Ejecución del ensayo I Normas para el buen éxito del ensayo I Análisis de los resultados
Ciclo de trabajo en calderería 5.1·2
Preparación del material a trabajar I Conformación del material I Ejecución de las uniones I Operaciones de acabado I Montaje de los elementos
Preparación del material
6.1
Enderezado a mano o martillado 7.1·2 Uso del martillo
Enderezado Martillo / Mazo / Plano de apoyo
I
Contraestampas
Empuñadura del martillo / Ejecución del golpe I Tipos de golpe I Golpe directo Golpe al voladizo / Golpe en falso I Variaciones dimensionales en virtud del martillado / Golpe con la cabeza I Golpe con la peña
8.1·2
Técnica del enderezado a mano 9.1
Enderezado de una chapa abombada / Enderezado de una tira de chapa curva I Aplanado de una chapa ondulada
Enderezado a máquina
Máquinas de aplanar / Aplanadoras con cilindros rígidos I Aplanadoras con cilindros deformables / Máquinas de aplanar con estirado
10.1·2
I
Preparación de la chapa I Coloreado I Trazado sobre la chapa del diseño de la pieza a ejecutar / Procedimientos de trazado
Trazado 11.1·2 Instrumentos. para trazar
12.1·2
Mármol de trazado I Instrumentos para trazar / Instrumentos para grabar el. material/Punta de señalar I Granete y contrapunzón I Compás de puntas / Compás de vara I Horquillas
Instrumentos auxiliares para trazar 13.1·2
Regla / Cinta métrica
Utensilios para el posicionado de la pieza 14.1
Escuadras de fijación
Instrumentos de control
15.1
Instrumentos de reproducción 16.1
I I
I
Gramil/Altímetro Bloques en V
I
Escuadras
Soportes y puntas de nivelación
. Goniómetro transportador / Nivel de burbuja de aire Listones y cintas / Plantillas
I
I
Plomada
Patrones
Procedimientos sencillos de trazado en el plano 17.1·2
Trazado de una recta entre dos puntos / Trazado de dos ejes principales, perpendiculares entre sí (escuadrado) I Trazado de un ángulo empleando el . goniómetro' transportador I Traslado de cotas sobre líneas ya trazadas I Trazado de dos paralelas a un eje principal I Trazado con el grafio de una recta paralela a un canto de la chapa
Normas para el trazado
Ejemplos de punzonado I Normas para el trazado en serie convencionales de trazado
Ejemplos de trazado
I
18.1·2
19.1
I
Signos
IndjMm
I Trabajos
Preparación Introducción
Trabajos de chapa Por calderería se entiende aquella rama particular de la industria que realiza las más diversas construcciones en metal o en aleaciones metálicas, partiendo de chapas de varias formas y espesores. Cuando en las construcciones intervienen perfiles, sobre todo si éstos son de dimensiones relativamente reducidas, suele aplicarse la denominación de carpintería metálica a la subrama que las incluye. La calderería se subdivide en tres sectores según el espesor de la chapa o plancha utilizada y las dimensiones de los perfiles: calderería ligera, mediana y pesada.
Calderería ligera El material empleado tiene un espesor que varía desde 0;5 a 3 mm. Este sector comprende.la construcción de aparatos de calefacción y de ventilación, la de muebles metálicos, puertas y ventanas, carrocerías, fuselajes de aeroplanos, etc.
Calderería mediana El material empleado tiene un espesor que oscila entre 3 y 10 mm. Este sector comprende la construcción de depósitos, prefabricados de uso industrial, grúas, tuberías forzadas, bancadas para máquinas y dispositivos específicos, etc.
Calderería pesada El material empleado tiene un espesor de más de 10 mm. Este sector comprende la construcción de tramos y estructuras para puentes, transportadores de grandes dimensiones, estructuras de grandes centrales termoeléctric·as o termonucleares, molinos rotatorios para cemento, vías elevadas, construcciones navales, locomotoras, vagones de ferrocarril, etc.
de chapa
chapa I
1.1
IndjMm
I Trabajos
Preparaci贸n
de chapa
chapa
I
o
IndjMm
-
1 Trabajos de chapa
Preparación Introducción
chapa
12.1
Producción del acero En las construcciones metálicas se vienen utilizando normalmente aleaciones de hierro y carbono, con bajo contenido de carbono. En el acero, el contenido de carbono varía del 0,1 al 1,7 %.
Los minerales de hierro de mayor interés para la producción del acero son los óxidos de hierro, tales como hernatita, magnetita y limanita.
El ciclo integral de la producción del acero parte del mineral de hierro para llegar al producto acabado constituido por perfiles y chapas.
Alto horno El metal que se obtiene con la elaboración en el afta horno no es acero, sino hierro fundido, llamado de primera fusión. El contenido de carbono de la fundición de hierro varía entre el '1,7 y el 6 %.
El alto horno se carga desde arriba con capas alternadas de mineral de hierro (MF), coque metalúrgico (C), caliza (Ca). El combustible está constituido por el coque metalúrgico, el cual, además, proporciona el carbono que entra en aleación con el hierro. La caliza, por su parte, tiene la función de fundente y, a la vez, de escorificante. En la parte inferior del alto horno, llamada crisol. R, se acumula el hierro líquido, G. La escoria, S, es separada del metal fundido y se utiliza en otros procesos industriales, del mismo modo que casi todos los subproductos del alto horno (gas, polvo de carbón, coque, etc.). E B H I L
Elevador para la carga del material Boca de carga Salida de gases Revestimiento de ladrillo refractario Tubería de aire a presión y recalentado
Acería El hierro de primera fusión obtenido en el alto horno es enviado a la acería donde es sometido a la decarburación necesaria para su transformación en acero.
En la acería el acero puede obtenerse del hierro fundido a través de dos procedimientos distintos: al convertidor (L.D.) o al horno Martin.
Procedimiento al convertidor
El contenido de carbono es reducido a los porcentajes característicos de los aceros y, por otro lado, se eliminan las impurezas existentes, sobre todo el fósforo, el silicio, el manganeso y el azufre. La duración del soplado oscila entre 20 y 30 minutos; el tiempo de colada está comprendido entre 45 y 60 minutos para convertidores de 130 a 250 toneladas de capacidad.
En el procedimiento L.D.. (Linz y Donawitz) se introduce en el convertidor la carga constituida por chatarra de hierro R y hierro fundido líquido G, la cual, en virtud de la alta temperatura, se transforma' en acero líquido mediante la insuflación, con un tubo' a propósito O, de oxígeno muy puro (99,S%).
Procedimiento al horno Martin Con el procedimiento Martin, el horno se carga con chatarra de hierro y fundición del alto horno. La fundición de hierro es decarburada a expensas del oxígeno. La operación dura algunas horas (cerca de 8). y la carga máxima tratada es de casi 200 toneladas. El horno Martin-Siemens está compuesto de: A Solera B Cámara de combustión C Bóveda D Quemadores de gas y fuel oil E Abertura de carga F Puerta de carga G Agujero de colada H Canal de colada
H
1,
_______
J,
I
.. _._J:..!.
__
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Preparación
chapa,
Producción acero
I
2.2
Tipos de acero El acero producido en la ser de dos tipos.
acería
puede
Acero efervescente
Es un tubo de acero que, colado en las Iingoteras, contiene todavía oxígeno, y emite en la colada gas y chispas (efervescencia).
El fenómeno de la efervescencia produce en el interior del acero un efecto beneficioso de mezclado y facilita la decarburación, de modo que tal tipo de acero resulta fuertemente decarburado y, por tanto, adecuado para el estampado. Las chapas y pletinas de estampación suelen estar constituidas de acero efervescente.
Acero calmado
Debido a que la decarburación y la escorificación han tenido ya lugar en el horno, la colada presenta el acero con las características propias del producto acabado.
La operación de calmado consiste en impedir la reacción del oxígeno con el carbono mediante la adición, en el baño fundido, de aluminio o aleación de hierro y silicio.
Lingoteras Después del tratamiento en la acería, el metal es colado en las Iingoteras, que son recipientes, ordinariamente de fundición de hierro, donde se deja solidificar el acero.
Las Iingdteras son grandes receptáculos abiertos por los dos extremos y están provistas de asas para la maniobra. Los lingotes en estado pastoso debido a la temperatura elevada que poseen, y con un peso de hasta 7 a 8 toneladas, son extraídos de la Iingotera y enviados Sucesivamente al laminador para ser transformados, con pasos sucesivos, en perfiles, pletinas, planchas, tubos, barras, palanquilla, etc
Laminador El ciclo integral de producción del acero concluye en el laminador donde se realizan los productos siderúrgicos que constituyen la materia prima de la calderería y de la carpintería metálica.
Trenes de laminación La transformación de la masa del lingote .de acero en perfiles o chapas se produce progresivamente, a lo largo de sucesivos juegos de cilindros que constituyen un tren de larnlnaclón. Durante la larnlnaclón, el metal se endurece y se enfría disminuyendo su maleabilidad, por cuyo motivo conviene' efectuar varios caldeos a fin de mantenerlo a la temperatura más oportuna. Según que la masa, antes de la laminación o durante ella, haya sido caldeada o no, se obtienen productos laminados en caliente o en frío.
La operación de laminación consiste, esquemáticamente, en hacer pasar varias veces el lingote de acero entre dos cilindros que giran en sentido contrario, lo que es causa de que el material se estire, alargándose y transformando su sección.
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Preparación
chapa
Productos siderúrgicos
I 3,1
Productos siderúrgicos Con esta denominación se indica la producción efectuada por las empresas siderúrgicas mediante procedimientos de laminación o similares, en caliente y en frío.
Para el uso corriente de la calderería, por productos siderúrgicos se entienden normalmente los materiales en bruto más comunes. Estos se denominan
Las primeras pasadas transforman los lingotes obtenidos en acero en barras.
Perfiles Trefilados Laminados en chapa (planchas) Tubos
Barras Las barras son sólidos rectilíneos con poca sección respecto a su longitud. Según la forma y dimensiones de la sección se distinguen la palanquilla, el IIantón y el tocho. Palanquillas
Las palanquillas son barras de sección cuadrada cuyo lado mide entre 40 y 120 mm. Los IIantones son barras de sección rectangular cuyo lado mayor puede medir de 130 a 400 mm.
Llantones
Tochos
Los tochos son barras de sección cuadrada cuyas dimensiones son mayores que las de la palanquilla. El lado puede llegar a medir 400 mm.
Perfiles Los perfiles son sólidos rectilíneos minados con secciones especiales.
la-
Los perfiles más comunes tienen las siguientes formas: Perfil en doble T Perfil en ángulo (angular) Perfil en Z Perfil en T Perfil en U Las dimensiones normalmente usadas figuran en tablas de unificación. Por ejemplo, el perfil doble T, denominado también «perftl NP., puede tener las siguientes dimensiones en milímetros: Altura h = de 80 a 500 mm Ala b de 42 a 185 mm Espesor s de 3,9 a 18 mm Peso, de 5,940 a 141 kq/rnetro.
=
=
Trefilados Como los perfiles, los trefilados (llamados también calibrados) son sólidos rectilíneos de sección determinada, pero construidos con una precisión asignada y de modo que presenten una superficie exterior lisa y lustrosa.
Los trefilados o calibrados más comunes son de forma: redonda cuadrada semirredonda hexagonal
Estos calibrados son productos comerciales con dimensiones obtenidas bajo tolerancias precisas; por ello son más costosos, pero consienten el ahorro de algunos trabajos de mecanizado.
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Preparación
chapa
Productos siderúrgicos
I
3.2
Laminados en hoja Los laminados en hojas (láminas). comprenden los planos anchos, las pletinas y los flejes. Planos anchos Pletinas Flejes
Las dimensiones de los varios tipos de laminados normalmente usados figuran en tablas de unificación.
Los planos anchos son láminas rectangulares de espesor mayor de 4 mm y anchura mayor de 160 mm. Las pletinas son láminas rectangulares de espesor mayor de 4 mm. Reciben también el nombre de chapa gruesa. Los flejes tienen Un espesor comprendido entre 0,15 y 4 mm y suelen suministrarse en rollos; el fleje recibe también el nombre de chapa delgada. El espesorde la chapadelgadasuele venir Indicado en décimas (p. ej. 12/10 para un espesor de 1,2 mm).
Existen también chapas de formas particulares. Como ejemplo: Chapa Chapa Chapa yD Chapa
DDD
con relieve A estriada B perforada de diversos tipos C ondulada E
000 A
e
B
o
Tubos Por lo general, los tubos tienen Una sección de corona circular, con diámetro exterior y espesor variables.
Las dimensiones comúnmente utilizadas vienen indicadas en tablas de normalización. Como ejemplo:
=
Diámetro exterior D de 6 a 622 mm Espesor S = de 0,5 a 40 mm Peso de 0,068 a 574 kg/metro
=
o
Existen además, para aplicaciones especiales, tubos de sección diversa. Por ejemplo: Sección cuadrada Sección rectangular Sección elíptica Sección triangular equilátera Secciones de forma diversa: en T, en Z, etc.
c
1
..
{-~ ...
1
A
1 ...
Ind/Mm
I Trabajos
Preparación
de chapa
chapa
Productos siderúrgicos
Indicación de las secciones de los perfiles principales y símbolos correspondientes i
.
A contlnuaclén.sé muestran algunos dibujos relativos a los principales perfiles empleados en los trabajos de calderería, junto con las correspondientes cotas indicativas.
o
De cada perfil figuran las proyecciones ortogonal e isométrica, así como el símbolo y su explicación. Una vez determinada la medida base que sirve para clasificar el tipo, quedan especificadas todas las demás medidas.
89 X 3,25 X 6000
Tubo redondo con diámetro exterior de 89 mm, espesor 3,25 mm, longitud 6000 mm.
{21 89 x 3,25.>< 6000
6COO
o
20 X 5000 Redondo de diámetro 20 mm, longitud 5000 mm.
{21 20 x 5000
5000
I
3.3
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Preparaci贸n
chapa
Productos sider煤rgicos
I 3.4
o 10 X 2500 Cuadrado de 10 mm de lado y 2500 mm de longitud.
o
10X 2500
D
2500
L_
100 X 150 X 12 X 950 Angular de lados desiguales con un lado de 100 mm y otro de 150 mm, espesor 12 mm, longitud 950 mm.
L 100x150x12x950
c:>
...'"
L
100 X 10 x350 Angular de lados iguales de 100 mm, espesor 10 mm, longitud 350 mm. L100 'x 10 x 350
..,c:>'"
IndjMm
I Trabajos de chapa
Preparación
chapa
Productos siderúrgicos
I
3.5
IPE 400 X 7000 Viga doble T de alas paralelas, con altura de 400 mm y longitud de 7000 mm.
DO I
rn I I
IPE 400 »: 7000
ISN 400 X 7000 Viga doble T serie normal, con altura de 400 mm y longitud de 7000 mm.
DO DO I
I
I
ISN 400" 7000
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Preparaci贸n
chapa
Productos sider煤rgicos
I 3.6
IHE/a 400 X 8000 Viga doble T de alas anchas paralelas, con altura de 400 mm y longitud de 8000 mm (serie ligera).
rn I
DO I
H
IHE/a 400" 8000
T 80 X 3000 Perfil en T con altura de 80 mm, base de 80 mm y longitud de 3000 mm.
TBO x 3000
v
'"'"'" M
D T
IndjMm
1
Trabajos de chapa
Preparación chapa Ensayos y control de los materiales
I
4.1
Ensayos y control de Jos materiales Los materiales utilizados en los trabajos de calderería deben presentar características particulares de las cuales depende la ejecución del trabajo y la calidad del producto acabado. Estas características se ponen de manifiesto mediante una serie de ensayos previos a la utilización del material en las construcciones de calderería o carpintería metálica.
El control de los materiales puede subdividirse en dos categorías: Ensayos prácticos sobre probetas
Tales ensayos o controles, si presentan carácter destructivo, se realizan sobre muestras oportunas, llamadas probetas, sacadas del material que será empleado en la elaboración subsiguiente.· En caso de control no destructivo, éste se realiza directamente sobre el material atrabajar.
Consisten en efectuar sobre las probetas una serie de ensayos de laboratorio para controlar la correspondencia con las características requeridas por el material en su aplicación.
Ejemplo: ensayo sobre probetas de un material a utilizar, para comprobar si las características del mismo concuerdan con las especificadas por el constructor.
Controles después de la ejecución del producto
Se trata de controles no destructivos que se realizan sobre la pieza al terminar las operaciones, y tienen por objeto verificar que la estructura interna del material no ha sufrido, durante la elaboración, deformaciones que pueden perjudicar las características de resistencia del producto acabado.
Ejemplo: control radiográfico de la soldadura de un recipiente destinado a contener gas a presión.
Las pruebas que se realizan con más frecuencia deben establecer la aptitud de un material a sufrir las operaciones fundamentales de un trabajo de calderería.
Los' ensayos principales son: Ensayo de cortadura
Para establecer la aptitud de la chapa para ser cortada
Ensayo de doblado
Para establecer la aptitud de la chapa para ser curvada o deformada
Ensayo de embutición
Para establecer la aptitud de la chapa para ser estampada.
Con el ensayo de corte o cizallamiento se puede conocer la resistencia que ofrece un metal a la cortadura. Realización del ensayo La prueba se efectúa ejerciendo, mediante una cuchilla o cizalla apropiada, un esfuerzo de corte, hasta obtener la partición de la probeta por cortadura. Un dispositivo a propósito indica el valor de la carga necesaria para obtener la cortadura. Análisis de los resultados ~
p
L Plancha P Probeta
Ensayo de cortadura
(i)\
L
El análisis de los resultados consiste en el control de la carga máxima necesaria para vencer la resistencia a la cortadura. Debe tenerse presente que, en el lugar de aplicación, el material deberá ser sometido a un esfuerzo notablemente inferior.
A Dispositivo para el ensayo de cortadura B Probeta P Cuchilla o cizalla
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Preparación
chapa
Ensayos y control de In~
"_l.
I 42 •
Ensayo de doblado El ensayo de doblado determina la aptitud para la deformación de los perfiles de las chapas y de los tubos.
Para chapas o barras cuyo espesor es mayor de 50 mm, se reduce convenientemente el espesor de la probeta.
Realización del ensayo
II
ti
ensayo' consiste en someter a una deformación plástica una probeta rectilínea de sección maciza, mediante doblado en un solo sentido, hasta alcanzar un determinado ángulo, a, el cual varía según la calidad del material. La probeta se saca, por extirpación, de la chapa o del perfil a emplear en la construcción.
~ Después de apoyar la probeta sobre dos rodillos, se inicia el doblado mediante la presión ejercida por otro rodillo al cual va conectado un aparato registrador del esfuerzo necesario para obtener la deformación requerida. ;9
0' El
La presión debe ser aplicada lentamente y sin interrupción para permitir el desplazamiento de las fibras del rnaterlal,
a D R f
Espesor de la probeta Diámetro del rodillo de presión Radio de los rodillos de apoyo Distáncia entre rodillos
El radio de los rodillos de apoyo se elige en relación con el espesor de la chapa, Ejemplo: R = 25 mm para a = 12 mm. R = 50 mm para a = 18 mm. La distancia f entre rodillos debe ser f = O + + 3 a.
El ángulo de plegado que debe alcanzarse se establece en función del tipo de acero; la elección del diámetro del rodillo se lleva a cabo según el tipo de acero y en función del espesor (a) de la probeta. En la tabla se indican los valores de los ángulos de doblado y los diámetros del rodillo aplicados para los diversos tipos de acero más usados. En el laboratorio se efectúa el ensayo de doblado con una prensa o con una matriz de entallar.
o
A
Acero
D
(l.'
A 00
-
90
A 37
37 + 42
180
0,5a
A 42
37 + 45
180
a
4a
Aq 42
42 + 50
180
2a
Aq 50
50 +'60
180
4a
Aq 60
60 + 70
-
Ensayo con la prensa
B Ensayo con matriz de entallar
Análisis de los resultados ~ Después del ensayo se examina la cara externa de la probeta. El resultado de la prueba es positlvo cuando se alcanza el valor del ángulo establecido sin que aparezcan grietas en la parte externa del doblado (dorso exterior de la probeta).
Resistencia en kq/rnrn'
A
B
-
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Preparación
chapa
~nsayos y control de los materiales
I
43 •
Ensayo de embutición La prueba de embutición se realiza normalmente sobre chapa y sirve para poner de relieve el comportamiento a la estampación.
Para este ensayo suele. aplicarse el método de Erichsen, cuyas especificaciones vienen establecidas en las normas correspondientes.
Las probetas tienen forma de tira o de círculo, o bien son cuadradas; su longitud, diámetro o lado no debe ser inferior a 70 mm. El espesor puede variar desde 0,2 hasta 2,5 mm.
Realización del ensayo La prueba consiste en un procedimiento de embutición realizado mediante una estampa esférica y con la corres~ pondlente rnatriz.
La probeta P se fija, mediante una platina de presión, sobre una matriz M cuyo borde interior es redondeado. Al ejercer presión sobre la probeta el punzón de cabeza esférica S, aquélla queda embutida tomando la forma de' una olla.
s
p
El ensayo termina cuando se observan las primeras grietas en el material. Por lo general, la aparición de la grieta coincide con un sonido netamente perceptible producido por el material.
M
En la máquina para el ensayo Erichsen va montado un instrumento especial que indica el esfuerzo ejercido para cualquier profundidad de embutición.
Normas para el buen éxito del ensayo El ensayo debe ser efectuado respetando todas las especificaciones relativas al procedimiento y a las condiciones de ejecución.
El dispositivo de prueba debe permitir la observación de la probeta dúrante el ensayo, así como el paro instantáneo del punzón tan pronto se inicia el agrietado.
~
La probeta no debe haber estado some.tida a aplanado ni a martillado. La temperatura normal de ensayo está comprendida entre 15 y 25°C.
3' Antes de la operación se debe extender
grasa en el punzón y en ambas caras de la probeta que viene fijada entre la matriz y la platina de presión.
~
Análisis de los resultados Como medida de las posibilidades de embutición se toma la profundidad de la huella obtenida midiendo el recorrido del punzón desde la posición inicial hasta aquella en que se ha manifestado
Ji" - J, de
.',
,
probeta.
.'
Esta medida, expresada' en mm e indicada por el aparato con una precisión de 0,1 mm, constituye el índice de embutición.
La embutición debe llevarse a cabo con una velocidad de 5 a 20 mm por minuto, sin golpes bruscos y sin interrupción.
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Preparaci贸n
chapa
I
-z
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Preparación
chapa
Ciclo de traba;o en calderería
I
5.1
Ciclo de trabajo en calderería Desde el punto de vista operativo, un ciclo completo de trabajo se puede subdividir en 5 fases o momentos sucesivos.
Según el tipo de 'Ia construcción y el material usado, cada fase es, a su vez, subdlvidlda en diversas operaciones.
1.' Fase
Preparación del material a trabajar (chapa, perfiles, laminados, tubos, etc.)
Enderezado Trazado Corté Taladrado
2.' Fase
Conformación del material
Doblado Curvado Estampado Rebordeado
3.' Fase
Ejecución de las uniones
Remachado Unión por plegado de bordes Atornillado Soldadura oxiacetilénica o eléctrica
4.' Fase
Operaciones de acabado
Desengrasado Pulido Protección especial por barnizado
5.' Fase
Montaje de los elementos
Montaje parcial en el taller Montaje parcial en el lugar de empleo
Preparación del material a trabajar La preparación del material consiste en predisponer las chapas, los perfiles y los tubos para' las sucesivas operaciones que intervienen en la realización del producto acabado. A B C
C>
A
Enderezado de la chapa Trazado Corte y taladrado
Conformación del material L~_segunda fase implica la transformaclan de la chapa plana en la .pieza deseada, de acuerdo con su forma tridimensional definitiva, mediante operaciones de doblado, de curvado o de estampado. A B C
C>C>
B
Doblado Estampado Rebordeado;
e
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Preparación
chapa
Ciclo de trabajo en calderería
I
5.2
Ejecución de las uniones Las operaciones de.la tercera fase comprenden el acoplamiento de los diversos elementos, construidos aisladamente. para formar después conjuntos unidos. Las uniones pueden ser fijas montables
o des-
A
Uniones fijas
A B C
Remachado Soldadura Plegado de bordes
Uniones desmontables
D
Atornillado
e
Operaciones de acabado Las operaciones de acabado comprenden el enderezado de aquellos elementos que, sobre todo, debido a las contracciones producidas por la soldadura. hayan resultado deformados.
Además, en esta fase se efectúan operaciones de pulido tales como: decapado, chorreado, etc., y operaciones sucesivas de protección con barniz u otros tratamientos, a fin de evitar la oxidación (herrumbre) de las piezas y de mejorar el aspecto exterior.
Montaje de los elementos El montaje de los elementos de calderería representa una fase muy importante y delicada en el ciclo de la construcción. Cuando las dimensiones del espacio ocupado por el. conjunto son tales que permiten el transporte del producto manufacturado al lugar de utilización. el montaje puede completarse en el taller siempre que i10 existan otros impedimentos en la puesta en obra del conJunto. Cuando las dimensiones de ocupación son tales que impiden el transporte de la construcción completa, se efectúan premontajes en el taller para cerciorarse del cumplimiento de algunas exigencias fundamentales de la construcción (alineación de ejes, posicionado de partes que deben acoplarse, etc.); y se procede al montaje total del conjunto durante la puesta en obra.
.,
IndjMm
I Trabajos
Preparación Preparación del material
de chapa
chapa
I
6.1
Preparación del material Como ejemplo, consideraremos la preparación de la chapa de acero, que es el material más frecuentemente usado en calderería.
La preparación consiste en predisponer el material a trabajar para las sucesivas operaciones de ejecución de las piezas. La preparación de la chapa se efectúa en cuatro tiempos sucesivos. Enderezado y aplanado
El enderezado es la operacion con la cual se procede a dejar la chapa perfectamente plana.
Se puede efectuar a mano, denominándose martillado, o a máquina, tomando el nombre de aplanado.
Trazado
La operación de trazado consiste en marcar sobre la chapa el diseño de proyecto con las medidas reales, señalando los puntos de referencia y las líneas según las cuales debe trabajarse el material y que determinan la forma y las dimensiones de la pieza acabada.
La operación se efectúa a mano valiéndose el operario de instrumentos especiales y siguiendo algunas técnicas particulares.
Corte
La operación de cortar sirve para separar la pieza del resto del material, siguiendo las líneas de contorno marcadas en la operación de trazado.
El corte puede efectuarse a mano con la tijera, o a máquina con cizalladora, o mediante la llama del soplete (oxlcorte).
Taladrado
Con el taladrado se efectúan, sobre la pieza recortada pero todavía plana, todos los agujeros previstos en el dibujo de 'proyecto y los agujeros para alojar los pernos y remaches necesarios para unir diversas piezas elementales ..
El taladrado puede efectuarse mo a mano que a máquina.
lo mis-
Enderezado La primera operación a efectuar en un ciclo de trabajo de calderería es el enderezado, el cual consiste en dar la mayor planicidad posible a la chapa, eliminando las deformaciones inevitables que presenta el material suministrado por la acería. La deformación de la plancha puede ser debida a diversas causas.
~
Es indispensable que -' el enderezado preceda a todas las demás operaciones de calderería. . Dejar de efectuar el enderezado comporta mayores dificultades e imprecisiones en los trabajos sucesivos y sobre todo determina defectos intolerables !ln la pieza acabada.
+
El .transporte de la chapa, en hojas o láminas o en rollos, es una operación particularmente delicada y peligrosa, sea por su peso, sea por la forma especial que presentan. Sobre todo, hay que tener cuidado en la elección del medio de transporte más adecuado. y en la solidez de las ataduras, garfios, mordazas, etc., con que se mantienen juntas las chapas.
Deformaciones debidas a defectos de posición del metal y al procedimiento de fabricación, el cual, quizá, se ha prescrito demasiado económico y, por tanto, poco preciso (chapa negra). Defectos debidos a las operaciones de laminación (bombeado y ondulaciones). Deformaciones ocasionadas por causas accidentales, que pueden tener lugar durante el transporte de las láminas y de los rollos de chapa. El enderezado puede efectuarse: A mano, con el martillo.
El enderezado a mano es una operación de martillado efectuada según técnicas particulares relacionadas con el tipo de deformación que se desea eliminar.
A máquina, mediante aplanadoras de cilindros.
El enderezado a máquina toma el nombre de aplanado y es una operación de enderezado que se ejecuta a menudo, después de haber eliminado o reducido mediante martillado las protuberancias y las ondulaciones.
Tanto el martillado corno el aplanado determinan una compacidad del material, esto es, un aumento de la dureza superficial de la plancha.
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Preparaci贸n
chapa
I
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Preparación
chapa
I
Enderezado a mano 7.1 ..._--,..--------'-------'
'---._._
Enderezado a mano o martillado El objeto del martillado es obtener, mediante golpes sucesivos, la eliminación de las deformaciones del metal, trabajándolo .en frío y aprovechando su pro- , piedad de asumir deformaciones permanentes en virtud del golpeo.
El martillado es la más elemental, pero no la más sencilla, de las operaciones de enderezado. Martillo El martillo está formado por un mango M de madera dura que sirve de empuñadura, en uno de cuyos extremos va fijado un bloque de, acero, cementado y templado, de forma alargada, que tiene 'sus extremos diferentes, llamándose uno de ellos, el T, cabeza o cara, y el otro, P, peña o punta.
1>-
SEl mango del
t
+
martillo debe obtenerse de una pieza de madera (fresno, nogal americano o arce) que tenga las fibras bien derechas y sin nudos. No emplear nunca remaches para fijarlo a la cabeza de golpeo; si se emplea una cuña, embrearía con cola antes de insertarla en la hendidura hecha a propósito. Antes del uso, hay que asegurarse [>C> siempre de que el mango está bien fijado a la cabeza y de que ésta es ortogonal a aquél. Un buen método para impedir que la cabeza se suelte durante el empleo, consiste en clavar dos cuñas, una de ellas por la parte del mango, y practicar un pequeño agujero que atraviese ambas cuñas y el mango para introducir después en él un pasador. La forma de la cara y de la peña del martillo varía según el tipo de trabajo a efectuar. Por ejemplo:
A Martillos de cara plana, adecuados para aplanar las superficies. B Martillos de cara convexa; adecuados para curvar las superficies planas, para obtener en la plancha zonas cóncavas o convexas. C Martillos con ángulo agudo entre el mango y la cabeza, adecuados para el trabajo de superficies internas. El peso del martillo oscila entre 0,3 y 2,3 kg; cuando el peso es de más de 1 kg, el martillo toma el nombre de mallo. El mallo puede llegar a tener un peso de hasta 12 kg.
Conservar el martillo limpio, especialmente libre de grasa o aceite que podrían facilitar, el deslizamiento de la empuñadura en la mano o el resbalamiento de la cara sobre el objeto a golpear. Para mayor seguridad, algunos martillos llevan un rayado cruzado sobre la cara de trabajo.
+ +
Comprobar, antes del uso, que también la cabeza esté en buenas condiciones para evitar peligrosos lances de astillado; descartar absolutamente los martillos con cabeza inclinada, llena de rebabas o demasiado desqastada. No dejar nunca un martillo en posición vertical encima de un estante elevado; puede caer y lastimar a alguien.
Los utensilios y accesorios utilizados para el enderezado a mano son el martillo, el mazo, el plano de apoyo y las contraestampas.
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Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Preparación
chapa
Enderezado a mano
I 7.2
Mazo Se llama mazo a un tipo especial de utensilio utilizado para el martillado de chapa delgada (fleje).
Los mazos se emplean también en operaciones de montaje y de acoplamiento de partes mecánicas, cuando se quiere evitar el deterioro del material que produciría el uso del martillo. Los mazos se construyen de ordinario con materiales menos duros que el acero que sirve para construir martillos. Existen mazos de madera, de goma, de resina sintética, de cobre y de plomo.
Plano de apoyo El material que ha de soportar el golpe del martillo debe siempre estar apoyado sobre un plano, llamado por ello plano (o placa) de apoyo, el cual puede ser de varios tipos y de formas diversas.
El apoyo está normalmente constituido por un banco de calderero, o banco para golpear sobre. plancha, .construído con perfiles metálicos y con un plano o «mármol » de fundición de hierro, apianado con céplllo.:ó de plancha de gran espesor.
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Contraestampas También se utilizan utensilios especiales de apoyo llamados contraestampas, cuya forma puede depender lo mismo del tipo de deformación que se desea obtener, que de la necesidad de apoyar flejes y chapas delgadas de forma curva. Las contraestampas más comunes son: A B C D E F G
Contra estampa Contraestampa Contraestampa Contraestampa Contraestampa Contraestampa Contraestampa
redonda de bola de garganta de herradura de tronzar de pie de oca cuadrada
A
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B
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..
Ind/Mm
1
Trabajos de chapa
Preparación
chapa
I
Uso del martillo
Uso del martillo Para el uso correcto del martillo, procede observar algunas normas relativas a: Empuñadura del martillo ~ ~
* Ejecución del golpe
€)\ ~
El martillo debe ser empuñado por la extremidad del mango (Z). La apretura de la mano debe ser fuerte en la carrera de golpeo y ligera en la carrera de retroceso. El movimiento completo debe ser realizado sin mover el hombro. La pieza debe ser golpeada con el centro de la cara del martillo, de modo que el eje de la cabeza resulte perpendicular a la superficie golpeada. El golpe debe ser impetuoso, haciendo recorrer al martillo una carrera de aproximadamente un cuarto de circunferencia.
Tipos de golpe El martillo puede ser usado con tres tipos diversos de golpe. Golpe directo
Có' ~ ~
la chapa es golpeada en la zona que está: en contacto con el plano de apoyo o con una estampa A. la parte batida de la superficie del metal debe establecer contacto perfecto con el plano de apoyo. Al objeto de evitar el vuelco de la chapa, deben disponerse debajo de ésta dos .topes de seguridad B, los cuales han de estar en posición algo más baja que el plano de apoyo.
Golpe al voladizo
Có'
El golpe es aplicado sobre la parte de chapa que sobresale del canto del banco de calderero.
Golpe en falso
(6\
La chapa es golpeada fuera de la superficie correspondiente al apoyo, esto es, en la zona e comprendida entre las dos contraestampas A y B.
,
8.1
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Preparación
chapa
Uso del martillo
I
8.2
Variaciones dimensionales en virtud del martillado El martillado permite aumentar la superficie del metal, pero disminuyendo su espesor.
Cuando una chapa es martillada, el metal que se encuentra entre el martillo y el apoyo sufre una compresión y, en consecuencia, una pérdida de espesor. Dado que el volumen del metal que se trabaja no puede disminuir, se tendrá un aumento de superficie proporcional a la disminución del espesor. El aumento de superficie no tiene lugar al azar, sino en direcciones fijas según cómo se usa el martillo y, en particular, según cómo se golpea la pieza, esto es, si con la cabeza o con la peña del martillo. 1 Chapa no martillada 2 Deformación a consecuencia del golpe de martillo 3 Chapa martillada en varios puntos
Golpe con la cabeza del martillo ~ Para aumentar la superficie de un metal en todas direcciones, hay que emplear un martillo de cara plana.
Bajo el efecto del golpe, las moléculas del metal se desplazan radial mente determinando un aumento en todas las direcciones de la superficie deformada. El perfil de la huella es ligeramente cóncavo. La huella dejada por el martillo será similar a la forma de la cabeza del mismo.
Golpe con la peña ~ Para alargar la superñcle de un metal en una sola dirección, debe usarse la peña del martillo y se debe martillar sucesivamente en la dirección en que se desea alargar dicha superficie.
La sucesión de los golpes dados con la peña provocan la disminución del espesor y el alargamiento de la pieza. La variación dimensional de la pieza tiene lugar en la dirección de la sucesión de golpes; la anchura de la pieza permanece casi sin variación. La parte del metal que haya sufrido el golpeo tendrá una forma similar a la de la misma peña del martillo. esto es, tendrá una forma alargada y estrecha. l' I
= alargamiento sufrido por la pieza = longitud de la pieza antes del mar-
L
= longitud
h
=
S s
= =
tillado
de la pieza después del martillado anchura de la pieza, que permanece prácticamente constante espesor antes del martillado espesor después del martillado
2
31..1.
...1..1
IndjMm
I
Trabajos de chapa
Preparación
chapa
Técnica del enderezado a mano
I
9.1
Técnica del enderezado a mano El enderezado a mano de una chapa se efectúa de modos diferentes según el tipo de deformación a eliminar.
Como ejemplos más frecuentes de técnicas diversas de martillado, consideraremos el enderezado de una chapa abombada, de una tira de chapa curva y de una chapa ondulada.
Enderezado de una chapa abombada Para enderezar un abombado, el martillado debe ser efectuado a lo largo de circunferencias de radio creciente desde el centro hacia la periferia de la joroba (es decir, en espiral).
A
B (i)'. El
martillado debe iniciarse partiendo del centro de la joroba' y avanzando hacia los bordes.
$ Los golpes deben
ser de intensidad creciente y no deben percutir el límite del borde de la chapa. Después de la primera pasada, la joroba queda disminuida.
Se
(i)'
repite la misma operación procurando no golpear nuevas zonas.
(i)'
Al final del aplanado se reduce la intensidad de los golpes y se acaba el trabajo utilizando el mazo de madera.
~
Es importante actuar dando vuelta frecuentemente a la chapa a fin de que los alargamientos se manifiesten por igual en las dos caras. 1
A
Perfil de la chapa abombada a enderezar Técnica del martillado: la joroba es reducida con una serie de golpes a lo largo de las circunferencias 1-2-3 Perfiles de la joroba obtenidos con las sucesivas reducciones
B C
e """""-:::;-0.
_,.j_.._. ~
Enderezado de una tira de chapa curva La pieza debe ser sucesivamente golpeada desde el centro hacia el exterior, en el sentido de su longitud, con golpes de igual intensidad, equidistantes entre sí y ejecutados alternativamente a derecha y a izquierda de la joroba.
=
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... sucesión de los golpes sobre la chapa.
Aplanado de una chapa ondulada Para enderezar una chapa ondulada, el martillado debe ser efectuado según líneas rectas, desde los bordes al centro, al objeto de no provocar deformaciones opuestas.
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~
I
2
7531246
3
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I Trabajos de chapa
Preparaci贸n
chapa
I
Ind/Mm
J
Trabajos de chapa
Preparación
chapa
Enderezado a máquina
I
10.1
Enderezado a máquina El enderezado a máquina es una operación completa de aplanado de las chapas.
Por lo general, la operacron es efectuada para grandes planchas con espesores diversos.
Mientras que con el enderezado a mano se eliminan, sólo parcialmente, defectos de menor importancia, con el aplanado a máquina se obtiene una eliminación completa de todos los defectos.
Máquinas de aplanar Estas máquinas se valen, para la operación de aplanado de la chapa, de la acción de dos hileras de cilindros dispuestas una encima de otra, con los cilindros alternados y en número dispar. La plancha introducida entre estas dos hileras de cilindros sufre una serie de curvados en sentido opuesto que debilitan su resistencia a la deformación, facilitando, por tanto, el enderezado. El ejemplo de la figura representa una operación de aplanado efectuada mediante diversas pasadas a través de los rodillos de la máquina de aplanar. Las máquinas de aplanar se clasifican en dos grupos: Aplanadoras con cilindros rígidos Las máquinas de aplanar con cilindros rígidos permiten el aplanado de chapas de 2 a 12 mm de espesor, mediante dos hileras de cilindros en acero duro y con diámetro de 80 hasta 200 mm. Aplanadoras con cilindros deformables Las aplanadoras con cilindros deformabies son adecuadas para aplanar chapas con anchura de 1400 a 2000 mm y con un espesor comprendido entre 1 y 5 mm. Poseen un notable número de cilindros de pequeño diámetro (de 30 a 50 mm).
Aplanadoras con cilindros rígidos Las aplanadoras de rodillos rígidos están constituidas de un castillete I de acero laminado de elevadísima resistencia, el cual hace cuerpo con una bancada de plancha soldada L. En la parte alta del castillete, un puente deslizante P sostiene todo un grupo superior de cilindros, siendo regulable verticalmente mediante volantes V, los cuales, actuando sobre piñones dentados, permiten variar la presión del conjunto según el espesor de la chapa. Los cilindros del grupo superior C y los del grupo inferior B se apoyan sobre un cierto número de contrarrodillos que tienen por objeto sostener los cilindros a fin de evitar la flexión durante el trabajo. .
Con este tipo de aplanadora, los defectos de la chapa son atenuados, pero no eliminados, después de una sola pasada por la máquina; por ello, es necesario introducir la chapa en la aplanadora varias veces, dándole la vuelta cada vez. El aplanado resultará tanto mejor cuanto mayor sea el número de rodillos y menor su diámetro, pues así se debilita más la resistencia a la deformación de la chapa, de la cual depende precisamente el éxito de la operación. Al ser los cilindros de acero con elevado límite de elasticidad, tienen la posibilidad de deformarse bajo la acción de contrarrodillos móviles que se hacen actuar en los puntos más adecuados.
+
S
S
Principales normas de seguridad las aplanadoras:
en el uso de
No emplear la máquina desprovista de sus protecciones; hacerlas construir si el constructor la ha suministrado sin ellas. Antes de ponerla en marcha, advertir a los otros operarios con oportunas señales acústicas o luminosas. y cerciorarse de que nadie tiene las manos entre los cilindros.
No someter la máquina a esfuerzos superiores -a aquellos para los cuales ha sido proyectada, intentando enederezar espesores mayores que el máximo tolerado. No efectuar engrases o regulaciones mientras la máquina está en marcha. ni abandonarla por ninguna razón.
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Preparación
chapa
Enderezado a máquina
I
10.2
Aplanadoras con cilindros deformables P
A
Las máquinas de aplanar de cilindros deformables son accionadas por un motor eléctrico M directamente acoplado a los grupos de cilindros de la máquina por medio de juntas hidrodinámicas y cajas de engranajes para distribución del movlmlento. La máquina, en sus partes principales, se puede considerar constituida de un castillete de acero laminado A, el cual forma pieza única con una bancada B de plancha soldada. La operación de aplanado es efectuada por dos grupos de cilindros C, uno inferíor y el otro superior. El grupo superior de cilindros aplanadores es sostenido por un puente P, el cual puede inclinarse a derecha y a izquierda mediante las palancas L que se encuentran en la testera que lleva todos los mandos de los órganos de la máquina. Unos indicadores apropiados señalan los valores correspondientes a la diversas maniobras. Por otra parte, el puente antes mencionado puede también ser inclinado en sentido longitudinal mediante volantes V; por tanto, su regulación es universal. Los cilindros de los grupos superior e inferior se apoyan sobre un elevado número de contrarrodillos Cr, los cuales tienen la misión de impedir la flexión no controlada de los cilindros. Los contrarrodlllos superiores, de tipo cilíndrico, van fijados al castillete del puente para garantizar un plano perfecto; los inferiores son del tipo de rodillo (más cortos) y pueden ser regulables. De hecho, mediante un volante V se puede obtener una flexión en sentido cóncavo o convexo de todo el grupo de cilindros inferiores. Por medio de palancas apropiadas L, se puede obtener una regulación independiente de los contrarrodlllos, a fin de intervenir en la operación de aplanado siempre que se considere necesario.
2
1 Ejemplo de rodillos libres 2 Ejemplo de rodillos sostenidos por contrarrodillos
Máquinas de aplanar con estirado El aplanado de las chapas delgadas (hasta 3 mm de grueso) se puede obtener con el sistema del estirado. Lbs dos extremos de la chapa A son sujetados por dos mordazas B, de las cuales una es ñja y la otra deslizable sobre una guía E; después de su sujeción, la chapa es estirada en virtud de la fuerza producida por un conjunto hidráulico C. Todo el sistema va sólidamente anclado sobre una bancada D. ~ Dispositivos adecuados regulan el esfuerzo ele tracción a fin de evitar la rotura.
e
B
E
A
B
o
IndjMm
I Trabajos
de chapa
Trazado Trazado
I
11.1
Trazado El trazado es una operación que consiste en trasladar sobre el material a trabajar el dibujo de la pieza con las medidas reales, señalando, con utensilios apropiados, los puntos de referencia y las líneas a lo largo de las cuales la chapa debe ser trabajada.
Preparación de la chapa Verificación de la calidad del material, y desbarbado y rascado de la superficie por medio de una rasqueta o un cepillo metálico.
Coloreado Se aplica sobre la superficie del metal una capa de color que consigue hacer resaltar de un modo más claro el diseño del trazado.
Trazado sobre la chapa del diseño de la pieza a ejecutar Ejemplo. de trazado para la ejecución de un tubo con costura. Representación y dimensiones la pieza acabada B Dibujo geométrico preliminar al zado del desarrollo del tubo C . Trazado del tubo desarrollado las indicaciones del exceso de tal necesario para la costura D Chapa cortada y con los bordes gados para la costura A
de tracon meple-
Un trabajo completo de trazado comprende tres fases principales: Preparación de la chapa Coloreado Trazado
En la preparacion del material a trabajar, la operación de trazado es normalmente preliminar a las fases de corte y taladrado.
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Trazado Trazado
11.2
1
Procedimientos de trazado La operación de trazado es efectuada casi siempre a mano según procedimientos diversos y con el auxilio de utensilios especiales. Se pueden distinguir tres procedimientos progresivamente más laboriosos. Ejecución directa a mano mediante sencillos utensilios para trazar.
~ 2 Ejecución mediante plantillas
"3
que reproducen los contornos y referencias a trazar directamente sobre el material.
A B
e
Plantilla o modelo de cartón o contraplacado Plantilla o modelo dispuesto sobre la chapa anteriormente coloreada Pieza realizada
B
Ejecución con el auxilio de un proyector que amplía hasta la dimensión exacta y proyecta sobre el material el dibujo ejecutivo desarrollado, facilitando la operación de trazado. Este procedimiento es particularmente usado en el trazado para la construcción naval.
IndjMm
I
Trabajos de chapa
Trazado Instrumentos para trazar
I 12.1
Instrumentos para trazar El trazado obtenido a mano se efectúa en el plano y en el espacio según las reglas normales del dibujo geométrico, empleando un plano de referencia (mármol de trazado) y utensilios apropiados. El mármol de. trazado es una pieza pla-. na de fundición de hierro que sirve de .apoyo para el material. Debe ser liso y perfectamente horizontal. El banco que lo sostiene tiene una altura de aproximadamente 1,20 m y dispone por lo general de un cajón porta instrumentos.
Mármol de trazado
Instrumentos para trazar Se utilizan: Instrumentos para grabar el trazo sobre el material Instrumentos auxiliares para el trazado Utensilios para el posicionado de las piezas Instrumentos de control
Los instrumentos usados en las operaciones de trazado pueden clasificarse en varios grupos, según el tipo de las operaciones a que se les destina.
Además de los utensilios citados, para el trazado en serie se emplean también instrumentos de reproducción que facilitan la obtención de piezas numerosas y rigurosamente iguales.
Instrumentos para grabar el material Los instrumentos para grabar son la punta de señalar, el granete o contrapunzón, los compases y las horquillas.
Son los utensilios fundamentales en las operaciones de trazado, ya que permiten señalar sobre el material los contornos y las referencias necesarios.para las subsiguientes operaciones de corte y taladrado. Punta de señalar .l.a punta de señalar es una varilla generalmente de acero templado, muy afilada por un extremo a fin de poder grabar líneas finas.
Puede ser recta (A) o doblada en ángulo en uno de sus extremos (B). La lonqitud de las puntas varía de 100 a 300 mm; el diámetro varía de 4 a 6 mm para trazar chapa en bruto, y de 2 a 4 mm para trazar superficies acabadas.
+ La. ...
El ángulo del extremo de la punta es de 15 a 300. Al usar la punta conviene prestar atención, pues puede provocar lesiones infectadas á causa de las partículas de metal y de óxido, las :cuales pueden permanecer aprisionadas en la herida. Para protegerse de las lesiones y para proteqerTa punta, es buena norma clavarla después del uso en un tapón de corcho C.
+
Todos los instrumentos para grabar el material presentan peligro para quien los maneja, ya que están provistos de puntas más o menos afiladas.
Ind/Mm
1
Trabajos de chapa
Trazado Instrumentos trazar -
para
I
12.2
Granete y contrapunzón Sirven para contramarcar lineas de contorno o puntos de referencia tales como los centros de circunferencias y los vértices de los ángulos. Los granetes se utilizan para marcados . ligeros, y los contrapunzones,' más robustos, para marcados fuertes. Tanto los granetes como los contrapunzones son de, ~cero templado.
0"
Están constituidos por una cabeza T, una parte cilíndrica C para la empuñadura, y una punta P para grabar la chapa. Cuando la punta se encuentra bien fijada sobre el punto de referencia y el utensilio es perfectamente perpendlcular al plano de la chapa, se opera con golpes precisos de martillo, aplicados a la cabeza del mismo utensilio.
Compás de puntas El compás de puntas es de acero templado y sirve para trazar arcos y circunferencias; también se utiliza para trasladar distancias entre dos puntos.
Compás de vara El compás de vara se emplea para trazar circunferencias de diámetro superior al consentido por los compases de puntas, normales.
El compás está formado por dos brazos articulados por uno de sus extremos; en el extremo opuesto ambos brazos terminan en punta. Durante el uso, una punta es fija y hace de quicio en el centro de la circunferencia a trazar, mientras que la otra se mueve marcando directamente el círculo sobre la chapa. Los compases de más precisión poseen un tornillo de regulación que mantiene fija la dlstancla deseada entre las dos puntas, o sea el radio de la circunferencia a trazar. La longitud de los brazos del compás varía entre 100 y 300 mm para los compases normales; para compases con tornillo de regulación, entre 120 y 160 mm. El compás de vara está formado por dos puntas que deslizan sobre una larga varilla metálica. Las puntas del compás tienen las características de la punta de señalar.
Horquillas Son de acero y, práctlcarnente., vienen a ser compases de abertura fija, utilizados para el marcado de líneas de referencia y de agujeros. Las líneas de referencia trazadas de este modo, paralelas al canto de la pieza, suelen llamarse líneas de borde. .
Ejemplos de marcado con horquilla:
A B C D
Marcado plano Marcado en L Marcado en U Marcado en T
de borde sobre hlerro
A
e
B
D
de borde sobre angular de borde sobre perfil de borde sobre perfil
A modo
de introducción
.. --,.
El sistema didáctico FPCT
En el sistema FPCT, por unidades coordinadas de enseñanza, las diversas materias de estudios se subdividen en unidades temáticas cerradas (formadas por una o varias hojas) agrupadas en fascículos. Los fascículos constituyen en sí eslabones monográficos, que convenientemente agrupados, según las necesidades de cada profesor (o de los propios lectores en su autoformación), constituyen la materia de un curso más o menos extenso y más o menos especializado. Las hojas de los fascículos van encuadernadas de forma que sean fácilmente arrancables a fin de ofrecer la posibilidad de reagruparlas de acuerdo con el criterio particular de cada profesor, combinándolas con hojas de apuntes propios.
Lectura y estudio
Las diversas hojas están 'tabuladas por conceptos, vertical y horizontalmente. Esta tabulación se destaca con facilidad gracias a las cabeceras (en rojo y en negro), a las ilustraciones o, cuando faltan éstas, a los filetes que subdividen la página en sentido horizontal. La lectura de estas hojas tabuladas debe efectuarse de izquierda a derecha, de la primera a la tercera columna, siguiendo el orden de los bloques individuales de texto impreso. El paso de la primera columna a las demás sigue generalmente un criterio de gradación del tema: desde su enunciado a las explicaciones particulares. Por tanto, recorriendo la primera columna de arriba abajo es posible obtener una especie de resumen de lo tratado en las diversas hojas. Generalmente, la tercera columna se reserva para las ilustraciones y ejemplos prácticos.
Las ilustraciones
Los grabados no llevan ninguna clase de numeración. El texto q referencia a ellos queda siempre a su lado, estableciéndose así u directa' entre texto e ilustraciones. Cuando las ilustraciones requieren un mayor espacio o la extensión del tema unitario lo exige, se agrupan cuatro páginas debidamente ordenadas, formando bandera.
Elementos auxiliares para la lectura
Clasificación: En los recuadros superiores de cada página viene indicado título del curso (encarnado), el título del fascículo, el tema de la página y su numeración. Símbolos: Algunos textos van acompañados a su lado de un pequeño símbolo en rojo; estos símbolos ayudan al lector a localizar inmediatamente las explicaciones útiles para la ejecución práctica de las operaciones descritas, para la manutención de la máquina, para lo que requiere una atención particular o para lo que hace referencia a la seguridad del operario.
~ = Atención <6' = Operación • = Manutención
+
Actualización de los textos
= Peligro
El programa FPCT prevé la integración de nuevos textos y la actualización de los ya publicados, de acuerdo con posibles sugerencias de los lectores y del avance de la Técnica. La Editorial procederá eventualmente a la reedición de algunas páginas que serán suministradas a los lectores que lo soliciten. Con este objeto se incluyen en cada fascículo, además de las tarjetas de información, otras tarjetas de actualización (página de enfrente) para que una vez rellenadas convenientemente sean devueltas a esta Editorial.
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1
Ind/Mm
Trabajos de chapa
Trazado
I
Instrumentos auxiliares para trazar
13.Po
Instrumentos auxiliares para trazar Son los utensilios que se utilizan para guiar y controlar los instrumentos de grabar.
Pertenecen a esta categoría las reglas, las cintas métricas, los gramiles, los altímetros y las escuadras.
Regla Las reglas sirven como guía para la punta en el trazado de líneas rectas.
A
~1,,1I11111111111"1111111111111111i1111i 1
La regla, "de acero duro, puede ser sin y con graduaciones. La longitud de la regla varía entre 250 y 1000 mm, y su altura, entre 9 y 12 mm. La regla graduada lleva marcadas divisiones en milímetros (A), o en pulgadas (B).
11 1'11 !, 1111 !, l' 4
e
La cinta métrica más utilizada está constituida por una cinta de acero de 10 metros de longitud y graduada en milímetros. Dada su notable longitud, la cinta se enrolla sobre un cilindro dispuesto a lo largo del eje de un estuche protector en forma de disco.
Gramil El gramil, apoyado sobre el plano de referencia, permite trazar rectas paralelas mediante la punta de señalar de que está provisto.
La punta A es regulable a la altura deseada mediante el tornillo micrométrico B, partiendo de 200 mm hasta 2000 mm.
Altímetro El altímetro, apoyado sobre el plano de referencia, permite regular en altura la punta de señalar del gramil, con una aproximación de 1/10 de mm.
3
4
B
Cinta métrica Para el trazado de elementos de grandes dimensiones, se emplea en calderería también la cinta métrica.
2
Está formado por una regla rígida milimetrada C, sostenida en posición vertical por una sólida base D. Se emplean altímetros de 400 a 2500 milímetros:
A
2
l'4 ,1'11,,11 ~ 14~,11 11 l' 11 I
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Trazado Instrumentos auxiliares para trazar
I
13.2
Escuadras Las escuadras se usan en el trazado de líneas rectas y ángulos; son de varios tamaños (pequeña, mediana, grande) según la longitud de los brazos, y pueden ser de tipos diversos. Los brazos son de acero templado y rectificado. Las escuadras se clasifican en: 1 Escuadras de 90° comúnmente usadas en el trazado de rectas perpendlculares. 2 Escuadras de 120° para trazar ángulos de 120 y de 60°. 3 Falsas escuadras de brazos móviles, para trazar ángulos de valor diferente que el recto. 4 Escuadras con base provistas de placa de apoyo, mediante la cual viene facilitado el trazado de la chapa perpendicularmente a la superficie rectificada. S Escuadras en T (poco utilizada). 6 Escuadras de centros.
IndjMm
I
Trabajos de chapa
Trazado Utensilios para posicionar la pieza
Utensilios para el posicionado de la pieza El posicionado de las piezas a trazar en el espacio requiere frecuentemente el empleo de utensilios especiales con planos de referencia subsidiarios.
Los utensilios más usados, para disponer y fijar el material en la posición más adecuada para efectuar el trazado, son las escuadras de fijación, los bloques en V, y los soportes y puntas de nivelación. .
Escuadras de fijación
Las escuadras de fijación son de fundición de hierro y permiten el emplazamiento, por medio de estribos y pernos, de piezas de forma irregular. Tienen dimensiones variables, desde 150 X 150 X 100 mm hasta 350 X 350 X 300 mm.
Bloques en V Los bloques en V son de fundición de hierro rectificada y permiten el emplazamiento de piezas cilíndricas. Se usan por pares iguales. Tienen dimensiones variables, desde 70 X 50 X 30 mm hasta 200 X 125 X 90 mm. Existen también bloques paralelos con dos asientos y ranuras para bridas o bien en cruz, con cuatro asientos en V.
Soportes y puntas de nivelación Los soportes y puntas de nivelación están provistos de una tuerca móvil para regular en altura la punta que sostiene la pieza de forma irregular. Se emplean para sostener piezas pesadas y voluminosas. Los soportes A están compuestos de una base B, una punta P regulable en altura, y un tornillo de regulación V con tuerca.
114.1
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Trazado
I
IndjMm
I Trabajos de chapa
Trazado Instrumentos de control
. Instrumentos de control Son los utensilios que permiten verifi.car la precisiรณn del trazado. Ademรกs de la regla graduada normal para medir la longitud, se utilizan el goniรณmetro, el nivel y la plomada. Goniรณmetro transportador
El goniรณmetro, generalmente construido en acero inoxidable o en latรณn, sirve para la mediciรณn de los รกngulos. En la parte curva estรกn marcadas las divisiones de los รกngulos en grados, mientras que en la parte recta se marca un punto de referencia que debe hacerse coincidir con el vรฉrtice del รกngulo a medir.
Nivel de burbuja de aire
El nivel de burbuja de aire sirve para controlar la horizontabilidad de los pianos de referencia y para facilitar el emplazamiento de la pieza a trazar.
Plomada
La plomada se usa para verificar la perpendicularidad en la operaciรณn de trazado de grandes piezas.
I
15.1
Ind/Mm
1
Trabajos de chapa
Trazado
1
IndjMm
I Trabajos de chapa
Trazado Instrumentos de reproducción
Instrumentos de reproducción Para efectuar el trazado de las piezas en serie se recurre al uso de instrumentos de reproducción, los cuales permiten realizar un gran número de trazados, todos igualmente precisos y en el menor tiempo posible.
Listones
Plantillas
Patrones
y cintas
Los instrumentos que se usan en el trazado en serie son los listones y cintas, las plantillas y los patrones.
Los listones (o reglas) y las cintas, de madera o de metal, tienen marcadas las cotas establecidas para la elaboración en serie. y que son las que deben trasladarse a la pieza.
Se construyen de .metal, madera contraplacada o cartón, según la forma y los contornos a reproducir sobre el material mediante la punta de señalar. Pueden ser planas o moldeadas de modo que se adapten a la forma de la pieza. Permiten el trazado de desarrollos, comprendiendo las contracciones o dilataciones previstas del material, los espesores de plegado, los radios de curvatura, etc.
Son construidos de los mismos materiales que las plantillas y pueden tener las formas más variadas, con rincones, entallas, rayas y agujeros de referencia. Los patrones se fijan a la pieza mediante mordazas o pinzas de autosujeción.
116.1
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Trazado
I
IndjMm
J Trabajos de chapa
Trazado Procedimientos de trazado en el plano
Procedimientos sencillos de trazado en el plano
0'
Trazado de una recta entre dos puntos
Una vez fijada la punta de señalar en el punto A, se apoya en ella la regla, la cual se hace después girar hasta alinearla con el punto B. Finalmente se traza el segmento AB.
(B\
Trazado de dos ejes principales, perpendiculares entre sí (escuadrado)
Se traza la recta a de referencia, cercana al canto de la chapa; casi en el centro de ésta se señala con el contrapunzón el punto A. Con centro en el punto A. y con una abertura de compás cualquiera, se corta la recta de referencia con dos arcos de circunferencia en los puntos B y B'. Siempre con una abertura cualquiera, pero mayor que el radio AB, se centra el compás en los puntos B y B' Y se trazan dos arcos de circunferencia que se cortan en C. Se punzona el punto C y se traza la perpendicular buscada AC.
&
Trazado de un ángulo empleando el goniómetro transportador
0'
A lo largo de la recta a de referencia coincidente con el primer lado del ángulo, se alinea la parte recta del goniómetro, haciendo corresponder la marca central A con el vértice del ángulo que se debe trazar; luego se marca con contrapunzón el punto B en correspondencia con la amplitud del ángulo, leída directamente sobre la parte curva del goniómetro, y se traza con la punta de señalar y la regla el segundo lado AB.
I
17.1
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Trazado Procedimientos de trazado en el plano
1\
117.2
Traslado de cotas sobre rectas ya trazadas
Para transportar cotas de longitud diversa sobre una recta, se puede usar la regla milimetrada o el compás,
@
Para evitar errores de traslado cuando se usa el compás, se trazan sucesivamente las cotas partiendo siempre de un mismo punto inicial 0, transportando por último la cota total. En el ejemplo, sobre la recta a se transporta primero la cota: R, 80; luego la cota: R2 80 + 70 150; y finalmente la cota: R, 80 + 70 + 100 250,
=
= =
)\ Trazado de dos paralelas a un eje principal
CB'
~ Trazado con el grafio de una recta paralela a un canto de la chapa
=
=
Por los puntos B y B' del eje a se trazan, con la escuadra de 90°, dos perpendiculares al mismo, Sobre estas perpendiculares, con centros B y B' Y con radio R, se trazan dos arcos de circunferencia, uno a cada lado del eje, Estos arcos cortan las perpendiculares en los puntosA A', C C', Las dos rectas AC y A'C' son las dos paralelas requeridas,
El grafio es un instrumento constituido por. una placa de acero A que sirve de soporte de una regla milimetrada y deslizante R, en cuyo extremo va fijada una punta de señalar,
(6\
Se dispone la regla a la cota requerida D, se sujeta a la placa mediante la tuerca V y se traza la raya haciendo desplazar la placa a lo largo del canto de la chapa, ya rectificado,
v
R
IndjMm
1
Trabajos de chapa
Trazado
I
Normas para el trazado
18.1
Normas para el trazado En las operaciones de trazado conviene proceder con las debidas precauciones al objeto de mantener la eficiencia de los instrumentos que sirven para trazar, de evitar 'desperdlclos de material, de favorecer las fases de trabajo y de suministrar a los sucesivos operarios indicaciones útiles para minimizar los errores en la sucesión de las operaciones.
*
En particular, deben tenerse presentes las siguientes reglas: Mantener I~ punta de señalar en poslción inclinada respecto a la superficie a trazar y proceder en el sentido correcto con una línea continua y bien marcada.
A
(6\ A
Posición de la punta 1 en el perpendicular a la chapa 2 según rección de trazado. La punta 1 avanza en el sentido flecha a (o largo del borde de gia 3.
(6\
2
plano la dide la la re-
B Posición de la punta en el plano perpendicular a la chapa y a la dirección de trazado. Sobre (a punta se ejerce una presión regular en el sentido de la flecha.
B 2
~
Verificar las cotas transferidas en relación con el dibujo de construcción.
~
Proceder al punzonado de las rectas trazadas y completar el punzonado de los trazos oblicuos, curvos, etc.
Ejemplos de punzonado
A
Disposición del punzonado a lo largo de una recta B Punzonado del centro de un agujero 0<5 mm Punzonado del centro de un agujero 5 < 0 < 10 mm D Punzonado de un agujero 0> 10 mm
e
~6
40+50mm
A
'-$CL 1\
\__ LJ
L_ h I.S.V. MERCea MU,; .'. RES.
1,
AP.
fSl¡
..LJ
~6
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Trazado Normas para el trazado
I
18.2
Normas para el trazado en serie A Ejemplo de trazado con derroche excesivo de material B Ejemplo de trazado con menor derroche de material
~ En el trazado con el empleo de plantillas es conveniente operar de modo que se desprecie la menor cantidad posible de material.
~~
B
~ Es indispensable que el sentido de las fibras en el material trazado sea el correcto, para favorecer la elaboración del mismo sin disminuir la resistencia. Por lo general, las chapas tienen forma rectangular. Las fibras van dispuestas según la dimensión mayor y, así, es fácil establecer su sentido.
A
Trazado de las piezas 1 y 2, las cuales deben trabajarse según el sentido de las fibras B y C Disposición de las fibras de acuerdo con el sentido correcto para el trabajado
B
t El trazado con plantillas
debe ser efectuado de modo que se reproduzca el dibujo de las diversas piezas según una disposición que consienta una rápida operación de corte. A Ejemplo de trazado que favorece la operación de corte del material B Ejemplo de trazado que hace dificultoso el corte de las piezas
Signos convencionales de trazado El trazado queda completado con la )\ apllcaclón sobre el material de los signos convencionales que indican el tipo de elaboración a efectuar en la pieza.
Ejemplos de signos convencionales
** _
~
+
Agujero Esquema Corte de la chapa
Corte perfilado Agujero en lado opuesto
fl=3~ i.. I
80
..
['
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Trazado Ejemplos de trazado
I
19.1
Ejemplos de trazados
Trazado de agujeros verso
de diámetro
di-
----$- --- -----$----- -$- ----
---$---
---@------@----.--(ft------@--)!(
Trazado de ejes perpendiculares
,
"-./
-r::_-----. --
,
--.---,-
,
"-./
-- -----------;=-.:::
)!C Trazado para el corte de una chapa con canto en K
Trazado para el corte de un perfil (L = línea de corte)
Trazado de agujeros marcados sobre A y a efectuar sobre B
•
•
•
•
•
•
~
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Trazado
I
路 Corte y doblado
Indice
Corte y doblado
Corte del material
1.1-2
Procedimientos del corte en frío / Corte a mano / Cizallado / Corte con sierra / Recortado / Punzonado / Taladrado con arranque de viruta / Procedimientos de corte en caliente; Oxicorte
Corte a mano con sierra de arco 2.1-2
Sierra de arco / Dimensiones geométricas I Uso de la sierra de arco / Posicionado y sujeción de la pieza / Inicio del corte
Corte a mano mediante cincel 3.1·2
Forma geométrica / Elección del cincel/Afilado I Uso del cincel/Corte de trozos de chapa / Arranque de excesos de metal I Corte rápido de chapa delgada I Forma de empuñar el cincel/Protección durante el corte
Corte a mano mediante herramientas especiales Cizallado a. mano
5.1-2
Cizallado a máquina
I
Forma de la tijera
Principios de furtclonarnlento
I
I
Tipos de tijeras de mano
I
Forma y dimensiones de la cuchilla
Cizalla de balancín a mano I Cizalla de banco con palanca I Cizalla de guillotina I Cizalla de guillotina con cuchilla oscilante / Iluminación de la zona de corte / Dispositivos de protección y normas de seguridad / Cizalla universal/Aplicaciones de la cizalla universal I Cizalla (tijera) / Mortajadora I Punzonadora / Tronzadora oblicua I Tronzadora vertical I Cizalla circular para discos I Cizalla universal combinada tipo Pullmax
7.1-8
8.1-4
Recortado de la chapa
Puntero / Buril de uña / Buril de ranurar / Buril corriente Tijera de mano Uso de la tijera
6.1·2
Máquinas clzalladoras
Aserradoras
4.1·2
Aserradoras con sierra de discos / Tronzadoras / Partes principales de una tronzadora I Características de las tronzadoras y posicionado herramienta-pieza / Aserradoras con sierra de cinta / Normas de seguridad para el empleo de sierras de cinta / Aserradoras con sierra alternativa / Normas generales de seguridad para el empleo de las aserradoras 9.1-2
Recortado a mano / Recortado a máquina / Máquina de recortar / Cizalla recortadora accionada a mano tipo Vernet / Cizalla recortadora de cuchillas circulares / Cizalla roedora con copiador
Punzonado 10.1-2
Punzonado a mano / Punzones de mano / Cálculos prácticos para el punzonado / Elección de la herramienta / Determinación de la fuerza
Punzonadoras 11.1-2
Punzonado a máquina / Procedimiento de trabajo / Máquinas para punzonar / Punzonadora de palanca / Punzonadora de tornillo I Montaje del punzón
Taladrado 12.1-2
Broca helicoidal / Movimientos de la herramienta de trabajo / Movimiento rectilíneo de avance
Herramientas para taladrar
Taladradoras 14.1-6
13.1-4
I
Movimiento giratorio
Brocas planas / Broca de punta para agujeros ciegos / Broca plana para agujeros pasantes / Broca de guía para ensanchar agujeros ya efectuados / Broca helicoidal / Materiales de las brocas / Forma geométrica del extremo anterior de la broca I Elección de la broca helicoidal / Diámetro de la broca / Forma geométrica de la broca según el material/Velocidad de corte / Avance Taladradoras portátiles / Taladradoras fijas / Taladradora a mano / Taladradora eléctrica / Taladradora de aire comprimido / Precauciones en el uso de las taladradoras de mano y normas de seguridad I Taladradora sensitiva / Movimiento de trabajo / Movimiento de avance I Control de la profundidad de avance / Taladradora de columna / Taladradora radial
Montaje de la broca y fijación de la pieza 15.1-2
Acoplamiento de la broca a la taladradora / Acoplamiento directo A / Acoplamiento indirecto B / Acoplamiento directo mediante mango / Acoplamiento indirecto mediante mandril portabrocas / Fijación de la pieza a taladrar / Embridado / Mordaza / Escuadra / Bloque prismático
Ejemplo de operacron de taladrado 16.1-2
Verificación del centrado y de la perpendicularidad del mandril / Ejecución del centro de guía inicial del agujero / Fijación de la broca y verificación de su centrado / Inicio del taladrado / Verificación del diámetro del agujero / Normas de seguridad para el taladrado
Comparación entre punzonado y taladrado 17.1-2
Trazado del agujero / Calidad del agujero / Forma del agujero / Espesor perforable / Límite de la distancia de agujereado / Calidad del material / Rapidez de ejecución
Oxicorte
Oxicorte / Soplete oxiacetilénico / Sopletes para oxicorte con arena especial / Ejecución del corte / Inicio del corte / Tipos de corte / Velocidad de corte / Corte de perfiles / Oxicorte a mano / Oxicorte a máquina / Ejemplo de una instalación para oxicorte automático con célula fotoeléctrica / Normas de seguridad para el uso del soplete oxiacetilénico
18.1-4
Conformación de la chapa Doblado de la chapa
19.1-2
Mecanismo del doblado / Esfuerzo de doblado / Cálculo del desarrollo en el plano / Ejemplo de cálculo para un doblado a 90 o / Determinación Procedimientos de doblado / Doblado al aire / Doblado con matriz de fondo / Doblado acuñado / Ensayo tecnológico de doblado
20.1-4
Curvado a mano
Curvado a mano / Curvado a máquina / Cálculo para el desarrollo en el plano de una chapa a curvar I Verificación de las piezas / Antes del curvado / Después del curvado
22.1-2
Curvado manual directo / Curvado manual con martillo
23.1·2
Curvado a máquina
Curvado cilíndrico / Curvado troncocónico / Curvadoras / Curvadoras de mano / Curvadoras a motor / Curvadoras de grandes dimensiones / Curvado ras de cuatro rodillos / Curvadoras de rodillos verticales / Dispositivos de seguridad de las curvado ras
24.1·4
Estampado de la chapa Defectos de estampado
Principio del estampado / Fases del estampado / Factores principales influyen en la operación de estampado
25.1-2
Prensas hidráulicas Hydroform
Embutido y estampado / Clasificación de las prensas / Prensas de cuello de cisne / Prensas de montantes / Prensas mecánicas / Prensas mecánicas de simple efecto / Prensas mecánicas de doble efecto / Prensas mecánicas de triple efecto / Características de las prensas mecánicas / Prensas hidráulicas / Prensa hidráulica de doble efecto / Ciclo de trabajo de la prensa / Primera fase / Segunda fase / Tercera fase / Cuarta fase / Accesorios de las prensas / Sujetaplanchas / Extractor / Aparatos de lubricación / Normas generales de seguridad / Dispositivos de seguridad 28.1·2
Máquinas para curvar tubos
Características principales de las prensas del tipo Hydroform / Ciclo de estampado en una prensa de tipo Hydroform / Primera fase / Segunda fase / Tercera fase / Cuarta fase / Quinta fase / Sexta fase Tubos sin soldadura / Tubos soldados / Sección del tubo curvado / Operaciones preliminares en el curvado de tubos
29.1·2
Métodos de curvado de tubos
que
Algunos ejemplos de defectos bastante comunes
26.1·2
Máquinas para el estampado. Prensas 27.1·6
Curvado de tubos
de y /
Dobladoras a mano / Dobladoras a motor / Prensas dobladoras / Prensas de accionamiento mecánico / Prensas de accionamiento hidráulico / Utillaje para las prensas de doblar chapa / Dispositivos de seguridad
Máquinas dobladoras. Prensas 21.1-6 Curvado de la chapa
Doblado / Curvado / Estampado / Concepto de fibra y de plano neutro / Retorno elástico
30.1-4
31.1-2
Curvado a mano sin relleno / En frío / En caliente / Curvado a mano con relleno / Calentamiento del tubo para el curvado en caliente / Eliminación de los defectos del curvado mediante martillado / Curvado de los tubos de plomo / Preparación del tubo / Curvado / Eliminación de la ovalización / Curvado de tubos de cobre Máquinas de accionamiento manual I Máquinas con rueda de garganta / Máquinas de accionamiento oleodlnámico
IndjMm
I Trabajos de chapa
Corte y doblado Corte del material
I 1.1
Corte del material Es la operación mediante la cual una pieza, definida en su forma y en su contorno, es separada del resto del material porrnedlo de utensilios o rnáquinas de cortadura. Procedimientos
El corte de las chapas puede efectuarse lo mismo en frío que en caliente.
de corte en frío
El corte en frío consiste en valerse del efecto de la presión ejercida por un utensilio cortante sobre la chapa.
Según la clase de trabaja a efectuar y, en particular, según el tipo de corte, se tienen diversos procedimientos: Corte a mano Cizallado. Corte con sierra. Recortado. Punzonado. Taladrado con arranque de viruta.
El corte a mano y el cizallado actúan cortando en línea abierta. El recortado, el punzonado y el taladrado ejecutan el corte según una línea cerrada.
Corte a mano Este procedimiento de corte consiste en la separación del material mediante un solo utensi lio que incide la chapa.
Los utensilios usados en el corte a mano son la sierra de arco, el cincel, el buril y el puntero.
Cizallado El cizallado consiste en la separación de las partes a cortar, mediante el empleo de dos hojas en ángulo, dispuestas de modo que su articulación permita el movimiento de una respecto a la otra, según un determinado plano de contacto.
Los utensilios usados en el cizallado son las tijeras y las cizallas a mano o mecánicas.
1.
t Corte con sierra Para la ejecución rápida de cortes sencilios, rectos o inclinados, en perfiles, tubos, barras, etc.. se emplean con ventaja las sierras mecánicas.
El corte mediante sierra tiene lugar con arranque de viruta. Los utensilios, (sierras) empleados están constituidos por numerosas aristas cortantes (dientes) dispuestas sobre la periferia de un disco (sierras de disco) o a lo largo de una hoja rectilínea (sierras de cinta o sierras alternativas). Particularmente adecuada para los trabajos de taller es la tronzadora, la cual utiliza sierras de disco de pequeño diámetro.
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Corte del material
I 1.2
Recortado La operación de recortado consiste en practicar en el material una abertura según una línea cerrada.
El recortado puede efectuarse a mano con el cincel o a máquina.
Punzonadci El punzonado es una operacion que se basa en el mismo principio que el cizallado, pero el corte, en vez de ser efectuado a lo largo de una línea abierta, se efectúa a lo largo de una línea cerrada, como una circunferencia o un polígono.
Las máquinas usadas en el punzonado son las punzonadoras y las prensas.
Taladrado con arranque de viruta Otro método para efectuar agujeros es el taladrado realizado con la broca, arrancando el material mientras gira y, por tanto, formando viruta. Por medio del taladrado con broca se pueden obtener sólo agujeros redondos, con diámetro fijo para cada broca.
Procedimientos Oxicorte
de corte en caliente
Con este procedimiento se aprovecha la propiedad del oxígeno de quemar por oxidación el metal ya calentado hasta el rojo - blanco, con un recalentamiento de casi 1200·C. En este caso, más que de una operación mecánica, se trata de una reacción qulrnlca que permite a un chorro concentrado de oxíqeno arrancar con violencia pequeñísimas partes de metal Incandescente, hasta provocar un surco profundo en el material y, sucesivamente, la separación.
La herramienta arranca el material girando alrededor de su propio eje y avanzando en dirección axial. Las máquinas utilizadas para taladrar con las brocas son las taladradoras.
1
Ind/Mm
Trabajos de chapa
Corte y doblado Corte a mano con sierra de a_[CQ_
12.1
Corte a mano con sierra de arco El corte a mano de la chapa se efectúa con el empleo de utensilios sencillos que permiten obtener cortes no muy largos y en espesores pequeños.
Los utensilios usados en el corte a mano de las chapas son la sierra de arco, el cincel, el puntero, los buriles de uña, de ranurar y corriente.
Sierra de arco Se emplea para el corte de pequeñas barras o chapas metálicas con espesor mínimo de 3 mm.
Está formada por un arco A provisto de una empuñadura I y de una hoja L adecuada para cortar metales. La hoja, de acero rápido o de acero superrápido, está provista de pequeños dientes triangulares. Algunas hojas tienen el dentado en un solo filo (hojas de corte simple), mientras que otras lo tienen en ambos filos (hojas de corte doble). Los dientes de la sierra son triscados, esto es, sobresalen del espesor de la hoja hacia la derecha y hacia la izquierda alternativamente. Esta disposición .de los dientes permite tener durante el aserrado un surco de mayor anchura que el espesor de la sierra. De este modo el rozamiento queda limitado a la sola superficie de los dientes, con menor esfuerzo y menor calentamiento' de la hoja y del material que se corta. Este triscado se obtiene mediante una disposición desviada de los dientes respecto al plano de la hoja o mediante una sencilla ondulación del borde dentado S.
Dimensiones geométricas Los varios tipos de hojas se distinguen por la forma geométrica y por el material con que han sido fabricadas.
Las dimensiones geométricas mentales son las siguientes: A L S p (J.
~
~
La elección del tipo de hoja a usar según el material que debe cortarse, se hace según el paso del dentado, el cual viene dado en número de dientes por pulgada. En la tabla se indican las características de los tipos de hojas más comunes. En lo que atañe a la elección de la hoja en relación con el material a cortar, hay que tener presente que: para cortar acero dulce, aluminio, cobre, etc., se emplean hojas con 16 dientes por pulgada; para cortar chapas, angulares y tubos de poco espesor, se emplean hojas con 32 dientes. por pulgada; para uso general y particularmente para tubos, perfiles,. redondos y cuadrados, se emplean hojas con 22 dientes por pulgada.
funda-
Anchura Longitud Espesor Paso, o sea, distancia entre un diente y el sucesivo Angulo de corte, o sea, medida en grados del ángulo que caracteriza la forma triangular del diente.
5=0,63"
0,8
Hoja de corte simple L A
S
N.O de dientes por pulgada
Acero al carbono y vanadio
300
16
0,8
16-22-32
Acero rápido
300
16-13
0,8-0,63
22-32
Acero superrápido
300
13
0,63
22-32
Material
Hoja de corte doble L A
s
tes por pulgada
Acero al carbono y vanadio
300
25
0,8
22-32
Acero rápido
300
20-25
0,8
22-32
Material
N.O de dien-
IndjMm
I Trabajos de chapa
Corte y doblado Corte a mano con sierra de arco
I 2.2
Uso de la sierra de arco Para usar la sierra de arco en el corte de los metales, hay que tener en cuenta algunas normas relativas al posicionado y sujeción de la pieza y al inicio del corte, Posicionado y sujeción de la pieza
La pieza a cortar, en el caso de que presente superficies ásperas, debe ser sujetada entre las mandíbulas estriadas de la mordaza, Cuando tiene las superficies trabajadas, debe sujetarse entre dichas mandíbulas recubiertas de material blando (por ejemplo, chapa de aluminio). En ambos casos la línea de corte debe ser vertical y sobresalir de las mandíbulas el mínimo indispensable, 10 mm como máximo, a fin de evitar vibraciones y flexiones de la pieza que provocarían la rotura de la sierra, Por este motivo, al avanzar en el corte, es preciso volver a posicionar la pieza de modo que la sierra no se aleje demasiado de la zona entre mandíbulas.
Inicio del corte
Para esta operación es aconsejable proceder como sigue: Empuñar el mango de la sierra de arco con la mano derecha, del mismo modo que se empuña un cuchillo de inesa. Apoyar la hoja de la sierra sobre la pieza, en correspondencia con la línea de corte y, al mismo tiempo, poner la mano izquierda sobre la pieza de modo que se pueda guiar la hoja con el dedo pulgar, impidiendo que ésta se deslice lateralmente. Comenzar entonces el aserrado de la pieza hasta una profundidad de unos 0,5 mm. En este momento se pone la mano izqulerda sobre el arco de la sierra, en la parte opuesta a la empuñadura, de modo que pueda continuarse el corte. Si hay que hacer un corte en longitud, la hoja debe colocarse a 90° sobre la pieza.
Siempre que deba efectuarse un corte más largo que la altura del arco, es necesario dar un giro de 90° a la hoja respecto al plano del arco. .
IndjMm
1
Trabajos de chapa
Corte y doblado Corte a mano mediante cincel
I 3.1
Corte a mano mediante cincel El cincel está constituido por una pequeña barra de acero templado al caro bono, o de acero al cromo - tungsteno.
En un extremo de la barra se encuentra un filo cortante, dispuesto según el lado largo de la sección, y en el otro extremo se halla una cabeza redondeada sin rebaba, especialmente adaptada para recibir los golpes del' martillo. El martillo a utilizar sobre el cincel es normalmente de acero durísimo; su peso es de 1 kg, aproximadamente.
Forma geométrica las magnitudes geométricas que caracterizan un clncel son:
Los cinceles. se construyen de forma y dimensiones diversas.
Ll
h Anchura del filo cortante
o: Angulo de corte L
Longitud del cincel L
jJ
Elección del cincel
~
La.
r
Medidas en mm
Según el· material a trabajar, se elige el cincel que tenga el ángulo de cor-' te, la anchura y la longitud adecua. dos.
En la tabla de al lado se indican las dimensiones principales para los diversos tipos de cincel.
Usar únicamente cinceles que estén en buenas condiciones, esto es, sin grietas en el filo ni rebabas en la cabeza (cabeza «de honqo») , bien templados y correctamente afilados.
En la tabla de al lado se relacionan los valores del ángulo según los distintos materiales.
,
Afilado
El ángulo de corte adecuado para trabajar los diversos metales se obtiene mediante el afilado a la muela del filo cortante del cincel.
+ +
Para obtener con el afilado un ángulo de corte apropiado, conviene apoyar el cincel S en el soporte T e iniciar el amolado de la cara del filo manteniendo firme la posición de la herramienta respecto a la muela M. Durante el afilado del cincel es preciso protegerse con lentes de las partículas de material arrancadas y proyectadas violentamente por la muela, la cual en todo caso debe protegerse con una pantalla o con una envolvente. A fin de tener seguridad durante el afilado, es una buena norma mantener el cincel bien firme con una mano y emplear la otra para guiarlo.
L
100
150
200
250
300
h
16
16
25
25
25
Material a trabajar 70°
Acero duro, fundición dura, bronce duro
60°-55°
Acero d u Ice, fundición blanda, bronce ordinario
35°-30.
Aluminio, cobre y otros metales blandos
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Corte a mano mediante cincel
I 3.2
Uso del cincel El cincel puede ser usado lo mismo para cortar chapa de hasta 4 mm que para arrancar partes de metal sobrante. Corte de trozos de chapa
En el corte de trozos de chapa, la punta del cincel debe estar a 90 respecto al plano de corte, comportándose así como una cuña, o sea que incide (1), penetra (2) y corta (3). 0
lA 2
)\ Arranque de excesos de metal En el arranque de excesos de metal, [> la punta del cincel, al estar inclinada unos 45 respecto al plano de corte, se comporta como una cuña que incide (1J. avanza (2) y arranca la viruta (3). 0
f)\ Corte
rápido de chapa delgada
Para espesores de menos de 4 mm de [>[> metal a cortar, se pueden arrancar fajas más anchas de material disponiendo el cincel a 45 también respecto a la línea de corte.
2
3
0
Forma de empuñar el cincel
11> El cincel debe ser empuñado entre el
1
pulgar y el índice de la mano, la cual debe tenerse con la palma girada hacia arriba (1) .
2
.. Empuñando el cincel con el puño cerrado, en el caso de resbalamiento del martillo sobre la cabeza, o en el caso de que esta última no esté centrada, es fácil golpear sobre la mano provocando lesiones en las zonas señalada con la cruz (2).
Protección durante el corte El cincel 1, en la arranca la viruta viene proyectada protección 3 que yectória.
.. Cuando con el cincel se arrancan partes de metal sobrante, es necesario proteger el puesto de trabajo con una pantalla de protección. ~
+
operacion de corte, metálica 2, la cual contra la malla de interrumpe su tra-
Una precaución eficaz para evitar que se formen rebabas y pequeñas astillas, con el peligro de que sean lanzadas alrededor, consiste en forzar sobre la cabeza del cincel un aro de bron-. ce, de :3 a 6 mm de espesor y de 5 a 12 mm de altura (según el tamaño del cincel). con o sin resorte de apoyo.
Wl ~
3
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Herramientas especla-, les para corte a mano
Corte a mano mediante herramientas
especiales
Puntero
Sirve para efectuar agujeros circulares, de diámetro fijo, sobre chapas de menos de 1,5 mm de espesor.
Buril de uña
Es un cincel que tiene la punta en forma de uña, con un espesor variable entre 4 y 8 mm, y cuyo cuerpo, a veces curvo, está dispuesto según el uso a que se destina el utensilio. Se emplea para efectuar canales de fondo curvo, alojamiento o canales de engrase. En tal caso, se deben, desde luego, arrancar virutas de pequeño ancho y de espesor relativamente grande para cortes profundos.
, Buril de ranurar
Buril corriente
Es similar al buril de uña en lo que atañe al espesor (s = 5 a 10 mm). Sirve para efectuar gargantas y ranuras estrechas y profundas, que se ejecutan para facilitar trabajos subsi guientes de cincelado y para el desbastado de piezas de gran superficie.
Es un cincel con filo cortante corto y afilado (s 3 a 6 mm). Es una herramienta utilísima para cortar las pequeñas partes de material que quedan entre un agujero y otro que le sigue, sobre plancha gruesa ya taladrada para el corte.
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lLmm _'83,!6 mm
4.1
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado
I
IndjMm
1
Trabajos de chapa
Corte y doblado
I 5.1
Cizallado a mano
Cizallado a mano El cizallado consiste en la separación de las partes a cortar mediante el ernpleo de dos hojas cortantes dispuestas de modo que una de ellas pueda moverse respecto a la otra, según un determinado plano de contacto.
El cizallado se realiza con la tijera (o cizalla) de mano o con la cizalla mecánica.
J
Tijera de mano Es un instrumento para el cortado de chapa, formado por dos hojas cortantes, dispuestas como las de las tijeras corrientes. La tijera de mano es construida en acero al carbono templado, o en acero al cromotungsteno. Se emplea en el corte de chapa delgada de hasta 1,5 mm de grueso.
La tijera de mano constituye una aplicación del principio de la palanca (palanca de 1.or género) y es fácil con ella cortar, mediante un leve esfuerzo ejercido con la mano, chapas de hasta 1,5 mm de espesor.
Forma de la tijera
La forma de las hojas y su acción normal al plano de corte vienen representadas en la sección A-A. Entre las dos hojas hay un espacio de 0,1 mm, el cual permite la deformación de la chapa durante el corte. El ángulo de la arista cortante de las hojas es de unos 80°. Las hojas se mantienen a 90° respecto al plano de la chapa a cortar.
t
Las hojas de cualquier tipo de tijera no son rectas en el sentido del filo, sino curvas, a fin de que el ángulo formado por ambas pueda mantenerse siempre constante, durante la operación de corte del material.
ls
En el ejemplo de la figura, el ángulo fijo entre la hoja superior Ls y la hoja inferior Li es de 15°.
Li
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Cizallado a mano
I
5.2
Tipos de tijeras de mano .Tijeras de hojas planas para cortes rectilíneos (1). Tijera de hojas semirredondas para cortes curvilíneos (2). Tijera de hojas mixtas, para el corte de chapa curvada (3).
Las tijeras más comunes son de hojas rectas y se distinguen según la forma de la sección de la hoja.
)' Uso de la tijera
Existen también tijeras de hojas circulares para el corte de agujeros, y tijeras con hojas de forma especial para trabajos particulares.
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Para el empleo correcto de la tijera y para evitar rebabas a lo largo del corte, es buena norma efectuar el cortado disponiendo las hojas con- el filo a 90° respecto al plano de corte. A B C
Cuchilla superior de la tijera Cuchilla inferior de la tijera Chapa a cortar
El corte en redondo resulta mejor realizado combinando el movimiento de corte de la tijera con la rotación de la chapa.
~
Las tijeras deben ser usadas de modo que el trazado que guía el corte quede bien a la vista y expuesto a la luz. M Ms
+ + +
Pieza a utilizar Pieza a descartar
No utilizar tijeras de mano para chapa de espesor superior a aquel para el cual se han creado. Prestar atención a las aristas obtenidas en la chapa recién cortada, ya que cortan como una navaja de ?feitar. Ponerse los guantes al manejar piezas de chapa cortada o retazos.
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Corte y doblado Cizallado a máquina
I
6.1
Cizallado a máquina Cuando la chapa a cortar supera los 1,5 -:- 2 mm de espesor, se emplean cizallas mecánicas, las cuales permiten, además, una mayor precisión que las cizallas de mano.
A~~~~rl~~ 3
Principio de funcionamiento El corte se obtiene mediante dos hojas o cuchillas de las cuales una está fija en el banco de la máquina, mientras que la otra se mueve según un plano perpendicular a la chapa a cortar.
Forma y dimensiones
La operacion de corte se realiza en tres fases sucesivas. A La hoja móvil 1 incide en el material 3 que es apoyado sobre el plano 4 y sujetado con el presor 5; dicha hoja avanza a lo largo del plano de corte hacia la hoja fija 2. . B Continuando en su movimiento de acción, la hoja móvil 1 penetra en el material seccionando las fibras y se aproxima cada vez más a la hoja fija 2.. C La hoja móvil ha terminado el coro te después de haber seccionado todas las fibras del material. Para repetir la operación, la hoja 1 retorna a la posición inicial y se hace avanzar el material después de haber elevado el presor 5.
I
B~~WM~r~1 ~
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de las cuchillas
Las cuchillas para cizalla son de forma y dimensiones diversas según el tipo de máquina en la cual se montan. Se fabrican de acero aleado, templado y rectificado.
Además, debiendo operar continuamente y con una cierta precisión, las hojas se someten a frecuentes reafilados y, por consiguiente, se fijan a la máquina con los tornillos V, los cuales permiten su fácil desmontaje. El filo de la hoja inferior es rectilíneo; por el contrario, el de la hoja superior es curvo.
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Esta forma de la hoja superior permite reducir la superficie de la chapa que entra en contacto con aquélla y, por tanto, reducir el esfuerzo de corte; por otra parte, con esta disposición el ángulo formado por ambas hojas se mantiene con un valor constante. Los valores de los ángulos a y ~ son, por lo general:
= 10° -:- 20° ~ = 80° -i- 900 a
En lo que respecta a la forma y a las dimensiones, las cuchillas pueden ser: A Rectilíneas: cortas, con dimensiones de 150 -:- 300 mm; largas, con dimensiones de 1 -:- 3 metros. B Circulares, con diámetros de 30 -:-:- 500 mm y más. C Perfiladas, con perfiles varios, para ser empleadas en cizallas especiales.
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I
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Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Corte y doblado
I
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,Corte Cizallas
I
Trabajos de chapa
y doblado
I 7.1
Máquinas cizalladoras Las máquinas cizalladoras para cortar chapas y perfiles se clasifican en diversas categorías según la función, la forma y las dimensiones; según el material que pueden cortar, .el espesor de la pieza a cizallar, etc.
Cizalla de balancín a mano La cizalla de balancín permite el corte de chapa de hasta 5 -¡- 6 mm de espesor, y aún de mayores dimensiones, sin deformar excesivamente el borde de la chapa. La longitud de las cuchillas puede alcanzar incluso 1 metro. Este tipo de cizalla es de uso muy común. El movimiento de la hoja viene equilibrado por el contrapeso P. En este tipo de máquina, las hojas van dispuestas como sigue:
+
la hoja fija, atornillada al banco, es recta; la hoja móvil es curva al objeto de asegurar que el ángulo de corte se mantenga constante. Como todas las máquinas cizalladoras, también la cizalla de balancín requiere una atención constante por parte del operario, al objeto de evitar lesiones, sobre todo en las manos.
S Durante ~
la fase de descenso de la hoja móvil, la zona de corte debe estar completamente desalojada y bien visible. . El contrapeso debe ser lo suficientemente pesado para impedir que la hoja pueda bajar, incluso accidentalmente, durante la fase de posicionado de la chapa.
Cizalla de balancín a mano
Se emplea para cortar chapa fina de un espesor máximo de 5 -¡- 6 mm, y para longitudes del orden de 500-¡-i- 600 mm.
Cizalla de banco con palanca
Accionada a mano, además de servir para cortar chapa, puede funcionar como cizalladora de piezas redondas y cuadradas y para cortar perfiles.
Cizalla de guillotina
Por lo general, es una máquina de grandes dimensiones que se utiliza para cortar chapas de longitud incluso superior a 3 m y de espesor hasta 18 mm y más.
Cizalla de hojas circulares
Es utilizada para el corte circular de la chapa y para crear tiras, discos y perfiles regulares.
Cizalla tipo Pullmax
Se empl9 para cortar chapas de hasta 6 mm de espesor, hallándose en condiciones de ejecutar muchas otras operaciones como, por ejemplo, nervaduras, rebordeados, pequeños estampados, etc.
Cizalla universal
Es una máquina muy versátil que, además de servir para cortar chapa (espesor hasta 10 -¡- 15 mm), se halla en condiciones de funcionar como tronzadora, punzonadora y mortajadora.
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Cizallas
I
7.2
Cizalla de banco con palanca Es la mรกquina mรกs sencilla entre las que sirven para el corte de las chapas. Con este tipo de cizalla, se pueden cortar espesores de 2 .;- 3 mm. Las dos hojas (cuchillas) L, intercambiables, van fijadas a las mandibulas G mediante tornillos. La cizalla de banco es accionada .por una palanca P que transmite el movimiento a la hoja mรณvil por medio de dos sectores dentados SO, Y. estรก dotada de un dispositivo H para mantener sujeta la pieza durante el corte. ~ Las hojas, cuya longitud es de 150.;+200 mm, no permiten efectuar cortes muy largos; por otra parte, el corte repetido haciendo avanzar el material. deforma ligeramente los bordes de la chapa cortada. Algunos tipos de esta cizalla estรกn en condiciones de cortar barras redondas y cuadradas, gracias a poseer agujeros de forma apropiados.
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado
I 7.3
Cizallas
Cizalla de guillotina La cizalla de guillotina es la máquina más importante para el cortado de las chapas. Está construida en las más diversas formas y dimensiones. Las cuchillas tienen una longitud que puede oscilar entre 1 y 6 metros, y se hallan en condiciones de cortar chapa de hasta 20 -i- 25 mm de grueso. Está constituida por un castillete 1 y por un banco 2 sobre el cual va fijada la hoja fija, mientras que la otra, móvil, va fijada a un portacuchillas 3 que desliza dentro de unas guías apropiadas G, las cuales van alojadas en los montantes del castillete. El portacuchillas es accionado por dos bielas B maniobradas por dos excéntricas E, las cuales van fijadas a un árbol que, en uno de sus extremos, lleva montado un volante V movido por un motor eléctrico. Las fases de un corte de chapa en la cizalla de guillotina, son las siguientes: La chapa' avanza sobre el plano de apoyo A hasta el tope que regula la anchura del corte, situado en la parte posterior de la máquina. El sujetachapas P desciende y sujeta la chapa a lo largo de la línea de corte. La hoja desciende y efectúa el corte accionada mediante el mando de pedal e, sobre el cual actúa el operario. Por medio de la cizalla de guillotina se pueden obtener cortes limpios y precisos,
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partes más delicadas 'de la cizalla de guillotina son las cuchillas que han de ser mantenidas en perfecta eficiencia. En particular, conviene proceder periódicamente al afilado tanto de la hoja superior como de la inferior, quitando los tornillos que las sujetan al portacuchillas. El afilado debe ser efectuado conservando la forma primitiva de la hoja, con particular atención a la amplitud de los ángulos.
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SLas hojas,
en virtud del afilado, se reducen en altura, ·10 que obliga a reajustarlas al portacuchillas mediante gruesos adecuados S.
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Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Corte y doblado Cizallas
I 7.4
Cizalla de guillotina con cuchilla oscilante Se trata de una máquina sustancialmente idéntica' a la cizalla de guillotina simple, si se exceptúa la particularidad de que la hoja superior se mueve a lo largo de una trayectoria ligeramente curva.
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La ventaja de este sistema estriba en poder regular fácilmente el juego entre las dos cuchillas, permitiendo así la máxima precisión de corte con menor desgaste de las hojas.
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Otra ventaja de este tipo de cizalla consiste en el corte sin deformaciones o curvaturas de la chapa, gracias a la trayectoria curva de la hoja superior. El movimiento oscilante se obtiene en virtud de un dispositivo de tipo excéntrico.
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Volante para regular la distancia de las hojas B Segmento dentado C Perno excéntrico D Bloque giratorio con la hoja superior E Arbol excéntrico F Biela A
Iluminación de la zona de corte En la figura se muestra un ejemplo de. dispositivo incorporado a la máquina.
~ A efectos de la precisión de corte, tiene particular importancia el dispositivo de alumbrado de la zona de corte, ya que faclllta el posicionado correcto de la chapa a cortar.
La acción combinada de los dos haces luminosos, de intensidad ligeramente distinta, hace que se tenga una visibilidad perfecta de la línea de corte.
Dispositivos de protección y normas de sequridad
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.. Las cizallas de guillotina .son máquinas I extremadamente peligrosas, sea por la potencia notable que poseen, sea por el tipo de trabajo que obliga al operario a situar las manos en las proximidades de la zona de corte, con el peligro de lesionarse los dedos du- ~ rante el descenso del sujetachapas y de la hoja superior. En consecuencia, todas las máquinas van provistas de numerosos dispositivos de seguridad .: ~ .
La indumentaria del operario no debe tener partes colgantes. Usar prendas de trabajo parciales o enteras, pero En particular, para defensa de las masiempre adherentes (blusas, monos), nos del operario en la zona de corte, como zapatos de seguridad y guantes. toda máquina va provista de una pantalla, de red metálica o de plástico, ~ Para la eliminación de pequeños retazos de encima de la mesa, utilizar la que llega hasta Pocos milímetros del bruza y nunca las manos. plano de apoyo de la chapa. las máquinas más modernas están do- ~. Colocar sobre cada máquina un rótulo con la Indicación del espesor máximo tadas, además, de dispositivos con céadmisible y excluir rigurosamente el lula fotoeléctrica, los cuales impiden corte de aceros templados. cualquier movimiento de la máquina cuando se encuentra un cuerpo extra- ~ Las eventuales correas, poleas o acoño en la zona de corte. piamientos de los motores eléctricos deben ir protegidos con telas metáliLos mandos de la máquina deben 'estar dispuestos en puntos fácilmente cas, chapas planas Q perforadas, soldadas a marcos robustos, algunos de accesibles al operario e instalados de los cuales han de ser amovibles para modo que no puedan ser accionados facilitar la manutenéión. . accidentalmente.
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Corte y doblado Cizallas
Cizalla universal En calderería, muy a menudo, una pieza, después de haber sido cortada de una chapa, debe ser punzonada oranurada (mortajada). Cuando cada operación se efectúa en una máquina distinta, un trabaja que de por sí es bastante simple resulta largo y costoso. Al objeto de reducir los tiempos y para tener una ejecución más práctica de los trabajos sucesivos de corte, ranurado y punzonado de perfiles en general, se han construido máquinas que asumen dos o más prestaciones diversas. En particular, la cizalla universal está en condiciones de realizar hasta 5 trabajos, sustituyendo otras tantas máquinas distintas: Cizalla (tijera) Mortajadora 3 Punzonadora 4 Tronzadora oblicua 5 Tronzadora vertical 1
2
Las principales partes que constituyen la máquina son: A B C O E F G H
Lm Lf N N' P-P'
Bancada Cárter de protección del volante Herramienta para punzonar (punzón) Matriz para punzonar Portacuchillas fijo de la tronzadora oblicua Portacuchillas móvil Guía para el posicionado del portacuchillas F Herramienta para hacer .escotaduras (mortajas) Tronzadora vertical para cortar redondos y cuadrados Cuchilla móvil de la cizalla Cuchilla fija de la cizalla Mando de pedal del grupo trenzadora vertical y oblicua, mortajadora y cizalla Mando de pedal del grupo punzonador Sujetachapas
B
I 7.5
Ind/Mm
I Trabajos
de chapa
Corte y doblado
I
Cizallas
Aplicaciones 1 Cizalla
7.6
de la cizalla universal (tijera)
Corta chapa de hasta 13 + 18 mm de espesor y hierro plano de hasta 80 X X 10 + 12. La longitud de la hoja es de 200 mm aproximadamente.
2
Mortajadora
Corta escotaduras en chapas, pletinas, angulares, «T», «Z.., hierros para marcos de ventanas, etc., hasta un espesor de 6 + 10 mm, con una profundidad de escotadura, a' efectuar de un solo golpe, de hasta 30 + 40 mm, y hasta 60 + 70 mm cuando se efectúa en varios golpes.
3 Punzonadora La punzonadora puede efectuar aguje ros de 20 + 30 mm de diámetro en espesores de 10 + 20 mm y, además, agujeros en el alma y en las alas de los hierros en «U", «T.., doble T (NP 6,5 + 30). .
4 Trorizadora oblicua Corta hierros en «L» y en «T» a 90 hasta (80 X 80 X 8) + (100 X 100 X 10) mm, y también hierros en «L.. y en «T» a 45°. 5 Tronzadora vertical Corta hierros redondos (diámetro máximo 30 mm), cuadrados (máx. 20 + + 25 mm) y hierros «Z.. (máx. 30 + + 35-40). Con la sustitución de las hojas por otras especiales, las tronzadoras pueden también cortar otros perfiles: hierros «U", «T.., doble T, «L » , hierros para ventanas, etc.
Ind/Mm
I Trabajos
de chapa
Corte y doblado Cizallas
Cizalla circular para discos Para cortar discos de chapa o anillos, se emplean cizallas especiales que cortan la chapa por medio de "dos cuchillas circulares de acero especial. templadas y con las caras de corte rectificadas. La cizalla circular está constituida por dos grupos principales: La máquina propiamente dicha que sostiene las cuchillas L-L, y transmite a las mismas su movimiento giratorio. Una guía S sobre la cual desliza un soporte o carro A, destinado a sostener la chapa a cortar a la distancia deseada de la zona de corte. La chapa es aprisionada entre los dos platillos P-P" que se regulan en altura, de acuerdo con el grueso a cortar, mediante el volante V. El soporte A puede también girar sobre una platafor. ma F, conforme a las exigencias del trabajo. El sentido de rotación de los árboles portacuchillas es inverso, de modo que la chapa es «arrastrada» por las cuchillas mientras Se corta. Los árboles que hacen girar las dos cuchillas pueden ser paralelos (1) o inclinados (2). El primer caso es particularmente indicado para el corte de tiras de chapa; en cambio, se usan preferentemente cuchillas y árboles inclinados cuande hay que cortar discos y aros. Por lo que atañe a la cuchilla superior, ésta presenta un ángulo (Z que, en ambos casos, está comprendido entre lO, y 15°. La inclinación ¡¡ entre los ejes de los árboles inclinados varía entre 20° y 25°, Y la cuchilla inferior L, que en el caso de árboles paralelos es idéntica a la superior, presenta en el segundo caso ángulos de despulla ~ de unos 15° .;- 20° Y 'Y de unos 35° .;- 40°.
F
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I
7.7
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Cizallas·
Cizalla universal tipo Pullmax
I
7.8
combinada
A
B
Una de las máquinas más modernas y completas para el trabajo de la chapa delgada es la cizalla universal tipo Pullmax. Las posibilidades de trabajo de esta máquina permiten cortar chapas de hasta 6 mm de grueso para cortes de 650 mm de longitud y para una anchura mínima de corte de unos 20 mm, sobre materiales con resistencia a la rotura variable entre 40 y 80 kg/mm'. La máquina es del tipo de cuello de cisne B. Unos pulsadores A permiten la puesta en marcha y el paro, la regulación de la carrera de la herramienta superior móvil y el control del ·número de golpes por minuto. La posición de las dos herramientas es regulada en todos sentidos mediante los volantes D, E Y los portaherramientas F. La chapa es sostenida por un patín regulable H. La velocidad máxima que' alcanza la herramienta superior es de 2.800 golpes por minuto para una carrera de 1,7 mm. Esta máquina posee, además, un utillaje que permite efectuar varios trabajos, previa aplicación de los dispositivos adecuados.
En la figura se muestran algunos trabajos que la cizalla tipo Pullmax puede efectuar.
A B C D
E-F G
Cortes circulares Cortes rectilíneos Contorneado de perfiles Nervados Rebordeados Embutidos y pequeños estampados
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IndjMm
I Trabajos de chapa
Corte y. doblado Aserradoras
Aserradoras
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Para efectuar cortes rápidos y preci sos en piezas de dimensiones limitadas, perfiles, tubos, pletinas, barras etcétera, de hierro, aluminio, cobre y metales en general, se utilizan las aserradoras, máquinas de forma y dimensiones bastante diversas, pero basadas en el mismo principio: el corte del material con arranque de viruta mediante herramientas de múltiples dientes (sierras). . . Las aserradoras se distinguen principalmente por el tipo de sierra empleado: aserradoras con sierra de disco, dotadas de un movimiento de trabajo gi. ratorio, ' tronzadoras con herramienta en forma de sierra, asimismo de disco, pero de dimensiones más limitadas, aserradoras de cinta, con herramienta en forma de sierra sin fin, dotada de movimiento rectilíneo en la zona de trabajo, aserradoras con sierra alternativa del tipo de cinta, siendo el movimiento alternativo en sentido rectilíneo. Aserradoras con sierra de disco La máquina está formada por una robusta base sobre la que se apoyan dos columnas de guía G, las cuales van unidas por su extremo superior mediante una traviesa T; estas columnas sirven de guía al puente portadisco P que baja y sube con mando hidrául ico. Sobre la base se fijan mediante mordazas las piezas a cortar. El avance del puente portadisco, en la fase de trabajo, es regulable de acuerdo con la calidad del material a cortar y, por lo general, es mandado mediante una instalación hidráulica. Una vez terminado el corte, el puente se eleva automáticamente con retorno acelerado. El disco D, que tiene dientes de sierra S en su periferia, recibe el movimiento de trabajo de un motor situado en la parte posterior de la máquina, a través de correas o ruedas dentadas. Para sustituir el disco con rapidez, se ha previsto un brazo e, articulado con perno al puente P de la máquina.
B
En la figura se representa la aserradora en la operación de corte de una barra redonda, fijada a la mordaza M. ...~ Al objeto de evitar el sobrecalentamiento de los dientes del disco, es necesario dirigir un fuerte chorro de agua y aceite refrigerante a la zona de corte; para ello se ha .prevlsto la tobera de refrigerante B. El diámetro del disco varía según la potencia de la máquina. En el ejemplo de la figura es de aproximadamente un metro. El espesor del disco oscila entre 3 y 8 mm.
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M
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8.1
IndjMm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Aserradoras
I 8.~
Tronzadoras En el campo de la calderería ligera va tomando cada vez más amplitud el uso de la tronzadora. Es una máquina ágil y de pequeñas dimensiones que se emplea para el corte rápido de perfiles, tubos, barras, etc.; está basada' en el seccionado con arranque de viruta, que se efectúa por medio de una sierra circular de disco, o mediante discos abrasivos.
La sierra circular ejecuta el corte g,irando a una velocidad del orden de 800-1.000 vueltas por minuto. En cambio, los, discos abrasivos requieren una velocidad de giro muy elevada, la cual llega a las 5.000 r.p.m. Las tronzadoras de disco abrasivo se emplean preferiblemente en el corte basto de materiales muy duros. En cambio, las aserradoras de sierra circular ejecutan cortes más limpios y precisos, por lo que se usan primordialmente en trabajos de carpintería metálica.
Partes principales de una tronzadora A Soporte de la máquina B Base ' C Mordaza para sujetar la pieza O Grupo oscilante portasierra E Sierra circular F Palanca para el avance sensitivo G Perno de giro del grupo D H Plataforma giratoria P Electrobomba para el refrigerante Características de las tronzadoras y posicionado herramienta - pieza
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F
En el modelo representado en la figura, la testera, compuesta del soporte, del motor y del disco, es orientable, respecto al eje vertical, hasta 45° en ambos sentidos, y permite efectuar cortes Inclinados sin variar la posición del material. El ángulo de la orientación es legible medlante la escala g~aduada 1. El enclavarniento de la testera se obtiene de un modo rápido y eficaz por medio de la palanca 2. La mordaza C está provista de dos prismas intercambiables, uno adecuado para el corte de tubos y otro para el corte de perfiles. El material a cortar se sujeta en la mordaza mediante la palanca 3. Una de las dos mandíbulas de la mordaza es deslizable y asegura el apoyo del material a cortar hasta pocos milímetros del disco, incluso cuando éste se halla en posición inclinada.
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Este posicionado es indispensable para garantizar un corte preciso y evitar vibraciones peligrosas de la sierra de disco. Los principales riesgos de la tronzadora consisten en lesiones en las manos y otras partes del cuerpo por contacto con el disco que gira, o en lesiones 8"1 operario o a otros por rotura del mismo.
~ Para rnanlobrar tales máquinas hay que colocarse lateralmente en la parte de la palanca de mando, a fin de mantener el cuerpo fuera del radio de acción del disco giratorio, en caso de rotura. ~ Después de efectuado et corte, llevar siempre la sierra a la posición más apartada respecto al operario.
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Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado . Aserradoras
Aserradoras
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I
8.3
con sierra de cinta
La máquina está constituida por dos grupos esenciales: una base fija B, un brazo oscilante O. Sobre la base, que contiene interiormente el líquido refrigerante necesario para enfriar la zona de corte, se sujeta, por medio de mordazas regulables M, la pieza a cortar. El brazo oscilante lleva el grupo motor N y los dos tambores T alrededor de los cuales rueda la cinta de acero con dientes de sierra R. El brazo oscila en torno de un eje; la sierra de cinta es empujada ligeramente, y con posibilidad de regulación, sobre la pieza a cortar, en virtud del peso del mismo brazo. La herramienta que corta el material está constituida por una cinta sin fin con dientes de sierra en el exterior. La cinta da vueltas a una velocidad elevada sobre los dos tambores, de' los cuales uno es motor y el otro loco. En la zona de corte" la cinta va gUiada por rodillos que, doblándola, hacen que presente la parte dentada sobre' la pieza a cortar. Algunas aserradoras de cinta horizontales pueden ser rápidamente transformadas en aserradoras verticales, poniendo el brazo oscilante en posición vertical. Se pueden así efectuar cortes de varios tipos sobre diversos materiales. Normas de seguridad para el empleo de sierras de cinta Es una buena regla controlar una vez por semana, con un pequeño martillo de mecánico, la ausencia de grietas en las dos ruedas de tambor que conducen la cinta. . Emplear sólo cintas afiladas .con dentado y anchura adecuados al material a cortar. No utilizar cintas agrietadas. Si du rante el trabaja el operario percibe un chirrido anormal en cada giro de la cinta, debe parar inmediatamente la máqutna. ya que ello indica que la cinta está a punto de romperse, y proceder a su sustitución. En caso de rotura de la cinta, parar en seguida el motor y no intentar sacar la cinta hasta que la máquina esté campletarnente parada. "'o emplear la sierra de cinta en locales donde la temperatura sea inferior a 7° e, ya que puede romperse. No aplicar una cinta ancha en la ejecución de un corte en curva de pequeño radio, ni una máquina pequeña en el aserrado de una pieza grande. No intentar el engrase de la cinta durante el movimiento ni regular la altura de corte, ni tampoco parar demasiado rápidamente la cinta después de haber parado el motor (por ejemplo, forzando contra ella una pieza de madera). Debe prestarse particular cuidado a lo soldadura de la unión de la cinta (es preferible la soldadura eléctrica a la soldadura con latón); el espesor en la unión no debe superar al de la cinta.
T
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T
E
B
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Ind/Mm
Trabajos de chapa
Corte y doblado Aserradoras
18.4
Aserradoras con sierra alternativa
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La máquina está formada por dos grupos principales: una base B y un brazo oscilante D. Sobre la base, que contiene interiormente el líquido refrigerante necesario para enfriar la zona de corte, se sujeta, por medio de mordazas requlables M, la pieza a cortar. El brazo oscilante D, que gira alrededar de un eje F, lleva dos soportes S en cuyos extremos va fijada la hoja de corte T. Los soportes S y la hoja T son desplazados alternativamente, por medio de cilindros hidráulicos, a lo largo de los árboles A. Un dispositivo hidráulico I eleva el brazo en la carrera de retorno.
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En la carrera de trabajo, la hoja es empujada por el peso del brazo contra la pieza a "Cortar, mientras que en la carrera de retroceso es necesario elevarla de la pieza para no dañar la zona dentada de la hoja. Las aserradoras con sierra alternativa son poco usadas, ya que son más lentas qué las de disco o las de cinta. Con la sierra alternativa tienen lugar dos carreras, una de avance par.a el corte, y otra de retroceso en vacío; por ello, a pesar :de ser más rápida, resulta más largo el tiempo de corte. Además, en la sierra alternativa se utiliza sólo la parte central de la hoja y, por lo tanto, los extremos de ésta, que es de material bastante costoso, quedan sin ser usados.
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B-t----
o
JI!.. Normas generales de seguridad 11'" para el empleo de las aserradoras Todas las máquinas aserradoras son bastante peligrosas debido a la fuerte capacidad de corte de la sierra y a su elevada velocidad. Además de las normas generales sobre vestimenta del operario (evitar partes colgantes, corbatas, etc.), debe prestarse una atención especial al rna.. nejo de las piezas durante el cortado. ~ No aproximar, pues, nunca las manos a la sierra cuando la máquina está en funcionamiento y, para el posicionado de las piezas a aserrar, servirse de utensilios auxiliares, tales como escuadras, reglas, mordazas, etc.
t
En particular, deben seguirse las normas de seguridad que se especifican a continuación.
S Antes
de poner en marcha la aserradora, comprobar que todas las protecciones estén en su lugar.
$ Emplear
discos bien afilados y alisados; descartar aquellos que presenten grietas o bultos. No forzar el avance con pesos o presiones mayores que los prescritos. La viruta metálica es resbaladiza al hallarse en el suelo; tener, pues, bien limpio el puesto de trabajo.
~
Quitar el polvo y los retazos de la mesa mediante un cepillo, nunca con las manos.
1> No intentar
lubricar, limpiar o regular la máquina cuandó ésta se halle en movimiento. o
~
Cuando se abandona el puesto de trabajo, quitar la corriente y comprobar que el disco está parado.
Para las sierras mecarucas alternativas, hay que tener en cuenta, además, las siguientes normas. ~
No proseguir un surco ya iniciado con una sierra empleando una hoja nueva; si es posible, dar a la pieza un giro de 180°.
S No aserrar
espesores inferiores a los 6 mm, ya que, para ellos, son más,adecuadas las sierras de otros tipos.
"
Evitar colocarse delante de una sierra mecánica alternativa durante su funcionamiento.
IndjMm
1
Trabajos de chapa
Corte y doblado Recortado de la chapa
I
9.1
Recortado de la chapa Por recortado de la chapa se entiende aquel procedimiento de corte que permite efectuar aberturas o escotaduras de cualquier forma en el pleno del material, mediante el corte gradual de la chapa a lo largo del contorno del perfil que se debe extraer.
El recortado se efectúa a mano o a máquina.
Recortado a mano El recortado a mano se efectúa con el cincel, el cual opera siguiendo el contorno interno de la ventana trazada sobre la chapa.
El procedimiento de trabajo consiste en las siguientes fases principales: A Trazar la ventana y efectuar sobre la pieza un cierto número de agujeros que permitan la penetración de la herramienta durante el trabajo.
i?--\\
B Incidir con el cincel la chapa apoyada en el plano de trabajo. Los golpes sobre el cincel deben ser decididos y graduados de modo que se eviten incisiones sobre el plano de apoyo de la chapa.
(i5\
e
Desprender la chapa con la acción de corte del cincel. La pieza debe ser oportunamente fijada al objeto de evitar vibraciones y deformaciones bajo la acción de los golpes.
Recortado a máquina Las máquinas que permiten efectuar' operaciones de recortado son prácticamente cizallas, llamadas roedoras, que se diferencian de las normales por la forma de las cuchillas y por su disposición, que permite situarlas sobre la pieza según las exigencias del corte.
De las dos cuchillas una es fija, y la otra, móvil, presenta una espiga que permite la penetración inicial en el material, necesaria para efectuar cortes según líneas cerradas. En el recortado a máquina, la forma de las cuchillas permite, pues, evitar .el agujereado previo del contorno a obtener. A La cuchilla móvil 1, dotada de movimiento alternativo, regulado según la carrera S, penetra en la chapa 3 y empuja el material arrancado hacia la abertura 4. La alineación entre las dos cuchillas debe consentir un juego igualmente proporcionado a la medida de la deo, formación del material durante el corte. B La alimentación para el recortado es efectuada por el operario que guía a mano el corte según el trazado, manteniendo .Ia chapa siempre apoyada en la cuchilla fija.
A
3
4
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Recortado de la chapa
I 9.2
Máquinas de recortar Entre los tipos más comunes de cizallas recortadoras o roedoras, cabe citar la recortadora tipo Vernet, la de cuchillas circulares y la cizalla roedora con copiador. Cizalla recortadora tipo Vernet
accionada a mano
En esta máquina, la cuchilla superior B es móvil gracias a la deslizadera A, y la cuchilla inferior, C, es fija. La cuchilla móvil tiene dos caras de corte en ángulo (Sp) que facilitan el hundimiento inicial de la chapa.
Cizalla recortadora de cuchillas circulares .
sp,-----.
M'
s
Es una maquina en cuello de cisne S. El soporte de la rueda Cortante superior SU es móvil sobre dos deslizaderas. El mando del soporte móvil de la rueda cortante superior es accionado por medio de un pedal P. Las dos ruedas cortantes R son troncocónicas con un ánguio de 88° en el filo de corte, y tienen los ejes de rotación siempre paralelos.
Cizalla roedora con copiador L
Es una máquina de recortar que permite sacar, de una chapa plana y por medio de un sistema copiador, una serie de piezas P todas iguales a una plantilla S. La chapa que se trabaja L es sujetada con mordazas M a un carrillo C y se la hace pasar bajo la herramienta U de la máquina recortadora. El carrillo C se desliza sobre guías apropiadas G y G' y se mueve, Junto con la chapa, en un plano según dos direcciones perpendiculares entre sí, o en una dirección que sea una combinación de estas dos. El movimiento del carrillo va gUiado por un dispositivo magnético con rodillo D que sigue el contorno de la plantilla S. de modo que se reproduce sobre la chapa un recorte de forma igual al Contorno de dicha plantilla.
M
u
I
IndjMm
Trabajos de chapa
Corte y doblado
I
Punzonado
10.1
Punzonado El punzonado es una operacron que consiste en efectuar cortes según líneas cerradas, como circunferencias y polígonos, mediante herramientas llamadas punzones.
El punzonado puede ser efectuado mano o a máquina.
Punzonado a mano
El punzonado a mano se efectúa sólo para trabajos bastos, ya que los agujeros obtenidos son poco precisos y presentan numerosas rebabas; además, los agujeros presentan, en el borde opuesto al punzón, una ligera deformación.
Se ejecuta con el punzón sostenido verticalmente sobre la chapa y actuan do de modo que el agujero se obtenga al primer golpe de martillo. La chapa a agujerear se sitúa encima de un apoyo de plomo o de madera dura.
a
1 Redondeado 2 Rebaba o rebarbado 3 Deformación debida al estirado del material
Punzones de mano Los punzones de mano son de acero templado y de formas varias. Los tipos más comunes son: 1 Punzón cilíndrico, con el extremo inferior terminado en ángulo vivo. 2 Punzón calibrado por su forma característica, que permite efectuar agujeros de un diámetro dado. 3 Punzón de punta hueca; se emplea para efectuar agujeros en planchas de puco espesor, y en piezas de plomo, amianto, caucho o cuero. 4 Punzones de forma especial, para efectuar agujeros con contornos de forma diversa, por ejemplo ovalada.
Cálculos
prácticos
2
3
4
o
para el punzonado
En la ejecución de un agujero mediante punzonado, el punzón viene sometido a dos fuerzas opuestas: la fuerza axial F ejercida por el golpe en el punzón; la resistencia R que ofrece al golpe el material a perforar.
El punzón es sometido a un esfuerzo de presión siempre creciente, hasta el momento en que las fibras del material a perforar quedan cortadas. Para agujerear la chapa se debe ejercer sobre' el punzón una fuerza de compresión F. La fuerza debe ser: superior a la resistencia terial ofrece al corte; inferior a la del material punzón, para rotura de la
F
R que el maRcp
resistencia al corte Rcp de que está fabricado el evitar la deformación o herramienta.
F
Rcp
R
RCp
R
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Corte y doblado Punzonado
I 10.2
Elección de la herramienta Para evitar la rotura de la herramienta y otros inconvenientes a la pieza a punzonar y a los utillajes, es necesario elegir el tipo de punzón más adecuado y determinar, para cada operación de corte, la fuerza necesaria para efectuar el agujero.
Es preciso establecer una relación entre el espesor de la chapa a perforar y la dimensión de la sección del punzón, al objeto de poder elegir, para cada perforado, el punzón adecuado. La relación para punzones cil índricos es la siguiente: d ~ 1,6 . S. O sea que el diámetro d del punzón debe ser igual o mayor que 1,6 veces el espesor S de la chapa.
Ejemplo Para perforar una chapa de 3 mm de espesor, el diámetro de la sección del punzón viene dado por: d ::: 1,6 X 3 4,8 mm aprox. 5 mm.
=
=
Para conocer, en cambio, hasta qué espesor de chapa se puede usar un punzón de 10 mm de diámetro, se procede aplicando la siguiente relación: d 10 mm S 1,6 6,25 mm (espe-
= 1.6 =
=
sor máximo de la chapa a punzonar)
Determinación de la fuerza La fuerza necesaria para el punzonado cilíndrico de una chapa de espesor dado, se calcula mediante la fórmula: F
= 'lt • d . S . K,
donde:
F = fuerza necesaria para perforar una chapa d = diámetro del agujero a efectuar S espesor de la chapa a perforar K coeficiente de resistencia a la ro tura por cortadura de la chapa, cuyo. valor medió es de 20 kg/mm' 'lt 3,1416
= =
=
Ejemplo Para efectuar un agujero de diámetro d 200 mm en una chapa de espesor S 7 mm, el esfuerzo F necesario viene dado por:
= = F
=
(3,1416 X 200 X 7) mm' X
X (20) ~
=
(4398,24) mm' X mm X (20) kg/mm' 87,964 kg aprox. 88 toneladas.
=
=
F
r Trabajos
Ind/Mm
de chapa
Corte _y doblado
I
Punzonadoras
Punzonadoras Punzonado a máquina El punzonado a máquina elimina los inconvenientes del punzonado a mano y permite trabajar con chapas de mayor espesor. En el punzonado a máquina, además del punzón se emplea una matriz que sirve como apoyo de la pieza y como guía del punzón.
El punzón 1 está formado por un cuerpo A, una parte cortante B, de altura L, y una punta de centrado C. La matriz 2 es un bloque con un agujero en el centro, que tiene en la parte superior un borde cortante D, y en la inferior, un alargamiento E para expulsar la parte arrancada.
2
Los datos característicos de los punzones son el ángulo de despulla (J., el ángulo de corte B y la longitud de la parte cortante L. (J.
~ L
Angula de despulla, 2° ..;-3° Angulo de corte, o del filo, 4° ..;-5' Longitud de la parte cortante aproximadamente igual a 1,5 veces el diámetro del punzón
Procedimiento de trabajo El punzón, cuando está en contacto con el material, penetra con una presión muy fuerte, corta y expulsa el material arrancado.
A El punzón móvil 1 incide en el material 3 apoyado sobre la matriz 2 y fijado por las grapas 4. B El punzón 1, penetrando con fuerza en el material, efectúa un agujero circular, expulsando el disco 5. . C El esfuerzo para punzonar la pieza 3, calculado en función de la superficie lateral del disco arrancado 5, se llama esfuerzo de corte. 3
2
B
5
11.1
Ind/Mm
1 Trabajos de chapa
Corte y doblado Punzonadoras
111.2
Máquinas para punzonar Las máquinas para punzonar más comunes son la punzonadora de palanca y la punzonadora de tornillo. L
Punzonadora de palanca La palanca L, girando alrededor del perno P, empuja hacia abajo, por medio de una excéntrica, el punzón Z, el cual comprime la chapa contra la matriz M. . El punzón concluye la carrera con el perforado y, por medio de la misma palanca, es llevado con movimiento inverso a la posición inicial.
p
z M
Punzonadora de tornillo
La rotación del volante 1 permite aproximar, mediante un tornillo de dos pasos contrarios, las palancas 2 que van articuladas sobre el mismo perno 3. El punzón, por efecto de la palanca inferior 2, desciende contra la chapa apoyada en la matriz 4, determinando el perforado. El punzón retorna a la posición inicial maniobrando el volante en sentido inverso.
v = Tornillo Ps Pd
= Rosca a izquierda
= Rosca a derecha
Montaje del punzón Según el agujero a punzonar se monta sobre la máquina el tipo de punzón prescrito y la matriz correspondiente.
El punzón A se monta en el portapunzón B por medio de un tornillo G o de una clavija D. La matriz, en cambio, se monta de un modo distinto, según el tipo de rnáquina empleada.
,
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado
I
Taladrado-
Taladrado Por operación de taladrado se entiende la ejecución de un agujero cilíndrico o cónico, efectuado por medio de una herramienta de dos filos cortantes que penetra en el material que trabaja mediante arranque de viruta. Según las funciones a que se destinan los agujeros pueden ser de varios tipos. Por ejemplo: A B G D E F
Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero
pasante ciego avellanado con solera cónico escalonado
A
B
e
D
E
F
Broca helicoidal La herramienta más usada para la ejecución de agujeros es la broca helicoidal o broca en espiral.
Movimientos
Se trata de una herramienta cilíndrica provista de dos filos frontales y de dos anchas ranuras que se desarrollan en hélice a lo largo de la superficie lateral de la herramienta, y que permiten la salida de la viruta arrancada de la pieza que se taladra. El material de las brocas debe ser mucho más duro que el de la pieza a taladrar.
de la herramienta
La herramienta, para poder cortar y extraer material de la pieza que se trabaja, posee dos movimientos simultáneos: el de corte o de trabajo, y el de avance. Movimiento
giratorio de trabaja
La herramienta gira alrededor de su propio eje. El movimiento de trabajo permite. a los filos frontales de la herramienta el arranque de material de la pieza ..
Movimiento
rectilíneo de avance
La herramienta avanza a lo largo de la dirección de su propio eje. El movimiento de avance permite a la herramienta hallar gradualmente siempre nuevo material a arrancar.
12.1
Il'!d/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado
I
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Corte y doblado Herramientas taladrar
Herramientas
para taladrar
Las principales herramientas para ladrar con arranque de viruta son broca plana y la broca hellcoldal, trata de herramientas que obtienen agujero de la pieza llena.
tala Se el
Además de las brocas helicoidal y plana, existen en gran número otras herramientas que sirven para trabajar un agujero ya efectuado para conferirle dimensiones precisas y para eli-· minar los defectos.
Brocas planas
Las brocas planas tienen forma de lanza o de pala y pueden ser de diversos tipos, según el agujero que efectúan.
Broca de punta para agujeros ciegos
Se emplea cuando los agujeros deben ser ciegos y de fondo plano. Presenta dos filos cortantes rectos y simétricos y una pequeña punta anterior para el centrado del agujero. El ángulo de afilado es de 180'.
Broca plana para agujeros pasantes
Én la broca plana para agujeros pasantes se observan cinco aristas cortantes: A B-e O-E
Arista de fondo, que efectúa el fondo del agujero Aristas oblicuas, que profundizan el trabajo realizado por la arista de fondo Aristas rectas que sirven de guía y terminan el agujero
El ángulo formado por las aristas oblicuas, llamado ángulo de afilado, varía entre 110' y 120°. Estas brocas son poco usadas y sólo para pequeños diámetros. Brocas de guía para ensanchar agujeros ya efectuados
Son en todo similares a las brocas de punta, pero, en lugar de la peque. ña punta anterior, tienen un pequeño cilindro e, el cual sirve de guía en la operación de ensanchamiento del agujero.
para
I
13.1
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Herramientas para taladrar
I 13.2
Broca helicoidal La herramienta más usada en el taladrado de agujeros es la broca helicoidal o broca en espiral. Está constituida de: Cuerpo cilíndrico.
Un cuerpo cilíndrico en el cual se han practicado dos profundas ranuras opuestas e inclinadas respecto al eje del cilindro.
Aristas cortantes.
Dos aristas, cortantes en el extremo anterior, inclinadas simétricamente respecto al eje.
Mango.
Un cuerpo cilíndrico o cónico posterior, para la sujeción de la broca al mandril portabrocas.
Materiales de las brocas El material con que se fabrican las brocas, al igual que el utilizado para cualquier otra herramienta que trabaja arrancando viruta, debe ser bastante más duro que el material que la misma broca está destinada a trabajar. Los materiales más empleados en la fabricación de brocas son los aceros al carbono, así como los aceros rápidos y los aceros extrarrápidos. Cuando el material a taladrar es muy duro (por ejemplo, fundición gris), se usan brocas especiales con cuerpo de acero rápido y aristas cortantes formadas por plaqultas de carburo insertadas.
Forma geométrica del extremo anterior de la broca ,------E
Los elementos característicos de las brocas helicoldales, en lo que respecta a su extremo anterior, son: ángulo de despulla inferior a. ángulo de despulla superior y ángulo de corte ~ ángulo de punta '1' aristas cortantes A arista de punta B cara inferior C superficie de guía D cara superior E
La arista de punta B que une los dos filos cortantes no arranca viruta. sino que aplasta el material en el centro del agujero y lo empuja delante de los filos. Es necesaria. pues. una elevada presión de avancepara la penetración de la punta en el material. Les superficiesde guia o biseles D sirven para guiar la broca en el agujero y consisten en dos resaltes diametralmente opuestos practicados en el Iimite de las ranuras helicoidales.
I
Ind/Mm
Trabajos de chapa
Corte y doblado Herramientas taladrar
para
113.3
Elección de fa broca helicoidal La elección de la broca helicoidal para cada operación se realiza teniendo en cuenta las características geométricas de la herramienta en relación con el material a taladrar y con el tipo de trabajo requerido.
Las dimensiones y la forma geométrica de la broca hellcoldal varían según el diámetro del agujero a efectuar y según el material a taladrar. Para un buen funcionamiento, y para evitar que esté sometida a solicitaciones irregulares, es preciso que la broca helicoidal esté perfectamente afilada con particular atención al ánqulo de la punta 'l', a la longitud de las aristas cortantes y al ángulo de despulla inferior o:
El deterioro y el desgaste de la punta dependen, no sólo' de las caracterlstlcas geométricas inapropiadas, sino también de una velocidad de giro del mandril excesiva, de un moviniiento de avance irregular, de una fijación defectuosa de la herramienta al portabrocas y de una refrigeración deficiente.
Diámetro de la broca El diámetro de un agujero efectuado con una broca helicoidal es siempre mayor que el diámetro de la misma broca. En el gráfico se indican los excesos de medida del agujero sobre el diámetro de la broca para algunos materiales a taladrar.
Ejemplo: Si se quiere obtener un aguo jero de 12 mm de diámetro en una pieza de acero duro, debe usarse una broca de diámetro: 12-0,15
o
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5-2
= 11,85 mm. Q)
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0.2
0.3
OA
0.5
0,6
0.7
0.8
0.9
1
Exceso sobre el diámetro (mm).
Forma geométrica de la broca según el material La forma geométrica de la broca helicoidal varía sensiblemente según el material que debe taladrar. En particular, varían los ángulos 'l' de punta y y de despulla superior, según se indica en los ejemplos de la figura. El ángulo de despulla y varía según los diversos materiales a taladrar y según el diámetro de la broca. El ángulo rJ. de despulla inferior varía desde 9' para materiales muy duros hasta 12' para aceros dulces y semiduros, y hasta 15' para materiales blandos.
Acero inoxidable Cobre Aleaciones de aluminio
Acero (R < 70 kg/r¡¡m') Fundición gris Fundición maleable Latón corriente
Acero muy duro (R > 70 kq/mrrr']
Baquelita Materias plásticas
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Herramientas taladrar
para
- I
13.4
Velocidad de corte Se entiende por velocidad el taladrado: la velocidad punto más externo de la que se halla en contacto terial.
de corte en de giro del herramienta, con el ma-
Si n es el númeró de vueltas dado por la herramienta en cada minuto, la fórmula de la velocidad de corte es: V '1t. D· n.
=
espacio tiempo
V=
=
donde '1t 3,14 es el número fijo que reiaciona la longitud de la circunferencia con su diámetro D. Como la unidad de medida de la velocidad de corte es el m/mln, al venir expresado generalmente el diámetro en mm, hay que introducir en la fórmula precedente el divisor 1.000: V=
Cuando se conoce la velocidad de corte y se desea saber el número de vueltas por unidad de tiempo que da la herramienta en su movimiento giratorro, se usa la fórmula:
La velocidad de corte en el taladrado varía sensiblemente según el material a taladrar y la herramienta empleada.
'1t·D tiempo
=--,----
p
'1t. D· n 1000
V· 1000 '1t·D
n=
rpm (vueltas/min)
En la tabla se indica la velocidad de corte recomendada en los trabajos de producción según el material y la herramienta utilizada. Los datos se refieren a brocas de acero rápido y se expresan en metros por minuto.
Acero al carbono Acero de cementación Acero bonificado Fundición dulce Cobre - bronce Latón Aluminio
Avance Se entiende por avance de la herramienta, la rapidez con la cual penetra ésta en la pieza, en su movimiento de avance. La unidad de medida del avance es el milímetro por vuelta: mm/vuelta. El avance varía seqún el material de la herramienta empleada y, para una herramienta dada, según su diámetro y el tipo de material a taladrar. En el diagrama. se representan los avances de una broca helicoidal según su diámetro y el material a trabajar. Ejemplo: Calcular el númerode vueltas y el avancepara el taladradocon broca helicoidal de un dIámetro de 10 mm en una piezade bronce. 50 X 1000 n= = 1592vueltas por minuto (rpm) 3,14 X 10
a = 0,20mm por cadavuelta de la broca.
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I.
Acero duro y extraduro.
31
23 20
22 50 85 175
IndjMm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Taladradoras
I 14.1
Taladradoras Las máquinas utilizadas para taladrar se llaman taladradoras. Las taladradoras poseen los órganos necesarios para coordinar los movimientos principales de trabajo y de avance de la herramienta.
Las taladradoras tátiles y fijas.
Taladradoras portátiles
Taladradora de mano
Tanto el movimiento de trabajo como el de avance son obtenidos a mano.
Taladradora eléctrica
El movimiento de giro es obtenido por medio de un motorcito eléctrico. El de avance, a mano.
Taladradora neumática
La rotación se obtiene por medio de un conducto de aire comprimido. El avance, a mimo.
Taladradora sensitiva
El movimiento de avance es obtenido a mano por el operario (avance sensitivo). El de corte, a motor.
Taladradora de columna
Posee, además del avance manual sensitivo, el avance automático.
Taladradora radial
Se emplea para taladrar sobre piezas voluminosas.
Taladradoras fijas
Taladradora a mano Es la máquina más simple. El giro de la broca se obtiene por medio de un juego de engranajes accionado por una manivela. El avance es transmitido a la broca por la presión del operario, ejercida sobre el apoyo A.
Taladradora eléctrica El movimiento giratorio de la broca se obtiene por medio de un motor de baja tensión (24 Voltios). La broca R es fijada al mandril y gira por medio de engranajes reductores. El avance es también obtenido con la presión ejercida por el operario sobre la empuñadura A. El mando del giro de la herramienta se consigue mediante un interruptor de palanca 1.
se clasifican en por-
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Taladradoras
I
14.2
Taladradora de aire comprimido G
Ji
Entre las taladradoras portátiles, tienen gran aplicación, especialmente en las grandes industrias, las de aire comprimido. Poseen una carcasa particularmente estudiada para ser bien empuñada. El aire comprimido (presión 6 + 7 kg/cm2) llega al elemento de unión A de la empuñadura y atraviesa un filtro B. Una válvula C regula el flujo al interior de la taladradora, siendo acclonada por un pulsador de resorte. El aire comprimido llega al cilindro D, dentro del cual hace girar, sobre los cojinetes E, el rotor de turbina F del motor de la taladradora. El árbol del rotor, por medio de engranajes planetarios H, transmite el movimiento al árbol del mandril 1. El rotor de la taladradora está constituido por un cilindro en el cual se han practicado, en el sentido de su longitud, 4 ó 5 canales G. El aire comprimido actúa sobre estos canales y hace girar a gran velocidad el rotor que acciona el mandril portabrocas, Las taladradoras neumáticas de aire comprimido presentan notables ventajas respecto a las eléctricas, ya que alcanzan elevadas velocidades de giro del mandril (velocidad en vacío hasta 21.000 rpm) y son muy ligeras (muchos tipos no superan 1 kg de peso total) .
F
D
Aplicando mandriles especiales, las taladradoras eléctricas y las neumáticas pueden efectuar, además del taladrado, muchas otras operaciones.
,_.oJ»)
1 2 3 4 5
2-'~--'-'-
Portamuela Portabroca Mandril destornillador Mandril para roscar con macho Mandril angular
ID-
3- ~._.-
4-'~
5
Precauciones en el uso de las taladradoras de mano y normas de seguridad
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D D F)
t
+
~ El uso adecuado de las taladradoras portátiles depende muchísimo de la habilidad del operario y requiere algunas precauciones. La taladradora se sostiene en posición perpendicular respecto a la superficie de trabajo. La elección de la broca debe hacerse con cuidado; en particular, según la naturaleza del material a taladrar. Especialmente, debe procurarse evitar ~ el sobrecalentamiento de la broca, la cual ha de ser convenientemente lubricada con agua emulsionada y enfriada con frecuentes extracciones del agujero. La broca debe estar siempre convenientemente afilada. ~
e
+
El uso de taladradoras de. mano requiere mucha atención contra los riesgos de lesiones. Llevar siempre lentes de protección o pantalla facial y, si el peso lo aconseja, calzado de seguridad. Usar también pantallas si existe el peligro de que las astillas dañen a otras per- .. sonas. .., Aguantar bien el utensilio con ambas manos durante el funcionamiento; no apoyarlo nunca contra el cuerpo; la presión excesiva puede provocar peligrosas roturas de la broca. Fijar bien la broca helicoidal en el mandril portabrocas (durante esta opera ción, tener la otra mano alejada del interruptor para no poner Inopinadamente en marcha la taladradora); des- ~ pués sacar en seguida la llave de cierre del portabrocas para evitar olvidarse de ello. Si la broca queda agarrotada en el agujero, no intentar extraerla, sino aflojarla con oscilaciones hacia adelante y hacia atrás.
$
S
Un cuidado particular debe tenerse en la manipulación del cable. eléctrico que conecta la taladradora con la toma de corriente. Comprobar que la carcasa metálica tenga la conexión eléctrica con la toma de tierra; añadir esta conexión si el fabricante no la hubiera previsto. Inspeccionar cuidadosamente el cable que conecta la taladradora a la toma de corriente, con particular atención a los puntos de doblado próximos a la herramienta y al enchufe. No colgar nunca el cable de conexión a un clavo, ni permitir que se enrosque o que, si descansa en el suelo, pasen por encima de él carretillas pesadas o vehículos. Evitar el contacto del cable con aceite, superficies calientes o agentes químicos.
IndjMm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Taladradoras
Taladradora sensitiva La taladradora sensitiva es el tipo más simple de máquina herramienta para la ejecución de agujeros. Con esta taladradora se realizan aguo jeras de diámetro relativamente pequeño, como máximo 15 mm. El movimiento de avance de la herramienta en la pieza es regulado a mano por el operario mediante una palanca, de ello procede el nombre de sensitiva dado a esta taladradora. En efecto, el operario regula la presión del brazo sobre la palanca «sintiendo» la resistencia ofrecida por el material a la penetración de la herramienta. Las partes principales que constituyen la taladradora sensitiva son: A B
e
D E F G H
Mesa portapieza 'y base Castillete Cabezal portamandril o cabezal motriz regulable en altura Motor· Mandril . Portabrocas aplicado al mandril Regulador de la profundidad de taladrado Palanca de enclavamiento del cabezal móvil Palanca de avance
Movimiento
de trabajo
El motor transmite su movimiento al mandril mediante la correa I que conecta el cono de poleas posterior L, solidario del árbol del motor, con el cono de poleas del cabezal M, solidario del árbol del husillo o mandril. Se entiende por cono de poleas una serie de poleas de diámetro diverso, pero solidarias unas con otras y con el mismo eje de rotación.
Variando por medio de la correa I la conexión entre los dos conos de poleas M y L, varían las relaciones entre los diámetros y, por consiguiente, entre las velocidades del árbol motor y del árbol conducido, Para cada polea del cono L existen cinco posibilidades de conexión diversas con el cono M y, por tanto, cinco relaciones de velocidad diferentes. Las poleas posterior y del cabezal pueden ser cambiadas entre sí, obteniendo de este modo un número doble de relaciones. La taladradora representada posee un motor de tres velocidades, 5 poleas en la parte posterior L y 5 poleas en la parte anterior M del cabezal motor. Esto admite, pues, 30 (= 3 X 5 X 2) velocidades diferentes del mandril.
I
14.3
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Taladradoras
I 14.4
Movimiento de avance En la taladradora sensitiva, el movimiento de avance de la herramienta en la pieza que se taladra es obtenido a mano por el operario. En la figura' se muestra en detalle el mecanismo que manda' el avance, situado en el cabezal portarnandril. ~ El operario, actuando sobre la palanca N, hace girar el piñón O que engrana con la cremallera P. Con el giro del piñón se obtiene el movimiento rectilíneo del manguito Q y, en consecuencia, del árbol del mandril C acopiado con aquél. Se impide el giro del manguito junto con el árbol del mandril, mediante' el tornillo R fijado al cabezal T. Una vez terminada la carrera de avance, la palanca retorna a la posición inicial por la acción de un resorte de llamada.
Control de la profundidad de avance Se entiende por profundidad de avance, la longitud de la carrera de la herramienta en la pieza que se taladra, correspondiente a la altura h del agujero. ~
El control de la profundidad del avance se obtiene leyendo la carrera de la herramienta en el limbo graduado fijado al pie de la palanca de mando.
~
La herramienta se apoya sobre la pieza en correspondencia con el punto en el cual se desea realizar el, agujero. Se efectúa entonces la lectura en C, se hace girar el círculo graduado A, sumando a la lectura inicial la profundidad h del agujero, hasta alcanzar con el índice B la graduación C dada por dicha suma. Se enclava, en esta posición, el círculo graduado a la parte fija de la máquina mediante el tornillo D. La carrera de la herramienta se interrumpe .en el momento en que el tope E establece contacto con 1;11diente F, en correspondencia con el punto preestablecido sobre el círculo graduado.
N
IndjMm
1
Trabajos de chapa
Corte y doblado Taladradoras
I
14.5
Taladradora de columna Las taladradoras de columna, así llamadas por la forma de su bastidor, son taladradoras de tamaño variable y con una capacidad de trabajo múltiple. Con la taladradora de columna es posible efectUar agujeros de hasta 80 milímetros de diámetro.
En estas taladradoras está previsto, no sólo el avance sensitivo, sino también el automático. Diferenciándose de las taladradoras sensitivas, estas máquinas permiten desplazar verticalmente la mesa portapieza para el posicionado en altura de la pieza a taladrar.
Las partes principales que constituyen una taladradora de columna son: A B C
Base Bastidor Ménsula con mesa desplazable a lo largo del tramo inferior del bastidor D Motor E Cabezal que contiene los engranajes de transmisión F Mandril portaherramienta H Bomba para la refrigeración N Palanca de mando para el avance sensitivo . O y R Palancas del cambio de velocidad' S Mando del avance no automático T Palanca de los avances autornáticos
E--------------~--
s--------~----~ T------------------~~ F----------------~ --+--------- B
Ind/Mm
I Trabajos
Corte y doblado Taladradoras
de chapa
,
114.6
Taladradora radial La taladradora radial sirve para efectuar agujeros sobre pieza voluminosas. Puede efectuar, además, operaciones de fresado, roscado, refrentado y mandrinado. Con una taladradora radial es posible taladrar, sin agujero previo, un diámetro de hasta 100 mm. Las partes principales que constituyen la ,taladradora radial son: A B C
Cilindrado giratorio Brazo giratorio junto con A Motor para la elevación del brazo B D Tornillo de elevación del brazo E Cabezal motor con carro deslizante F Guía del carro G Motor del mandril H Arbol o husillo del mandril portaherramienta l Mesa portapieza L Base
El cabezal motor es deslizable sobre el brazo horizontal, el cual, a su vez, gira alrededor del eje vertical de la columna fija. El brazo puede, además, moverse en sentido vertical a lo largo de la columna. Gracias a, la gran libertad de movimientos del cabezal de una taladradora radial, es posible trabajar sobre pIezas, no sólo de 9nmdes dimensiones, sino también de forma especial y complicada. '.
c------
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Montaje de la broca y fijación de la pieza
Montaje de la broca y fijación de la pieza
A
Acoplamiento de la broca a la taladradora Las herramientas utilizadas para el taladrado de agujeros se acoplan a las máquinas de modos diversos según su diámetro y la forma de su mango posterior. El acoplamiento de la herramienta al husillo puede ser directo o indirecto. Acoplamiento
directo A
Para las brocas de mayor diámetro, el acoplamiento se realiza mediante mangos cónicos introducidos directamente en el manguito del husillo del mandril. Acoplamiento
indirecto B
Para las brocas de menor diámetro, los mangos, cónicos o cilíndricos, se alojan entre las mordazas de un mandril portabrocas, provisto a su vez de un mango que se acopla en el manguito portamandril. Acoplamiento
directo mediante mango
Los mangos se introducen en el manguito o vaina del husillo o árbol del mandril; este manguito tiene un diámetro ligeramente superior al del mango (aprox. 0,2 a 0,3 mm). El mango debe ser introducido a fondo en el manguito, a fin de que la herramienta pueda girar centrada; una broca que no gira centrada se rompe, en efecto, fácilmente. El apriete que se produce entre el mango y el manguito obliga a la herramienta a girar junto con el husillo. La mecha del extremo del mango sirve, más que nada, para permitir la extracción de la herramienta del manguito.
c>
c>c>
Acoplamiento indirecto mediante mandril portabrocas Entre los mandriles portabrocas empleados para fijar la herramienta a la taladradora, el de mayor aplicación es el llamado portabrocas Jacobs.
Este mandril posee tres mordazas B deslizables dentro de guías inclinadas y accionadas por medio de un anillo roscado. cónico A, que gira con el cilindro externo. Para sujetar fuertemente el mango entre las mordazas, se emplea una llave con un pequeño piñón de maniobra C.
15 1
1
•
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Corte y doblado Montaje de la broca y 115 2 fijación de la pieza •
Fijación de la pieza a taladrar ~ Para evitar que una pieza en curso de trabajo sea arrastrada por la broca que gira, conviene fijarla sólidamente a la mesa portapieza de la taladradora, con dispositivos adecuados. Según su, forma, las piezas se sujetan mediante bridas, mordazas, escuadras o bloques prismáticos. Embridado Mediante el embridado es posible sujetar sobre la mesa piezas de caras planas, aunque tengan grandes dimensiones. La pieza se apoya sobre gruesos de altura conveniente P y es sujetada por dos bridas S, apretadas contra la pieza y contra una gradilla o bloque escalonado B mediante tuercas roscadas en unos tirantes V, los cuales van fijados en la ranura en T de la mesa portapieza. En lugar de las gradillas pueden utilizarse apoyos de tornillo regulables en altura. Mordaza Cuando las piezas a sujetar tienen dimensiones limitadas, se sujetan entre las mandíbulas de una mordaza. Las operaciones de sujeción son mucho más rápidas que las requeridas por la fijación con bridas. La distancia entre las mandíbulas G viene regulada por un robusto tornillo de presión V.
G
D Para evitar
deslizamientos, las superficies de las mandíbulas que aprietan contra la pieza son, por lo general, estriadas.
Escuadra Un tipo especial de sujeción permite taladrar piezas de forma irregular ségún dos direcciones perpendiculares entre sí. La pieza se sujeta mediante tornillos a un bloque rebatible a 90°, fijado, a su vez, a la mesa mediante una brida.
1>
Bloque prismático Cuando la pieza a taladrar tiene forma cllíndrlca, se sitúa sobre un bloque prismático en V y se sujeta contra las caras laterales F mediante un tornillo de presión P aplicado a la brida S.
C>I>
v
Ind/Mm
I Trabajos
de chapa
Corte y doblado Ejemplo de taladrado
I
16.1
Ejemplo de operación de taladrado Después de haber trazado la pieza segun las exigencias de trabajo, y de haberla sujetado a la mesa de la taladradora, se pasa a la ejecución del agujero. Verificación del centrado y de la perpendicularidad
Las diversas fases de una operación común de taladrado se indican a continuación.
& Se del mandril
efectúa montando en el mandril una varilla cilíndrica calibrada y comprobando su perpendicularidad respecto a la pieza a taladrar, en dos posiciones (a-b) desplazadas 90" entre sí. a
b
Ejecución del centro de guía inicial del agujero ~
Se efectúa montando en· el mandril una broca especial, llamada broca de centros, e iniciando la operación de taladrado de modo que resulte una senda precisa y obligada para la subsiguiente broca helicoldal, que deberá efectuar el taladrado completo.
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Fijación de la broca y verificación de su centrado
Se realiza montando en el mandril la broca helicoidal elegida y comprobando su perpendiculáridad respecto a la pieza que debe taladrarse, en dos posiciones (a-b) perpendiculares entre sí. Siempre que la perpendiculáridad no resulte satisfactoria, debe desmontarsé la broca, limpiarla, girarla ligeramente respecto a la posición primitiva y volverla a apretar en el mandril.
b
Ind/Mm
., Trabajos
de chapa
Corte y doblado Ejemplo de taladrado
,
16.2
Inicio del taladrado La broca es sacada del agujero apenas iniciado para permitir la comprobación de la coaxialidad entre los ejes del agujero a efectuar y de la misma broca. Esta comprobación se realiza con referencia a la huella del centro de guía efectuado precedentemente.
Se inicia el taladrado bajando la broca que gira hasta ponerla en contacto con la pieza en el punto trazado.
~ Si los dos ejes no coinciden, la broca deja la huella descentrada respecto al trazado y al centro precedente. ~. En este caso, para obligar a la broca a que actúe a lo largo del eje del agujero, es necesario practicar con el cincel un pequeño surco de guía. ~ Bajando nuevamente la broca sobre la pieza y actuando con una presión regular, se completa el agujero; se tendrá la precaución de refrigerar y de favorecer la salida de la viruta, para lo que se apartará periódicamente la broca de la zona de trabaja.
Verificación 'del .diámetro del agujero lit. Durante las sucesivas fases de la opefI' ración se efectúan diversas compro-
C6'
El diámetro del agujero puede comprobarse con diversos instrumentos, entre los cuales el más usado es el calibre de cursor o pie de rey.
L~
Usar brocas de taladrar bien afiladas adecuadas al material a taladrar, Asegurarse de que la broca esté bien fijada y recta en el mandril. No intentar nunca sostener con las 'manos la pieza a taladrar en la taladradora. . Hacer girar la broca a la velocidad apropiada; forzar la velocidad o el avance conduce irremesiblemente a la rotura o mellado de la broca. Tan pronto se haya alcanzado la profundidad de agujero deseada, hacer retroceder la broca con el mandril en movimiento. Si la pieza a taladrar se afloja en la mordaza y gira con la broca, no intentar pararla con las manos, sino detener la máquina.
baciones relativas al centrado, a las dlmenslones del aqujero y a la colncidencia entre el eje de la herramienta y el eje del agujero.
la
Normas de seguridad para el taladrado
..
f> f>
~ Prestar mucha atención al acercarse demasiado al trabajo en curso de ejecución: los zapatos, partes colgantes de las vestiduras o cabello. pueden prenderse al mandril en movimiento y ser motivo de lesiones graves; por ello, llevar vestidos bien sujetos, mangas cortas o estrechas en las muñecas, y la cabeza cubierta las mujeres. Usar .lentes de seguridad y calzado robusto. . F> El pavimento alrededor de la taladradora debe mantenerse libre de cualquier objeto, bien limpio ya' ser posible re- ~ cubierto de material antideslizante.
D
S
S
y
f>
No olvidar la llave de apriete del portabrocas en éste; con la máquina en marcha puede engancharse en el vestido o desprenderse con fuerza y lesionar a alguien. Para limpiar la mesa de virutas, retazos o polvo no utilizar las manos, sino el cepillo apropiado. No abandonar el puesto de trabajo sin haber parado la máquina.
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Comparación taladrado-punzonado Comparación y taladrado
17.1
1
entre punzonado
La diferencia fundamental entre el punzonado y el taladrado con broc= es la ausencia de viruta. Esta diferencia tecnológica básica no sólo determina los diversos procedimientos de trabajo y las distintas características de las herramientas empleadas, sino que de ella dependen también la posibilidad de aplicación y la calidad de los resultados obtenidos.
Es oportuno comparar los resultados obtenidos con los dos sistemas, a fin de saber elegir el procedimiento mejor, de acuerdo con las exigencias técnicas o. económicas de la producción.
La comparación entre los dos sistemas se lleva a cabo teniendo en cuenta diversos factores: Trazado del agujero Calidad del agujero Forma del agujero Espesor perforable Límite de la distancia de agujereado Calidad del material Velocidad de ejecución.
Trazado del agujero Punzonado
En los trabajos en serie es necesario trazar sobre la pieza todos los agujeros.
Taladrado con broca
En los trabajos en serie se puede evitar el trazado de cada agujero empleando plantillas adecuadas .
. Calidad del agujero Punzonado
Taladrado con broca
El agujero obtenido es ligeramente cónico (1). El borde superior del agujero es cóncavo y la arista es redondeada. El borde inferior B presenta rebaba. El endurecimiento del metal debido al golpe reduce su resistencia ..
A
El borde superior es plano y la arista es viva (2). Con broca cortante se obtiene el borde inferior del agujero exento de rebaba. El taladrado no produce alteraciones en las propiedades mecánicas del material. 2
Forma del agujero Punzonado
Permite efectuar agujeros de la forma más diversa (cuadrada. Q, triangular T, redonda C). Además, se pueden conseguir agujeros combinados con perfiles diversos S.
Taladrado con broca
Sólo permite lares.
efectuar
agujeros
circu-
s
Ind/Mm'
1 Trabajos de chapa
Corte y doblado Comparación taladrado -punzonado
117.2
Espesor perforable Punzanado
El espesor máximo a perforar viene limitado por la sección del punzón (1). Se perfora una chapa cada vez.
Taladrado con broca
Con la broca de taladradora se efectúan agujeros de pequeñísimo diámetro Incluso en grandes espesores (2). También pueden taladrarse a la vez varias chapas (3).
2
3
Q
Q
Q
Límite de la distancia de agujereado Punzonado
En el punzonado a máquina la distancia al borde de la chapa viene limitada por las dimerisiones de la máquina.
Taladrado -con broca
La distancia de agujereado con broca no viene limitada por las dimensiones de la chapa, ya que es posible agujerear con taladradoras portátiles y taladradoras radiales.
Calidad del material Punzonado
En piezas obtenidas por fusión, por ejemplo, no es posible efectuar agujeros con punZOl1es. -
Taladrado con broca
Permite agujerear cualquier metal.
cualquier
pieza
de
Rapidez de ejecución . Punzonado
La operación de agujereado es más rápida cuando se efectúa con punzón. Se aplica en la carpintería metálica ligera para agujerear chapas de pequeño espesor de una en una.
Taladrado con broca
En cambio, el taladrado con broca es mucho más lento. Se aplica en tos 1:rabajos en serie sobre chapa de bastante espesor.
o
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado
I
Oxicorte
18.1
Oxicorte El principio de funcionamiento sobre el que se basa el oxlcorte es el de separar el metal con un proceso de oxidación. la chapa se calienta con el soplete hasta unos 1.300°. Del mismo soplete sale un chorro de oxígeno a presión que determina el corte. El chorro de oxígeno es suficiente para determinar la separación de las partículas de material quemado y, en consecuencia, el corte. de la chapa según una línea de corte precisa. Este procedimiento, por motivos económicos, sólo se usa para cortar chapas de acero.
El oxígeno 0, y el gas A, afluyen a la cámara de mezcla S oportunamente dosificados mediante los grifos R. La mezcla que sale por la tobera T arde con una llama a alta temperatura que calienta el material a cortar; casi en el mismo instante, regulando convenientemente los grifos R, es enviado a la tobera un chorro suplementario de oxígeno que encontrando el materia! ya calentado a temperatura elevada, provoca la oxidación y la separación de las. partículas' del. metal quemado. La Harna es alimentada por la combustión del oxígeno y de otro gas, que puede ser acetileno, propano, butano, etc.
...... o A
T
Soplete oxiacetilénico El aparato utilizado para el corte en caliente de los metales se llama soplete oxiacetilénico, aunque el gas empleado sea distinto del acetileno. La cabeza del soplete tiene un aguo jero central T para la salida del dardo de oxígeno que corta; este agujero es rodeado de algunos agujeros S que alimentan pequeñas llamas independientes, las cuales determinan el calentamiento de la chapa. Una serie de grifos R permite la más oportuna regulación y mezcla de las dos llamas. El encendido del soplete se inicia con el encendido del dardo de gas y sucesivamente con el de oxígeno O.
o'
o
Sopletes para oxicorte con arena especial Son sopletes usados para el corte de la fundición de hierro, de aceros especiales y del cobre. Añaden al efecto de los sopletes oxiacetilénicos comunes, el efecto abrasivo de un chorro violento de' arena o de polvo de hierro.
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La arena S, inyectada bajo presten de nitrógeno o de aire comprimido Ac, actúa al mismo tiempo que el dardo de oxígeno, facilitando la separación de las partículas del material a cortar. El polvo de hierro facilita la reacción de oxidación, elevando fuertemente, en virtud de su combustión, la temperatura del oxígeno.
A
R
IndjMm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Oxicorte
I
18.2
Ejecución del corte
A
La ejecución correcta de un corte en caliente depende del modo en que se inicia el corte, de la velocidad de ejecución y del tipo de pieza a cortar. Inicio del corte ~ Es importante iniciar la operacion de corte por el borde exterior, sostenlendo el soplete perfectamente perpendicular a la superficie a cortar. Iniciando el corte lejos del borde de la chapa, se forma una concavidad, en la cual el movimiento turbulento del chorro proyecta las partículas de metal quemado hacia la cabeza del soplete, obturando lbs agujeros.
A B
Inicio correcto del corte Inicio erróneo del corte
A B
Corte, recto Corte e.n bisel
B
Tipos de corte El corte puede ser recto o en bisel, según que el soplete actúe en posición perpendicular o inclinada respecto a la superficie a cortar.
A
En el caso de corte en bisel, el espesor realmente atravesado por el chorro de oxígeno es siempre mayor que el efectivo de la pieza.
B
Velocidad 'de corte
D Es importante
regular la velocidad de corte. Un examen efectuado sobre el estriado dejado por el corte en el borde quemado, da idea de la velocidad apropiada de avance del dardo.
A B C
Avance correcto Avance demasiado rápido Avance lento
A B
e
Corte de perfiles ~ Para cortar material de forma especial, por ejemplo perfiles, debe procederse en el trabajo con criterios diversos, según la forma del perfil. )' En el corte del un angular L, se procede según las direcciones 1-2. ~ En el corte de un perfil C, se procede según las direcciones 1-2-3. ~ El corte de un perfil en doble T se efectúa según las direcciones 1, 2 Y 3.
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Corte y doblado
I 18.3
Oxicorte
Oxicorte
e
a mano
Una instalación para oxlcorte a mano. está constituida normalmente por el soplete oxiacetilénico C, una botella de oxígeno O y una de acetileno Ac (con los correspondientes reductores de presión R, y R, Y manómetros M), los tubos T de conexión entre el soplete y las botellas, y una mesa de trabajo P.
CB'
CB'
Para la ejecución del oxlcorte a mano, el soplete puede ser guiado con dispositivos de soporte apropiados. Cuando la precisión requerida no es excesiva, el soplete es sostenido y guiado por un carrillo con ruedas, por medio del cual se desplaza sobre la chapa a cortar, y es maniobrado a mano por el o-ierarío. Si la chapa es curva, se emplea un carrillo especial con ruedas desplazables en ánculo.
Para obtener una mayor regularidad de trabajo y una mayor precisión en el corte, el carrillo es accionado todavía a mano, pero es quiado mediante carriles a propósito.
Este tipo de carrillo, combinado con un soporte adecuado, que se mueve a motor, permite, además del corte con canto recto (1), también la ejecución de cortes con canto inclinado (2), o sea, el achaflanado.
1>
1>1>
Ind/Mm
I
Trabajos de chapa
Corte y doblado Oxlcorte
_j 18.4
Oxicorte a máquina La ejecución del oxícorte es completamente mecanizada desde el mamen• to en que el soplete no es guiado a mano, sino mediante dispositivos especiales montados sobre máquinas automáticas o semiautomáticas. El utillaje está constituido por bancos de apoyo para el material, guías de deslizamiento para el movimiento de corte de la máquina y para posicionar el soplete para el corte. En las máquinas automáticas todos los movimientos son automáticos y el corte es gUiado por dispositivos como ruedecitas de contacto mecánico, mago' nético o con célula fotoeléctrica.
Con el dispositivo magnético D se efectúan cortes precisos según la plantilla E de acero. Las plantillas pueden ser de contorno interior (1) o de contorno exterior (2). El rodillo magnético A se adhiere al contorno de la plantilla E y, por medio de órganos electromecánicos, obliga al soplete a seguir movimientos de traslación según los cuales corta en la chapa figuras iguales a la de la misma plantilla.
Ejemplo de una instalación para oxicorte automático con célula fotoeléctrica
s
T
F
e
Los movimientos de la máquina son gUiados por medio de una célula fotoeléctrica que explora un dibujo que reproduce el perfil del corte a efectuar. La célula .sigue el contorno blanco - negro del dibujo y no se aparta del mismo. A Sopletes B Botellas C Guía para el movimiento del soplete F Célula fotoeléctrica S Dibujo T Tubos de conexión
L Normas de seguridad para el uso r del soplete oxiacetilénico ~ ~ Tener cuidado de que sobre las botellas no. caigan nunca chispas, metal fundido o escorias calientes, ni que estén expuestas a fuertes calores. ~ No vaciar por completo las botellas, sino dejar una ligera presión superi.or a la atmosférica para evitar la entrada de aire en ellas y los perjuicios consiguientes. No intentar transferir gas de una botella a otra, ni mezclar dos gases en la misma botella. ~ No emplear nunca botellas de acetileno tumbadas de lado ni utilizarlas como rulos o soportes. Por el contrario, fijarlas sólidamente (por ejemplo, con cadenilla) para evitar su caída.
t
$ ~
~ ~
$ Asegurarse
Emplear reductores de presión que sean únicamente los correspondientes al tipo de gas para el cual se han construido. Aflojar completamente el tornillo de ~ regulación de la presión del reductor antes de colocarlo en la botella. Emplear sólo tubos fabricados exprofeso y normalizados para este objeto; excluir los tubos con revestimiento me·tálico. No forzar el montaje de tubos con diá~' ~ metro interior inadecuado. Cuando las botellas no están proviso. tas de válvulas con volantes de man- ~ do fijos, tener las llaves o los volantes móviles montados en las válvulas en tanto 'dure el trabajo.
*
de qué 'el tornillo de regulación de la 'presión ha sido aflojado antes. de abrlr, lentamente, la válvula de la botella. Situarse lateralmente y no de frente respecto al reductor de. presión en el momento en que se abre la válvula. Para el encendido del soplete no emplear cerillas, sino encendedores de fricción o una llamita piloto permanente. Llevar siempre. puestos los lentes de soldador cuando el soplete está. encendido. Si se tiene llama de retorno o combustión dentro del tubo, cerrar inmediatamente la válvula del oxígeno, y en sequlda, la del acetileno.
Ind/Mm
I Trabajos
de chapa
Corte y doblado Conformación
Conformación
de la chapa
Se entiende por conformación o modelado de la chapa la operación mediante la cual. se puede dar a la chapa una forma determinada, a mano o a máquina, aprovechando las propiedades elásticas del material.
La conformación consiste en una operación de doblado o de curvado. Estas dos operaciones pueden también reunirse .en una sola operación de estampado.
Doblado
El doblado propiamente dicho se tiene cuando la chapa es deformada según un radio de curvatura muy pequeño, que puede oscilar entre casi cero (doblado en canto vivo) y 7 + 8 veces el espesor de la chapa.
Curvado
Cuando el radio de curvatura es mucho mayor que el espesor de la cha-pa, la operación toma el nombre de. curvado.
s
R<7+8S
R<7+8S Estampado
Finalmente, el estampado viene carac. terizado por la presencia, a la vez, de radios de diversa longitud.
Rl "" R, ~ RJ Conceptos de fibra y de plano neutro Una pieza de chapa a doblar o curvar según un cierto radio, debe ser antes trazada y cortada según la plantilla de contorno más apropiada para obtener las dimensiones finales. Para. efectuar la conformación, la chapa debe ser sometida a un esfuerzo de flexión hasta superar el límite elástico del material, de modo que la deformación obtenida adquiera un carácter permanente.
Durante esta operacron, las fibras del material que permanecen en el exterior de la curva (zona convexa A) están sometidas a tracción; las interlores (zona cóncava B) están sometidas a compresión. Entre las dos zonas se encuentra un plano cuyas fibras no experimentan solicitación alguna (zona neutra C). El plano neutro no coincide necesariamente con la mitad del espesor S de la chapa, sino que puede estar desplazado hacia el centro de la curvatura. Este desplazamiento depende del tipo de materia! utilizado y del radio de curvatura (cuanto menor es el radio, mayor es el desplazamiento o alejamiento de la fibra neutra respecto de la mitad del espesor).
Retorno elástico Alrededor de la zona neutra las solicitaciones resultan inferiores al límite elástico; por ello, al cesar el esfuerzo de flexión, la zona neutra tiende a volver a la forma primitiva, mientras las zonas contiguas han sufrido ya una deformación permanente ..
El material tiende a adqulrlr una forma intermedia C entre la forma primitiva A y la originada por la conformación B. Tal fenómeno se llama retorno elástico. El retorno elástico es tanto más fuerte cuanto más elevado es el límite elástico de la chapa doblada. Además. el material sometido a conformación se alarga. Mientras tal alargamiento no asume particular importancia en el curvado, no sucede lo mismo en el doblado. Con artificios adecuados se procura eliminar. o por lo menos atenuar, este alargamiento, el cual haría siempre inexacta la forma final de la pieza.
I
19.1
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Corte y doblado
I
Ind/Mm
I Trabajos
de chapa
Corte y doblado Doblado
I 20.1
Doblado de la chapa Ejemplos de doblado:
La operación de doblado consiste en obtener en la chapa un ángulo diedro, que tenga una arista más o menos redondeada.
A B
Chapa doblada Borde replegado
A M P C S B R L
Estampa Matriz Esfuerzo de doblado Chapa doblada Espesor de la chapa Longitud del pliegue Radio irrterior del pliegue Anchura de la parte doblada
A
Mecanismo del doblado Para efectuar un doblado hay que ejercer, mediante una herramienta apropiada que toma el nombre de estampa, una cierta presión sobre la chapa, la cual generalmente se apoya encima de un soporte adecuado que recibe el nombre de contraestarnpa o matriz.
e
Esfuerzo de doblado La magnitud del esfuerzo de doblado depende de los siguientes factores: Cualidad del material empleado
El esfuerzo de doblado debe ser proporcionado al límite de fatiga, que es una función de la dureza, de la resistencia a la tracción y del alargamiento, o sea, de los datos característicos del material empleado.
Espesor de la chapa
Cuanto mayor es el espesor de la chapa, más intenso debe ser el esfuerzo de doblado.
Longitud del pliegue
La longitud del pliegue a efectuar influye del mismo modo que el 'espesor; cuanto más largo es el pliegue, más grande es el esfuerzo de doblado.
Radio interior
Cuanto menor es el radio interior del pliegue, que está vinculado al espesor de la chapa, mayor es el esfuerzo de doblado requerido.
del pliegue
Anchura de la parte doblada
S
Tolerancia angular requerida
De la anchura de la parte a doblar depende la extensión máxima de la contraestampa. Aumentando la anchura del pliegue, disminuye el esfuerzo de doblado, pero más allá de un cierto límite, se pueden producir abultamientos adyacentes' al pliegue. Disminuyendo la anchura del pliegue, aumenta el esfuerzo, existiendo el riesgo de provocar grietas o la rotura.
Para obtener un radio de curvatura preestablecido, hay que tener en cuenta el retorno elástico del material. . Por tanto, la estampa y la matriz deberán tener un radio de curvatura inferior al de la pieza a curvar.
Además, el espesor de la chapa limita el radio mínimo de doblado realizable.
SUn
radio interior muy pequeño con relación al espesor, puede conducir al agrietado o rotura de la chapa;
=
Para chapas de acero dulce o semi duro (R 40 kg/mm~)....con espesor (S) inferior o igual a 3 mm, se usa: L = (6.,. 8) S Si las chapas tienen un espesor superior a 3 mm, se aplica: L (10.,. 12) S Estos últimos valores se adoptan también para chapas de menos de 3 mm de espesor cuando se trata de acero de resistencia elevada (R > 50 kg/mm2).
=
\.S.V. MERGeO MAT.
REo. AP.
Ind/Mm
I Trabajos de chapa
Corte y doblado Doblado
I 20.2
Cálculo del desarrollo en el plano El desarrollo en el plano de una chapa doblada se calcula según el plano neutro de la misma chapa (el plano neutro no sufre variaciones de longitud en la operación de doblado).
En el caso de doblado, no siempre el plano neutro se halla en la mitad del espesor, sino que puede resultar desplazado hacia el centro de curvatura, según la magnitud del radio de curvatura en relación con el espesor de la chapa. Experimentalmente se ha observado que la distancia "y" del plano neutro a la superficie interior de la curva viene a ser igual a la mitad del espesor 8 de la chapa cuando éste no supera 1 mm: para 8:5 1 mm, y 1/28.
=
y es igual a aproximadamente un tercio del espesor cuando éste es mayor de 1 mm: para 8 > 1 mm, y 1/3 8.
=
Ejemplo de cálculo para un doblado a 90"
Conociendo la longitud que han de tener las alas A y B y el radio de curvatura R, la longitud total L desarrollada (que es la que hay que cortar en la chapa) vendrá dada por L
=A +B+
21t (R
+ y)
1",
ir
4 El valor de y puede tomarse de la tabla siguiente. En caso de que el ángulo de doblado fuese dlstinto de 90o. la fórmula sería (180-«) L = A + B + 21t (R + y) --360
siendo « el ángulo de doblado.
Determinación de y
Mediante la tabla adjunta, se obtiene el valor de y en función de la relación entre el radio de curvatura R y el espesor de la chapa 8. Las cifras dadas en la segunda columna son los cae. ficientes por los que hay que multiplicar el espesor 8 para obtener y.
"1
t+~--~--+,L
R/8
y
10 5 2 1,5
0,489 0,476 0,455 0,437.
0,420 ,0,5
0,2
0,3775 .0,3000
IndjMm
I Trabajos
de chapa
Corte y doblado Doblado
Procedimientos
de doblado
1
Existen tres procedimientos principales de doblado: doblado al aire, con matriz de fondo y acuñado. Doblado al aire Se efectúa sin contraestampa, colocando simplemente la chapa sobre dos apoyos oportunamente distanciados. Este doblado presenta un radio de curvatura interior que supera al espesor de la chapa. No se consigue una precisión angular muy acusada.
Las tablas de servicio de las máquinas de doblar indican siempre el esfuerzo necesario para doblar las chapas al aire a 90' (caso 1). Otras tablas dan indicaciones prácticas para conocer los esfuerzos de doblado en condiciones distintas del caso anterior; por ejemplo, el doblado del caso 2 requiere un esfuerzo cuatro veces mayor que el necesario para el doblado base a 90'.
Doblado con matriz de fondo Se efectúa mediante una contraestampa hasta cuyo fondo se hace llegar la chapa a doblar, presionándota con una estampa en forma de cuchilla.
La matriz tiene forma de V, y su ángulo es establecido teniendo en cuenta el retorno elástico, a fin de tener una constancia de ejecución y una mayor precisión en el doblado. El radio interior R del doblado no debe ser menor que el espesor S de la chapa. El esfuerzo necesario para el doblado será algo superior al requerido para el doblado al aire.
Doblado acuñado Este sistema requiere que la estampa tenga una forma que se corresponda con la de la matriz.
Ensayo tecnológico
Permite obtener radios de curvatura. interior menores que el espesor de la chapa y una buena precisión angular; sin embargo, exige un esfuerzo de siete a diez veces superior al que hace falta para el doblado al aire. Además, este sistema requiere un utillaje preciso y una máquina muy robusta.
de doblado
La ejecución de doblados constituye una ayuda válida en los ensayos tecnológiCOS aptos para determinar las características de resistencia de los' materiales.
La probeta de chapa se dobla en frío operando lenta y gradualmente hasta tener un determinado ángulo de doblado. Una vez efectuado el doblado, se examinan las fibras tensadas de la probeta para constatar la eventual presencia de daños.
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Trabajos de chapa
Corte y doblado Máquinas dobladoras
Máquinas dobladoras.
21.1
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Prensas
El doblado, además de con medios manuales de taller, como mordazas, niazos, estampas, etc., se puede efectuar a máquina; con las máquinas se obtienen doblados más precisos y, por otra parte, no causan daño a la chapa.
Las máquinas prlncípales son las dobladoras a mano, las dobladoras a motor y las prensas de doblar mecánicas o hidráulicas.
Dobladoras a mano Estas máquinas son de construcción sencilla y se prestan para trabajos en series pequeñas y de reducidas dimensiones. Existen en casi todos los talleres, ya que son particularmente útiles para doblar chapa delgada.
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La máquina de doblar a mano está constituida por un bastidor compuesto de una bancada fija inferior B y una traviesa superior móvil M que actúa presionando sobre la chapa; la traviesa es mandada mediante un volante de mano V. . Entre dichos dos elementos queda sujeta y apretada la chapa a doblar A. La traviesa móvil M con su arista redondeada R funciona también como estampa de doblado. A la bancada inferior va articulada, mediante una bisagra cuyo eje de giro .•. ,- coincide con la arista de la traviesa móvil, la mesa oscilante O, la cual se hace girar a mano mediante una palanca L y con la ayuda de un contrapeso C. La parte de chapa que sobresale del prensachapa es sometida al empuje de la mesa oscilante y, de este modo, es obligada a doblarse en toda su longitud alrededor de la arista. ~ El esfuerzo que debe aplicarse a la mesa oscilante depende de la distan.,. ..ci.a existente entre la arista de la estampa y el borde libre de la chapa. Por esta razón es conveniente que la arista de doblado no se halle demasiado cerca del margen de la chapa, ya que, en estas cond1ciones, la faja doblada, no suficientemente rígida, suele presentar pi iegues y ondulaciones. El equipo de la dobladora de mano comporta generalmente una hoja de canto vivo a 45° y una de canto redondo de 5 -;- 8 mm de radio. La hoja se aplica a la traviesa móvil del prensachapa para constituir la arista de la estampa. En las máquinas de doblar a mano con mayor anchura útil, de 1.50 a 2 m, dos volantes accionan el desplazamiento de la traviesa móvil, mientras que dos contrapesos facilitan el movimiento de la mesa oscilante.
Existen en el comercio máquinas de doblar a mano muy robustas, con una anchura útil de 1,50 m a 2 m, las cuales son aplicadas a todos los trabajos de doblado, tanto con arista viva como con arista redondeada.
Se emplean para la construcción de lavadoras, frigoríficos y muebles metálicos de cualquier género.
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Trabajos de chapa
Corte y doblado Máquinas dobladoras
I 21.2
Dobladoras a motor Las máquinas de doblar chapa con mesa oscilante son normalmente accionadas a motor; por ello, con las mismas es posible doblar también chapas de espesor medio, ya que disponen de mayor pptencia que las máquinas manuales.
Estas máquinas son empleadas en los talleres de calderería, a pesar de ser más bien lentas i no adecuadas para realizar doblados de gran precisión, a causa de su principio de funcionamiento bastante rudimentario.
Las máquinas de doblar a motor pueden tener notables dimensiones; las más grandes son apropiadas para doblar chapas de hasta 10 mm de espesor y hasta 4 m de longitud.
Las dobladoras con mesa oscilante y motor están constituidas por un robusto bastidor formado por dos montantes S-S', entre los cuales se extienden dos traviesas, una superior Ts, que funciona como prensachapa, y una inferior Ti, que sirve de bancada. Entre las dos traviesas se inserta y aprieta la chapa a doblar, de modo que sobresalga la parte a doblar. " Un tope regulable dispuesto al efecto regula la distancia desde el borde libre de la chapa hasta la arista de doblado; una palanca V actúa sobre la traviesa superior, la cual' puede subirse y bajarse verticalmente para apretar la chapa contra la bancada Ti. A la traviesa superior se le aplican hojas de tipo diverso, adecuadas a distintos trabajos de doblado, rebordeado, etcétera. El esfuerzo de doblado es aplicado a la zona que sobresale de la chapa por la mesa oscilante Tr, a la cual se le transmite el gira por medio de dos sectores dentados O-O' unidos a la misma; estos sectores reciben el movimiento a través de un acoplamiento a fricción y de los engranajes contenidos en la caja de un reductor. La mesa oscilante, que puede regu larse en altura' con. tornillos apropiados, es accionada mediante una palanca V'. El motor que pone en movimiento toda la máquina es del tipo mono polea. Un Solo operario puede mandar la máquina por medio de dos palancas V y V'. ' El esquema de funcionamiento de una dobladora con mesa oscilante comprende dos fases principáles:
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1 La chapa A es introducida en la máquina y la mesa oscilante B está parada en posición vertical. 2 La' mesa oscilante B se mueve girando alrededor de su eje e y dobla la chapa según el radio de curvatura deseado. Mediante la máquina de doblar con mesa oscilante, es posible efectuar doblados de múltiples formas y dimensiones, tal como se aprecia en la figura.
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21.3
h'ensas dobladoras Las prensas de doblar chapa son rnáquinas generalmente de grandes dimensiones, muy usadas para el doblado en serie de chapas pesadas y extensas. Los elementos principales comunes a todas las prensas son los siguientes: Un pesado bastidor que alcanza una longitud frontal de 3 a 6 m y más. Una estampa constituida por una hoja o cuchilla transversal dotada de movimiento vertical transmitido por el empuje de un "pistón» que puede ser accionado mecánica o hidráulicamente. Una contraestampa fija, que se extiende por toda la bancada inferior y que tiene una sección en V.
Por medio de estas máquinas es posible ejercer sobre la chapa presiones muy elevadas, de 10 a 500 toneladas según los modelos.
Las prensas pueden ser accionadas mediante dispositivos mecánicos o hidráulicos.
La tira de chapa a doblar es apoyada sobre los bordes de la contraestampa. La estampa ejerce su acción en el centro de la tira en tanto la chapa no se adhiere perfectamente a las paredes de la contraestampa.
Prensas de accionamiento mecánico V
Las prensas de doblar chapa con accionamiento mecánico suelen llamarse prensas "de rodillera», porque el esfuerzo es ejercido por un mecanismo de excéntrica que efectúa un movimiento similar al de una rodilla humana. Las prensas mecánicas se basan en la siguiente cadena cinemática: A B C O E F, G H M N
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Motor Volante Embrague y freno Reductor de velocidad Arbol de excéntrica Biela Pistón Estampa de hoja Contra estampa Bancada
El motor imprime el movimiento a todos los órganos de la máquina. El volante B hace que sea regular y uniforme el movimiento transmitido por el motor para la elevación del pistón G que sostiene la hoja H. El embrague a fricción tiene la misión de conectar suavemente el volante con la parte de la máquina que tiene movimiento alternativo, esto. es, con el engranaje de reducción O y, por consiguiente, con las excéntricas E que mandan las bielas F. El mando de la fricción se efectúa en las máquinas de potencia media, mediante un pedal P. . El freno interviene para parar el movimiento cuando ha terminado el ciclo de trabajo, o para interrumpir el funcionamiento de la máquina.
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Máquinas dobladoras
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I 21.4
Prensas de accionamiento hidráulico En las prensas de doblar chapa con accionamiento hidráulico, el movimiento del pistón S es mandado por un grupo oleodlnámlco. La estructura de esta máquina es sustancialmente análoga a la de la prensa de doblar con accionamiento mecánico, esto es, está constituida por un bastidor formado con dos montantes M laterales, unidos entre sí por debajo mediante una placa portabancada B. El pistón es accionado por dos cilindros hidráulicos C solidarios a los montantes, moviéndose a lo largo de las guías de que están éstos provistos. La posición más baja del pistón es regulada por un dispositivo de fin de carrera que es mandado manualmente o por motor. eléctrico. El grupo oleodinámico comprende las siguientes partes: . Una bomba de alta presión. Un distribuidor que permite regular la carrera del pistón hasta la posición establecida para el inicio de la carrera de trabajo, maniobrando sobre el pedal Z. Un llmítador de presión que permite prefijar el esfuerzo de doblado en re· lación con el trabajo a efectuar. Un dispositivo oleoneumátlco que slrve para obtener el retorno del pistón a su punto de reposo superior.
Las partes principales de la instalación hidráulica de la prensa representada en la figura, son las siguientes: C Pistones O Soportes E Ruedas dentadas para la regulación de la profundidad F Tornillos sin fin que enqranan con las ruedas G Polea solidaria al..pistón H Poleas fijadas al bastidor I Tornillo de regulación del paralelismo L Cadena de acero para la transmisión _ . N Tubería del aceite proveniente de la bomba O Salida del aceite del distribuidor P Holguras que permiten al aceite pasar a los cilindros
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I Trabajos de chapa
Corte y doblado Máquinas dobladoras
I 21.5
Utillaje para las prensas de doblar chapa La estampa, al objeto de evitar los inconvenientes debidos al retorno elástico de los metales, debe permitir un doblado ligeramente más acentuado que el que ha de obtenerse, Al terminar el doblado, la pieza debe adquirir el ángulo requerido. Ejemplo: para obtener un doblado con un ángulo de 90°, hay que construir una estampa de 88°, considerando 2° para el retorno elástico del material.
El equipo normal de una prensa de doblar chapa está constituido por la hoja superior, llamada estampa, y por el elemento inferior, llamado contraestampa.
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Con un equipo'-ac!ecuado de contraestampas y de estampas. se pueden efectuar doblados variados, . A menudo, la posición',pel pliegue es referida a una tira de I'a_chapa a doblar; a tal fin se uttlr -... topes adecuados, los cuales, además ¡';."'l regulables, han de ser robustos y fácilmente accesibles. Algunos dispositivos especiales permiten variar automáticamente la velocidad de descenso de la hoja superior. De este modo, la máquina tiene la posibilidad de efectuar: -' un rápido acercamiento de la estampa a la chapa a doblar; .~uÍl movimiento de doblado lento; ~~ri~er~orno· rápido al punto muerto su-
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los dispositivos de seguridad tienden a evitar que una parte del cuerpo de operario y, en particular, los dedos o las manos, se hallen en la • zona de trabajo de la máquina.
Los principales dispositivos de protección son las defensas móviles, los dispositivos de paro y los dispositivos de doble mando.
Defensas móvi les
Se trata de dispositivos que entran en acción un instante antes del descenso de la estampa, impidiendo al operario cualquier posible acceso a la zona de trabajo.
Generalmente tienen la forma de rejilla, para permitir la visibilidad de la zona de trabajo.
Dispositivos de paro
Impiden el descenso de la estampa cuando las manos del operario se hallan en la zona de trabajo. Por lo general, se trata de dispositivos con célula fotoeléctrica.
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Para que estos dispositivos sean del todo seguros, es preciso que el paro de la estampa pueda tener lugar también durante su descenso, o sea en cualquier momento en que las manos del operario puedan hallarse en la zona de trabajo.
Dispositivos de doble mando
Se trata de mandos estudiados de modo que obligan al operario a utilizar ambas manos para poner en marcha la máquina.
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Estos mandos resultan muy seguros siempre y cuando la máquina es accionada por un solo operario y cuando el descenso de la estampa resulta tan breve que el operario no. puede alcanzar la zona de trabaja después de haber accionado los mandos y antes de que la estampa haya ya doblado la chapa.
Entre las máquinas utilizadas para trabajar.Ios metales, las prensas son las más peligrosas en lo que atañe a la seguridad del operario.
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