¿En realidad tiene la culpa la prensa dobladora o el herramental?

Pregunta: mi compañía compró dos nuevas prensas dobladoras que, a pesar de contar con muchas opciones, realmente no satisfacen nuestras necesidades. Seguimos teniendo problemas, como el no poder mantener ángulos repetitivos. Nuestro herramental es nuevo, y los punzones maquinados con precisión realmente nos ayudan a acortar las configuraciones. Sin embargo, para nosotros lograr ángulos consistentes es el verdadero dolor de cabeza.

Principalmente formamos acero suave desde calibre 10 hasta 0.25 pulgadas de espesor, y me pregunto si nuestro material tiene mucho que ver con el problema. De ser así, ¿qué tipo o grado sería mejor usar? ¿O hay otra manera de corregir nuestro problema con ángulos inconsistentes para mantener nuestro flujo de una pieza?

Respuesta: permítame empezar di-ciendo que todos tenemos una preferencia personal en cuanto a marcas y modelos de prensa dobladora. Los sistemas de accionamiento, ya sea eléctricos, hidráulicos o servohidráulicos, puede que trabajen de maneras diferentes, pero todos ellos ofrecen repetibilidad en micrómetros.

Los fabricantes de prensas dobladoras ofrecen opciones propias que pueden ser aptas o no para una aplicación particular, pero es una diferencia sutil. En cuanto a capacidades básicas, la mayoría de las máquinas de marcas importantes son tan buenas y precisas como cualquier otra. Lo mismo puede decirse del herramental. Si usted se queda con un grupo en particular, como por ejemplo los estilos de cepillo o maquinado con precisión, y adapta el trabajo que usted tiene a un tipo dado de herramental, puede obtener resultados excelentes.

También se puede decir con seguridad que si usted está buscando los mejores resultados en prensas dobladoras modernas, necesitará herramental maquinado con precisión, el cual usualmente tiene tolerancias de manufactura de ±0.0004 a ±0.0008 pulgadas (±0.01016 a ±0.02032 mm) y comparten una altura y un centro de herramienta común. El herramental tipo cepillo tiene tolerancias de ±0.005 pulgadas (0.127 mm) en 10 pies (3 m), lo cual lo hace difícil de usar en una configuración de prensa dobladora en etapas.

Aun así, ni el herramental ni la prensa dobladora deben usarse a su capacidad má-xima. Nunca use una máquina a su máximo o a su mínimo, sino más bien en su punto óptimo. Por razones de seguridad, es mejor para la prensa dobladora y para el herramental tener al menos un 20 por ciento más capacidad de tonelaje de lo que requiere el trabajo.

Espesor y variación de la tensión

Aun cuando su nueva prensa dobladora y herramental puedan funcionar a altos niveles de exactitud, sigue siendo necesario tomar en cuenta la variación del material—especialmente si usted tiene un trabajo de tolerancias exigentes. (Nota del editor: para más información al respecto, vea “Reasonable tolerancing for press brake bending,” archivado en thefabricator.com.)

Tomemos como ejemplo el acero laminado en frío calibre 10. Su espesor nominal es 0.1345 pulgadas pero puede estar entre 0.1285 y 0.1404 pulgadas. El espesor del material también puede variar en todo el ancho de la hoja. En la fresa, los rodillos se desvían en el centro, haciendo que la placa o chapa sea más gruesa en el centro y más delgada cerca de los bordes. Esto puede crear una diferencia de varias milésimas de pulgada en el espesor. Digamos que el espesor varía 0.007 pulgadas (0.178 mm) desde los bordes hasta el centro. Eso es suficiente para causar una variación de 5 grados en el ángulo de doblez de una pieza de trabajo a otra.

Todos los materiales además tienen una tolerancia de la resistencia a la tensión final (UTS, por sus siglas en inglés). Digamos que está trabajando con acero ASTM A36 calibre 10. La zona de tolerancia de la UTS es de 58 KSI hasta 80 KSI.

Laminado en caliente contra laminado en frío

El acero laminado en caliente y el laminado en frío tienen algunas diferencias muy básicas. Los aceros laminados en caliente son laminados a altas temperaturas, y pueden tener mucha tensión residual causada por enfriamiento no uniforme. Esa tensión residual puede exacerbar las variaciones de una parte a otra.

Las fresas de reducción en frío transforman adicionalmente el acero rolándolo de nuevo, usualmente a temperatura am-biente, y luego recociéndolo o templándolo. El proceso le da al acero rolado en frío un acabado superficial muy superior en comparación con el acero rolado en caliente decapado y aceitado. Observe además que la chapa rolada en frío usualmente es un producto bajo en carbono que típicamente está en un estado recocido, más suave que el acero rolado en caliente, mientras que el acero rolado en caliente usualmente es mucho más fuerte. (Nota del editor: para más información al respecto, vea “Material grain considerations for the press brake,” archivado en thefabricator.com.)

Efectos sobre el radio y la deducción del doblez

Supongamos que estamos formando un radio de doblez “perfecto”, uno donde el espesor del material y el radio de doblez interior son lo mismo. Esto puede llevar a dobleces estables, repetibles—pero sigue teniendo que tomar en cuenta esa variabilidad del material.

Primero, consideremos la variación en el espesor del material. Repito, el material calibre 10 está entre 0.1285 y 0.1404 pulgadas; eso representa una diferencia de 0.0119 pulgadas. Cuando hacemos nuestros cálculos de doblez, diferentes espesores nos dan diferentes deducciones de doblez (BD, por sus siglas en inglés). Haciendo los cálculos para un material con un espesor de 0.1285 pulgadas obtenemos un BD de 0.222 pulgadas; si hacemos los mismos cálculos para un material con un espesor de 0.1404 pulgadas obtenemos un BD de 0.243 pulgadas—una diferencia de 0.021 pulgadas.

Los cambios en la resistencia a la tensión descritos previamente también afectan el radio de doblez interior. En un formado por aire, mientras más alta sea la resistencia a la tensión del material, más grande será el radio flotado. Si cambia el radio cambiará el BD.

Radios pequeños y dobleces agudos

Usted anotó que está usando herramental de la mejor calidad, pero no mencionó nada acerca de los radios específicos de punta de punzón o de los radios finales de doblez interior de sus partes.

Si está usando un radio de punta de punzón demasiado pequeño para la aplicación, puede caer en el reino de lo “agudo”. Estos punzones aplican mucha fuerza a un área pequeña. Dependiendo de su longitud de doblez, la punta de su punzón podría estar empezando a perforar la superficie del material.

Generalmente, los dobleces se hacen agudos cuando trata de lograr un radio de doblez interior menor al 63 por ciento del espesor del material. Puede identificar un doblez agudo por el pliegue indicador en el centro del radio de doblez interior (vea la Figura 1). Por mucho que lo intente, no puede poner un radio interior menor en ese doblez agudo; el punzón angosto sólo se encaja más en la línea de doblez.

Un doblado agudo amplificará todos los efectos de sus variables de doblado, inclu-yendo su ángulo de doblez, y posteriormente afectará las dimensiones lineales medidas del doblez. El operador forma un ángulo de doblez malo (fuera de tolerancia), luego empeora las cosas sacando más de tolerancia esos ángulos de doblez malos.

La calidad de la chapa y de la placa también afecta la consistencia y la apariencia del producto. El laminado del acero en la fresa produce los granos de material en la dirección del laminado, y estos granos afectan la manera como se comporta la chapa o la placa. El material más barato tiende a incluir más impurezas, un tamaño de grano mayor, y por lo tanto es más susceptible a variaciones en el ángulo de doblez. Las características del grano también varían de una chapa a otra y de un lote a otro (vea la Figura 2).

Cuando dobla radios de doblez interior pequeños longitudinalmente al grano del material (con el herramental paralelo a la dirección del grano), aumenta la posibilidad de fractura en la superficie exterior del doblez. Esto de nuevo causa variación angular de una chapa a otra y de un lote a otro, especialmente cuando está haciendo doblado agudo.

Complicaciones por el anidado

Repito, los aceros en chapa y placa tienen una dirección de grano, y el acero laminado en frío muestra una preferencia direccional más pronunciada que el acero laminado en caliente. Dependiendo de la relación de la línea de doblez con respecto al grano, dife-rirán los efectos en el ángulo de doblez.

Puede que esté procesando partes que fueron cortadas a partir de un arreglo de nido optimizado, en el cual se ponen la ma-yor cantidad de partes posible en la chapa sin importar la dirección del grano. Si no hay dos partes que mantengan la misma relación de grano a línea de doblez, podría estar haciendo casi imposible el trabajo del operador de doblado.

Considere un modelo en un lote pequeño

Ahora, la advertencia usual: los problemas de doblado provienen de infinidad de variables, y es difícil establecer con exactitud las causas raíz sin tener el panorama completo. Sin embargo, puede que usted tenga razón: el pro-blema probablemente está relacionado con el material—incluyendo el orden en el cual ese material fluye a través del departamento de prensas. Mencionó que necesitaba mantener su ambiente de tracción de una sola pieza o flujo de una pieza.

La tracción de una sola pieza funciona en muchos lugares en la manufactura, pero el departamento de prensa dobladora de su taller puede que no sea el mejor lugar para aplicar el concepto. Incluso con las nuevas máquinas y herramientas que describe, en un ambiente de tracción de una sola pieza sus operadores están teniendo que quitar y poner herramientas frecuentemente. Todas esas configuraciones manuales agregan otra variable más a un proceso que ya es altamente variable. Puede considerar cambiar la tracción de una sola pieza por el modelo de lotes pequeños. Esto le permitirá menos configuraciones y partes más consistentes sin las complicaciones ni el gasto de una manufactura en lotes grandes.

Steve Benson es miembro y ex-presidente de Precision Sheet Metal Technology Council of the Fabricators & Manufacturers Association International®. Es presidente de ASMA LLC, 2952 Doaks Ferry Road NW, Salem, OR 97301, steve@theartofpressbrake.com. Benson además dirige el programa de Certificado de Prensas Dobladoras de Precisión (Precision Press Brake Certificate Program) de la FMA, el cual se lleva a cabo por todo Estados Unidos. Para más información, visite www.fmanet.org/training, o llame al teléfono 888-394-4362. Para más información sobre doblado, revise el nuevo libro de Benson, The Art of Press Brake: the Digital Handbook for Precision Sheet Metal Fabrication©, 2014, disponible en www.theartofpressbrake.com.