TROQUELADO

TROQUEL

El término troquel tiene varios usos. Puede utilizarse para nombrar al dispositivo cuyos bordes permiten marcar un papel, un cartón u otro material para que se pueda cortar a mano con facilidad. Por extensión, se conoce como troquel a los objetos que pueden recortarse gracias este tipo de diseño.

Lo que hace el troquel, como instrumento, es crear marcas, perforaciones y semicortes sobre la superficie del material a troquelar. Existen troqueles de diferente tipo (planos, rotativos, etc.) que, gracias a su diseño, ofrecen distintas clases de resultados.

La acción de tipo mecánica que se lleva a cabo con un troquel se conoce como troquelación. La finalidad de la troquelación, como ya dijimos, es crear el marcado necesario en un cartón, un papel, un metal, etc. para que el material se pueda recortar de una manera sencilla. La agujereadora doméstica o de oficina puede considerarse como un troquel simple ya que permite troquelar hojas.

En el caso de la industria que se encuentra especializada en lo que es la fabricación de cartón, hay que exponer diversos datos de interés. Así, por ejemplo, hay que tener en cuenta que el troquel debe disponer de una serie de piezas fundamentales como son las gomas, las cuchillas o regletas cortadoras y la base de una matriz.

De la misma manera, es necesario dejar patente que en ese sector lo habitual es que empleen dos tipos diferentes de troqueles: el rotativo o el plano. Este se utiliza, de igual modo, para llevar a cabo la fabricación de calzado.

Un troquel, por otra parte, puede ser un molde que se utiliza para acuñar medallas, monedas y otras piezas semejantes. Compuestos de acero, estos troqueles disponen de la figura que pretenden acuñar grabada en bajorrelieve.

El lugar que cuenta con esta clase de troqueles para acuñar monedas se conoce como Casa de la Moneda o Ceca. De hecho, esta palabra (ceca) proviene del árabe sikka, que puede traducirse justamente como “troquel”.

TIPOS DE TROQUELES

TROQUELES SIMPLES

Estos troqueles permiten realizar solamente una operación en cada golpe del ariete o carnero, son de baja productividad y normalmente es necesario el uso de otros troqueles para poder concluir una pieza y considerarla terminada.

TROQUELES COMPUESTOS

Estas herramientas permiten aprovechar la fuerza ejercida por el ariete realizando dos o más operaciones en cada golpe y agilizando así el proceso.

TROQUELES PROGRESIVOS

Estos troqueles constan de diferentes etapas o pasos, cada uno de ellos modifica el material en una determinada secuencia establecida por el diseñador (secuencia de corte), de tal manera que al final se obtiene una pieza o piezas terminadas.

TROQUELADO:

Como troquelado se conoce la acción y efecto de troquelar. Troquelado también designa el proceso de troquelar, es decir, recortar con precisión piezas o planchas de diferentes materiales (metal, piel, cartón, papel, etc.) valiéndose de un troquel.

El troquelado es el resultado de una operación mecánica por medio de la cual se hace un agujero por efecto cortante (o perforado) en una lámina con una forma determinada.

Proceso de troquelado

Este proceso se lleva a cabo utilizando una troqueladora, que es una máquina compuesta por un troquel y una matriz de corte. El troquel tiene las dimensiones y la forma del corte que se busca realizar, mientras que la matriz de corte es por donde se inserta el troquel para cortar el material con precisión.

Hay troqueladoras manuales destinadas al uso doméstico, así como troqueladoras de tecnología sofisticada para uso industrial, compuestas de prensas mecánicas de gran potencia para cortar todo tipo de materiales.

Asimismo, la troqueladora puede hacer distintos tipos de trabajos, como el corte o punzado, el doblado o curvado, o el embutido, dependiendo del uso que se le vaya a dar al material con que se trabaja.

Se troquela desde la hoja de papel que se va a insertar en una carpeta con anillos, hasta las tapas de las gaseosas, embalajes de cartón o monedas.

CORTE MECÁNICO

Un corte mecánico necesita de herramientas de corte o máquinas especializadas para cortar superficies duras como chapas y metales. Los cortes mecánicos pueden consistir de varios procedimientos para separar una parte del objeto deseado como lo son el troquelado y la cizalla.

PRENSA

Es una máquina empleada en la industria para comprimir distintos tipos de materiales (metales, plásticos, papel, cartón, etc.) con el objeto de cortarlos o dotarlos de una forma determinada. Asimismo, una prensa es un taller destinado a la impresión.

La palabra prensa, como tal, proviene del catalán premsa, en referencia a la máquina para comprimir.

PRENSA HIDRÁULICA

La prensa hidráulica es una máquina que se basa en el principio de Pascal para producir fuerzas muy grandes a partir de otras más pequeñas. Según este principio, la presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente se trasmite con la misma intensidad en todas las direcciones, así, aprovechando esta fuerza, la prensa hidráulica transmite una pequeña fuerza sobre un pistón de menor área a otro pistón de mayor área con un incremento de su fuerza.

PRENSA MECÁNICA

Como prensa mecánica o prensadora se conoce aquella maquinaria industrial que, a través de un movimiento de rotación, se utiliza para comprimir una matriz o troquel contra un material determinado (metales, plásticos, madera, papel, cartón, etc.) con el objeto de cortarlo o moldearlo.

Tipos de prensas para los trabajos de troquelado:

 Prensa sencilla

 Prensa abierta con guía punzones

 Prensa cerrada con guía punzones y guías laterales

 Prensa abierta con columnas de alimentación

 Prensa con sujetados y columnas de guía

 Prensa abierta con portapunzón y sujetador

 Prensa abierta con guías y resorte de repulsión

Troqueles para doblar y curvar (tipos y formas)

 Dos tipos:

 Punzón y matriz en troquel para doblar

Punzón y matriz para troquel

En el primer caso es para chapa standard que necesita ser doblada (de gran longitud).La segunda es para piezas de longitud limitada usando una matriz de igual forma para ello. En el principio de la operación el fenómeno de flexión. En una misma chapa pueden efectuarse varios doblados pero por cada operación debe limpiarse la estampa (eliminación de cascarilla). Durante el doblado la pieza debe permanecer inmóvil para evitar un doblado desfasado.

Arrollamiento

 Para este procedimiento se requiere un doblado previo del extremo de la chapa mediante un  troquelado previo. En el arrollamiento un punzón empuja a la chapa con un extremo precurvado dentro de una matriz, obligándola a arrollarse en el fondo de la misma. Este procedimiento puede ser tanto vertical como horizontal (dispositivos especiales que convierte movimiento) siendo imprescindible el curvado previo de la chapa para evitar el ladeamiento del extremo.

Órganos elásticos de presión

Tienen por objetivo facilitar el doblado de la pieza:

Sosteniendo la pieza.

Obligándola a mantener la posición.

Acompañándola en la operación.

Extrayéndola al finalizar.

Tipos de prensas para doblar 

Prensa para doblado de soportes.

Prensa con dos columnas de guía para doblado en U.

Prensa para doblado múltiple.

Prensa con matriz giratoria.

Prensa con punzones oscilantes.

Prensa con matrices móviles.

Prensa con dispositivo autoalimentador.

Prensas para embutir 

El embutido se produce por la penetración del punzón en la matriz.

La chapa (disco) debepasar entre el punzó y la matriz de modo preciso (admitiendo cierto juego) para evitar la aparición de pliegues en las paredes de la pieza. Como regla general podemos decir que, a mayor espesor, menor posibilidad de formación de pliegues.

El troquel puede montarse en una prensa excéntrica o de mano.

Con troqueles sencillos se puede modificar un perfil esbozado para obtener el definitivo.

Con punzones de goma se pueden embutir recipientes a fin de abobarlos, actuando en su interior de modo que al comprimirse verticalmente y expandiéndose hacia los lados logran la forma. Se emplea en chasis de metal ligero.

El achaflanado de los borde de la matriz ayudan a la chapa a resbalar por la pared del agujero, facilitando la operación de embutir.

Es conveniente hacer agujero pequeños en la matriz para evacuar el aire encerrado.

Prensas para trabajos mixtos progresivos

Prensas múltiples (o de paso)

Se entiende por trabajo progresivo de prensado la serie de operaciones sucesivas que transforman  gradualmente, con un mismo troquel, una chapa plana, una tira o una cinta, a fin de obtener piezas con otra forma.

El procedimiento consiste en un mínimo de dos fases, a saber: corte y doblado, o embutido y corte.

El objetivo es el poder obtener en un solo tiempo y con un solo troquel una serie de operaciones sucesivas .Es necesario que los punzones estén paralelos entre si y actúen sincronizados haciéndolos trabajar en forma regular.

Prensas combinadas (de bloque)

 Son prensas que por tener acción mixta, tiene sus útiles combinados (no en línea), realizandoel proceso en una sola operación.

Las operaciones que combinan pueden ser de corte, embutido, doblado, agujereado, etc.

Por lo tanto tendremos por ejemplo:

Prensas para doblar y embutir.

Prensas de cortar y embutir.

Prensas para cortar, embutir y agujerear.

TROQUELES Y TROQUELADO (METALMECÁNICA)

Se le llama troquel a la herramienta que, montada en una prensa permite realizar operaciones diversas tales como:

• Cizallado
• Corte de sobrante
• Doblado
• Picado
• Perforado
• Estampado
• Embutido
• Marcado
• Rasurado

ELEMENTOS DE UN TROQUEL

Troquel (molde)

El troquel o cuño es el molde empleado el acuñado de monedas. El material con el que se fabricaban los cuños matrices o troqueles eran generalmente de bronce hasta los tiempos de Constantino, se empezaron fabricar prácticamente todos de acero, permitiendo así su acuñación en frío. Tiene grabado en bajorelieve la figura de la moneda que se ha de acuñar.

Esquema simple de un troquel.

El troquelado (corte)

Los elementos de transformación en un troquel, son llamados punzón (macho) y matriz (hembra), ambos deben tener un tratamiento previo de endurecimiento (llamado «templado») que debe superar la dureza de los materiales a procesar.

La parte superior de la herramienta (parte superior del porta troquel) se sujeta firmemente al ariete o carnero de la prensa mientras que la parte inferior (porta matrices) se fija a la mesa de la máquina, el centramiento entre ambos (incluida la holgura) se mantiene gracias a los postes fijos en el porta troquel y los bujes embalados que se deslizan en las tazas, aunque hay troqueles que solamente tienen postes y tazas con ajuste deslizante entre ellos y algunos otros (esto ya es poco común) que no cuentan con postes y para centrar se emplea un método un poco rudimentario que se describe en “procedimiento de montaje de troqueles”.

Entendiendo que la operación de troquelado se realiza a los 180° del viaje (carrera) del ariete, una vez realizada está, el punzón comienza a subir pero existe un problema: la elasticidad del material, que al contraerse “abraza” al punzón y, por lo tanto, tiende a subir junto con él; esto lógicamente debe evitarse, para ello entran en juego los extractores de la cinta metálica (planchador o expulsores o puentes) que separan el material del punzón al mismo tiempo que lo sujetan contra la matriz en el momento en que se realiza la operación de troquelado.

Por otro lado, el material cortado tiene cierta tendencia a adherirse a la matriz, ya que éste se expande. En algunos casos esta expansión no es suficiente y entonces también trata de subir pegada al punzón; para evitarlo, se utilizan los botadores que son simplemente pernos, que mediante la acción de un resorte, impiden que la pieza sea extraída de la matriz “empujando” literalmente hacia abajo el material cortado.

Teoría del troquelado

La acción ejercida entre un punzón y una matriz actúa como una fuerza de cizallamiento  en el material a procesar una vez que el punzón ha penetrado éste, sufriendo esfuerzos que rápidamente rebasan su limite elástico produciendo la ruptura o desgarramiento en ambas caras en el mismo lapso de tiempo, al penetrar más y más el punzón se produce la separación del material completando el proceso.

Se le llama claro de corte, a la diferencia dimensional entre punzón y matriz, en donde el punzón es ligeramente más pequeño que la matriz. El correcto cálculo del claro de corte en el diseño permite obtener un corte limpio, libre de rebabas y filos cortantes. Este claro de corte depende del tipo de material y el espesor del mismo; cuando el claro de corte es adecuado se puede observar que el desgarramiento ocurre en el último tercio del espesor del material mientras que el resto se mantiene relativamente brillante.

Alimentadores

La pérdida de paso es uno de los problemas a evitar durante la operación de un troquel progresivo, otro suceso a evitar y que también genera graves daños a los troqueles y puede ocasionar pérdidas de paso son:

- Paso de avance

- Paso de bucle

- Paso de troquelado en fallo

- Paso variable - paso intermitente.

PROCEDIMIENTO DE MONTAJE DE TROQUELES

Para comenzar el troquel consta de dos piezas básicas llamadas "Placa porta troquel superior e Inferior" de la cual en la placa porta troquel superior debe de ir un "mamelon" que básicamente es un redondo adherido al troquel para su fácil sujeción a alguna prensa, lo más común y lo más básico sobre el troquel en la placa porta troquel inferior se sostiene con la ranuras que son para sujetarlo con lo que se le llama tuercas "T" de esta forma y bien alineadas las dos partes debe de ser posible su montaje.

LA SEGURIDAD EN LA COLOCACIÓN DE TROQUELES

Los montadores de troqueles colocan, mantienen y operan prensas y máquinas cortadoras usadas para formar y cortar metal, plástico y otros materiales, preparándolos para su uso en labores de fabricación. Los juegos de troqueles pueden ser cajas de moldeo, instrumentos de corte o placas portaestampa. Normalmente, las placas de troquelar se introducen en la máquina y se ajustan de forma manual para que las herramientas funcionen de un modo apropiado y seguro. Los montadores de troqueles han de estar adecuadamente capacitados y conocer los riesgos relacionados con este tipo de trabajo.

Es fundamental que los montadores de troqueles conozcan el proceso y los elementos de seguridad de la maquinaria que manejen. Al realizar labores de montaje y mantenimiento de este tipo de máquinas deben utilizarse procedimientos de bloqueo y etiquetado de seguridad. Los trabajadores deben inspeccionar la maquinaria antes de usarla; los frenos, embragues y sistemas de bloqueo de seguridad y de contrapeso deben funcionar debidamente. También se deben inspeccionar otros elementos de seguridad, tales como los dispositivos antirrepetición que limitan la máquina a un solo recorrido y los elementos de trabado que evitan el funcionamiento de la máquina si los protectores no están colocados. Las máquinas que no pasen la inspección deberán ser debidamente etiquetadas para evitar su uso y proceder a su reparación.

Los puntos de estrujamiento de las máquinas pueden atrapar o aplastar partes del cuerpo del trabajador mientras éste monta las placas de troquelar, introduce los moldes vacíos o elimina las rebabas. Durante la operación de la máquina, todas las partes móviles de ésta deben estar debidamente protegidas. Los operadores deben saber en todo momento dónde colocan las manos y demás partes de su cuerpo. Los dispositivos de seguridad, tales como frenos de emergencia, sensores o elementos de sujeción de los operadores, pueden prevenir accidentes y deben usarse siempre que se encuentren disponibles. Los trabajadores deben llevar ropa ajustada y sujetarse el cabello largo y las joyas.

Durante su operación, las máquinas pueden lanzar por el aire partículas, productos acabados o rebabas que a veces lesionan a los trabajadores. Los productos prensados deben colocarse en canastas o bandejas protegidas con tela metálica u otras barreras de protección. Estas barreras deben funcionar apropiadamente y estar debidamente colocadas durante la operación de la máquina. Cuando la bandeja de productos o rebabas se vacíe, deberá ser reemplazada de inmediato o, en su lugar, la máquina deberá etiquetarse para ser puesta fuera de servicio. Las labores de limpieza y eliminación de rebabas requieren tanta atención al detalle como las labores de producción.

Muchos operadores de máquinas pasan muchas horas de pie al día; los ejercicios frecuentes de estiramiento y los tapetes antifatiga pueden proporcionar alivio ergonómico. Los montadores de troqueles han de levantar objetos pesados algunas veces; las técnicas de levantamiento adecuadas pueden evitar las distensiones y lesiones de espalda. Los equipos de protección personal, tales como gafas de seguridad, pueden proteger los ojos de las partículas que salen lanzadas por el aire, mientras que los tapones para los oídos protegen contra el ruido que hace la máquina. El calzado de seguridad puede prevenir los resbalones y caídas, y proteger los dedos de los pies en caso de que caigan al suelo objetos pesados. Si los materiales de procesamiento emiten gases o polvo, el trabajador deberá usar dispositivos de protección respiratoria.

La capacitación y conocimiento apropiados de los procedimientos operativos harán que los montadores de troqueles realicen su trabajo con seguridad y protección.