Materiales de estampación metálica: las propiedades que deciden cómo se conforma una pieza
El material fija qué formas son posibles, lo cerrado que puede ser un plegado, cuánta fuerza necesita la prensa y cuánto dura el troquel. Aquí están los materiales de estampación habituales y las propiedades que importan.
Materiales de estampación habituales
Grados y rangos de espesor típicos que los talleres trabajan con más frecuencia, no límites de máquina. Los nombres de grado entre paréntesis son los equivalentes japoneses y europeos cercanos.
| Material | Grados típicos | Espesor típico | Conformabilidad | Recuperación elástica | Notas |
|---|---|---|---|---|---|
| Acero laminado en frío | 1008, 1010 (SPCC, DC01) | 0.4 a 6 mm | Alta | Baja | La opción por defecto para soportes y tapas. Necesita aceite, recubrimiento o pintura contra la oxidación. |
| Laminado en caliente decapado | HRPO, A1011 | 1.5 a 8 mm | Media | Baja | Piezas más pesadas. Superficie más rugosa y tolerancia de espesor más amplia que el laminado en frío. |
| Acero galvanizado | G60, G90 (SGCC, DX51D) | 0.4 a 3 mm | Media | Baja | El borde cizallado queda desnudo. El recubrimiento puede desprenderse en plegados cerrados y quemarse en las soldaduras. |
| Acero HSLA | Límite elástico 340 a 550 MPa | 0.8 a 6 mm | Media a baja | Alta | Permite una pieza más delgada y ligera. Necesita más tonelada y desgasta antes las herramientas. |
| Inoxidable 301 | 1/4 duro a duro completo | 0.1 a 2 mm | Media | Alta | Se endurece por deformación y conserva el temple de muelle. Se usa en clips y contactos. |
| Inoxidable 304 | 304, 304L, 316 | 0.3 a 3 mm | Alta en estado recocido | Media | Se endurece por deformación y gripa. Necesita aproximadamente 1.5 veces la tonelada del acero suave. |
| Inoxidable 430 | Ferrítico, magnético | 0.4 a 3 mm | Media | Media | Menor coste de níquel. Menos dúctil que el 304, así que las embuticiones profundas son más difíciles. |
| Aluminio 3003, 5052 | H14, H32 | 0.5 a 4 mm | Buena | Media | Blando y ligero. Se raya y gripa, y deja finas astillas en el borde de corte. |
| Aluminio 6061 | T4, T6 | 0.5 a 4 mm | Baja en T6 | Media a alta | Se agrieta en plegados cerrados en T6. Conformar en T4 o recocido y luego envejecer a T6. |
| Cobre | C11000 | 0.1 a 3 mm | Alta | Baja | La mejor conductividad. Blando, así que se marca con facilidad. Se usa en barras colectoras y contactos. |
| Latón | C260 (latón de cartuchería) | 0.1 a 2 mm | Alta | Media | Terminales y carcasas embutidas. Un alivio de tensiones tras la embutición profunda evita la fisuración por corrosión bajo tensión. |
| Bronce fosforoso | C510 | 0.1 a 1.5 mm | Media | Media a alta | Muelles y contactos que flexionan muchas veces sin fatiga. |
| Cobre berilio | C172 | 0.05 a 1 mm | Media en estado recocido | Media | La mayor resistencia de las aleaciones de cobre tras el envejecimiento. Necesita controles de manipulación. |
| Acero para muelles | 1074, 1095 | 0.2 a 2 mm | Baja | Alta | Se conforma blando y luego se trata térmicamente, o se compra pretemplado para plegados sencillos. |
Propiedades que deciden la aptitud para estampar
Diez propiedades explican la mayoría de los problemas de estampación. Un taller que pregunta por ellas pronto está leyendo su pieza, no solo cotizándola.
- Alargamiento y valor nEl alargamiento es cuánto se estira el metal antes de agrietarse. El valor n indica lo uniformemente que se adelgaza al estirarse. Ambos importan sobre todo en embutición y conformado.
- Valor rResistencia al adelgazamiento mientras la chapa se arrastra hacia dentro. Un valor r más alto permite vasos más profundos, y por eso el acero de calidad de embutición se vende según él.
- Relación límite elástico a resistencia a la tracciónUna relación baja da un amplio margen entre el inicio del conformado y la fractura. Las aleaciones de alta resistencia tienen poco margen y se agrietan antes.
- Endurecimiento por deformaciónEl metal se vuelve más duro y resistente al conformarse. El inoxidable 304 y 301 se endurecen rápido, por lo que las estaciones posteriores necesitan más fuerza y a veces un recocido.
- Recuperación elásticaEl metal plegado se abre en parte cuando sube el troquel. Crece con la resistencia y disminuye con la rigidez, así que el HSLA, el inoxidable y el aluminio recuperan más que el acero suave. El troquel pliega más allá del ángulo objetivo para compensar.
- Dirección del granoLa chapa laminada se pliega mejor en sentido transversal a la laminación que a lo largo de ella. Pida al taller que sitúe las líneas de plegado transversalmente al grano en los plegados cerrados.
- Temple y durezaLa misma aleación se presenta blanda o dura. Los temples duros necesitan radios mayores y más tonelada y se agrietan con más facilidad.
- Recubrimiento y superficieLas capas de zinc, estaño y níquel pueden agrietarse o mancharse. El acabado superficial se transmite a la pieza estampada, por lo que las piezas estéticas necesitan banda limpia y manipulación protegida.
- Tolerancia de espesor y planitudLa curvatura de bobina, el combado y la variación de espesor cambian cómo se comporta un troquel. La banda de precisión cuesta más y mantiene ambos más ajustados.
- Desgaste de herramienta y rebabaLos materiales abrasivos y duros desafilan antes los bordes de corte y aumentan la altura de rebaba. La cascarilla del acero laminado en caliente hace lo mismo.
Radio interior mínimo de plegado típico
Para un plegado de 90 grados con la línea de plegado transversal a la dirección de laminación. El extremo bajo es para temple blando. Los temples más duros, el material más grueso y los plegados a lo largo del grano necesitan más.
Son puntos de partida. El taller confirma el radio para su grado, temple y espesor antes de cortar el troquel.
| Material | Radio mínimo típico |
|---|---|
| Acero laminado en frío | 0.5 a 1 veces el espesor |
| Acero HSLA, límite elástico 340 a 550 MPa | 1.5 a 3 veces el espesor |
| Inoxidable 304, recocido | 1 vez el espesor |
| Inoxidable 301, según temple | 1 a 3 veces el espesor |
| Aluminio 5052-H32 | 1 a 2 veces el espesor |
| Aluminio 6061-T6 | 2.5 a 4 veces el espesor |
| Latón C260, semiduro | 1 vez el espesor |
| Bronce fosforoso, según temple | 1 a 3 veces el espesor |
| Acero para muelles, recocido | 1 a 3 veces el espesor |
Elegir un material según el requisito
Parta de lo que la pieza tiene que hacer. El plano puede entonces indicar un grado o un rendimiento y dejar que el taller proponga un equivalente.
- Conductividad eléctricaCobre, latón, bronce fosforoso o cobre berilio. Elija según el muelle que necesite la pieza.
- Resistencia a la corrosiónInoxidable 304 o 316, aluminio o acero recubierto. El acero recubierto deja un borde cizallado desnudo.
- Comportamiento de muelleInoxidable 301, bronce fosforoso, cobre berilio o acero para muelles, según temperatura, ciclos y coste.
- Menor precio de piezaAcero laminado en frío con acabado recubierto o pintado, salvo que la pieza tenga que resistir su entorno sin protección.
- Bajo pesoAluminio 5052 para piezas conformadas. Acero HSLA cuando la pieza tiene que seguir siendo de acero pero puede ser más delgada.
- Lavado intensivo y contacto alimentarioInoxidable 304 o 316, con un acabado superficial y un proceso de soldadura que la aplicación admita.
La variación de espesor cambia cómo funciona un troquel. Lea sobre la tolerancia de espesor y ancho de la bobina.
Preguntas frecuentes
¿Se puede estampar cualquier metal?
La mayoría de los metales en chapa y banda, siempre que sean lo bastante dúctiles para la operación. Las aleaciones frágiles se agrietan al plegar y los temples duros limitan lo cerrado que puede ser un plegado. Pida al taller que compruebe el grado y el temple frente a la forma de su pieza.
¿Qué material es el más barato de estampar?
El acero laminado en frío, en la mayoría de los casos. Se conforma con facilidad, desgasta despacio las herramientas y hay existencias en todas partes. El precio de la pieza también depende del aprovechamiento de la banda y de las operaciones secundarias, así que una aleación más cara puede ganar en una pieza que se distribuye bien en la banda.
¿Por qué se agrieta mi pieza de aluminio en el plegado?
Normalmente el temple es demasiado duro para el radio. El aluminio 6061 en T6 se agrieta en plegados cerrados. Cambie al 5052 en H32 o aumente el radio interior. El 6061 puede conformarse en T4 o recocerse y envejecerse después.
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