Con esta técnica, merece la pena profundizar
El término "embutición profunda" es mucho más de lo que parece. El acero inoxidable o materiales como el Hastelloy® o el titanio son muy resistentes. Su embutición profunda sin calor, es decir, "en frío", es un gran reto técnico. Mankenberg embute componentes en forma de recipiente cilindrico que forman cuerpos complejos para válvulas con piezas de fundición y piezas torneadas y fresadas fabricadas especialmente. Para unirlas, utilizamos el proceso de soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG).
La embutición profunda requiere prensas hidráulicas capaces de dar forma al material en frío con gran fuerza. La prensa más grande que se utiliza actualmente en Mankenberg puede aplicar una fuerza máxima de 2.500 kN. En otras palabras: seis camiones a plena carga.
¿Pero, cómo convertir la chapa plana en una válvula compleja?
El moldeado se lleva a cabo utilizando herramientas adecuadas que consisten en un molde hueco (para reproducir el contorno exterior) y el punzón (para reproducir el contorno interior). El espacio entre los dos moldes contiene el recipiente moldeado tras la embutición. En un proceso de conformado tridimensional, una chapa redonda se convierte así en un cuerpo hueco en forma de recipiente cilindrico que sólo se deforma ligeramente en la zona de la base. Como el material no puede escapar, la chapa se comprime entre el portapliegues y el anillo de embutición y se vuelve a estirar entre el anillo de embutición y el punzón. Como resultado, la base suele tener el grosor de pared original de la chapa original, mientras que éste disminuye cerca de la base y aumenta lejos de ella. Aquí hay que prestar especial atención: si la carga de tracción es demasiado alta, el material puede agrietarse durante el procesado.
Ya en 1500, los dedales de latón se fabricaban por embutición profunda en lugar de fundición. Más tarde, el proceso de embutición profunda se utilizó como método de producción en serie en la fabricación de cacerolas de acero inoxidable. Hoy en día, se conoce sobre todo por la construcción de carrocerías en la industria del automóvil. Mankenberg utilizó este proceso de fabricación por primera vez en la producción de válvulas industriales, que deben considerarse recipientes a presión desde el punto de vista del diseño y la seguridad y, por tanto, están sujetos a requisitos especiales. El dimensionamiento del grosor de la pared del cuerpo se deriva de la carga de presión admisible exigida posteriormente.
Otra dificultad es que el proceso de conformación en frío provoca un proceso metalúrgico deliberado de endurecimiento por deformación en el material, que, además de una mayor resistencia, también provoca un aumento de la fragilidad. Por ello, en muchas fases sucesivas del proceso de embutición profunda, el endurecimiento por deformación debe reducirse mediante un "recocido de austenización".
La calidad del material de base, la chapa metálica, es significativamente mayor gracias a la producción de este material en serie que con los materiales de fundición, que sufren contracción, contaminación y también la reproducción de defectos en el molde. La elevada calidad superficial no se ve mermada durante la embutición, que es precisamente lo que caracteriza a los productos embutidos. Otra ventaja: a diferencia de la fundición, la chapa de acero inoxidable (incluida la embutición profunda) es fácil de soldar. Esto significa que podemos fabricar componentes especiales en pequeños lotes hasta construcciones individuales uniéndolos con otros componentes. Esto hace que los productos sean muy variables, sobre todo a la hora de adaptarlos a las tuberías. En resumen: el acero inoxidable de embutición profunda es una técnica de producción que convence en todos los ámbitos.
Una mirada a la embutición profunda
La embutición profunda es el conformado por presión de tracción de una chapa metálica redonda para formar un cuerpo hueco. Procesos afines son la hilatura de metales o el hidroconformado. La embutición profunda se inicia cortando (punzonando) la denominada pieza redonda, cuyo grosor y diámetro predeterminan la geometría del posterior recipiente.
El resultado intermedio
El primer tirón se produce durante la producción de recipientes cilindricos de tamaño medio, cuando la presión de sujeción y la fuerza del punzón están en la proporción adecuada. Las chapas redondas se sujetan a unos 60 bares, mientras que el punzón se desplaza en el molde a unos 150 bares.
La chapa se embute en un recipiente cilindrico, con lo que el diámetro y el grosor de la pared del material base cambian.
El resultado final
A partir del resultado del primer tirón con un diámetro de aproximadamente 210 mm, se forma un recipiente con un diámetro de aproximadamente 160 mm mediante una deformación adicional del cuerpo hueco. La relación entre el diámetro y la profundidad del recipiente ha pasado de aproximadamente 2:1 a 1:1.
Si el grado de deformación es demasiado alto en los aceros inoxidables, como ocurre con el titanio, aumenta el riesgo de que se produzcan grietas por tensión. Esto se remedia con el llamado recocido de tensiones, que permite producir recipientes profundos en primer lugar y debe aplicarse siempre con habilidad.
La herramienta
Las piezas de trabajo más importantes de la prensa de embutición profunda son el punzón de embutición, la matriz de embutición y el contraapoyo. El punzón de embutición está firmemente atornillado a la mesa de la prensa. La matriz de embutición también actúa como pisador. El contraapoyo, que está unido al cojín de la matriz mediante varillas, alinea la chapa redonda en el centro y sirve también de expulsor. La matriz de embutición lo desplaza hacia abajo mientras la chapa fluye hacia la cavidad situada entre el punzón y la matriz de embutición.
La primera carrera
La chapa redonda se introduce y se fija entre la matriz de embutición y el contraapoyo al bajar la matriz de embutición. La presión de sujeción y la fuerza del punzón se ajustan exactamente a los valores programados. El sistema se descarga de nuevo y vuelve a la posición inicial para el inicio del siguiente proceso de embutición.
Paso a paso
Durante la segunda embutición, la forma de la matriz de embutición y la fuerza del punzón de embutición actúan sobre el recipiente ya preformado. El tiempo de conformado y las fuerzas de fricción que actúan sobre la pieza son ahora decisivos para el éxito. A la hora de optimizar los parámetros del proceso, la experiencia de Mankenberg en la fabricación de herramientas es de gran valor.
