Manufactura De Matrices

Clasificación de partes

Las partes se clasifican de acuerdo a su complejidad en P/M, siendo la tipo I la más sencilla y la tipo IV la más compleja. Siendo los factores influyentes tanto el espesor como los diversos niveles (alturas) con los que cuenta la pieza de forma perpendicular a la aplicación de la presión de trabajo.

Partes clase I

Son partes con un solo nivel o altura, donde se aplica presión de trabajo en una sola dirección, bien sea de arriba o de abajo. En estas piezas generalmente existe una pequeña variación de densidad entre el polvo que se encuentra en contacto con la superficie donde se encuentra el puzón con la otra superficie que está en la parte inferior en la matriz, sin embargo es despreciable. Las piezas de esta clase normalmente poseen un espesor final de 7.5mm (Fig. 5-5).

Partes clase II

Son de un solo nivel, de cualquier espesor, siendo comprimidas de arriba y abajo. La falta de densidad está ubicada en el centro, con una mayor concentración entre el contacto entre punzones (Fig. 5-6).

Partes clase III

Poseen dos niveles, de cualquier espesor, y siendo compactadas por dos punzones uno arriba y otro abajo. Se requieren de punzones individuales para cada uno de los niveles para controlar el llenado y la densidad (Fig. 5-7).

Partes clase IV

Poseen varios niveles de cualquier espesor, compactadas tanto de arriba como de abajo. Con punzones independientes para controlar densidad y llenado (Fig. 5-8).

Características de las formas listas para compactación

Espesor de pared

El espesor mínimo de pared se rige por el tamaño y la clase de pieza en general. Para componentes de una longitud apreciable, las paredes deben de ser de 1.5mm como mínimo de espesor, pero una pared de 0.34mm ha probado ser exitosa en la compresión de componentes de gran volumen se 1.0mm de altura.

Cuando la relación de altura con el espesor de pared es de 8:1 o más, se deben de tomar precauciones especiales para obtener una llenado uniforme y evitar variaciones en la densidad. Para las herramientas que se usan para turnos largos de trabajo y posean paredes delgadas pueden ser frágiles y tener una vida útil de trabajo baja.

Formas Esféricas

Esferas completas normalmente no pueden hacerse porque los punzones requieren de una esquina que no posea ningún espesor en el extremo de la pared (Fig. 2.3-1). Las piezas que tengan formas esféricas requieren de zonas planas alrededor de un diámetro mayor en el punzón que le permita tener una zona plana en los extremos de este. Los componentes deben encajar en un socket de bolas son compactados después de sinterización para eliminar las zonas planas dejadas por el punzón en el perímetro de la pieza.

Niveles

Los niveles simples o que no excedan el 15% de toda la altura de la pieza que posea los ángulos correctos pueden ser formados por la cara del punzón que tenga el contorno de la misma (Fig. 2,3-2).

Algunas formas como en el avellanado y escariados pueden ser hechos de esta forma (Fig. 2,3-11).

Puede ser que haya una pequeña diferencia de densidades de nivel a nivel, como sea esto abarca a la herramienta común, resultando en costo mínimo de herramienta y una tolerancia axial alta.

Para una herramienta que posea 5 o más niveles pueden ser fabricados con un cambio mínimo en la variación de densidad entre ellos respetando algunas reglas:

• El ancho mínimo preferido para cada paso (la diferencia en la dimensión radial), de herramientas de múltiples movimientos debe ser de 1,5 mm para que los golpes no tengan efecto sobre la pared (Fig. 2.3-3).

• En proyecciones de sección grande, formado en pasos cortos, puede quebrarse al momento de eyectar la pieza, en particular cuando se unió a lo largo (dirección axial). Las proyecciones deben ser lo más grueso posible, con radios en la unión (Fig. 2.3-4).

Bridas

Una brida pequeña, paso o con voladizo puede ser producida por una estantería o paso en la matriz (Fig. 2.3-5).

Un punzón adicional es otra herramienta y su técnica son necesarios cuando la cantidad de sobreendeudamiento se vuelve demasiado grande como para permitir la expulsión sin romper la brida. Si se utiliza una matriz escalonada, varias características suelen ser necesarios para facilitar la eyección y reducir al mínimo la posibilidad de dañar el componente:

• Radio alrededor de la brida

• Radio alrededor del filo

• Radio entre la unión de la brida y la superficie de la pieza.

Agujeros

Para los agujeros paralelos a la aplicación de la carga, son hechos por las varillas (corazones), extendiéndose por sobre todas las herramientas y están incorporadas a la operación de compresión. (Fig. 2.3-2).

La generación de agujeros redondos son los más fáciles y baratos de hacer, pero para llaves, ranuras, cuadrados, hexagonales y formas D, pueden ser hechas con otro tipo de herramientas. Para agujeros ciegos, y niveles dentro de los agujeros ciegos, agujeros cónicos, que suelen ser difíciles de mecanizar, también son fácilmente compactados (Fig. 2.3-6).

Las siguientes referencias son aplicables en el diseño de agujeros ciegos formado por el contorno sobre la cara del punzón:

1. El final no debe ser ciego frente a una brida.

2. Un avellanador corto formándose en el extremo con la brida (o en ambos extremos si no hay una brida), siempre que:

• El área de sección transversal del avellanador no exceda del 20% de la sección transversal de la superficie total.

• La profundidad no exceda el 25% de la altura total de la pieza.

• Una conicidad de 10º a 12º es aceptable

3. Las excepciones a estas referencias, como un avellanado menor (Fig.2.3-7), algunas veces pueden ser hechas por un punzón secundario.

El diámetro máximo permisible puede ser limitado por el espesor de la pared. El diámetro mínimo depende de la profundidad de este. El diámetro no debe de exceder el 20% de la profundidad; 2mm es el diámetro mínimo excepto para piezas muy pequeñas que son manufacturadas de forma especializada. Cuando la altura de la herramienta es relativamente más larga que el diámetro, el corazón que forma el agujero puede flexionarse mientras dure la presión o, puede ser arrancado al momento de extraer la pieza.

4. Múltiples agujeros son usados en piezas grandes para reducir el área efectiva de presión, disminuir peso, y menor fuerza de presión. En la mayoría de los casos esto aumenta el costo de la herramienta, especialmente cuando los agujeros son redondos (Fig. 2.3-8).

Radios

Los radios generosos son deseables para un ahorro en el diseño de herramientas con bordes afilados. En caso de que la pieza requiera de un radio se recomienda especificar en el dibujo de la misma. Un radio no puede ser presionado entre la unión de la cara del punzón y la pared de la matriz, como solución se necesita ver la figura (Fig. 2.3-9).

En caso de requerir un radio que abarque toda la equina de la pieza se recomienda el uso de otro proceso como pulido o bien, por una operación secundaria.

Chaflanes y Biseles

Los chaflanes son preferidos todavía más que los radios entre esquinas del P/M con el fin de evitar la generación de rebaba. Se usan ángulos de 45º y un plano de 0.25mm (Fig. 2.3-10).

Aunque el ángulo recomendado es el de 60º (30º axialmente) para minimizar la posibilidad de romper el punzón. Si los chaflanes tienen inclinaciones mayores a 60º, puede causar un problema al momento de compactado, por tanto el chiflan puede ser producido por un bisel hecho en el corazón. El costo de los chaflanes varía de manera considerable dependiendo de la geometría de la pieza, material de la pieza e incluso la simetría de la misma.

Avellanado

Usados sobretodo en la formación de las cabezas de los tornillos con ángulos de 82º (41º axialmente) y un plano de 0.25mm, con el fin de evitar la fragilidad en las esquinas del punzón (Fig. 2.3-11).

Relieves

Un relieve puede estar situado en cada extremo de la pieza en las siguientes condiciones (Fig. 2.3-12):

• La altura debe ser pequeña, aproximadamente el 15% de la altura total en la pieza.

• Una forma redonda es preferible. Otras formas pueden requerir de aumento de costos en la fabricación de herramientas, tales como el EDM u otra técnica de grabado que ejerza una compactación sobre el punzón.

• El ángulo en las esquinas debe de ser mayor a 15º por lado, para evitar el bloqueo entre el relieve y el punzón. Relieves paralelos a la dirección de presión en la pieza necesitara de punzones especiales para facilitar la eyección de la pieza.

Muleteado

Muleteado axial pueden ser hechos tanto en el diámetro exterior como

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