1.- Prensas Hidráulicas, la opción en prensas.

HOY EN DÍA LAS PRENSAS HIDRÁULICAS ES LA SELECCIÓN PREFERIDA

Durante los últimos 30 años, ha habido un crecimiento en el uso de prensas hidráulicas.

Por muchos años se favorecía el uso de prensas mecánicas; la cual usa el sistema de un cigüeñal que rueda. rota.

Desde el año 1991 los envíos de las prensas hidráulicas han  superado a las prensas mecánicas que hoy en día son las preferidas en la manufactura mundial.

 

 

 

2 Prensas Hidráulicas

Hoy se ven aún más rápidas y más confiables que nunca debido al mejoramiento de la tecnología, inclusive: los nuevos sellos,  mejores bombas, las mangueras reforzadas y los acoplamientos mejorados.

 

También el uso de controles PLC (Control Lógico Programable) y otros controles electrónicos ha mejorado la velocidad y la flexibilidad de estas prensas en el proceso de manufactura, con la integración de las prensas con Interfaces con la computación y monitoreo.

 

 

Las prensas mecánicas son a menudo rápidas en alimentaciones automáticas, carreras cortas, y alimentaciones cortas para operaciones de troquelado.

 

Entonces, la alimentación manual, y las prensas hidráulicas ofrecen obvias ventajas competitivas en alimentaciones manuales.

 

AJUSTES y CAMBIOS RAPIDOS  DE TROQUEL.

 

Otra ventaja de las prensas hidráulicas es que son muy fáciles de cambiar los herramentales y luego seguir con un nuevo trabajo.  Se cuenta especialmente cuando tiene que ver con el ajuste de la carrera de una prensa mecánica, porque la prensa hidráulica puede mantener la fuerza máxima por lo largo de toda la carrera, así es que no se tiene que  preocupar del punto de máxima fuerza, allí siempre está. 

 

También, como le da el mismo tiempo de hacer los cambios a otros trabajos, sea de banco o de pedestal (piso) , cuando el trabajo es de avance a mano, el ahorro de tiempo del montaje o de cambios les hace a las prensas hidráulicas aún más útiles que las mecánicas.

 

Aunque ha habido una tendencia al uso del proceso de automatización con máquinas mecánicas con la alimentación  automática, existen en mayoría los  procesos de manufactura. que al contrario requieren la alimentación  a mano por las características del material o el alto costo de los procesos de automatización.  También la necesidad de entregas rápidas o de pedidos más pequeños de los productos urge la manufactura en periodos cortos en vez de la inversión de mucha capital en equipo de alimentación por automatización.  En estas situaciones son mejores las  prensas hidráulicas por costo mínimo, su flexibilidad y no tener que pasar mucho tiempo en los ajustes del equipo de automatización.

 

FLEXIBILIDAD EN MUCHAS APLICACIONES.

 

Hoy en día se ven las prensas hidráulicas en trabajos de Alto volumen en los procesos de manufactura así como los siguientes:

 

¨    El ensamble de los rodetes a los ejes de los motores, la compresión de láminas o el oprimir de insertos.

¨    La formación de cualquier metal en varias como campana, etc.

¨    La manufactura de cubiertos u ollas de metal en plano

¨    En la industria automotriz el oprimir los ejes a las bombas de agua, o los rodantes a las transmisiones, o el ensamble de los amortiguadores, o el oprimir en blanco o la formación de diafragmas o la junta de frenos de disco.

¨    Industria aeronáutica.

 

3 LAS 10 VENTAJAS DEL USO DE LAS PRENSAS HIDRÁULICAS

 

1 - LA FUERZA TOTAL POR TODA LA CARRERA - Es posible mantener el total de la fuerza por lo largo de la carrera, no solamente al fondo o el final de la carrera como en las prensas mecánicas.  La ventaja de esta es quitar la necesidad de hacer cálculos de la presión del tonelaje al principio de la carrera, así es que no se requiere la compra  de una prensa de 200 toneladas para alcanzar a la presión de solamente 100 toneladas.

 

2-  MÁS CAPACIDAD A MENOS COSTO - Se sabe que es más fácil y menos caro comprar ciertas clases de capacidad en las prensas hidráulicas.  Lo  de la carrera es mera ganga.  Las carreras de 12, l8 y de 24 pulgadas son comunes.  Aparte, es fácil aumentar esta medida.  También se puede aumentar el claro máximo a bajos costos.  Inclusive, es muy posible la instalación de las mesas (platinas) más grandes en las prensas pequeñas o la aumentación de cualquiera platina. 

 

3-  MENOS EL COSTO DE COMPRA - Por su potencia de fuerza no hay ninguna máquina que de la misma fuerza por el mismo precio

 

4-  MENOS COSTO DE MANTENIMIENTO - Las prensas hidráulicas son bastantes sencillas en su diseño, con pocas partes en movimiento y están siempre lubricadas con un fluido de aceite bajo presión.  En las pocas ocasiones de avería  casi siempre son defectos menores, sea el empaque, la bobina solenoide y a veces una válvula, que son fáciles a refaccionar. En cambio, en las prensas mecánicas, un cigüeñal roto es significativo  tanto en el costo de la parte como la pérdida de producción. No solo es el  menor costo estas partes, sino también se puede reparar sin tener que hacer maniobras de desmontar piezas de gran tamaño; reduciendo tiempos de mantenimiento, y menos afectación en la producción.

 

5-  SEGURIDAD DE SOBRECARGA INCLUIDO - Con una prensa de 100 toneladas si se calibra una fuerza de 100 toneladas, no se corre el riesgo de  romper  troqueles o la misma prensa por un excedente de fuerza; por que al tener el máximo de fuerza permitida, se abre una válvula de seguridad.

 

6-  MAYOR FLEXIBILIDAD EN CONTROL. Y VERSATILIDAD Como siempre se puede mantener un control en una prensa hidráulica, como lo es fuerza, carrera, tiempo de trabajo, movimientos con secuencia, etc. Se puede disponer de una velocidad rápida de aproximación, y otra de trabajo, con ventajas de productividad, y de cuidado de herramientas. En una prensa hidráulica se puede controlar distancias de profundidad, aproximación, tiempos de trabajo, o toda una secuencia de operación, por medio de temporizadores, alimentadores, calentadores, etc. Por este motivo una presas hidráulica no solo sube  y baja, como lo aria una presa mecánica.

 

     Una prensa hidráulica puede hacer trabajos en ancho rango según su fuerza.  Entre ellos son: el embutido profundo, reducción, formado de polímetros, el formado, el estampado, troquelado, el punzónado, el prensado, el ensamble ajustado, el enderezo.  También es muy útil en los procesos de: el formado de sinterizado de ruedas abrasivas, la adhesión, el brochado, la calibración de diámetros, la compresión a plástico y a hule (goma,caucho), y los troqueles de transferencia.

 

7-  MÁS COMPACTAS: Aunque una prensa muy común de 20 toneladas mide  1.7 mts por 0.7 mts por 1.5 mts, una prensa de 200 toneladas solo mide 2.1 mts por 1.2 mts por 2 mts, efectivamente con 10 veces la capacidad pero solo un poco más grande; la prensa más grande desplaza solo 50% más.  Como va incrementando la fuerza, se va economizando comparando a las prensas mecánicas.

 

8-  MENOS GASTOS EN HERRAMIENTAS: Junto a la protección empotrada, lo mismo tocante a las herramientas.  Se puede fabricar las herramientas según las tolerancias de un trabajo especificado, luego ajustar la fuerza de la prensa hidráulica según ésta misma.  El hecho de lo mínimo de choque y de vibración les beneficia en más vida en las herramientas.

 

9-MENOS RUIDO:  Con menos partes movibles, y sin rueda volante, el nivel de ruido iniciado por la prensa hidráulica es mucho menos que la mecánica.  Armadas según las normas, aunque están a toda presión, las bombas imiten ruidos bajos las indicadas de las Normas Federales.  También es posible minimizar el nivel de ruido por controlar la velocidad del bástago en pasarlo por el trabajo más lento y quieto.

 

10- LA SEGURIDAD:  Ni quisiera decir que las prensas hidráulicas sean más seguras que las mecánicas.  La s dos clases son si se instalan se usan en la manera apropiada, pero con los controles a dos manos y los protectores enlazados, es más fácil fabricarlas con más seguridad por el hecho del control completo con el sistema hidráulico.

 

4.- EL GLOSARIO DE VOCABULARIO:

 

1-CILINDRO - Es el ensamble total de un cilindro, pistón, el bástago, los empaques y los sellos.  El diámetro del pistón y la presión del aceite (fluido) son los elementos que determinan la fuerza (tonelaje) que se da una prensa.

 

2- ESTRUCTURA - Es el cuerpo principal de la prensa que consta de los cilindros y la superficie en donde se hace el trabajo.

 

3-  CONTROL DE LA CARRERA - La longitud de la carrera puede ser calibrada y controlada de cualquier tamaño entre los límites del cilindro.  Los ajustes son: a la parte superior de la carrera, al punto de pre - calibrado, o al final (fondo) de la carrera.

4-  CLARO DE ESCOTE (Presas tipo C) - Es la distancia desde la línea del centro del bástago hasta la estructura vertical detrás de la base de la platina. En esta distancia le sale el diámetro máximo de la pieza más grande que se puede colocar para trabajar con el centro de la pieza (materia prima) colocado (alineado) con el centro del bástago.

 

5- CLARO MÁXIMO -  Es el claro vertical desde la parte superior de la platina hasta la superficie inferior del bástago en su posición más elevada. Se confunde éste a veces con el término de “claro cerrado” .  El claro cerrado es el claro encima de la base de la platina con el bástago a toda profundidad.  El “claro máximo” significa la capacidad máxima vertical de la prensa.

 

6-  LA PLATINA -  Es una placa o estructura armada sobre la base de la platina que en la mayoría de los modelos es una platina removibles.

 

7-  BASE DE PLATINA - Es una plana superficie torneada que sostiene la platina o los troqueles.

 

8-  CONTROLES A DOS MANOS - Es la manera más común de iniciar las prensas hidráulicas.  Se requiere oprimir los controles a la vez para bajar el bástago, así es necesario que el operador emplee las dos manos para manejar la máquina.  En base a norma los controles tienen las siguientes condiciones: 1.- no-repetición: Aunque el operador mantenga activado los botones de ciclo, la maquina no inicia ciclo nuevo, 2.- Activación por tiempo: el operador debe de activar los dos botones en un lapso de tiempo entre 0.2 y 0.4 segundos, es decir si no se mantienen los dos botones por lo menos 0.4 segundos y al momento de activarlos la diferencia de tiempo entre no y otro es mayor a 0.2 segundos, la prensa no iniciara ciclo.

 

9-  ALTURA DE TRABAJO - Es la distancia desde el piso hasta la parte superior de la platina donde se hace el trabajo.

 

OTRO VOCABULARIO SOBRE LO HIDRÁULICO:

 

LA AGARRADERA O BARRILETE DE LA MATERIA PRIMA - Es una fuerza controlada para retener las orillas  de la materia prima durante las operaciones de embutido profundo.  Es parecida al Cojín Amortiguador.

 

COJÍN HIDRAULICO -  Es un cilindro hidráulico o de aire colocado debajo de la platina y debajo de la base de la platina que provee una uniformidad en la retención de la pieza en las operaciones de embutido profundo.  Los cojines también arrancan las piezas hechas por fuera de la punzón adora  o los troqueles, Pueden estar instalados solos o con una platina móvil.

 

CONTROL DE DISTANCIA EN REVERSA - Es un control interruptor limitador ajustable para calibrar la profundidad de la carrera antes de volverse (subirse)(reversarse).

 

TEMPORIZADOR AJUSTABLE EN CARRERA -  Es un temporizador para calibrar el tiempo de estancia del bástago a su profundidad de la carrera bajo presión.  También se usa en mantener el tiempo de una serie de operaciones de la prensa.

 

INTERCAMBIADOR DE CALOR - Es un aparato junto al embalse (depósito) de aceite para circular el agua o el aire con el fin de mantener la temperatura al nivel adecuado.

 

EXTRACTOR - Es un artificio que se usa para arrancar la pieza del la punzonadora  o el troquel.

 

PLANCHA - Es una platina por lo común caliente, armada a una parte movible de la prensa.

 

CONTROL DE PRESIÓN EN REVERSA - Es un control ajustable para calibrar y mantener la fuerza a la cual el bástago de la prensa se contramarcha.

 

5.- DATOS Y FORMUMLARIOS  ÚTILES

 

 Como calcular los requisitos (las necesidades) de tonelaje:

 

1 -En General - Cuando se sabe la fuerza por pulgada cuadrada: PSI x la área de trabajo/2000 =tonelaje de fuerza requerida.

 

EJEMPLO: Cuando se sabe que se requiere 100 psi para hacer un trabajo en un producto (materia prima) de 5² x 8² : 100 x 5² x 8²/2000=2 toneladas.

 

2 Ensamble Ajustado - Para determinar la fuerza que se requiere para juntar dos piezas redondas tales como un eje ajustado adentro de un buje, emplee el formulario siguiente:

F=D x p x L x i x P/2

 

 

 

Donde  F = fuerza requerida en toneladas

             D = el diámetro de la pieza que se oprima en pulgadas

            L = la longitud del blanco (la pieza) que se oprima en pulgadas (Nota: Solo debe ser 

                  la longitud del ajuste de la interferencia.)

            I =  la interferencia en pulgadas (normalmente entre .002 hasta .006)

            P = Factores de Presión (fuerza) (Véase las tablas abajo)

 

FACTORES DE FUERZA-  2

Diameter
(inches)

Pressure
Factor

Diameter
(inches)

Pressure
Factor

Diameter
(inches)

Pressure
Factor

Diameter
(inches)

Pressure
Factor

1

500

3

156

5

91

7

64

395

143

86

61

325

132

82

59

276

123

78

57

 

2

240

4

115

6

75

8

55

212

108

72

 

 

189

101

69

 

 

171

96

66

 

 

 

EJEMPLO: Una flecha (eje) con un diámetro de 2”(pulg.)  Oprimida adentro de un balero o un hoyo de 3" de largo.  El ajustado de interferencia entre los dos diámetros resulta en .006". - 2” x 3.14 x 3” .0062 x (240÷ 2) =13.56 toneladas.

 

3- El Punzón  - Un guía rápida para calcular las necesidades del tonelaje para punzonar el acero es:  

     Diámetro x grueso x 80 = toneladas de fuerza (en donde el 80 es un constante (fijo) con

     el acero.  Emplee el 65 para el bronce.)

     EJEMPLO:   Para un hoyo de 3" en materia prima de .250 “: 3" x .250" x 80 = 60

                 Toneladas.

Para los hoyos no-circulares, en vez de “diámetro”, se usa 1/3 del total de la longitud        del corte.(la cortadura)

EJEMPLO: Para un hoyo rectangular de 4" x 6" en la materia prima de .250" de grueso es: (4" + 6" + 4" + 6" ¸ 3) x .250 x 80 = 133.3 toneladas.

 

EL EMBUTIDO PROFUNDO -  Los cálculos o la calibración del Embutido Profundo pueden llegar a ser complejos.  La prensa, los troqueles, el material,  hasta el radio y la pieza cuentan en realización del proceso.  Para los cascos redondos lo siguiente sirve de guía:

C x T x Ts = toneladas

        en donde C = la circunferencia de la pieza hecha (acabada);

            T = el grueso del material en pulgadas , y

            Ts = la fuerza de tensión  del material

EJEMPLO: Para dibujar  una copa con el diámetro de 5"  en la materia prima de .040" de grueso con un esfuerzo de tensión de 46,000 psi requiere la fuerza siguiente:

(5 x 3.1416) x .040 x (46000/2000) = 14.44 toneladas Se recomienda una prensa de 20 toneladas.

 

1-  Estas fórmulas se pretenden servir como guías, nada más.  Hay que consultar con un ingeniero para verificar sus requisitos específicos.

2-  Cuenta con una barra de acero y un buje de hierro (con OD / ID ³  2).

 

EL ENDEREZO - La fuerza requerida para enderezar la pieza metálica depende de su forma.  Aquí abajo se encuentra la fórmula con más explicaciones para las formas distintas:

 

En donde F representa la fuerza del bástago en toneladas:  el “6”  es fijo (un constante): la “U” representa fuerza “Ultima” (m

Máxima del material en PSI;  la “Z” es la sección “modulus”(véase abajo) ; y la “L” representa la distancia entre los bloques de enderezo por pulgadas.

 

      Z = pd3    el material redonda y sólida      Z= a 3      el  material sólida y cuadrada

              32                                                       6

     Z = (D 4 - d 4 )  el material redondo hueco  Z = bd 2  el material rectangular

                 32 D                                                    6

 

 

EJEMPLO: En una barra (o eje) de 2" de diámetro, con 18" entre los bloques, con 100,000 de fuerza máxima de psi.

 

 

COMO CALCULAR CUÁNTAS CARRERAS POR MINUTO EN UNA PRENSA HIDRÁLICA

El número de carrera por minuto por una prensa hidráulica se determina en calcular un tiempo particular en cada fase de la carrera del bástago.  Se calcula el tiempo de aproximación rápida, el tiempo de la fuerza, (la carrera de trabajo); luego, si no hay duración de profundidad, el regreso (reverso) rápido.

 

La fórmula básica para determinar la duración en segundos de cada fase de la carrera es:

 

      

 

T = Tiempo en segundos

D = Distancia de una distinta fase del bástago en pulgadas

IPM = la velocidad del bástago de una prensa con definición en pulgadas por minuto

 

EJEMPLO: Una prensa hidráulica con 600 IPM avance rápido, con 60 IPM velocidad de fuerza, y con 600 IPM de regreso rápido.  El trabajo requiere un avance  de 3", 1" de carrera de trabajo y 4" de regreso rápido.

 

 

 

 

 

·      La actuación eléctrica y el tiempo de cambio de la válvula varía con el tipo del circuito hidráulico.  Se calcula normal medio segundo.

 

6.- GUÍAS EN SELECCIONAR UNA PRENSAS HIDRÁULICA

 

 1.- EL TONELAJE  (La Fuerza) - ¿Se requiere la misma fuerza  de una prensa hidráulica o de una prensa mecánica para hacer un trabajo?  Se dice que sí.  No se destacan distinciones en los cálculos de fuerza ni herramentado que es intercambiable.  Hay ciertas aplicaciones del embutido profundo en los cuales la carrera de fuerza de una prensa hidráulica disminuye  la fuerza, pero no se sabe de casos en los cuales esto exige el uso de una prensa de más fuerza. (Tonelaje)

     A veces la selección de una prensa no sale en arriba de ser una adivinanza.  Por ejemplo, si un trabajo se hace a 150 toneladas en prensa mecánica, puede ser que se haga en 100 o 75 toneladas de fuerza, pero que nunca se han probado a ese nivel.

 

     Sin embargo, con la prensa hidráulica es fácil ajustar la fuerza adecuada y precisa para cada trabajo en particular.

 

 2.- LA ACCIÓN DE LA MÁQUINA - Se pregunta - ¿Es lo mismo el efecto de la carrera con una prensa hidráulica que con una mecánica?  Es que sí, en la mayoría de los casos, pero hay excepciones.  Las prensas de Martillo y algunas prensas mecánicas son mejores para la producción de joyas y trabajos de impacto. Al contrario, en los trabajos de embutido profundo, los hace mejor una prensa hidráulica.

A partir de esos casos, hay pocos ejemplos donde los resultados son mejores con el uso de las prensas hidráulicas que con las mecánicas, trabajando el mismo herramental.

 El cizallamiento (esfuerzo cortante) sale siendo igual en los dos tipos de máquinas.

 

LA SELECCIÓN DE TIPO DE PRENSA - Las prensas de tipo "C" ofrecen la ventaja de acceso desde tres lados.     Las prensas de Cuatro Columnas aseguran una fuerza muy paralela.  Las prensas de "Lados rectos nos da la rigidez suficiente para hacer los trabajos de transferencia.

 

Cuanto más crítico es el trabajo y mas tolerancia se demanda, más grande el rango de reserva en tonelaje deberá tener.

 

4.- ACCESORIOS - Hoy en día la mayoría de los fabricantes ofrecen un rango amplio de accesorios que incluyen los siguientes:

·      Control de movimientos por medio de límites electromecánicos.

·      Retorno por tonelaje (presión).

·      Control de ciclo continúo automático.

·      Temporizador ajustable en carrera

·      Platinas movibles y con el cabezal rotatorio.

·      Cojín hidráulico o neumático.

·      Cilindros expulsores.

·      Cortinas electrónicas de luz u otros aparatos

·      Control con pantalla táctil.

·      Sistemas hidráulicos proporcionales, para el control preciso, constante, y con repetición.

 

 

 

5 - CALIDAD - Se sabe que existen varias clases en cuanto a la calidad de máquinas.  Hay prensas más ligeras capaces de darle al material unos " toques ligeros" y luego regresar; también hay prensas de contracción  pesadas para trabajar bien el metal. 

           

            Éstos son unos de los detalles sobre la construcción de las prensas que cuentan para poder hacer una buena comparación entre prensa y prensa.

 

Þ  EL CUERPO - Fíjese en la construcción de la estructura: su rigidez, el grueso de la platina, su capacidad por dimensiones, y otros factores.

Þ  EL CILINDRO - ¿Cuál el su diámetro?  ¿Cuál es su forma de construcción?  ¿Qué empresa la fabricó?  ¿Es fácil darle servicio?

Þ  LA PRESIÓN MÁXIMA DEL SISTEMA - ¿Qué presión se quiere en el sistema para que la prensa llegue a su fuerza máxima?  Por lo común está entre 1000 hasta3000 psi ( ppc).

Þ  MOTOR ELECTRICO - Son la duración, la longitud de la carrera, y la velocidad de la "carrera de fuerza" que determinan la Fuerza de Caballos que se necesita para un trabajo.  Fíjese en las potencias indicadas.

Þ  LA VELOCIDAD - Véase la página 10 para determinar la velocidad de una prensa hidráulica.

 

7.- LIMITACIONES DE LAS PRENSAS HIDRÁLICAS

 

LA VELOCIDAD - No existe ninguna prensa hidráulica que sea tan rápida como una mecánica.  Si es que solo importa que la prensa sea rápida  y la alimentación sea corta, es mejor una prensa mecánica.

 

LA LONGITUD DE LA CARRERA - Con el uso de un control de límite de carrera con limites electromecánicos, solo se espera una tolerancia de .020", con el control electrónico de carrera (escala lineal) se podrá esperar un tolerancia de 0.010”. 

Muchas prensas pueden ser ajustadas para retroceder en cuanto se alcance un tonelaje preseleccionado, así resultan las piezas bastante parejas.

Si se requiere aún más precisión se puede emplear los topes mecánicos en el herramental

hoy en día el sistema "Servo" -hidráulico es un sistema muy preciso y así se minimiza  el control sobre la tolerancia, con la garantía de resultados más constantes e iguales.  Por lo común esto elimina la necesidad de los topes mecánicos.

 

EQUIPO DE ALIMENTACION AUTOMÁTICA - Las prensas hidráulicas requieren otra fuerza externa para alimentar la materia prima.  El alimentador requiere su propia fuerza, luego tiene que estar integrado con el sistema de control de la prensa.  Sin embargo hoy en día existen nuevos sistemas de alimentación: de rollos, de enganche o de aire.

 

CHOQUE DESPUÉS DEL TIEMPO INCIAL EN PROCESO DE PUNZÓN - Ambas prensas, hidráulicas y mecánicas sufren este problema, pero el sistema hidráulico también requiere un aislador del choque relacionado con la decomprensión.  Sin esta protección, tal choque puede dañar las líneas y las conexiones.

 

AVISO: Estos informes solo sirven como guías o sugerencias y deben ser aclarados por un ingeniero.  No se deben tomar como garantía ni responsabilidad por contrato.

 

 

FLUÍDICA, S.A.