Cuando el diámetro / altura es relativamente alto, la embutición para envases de aluminio (con el uso generalizado de tapas de fácil apertura), es cada vez más habitual. Esto en especial para productos cárnicos y pesqueros en el norte de Europa.

En estos mercados, para lograr mayores alturas de contenedores, se recurre al aluminio, que tiene mejores propiedades de tracción que la hojalata o TFS. Conoce a continuación qué es, para qué sirve y cómo es el proceso de embutición.

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¿Qué es la embutición para envases de aluminio y para qué sirve?

El embutido es una operación de formado de láminas metálicas que se utiliza para hacer piezas en forma acopada. Se trata de una tecnología que puede utilizarse de muchas maneras diferentes y que se emplea ampliamente en todos los ámbitos de la industria.

¿Para qué sirve la embutición?

La embutición sirve por lo general para formar piezas huecas, o como se dijo anteriormente, funciona para hacer piezas “acopadas”, a través del uso de máquinas (prensas) y matrices (troqueles).

Las piezas más comunes que se realizan por embutido son:

  • Castillos de municiones
  • Latas de bebidas
  • Piezas para carrocería
  • Utensilios de cocina

Funcionamiento del proceso de embutición

Para esto, el procedimiento consiste en colocar la lámina metálica apoyada sobre un troquel y mediante el empuje del punzón sobre esta ala metálica, la pieza adopta la forma de la base del troquel. Veamos a continuación todo el procedimiento.

Mecánica del embutido

Para un buen proceso de embutido, se deben seguir los siguientes pasos:

Sujeción sin fuerza en el punzón

Inicialmente se debe tener una lámina metálica con dimensiones y parámetros. Lo que hace el sujetador de formas, es aplicar una fuerza para sujetar la lámina, y el punzón realiza un movimiento vertical de empuje sobre la lámina, sin ejercer mucha fuerza.

Sujeción con fuerza en el pistón

En este paso comienza la sujeción con fuerza en el pistón, con lo cual empieza el doblado en dos puntos. Y al seguir aplicando la misma fuerza y la misma potencia de sujeción para que se siga doblando la pieza, la parte de la lámina tiene que ir resbalando de la pieza de sujeción y el troquel.

Proceso de engrosamiento

A medida que el punzón avanza, el metal, que se ha doblado más allá del radio de la matriz, se endereza. Al empujar la pieza hacia abajo, el grosor de esta se reduce y la punta inicial de la pieza se engrosa.

El punto de equilibrio debe tenerse en cuenta para sujetar la pieza durante el punzado, pero no debe sujetarla durante el resto del proceso, ya que puede causar un estiramiento excesivo en esa zona, que puede provocar defectos en la pieza.

Mecanica del embutido

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Análisis de ingeniería del embutido

Además de las fuerzas de embutido y sujeción, es importante evaluar las limitaciones de lo grande que puede ser el embutido. Estos tres aspectos que te mostraremos son importantes en el proceso de embutición para envases de aluminio, así como el tamaño de la forma inicial. Analizamos cada uno de estos aspectos a continuación:

Análisis de las medidas de embutición

Para analizar la factibilidad de la embutición y sus medidas existen tres factores influyentes, la relación de embutido, la reducción y la relación espesor-diámetro de la pieza. Veamos en qué consiste cada uno de ellos:

Relación de embutido

Aquí relacionamos el diámetro de la pieza inicial, respecto al diámetro del punzón, con la siguiente fórmula en una forma cilíndrica:

FÓRMULA

Si al aplicar esa fórmula, la relación es muy alta, lo que obtenemos es un proceso muy severo, con lo cual nos vamos a marcar un límite que será de 2.0. Todo lo que supere ese límite se debe hacer en 2 o más pasos.

Reducción

La reducción consta de una fórmula al igual que en la relación de embutido, en la que intervienen el diámetro de la pieza, y el diámetro del punzón con lo que conseguimos una relación de reducción.

FÓRMULA

Tal como sucede en la relación de embutido, en este caso la relación DR debe ser menor o igual que 2, es decir que la reducción r, debe ser menor o igual que 0,50.

Relación espesor-diámetro 

La relación de espesor al diámetro t/Db (espesor de la forma inicial t dividido entre el diámetro de la forma Db) debe ser recomendable un valor con un porcentaje mayor a 1%.

Al hacer cálculos de embutición es importante tomar en cuenta, que en los casos en que el diseño de la pieza embutida exceda los límites de la relación de embutido, es decir mayor de 2.0, la reducción sea mayor que 0.50 o la relación t/Db sea menor del 1%, la forma debe ser embutida en dos o más pasos.

Dependiendo de la naturaleza del metal, algunas veces para realizar la embutición en dos o más pasos se tiene que realizar un recocido, para que el metal vuelva a adquirir las características necesarias para el embutido y pierda la dureza que pueda presentar durante el proceso.

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Análisis de la fuerza de embutido

La fuerza de embutido es la requerida para que el punzón sea capaz de deformar la lámina metálica. Para realizar esta operación se estima mediante la siguiente fórmula:

FÓRMULA

Donde cada uno significa:

F: fuerza de embutición

t: espesor original de la fórmula

TS: resistencia a la tensión

Db y Dp: diámetros de la fórmula inicial y del punzón

Y 0.7: es la constante de corrección para la fricción

La fuerza va variando conforme el punzón va realizando todo el proceso de embutición, y el cálculo que se hace en esta ocasión es la fuerza máxima que realiza el punzón.

Análisis de la fuerza de sujeción del proceso de embutición

La forma de calcular la fuerza de sujeción de la embutición, es a través de la siguiente fórmula, donde la fuerza de sujeción se fija en un valor de 0,015 de la resistencia a la fluencia de la lámina de metal. Luego este valor se multiplica por la porción del área de la forma inicial que será sostenida por el sujetador:

FÓRMULA

Fh: fuerza de sujeción

Y: resistencia a la fluencia de la lámina de metal

t: espesor original de la fórmula

Rd: radio de la esquina del troquel

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Análisis de la determinación del tamaño de la forma inicial

Para hacer el cálculo del tamaño de la forma inicial en una pieza cilíndrica se debe tomar en cuenta qué tamaño debería tener una pieza redonda para que sea capaz de en un proceso de embutido, producir la pieza en forma de copa.

En principio se debe tener en cuenta dos cosas:

  • La pieza original debe ser lo suficientemente grande para suministrar el material necesario que complete la pieza
  • Si hay demasiado material, puede que se produzca un desperdicio innecesario

Como la embutición es un proceso que se utiliza para grandes estiradas, grandes fabricaciones, antes de empezar la fabricación lo que se tiene que hacer es muchos ensayos, ya que es un proceso que aunque se hagan cálculos aproximados, el método empírico es lo que puede funcionar. 

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