5. DOBLADO Y CURVADO5.1 INTRODUCCIN AL DOBLADO Y CURVADOEl doblado y curvado son operaciones que consisten en obtener una pieza de chapa con generatrices y bordes rectilneos, sin someter el material a grandes desplazamientos moleculares en el transcurso de la operacin. En la imagen se muestran ejemplos tpicos de piezas obtenidas por doblado; observar que las generatrices correspondientes al doblez siempre son rectilneas.Doblado: cuando el doblez se hace en ngulo vivo o con radio muy pequeo.Curvado: cuando el doblez tiene gran radio.* Estas operaciones tambin pueden ser realizadas con alambres y tubos.

Factores que intervienen en el doblado:Elasticidad del material: influye en la recuperacin del material, por lo que es necesario acentuar los ngulos de doblado.Radio de curvatura: influye en la variacin de espesor de forma decisiva e incluso en la aparicin de grietas y posteriores roturas. Con lo que debe evitarse siempre los doblados sin radio interior (arista viva)

En la operacin de doblado, en realidad, hay una ligera deformacin del material, es decir, un ligero desplazamiento molecular en aquella parte en la que se efecta el doblez.DOBLEZ EN NGULO VIVOSi deseamos obtener la pieza doblada adgh a partir de la chapa adef, doblando en arista viva, tericamente, si se conservase uniforme el espesor de la chapa, la parte bcef pasara ahora a ocupar la posicin cmgh y, por consiguiente, faltara el material en la esquina bcm. En la prctica no ocurre as, sino que se produce un adelgazamiento de la chapa desde r a s, que puede alcanzar valores de hasta el 50% del espesor (e), es decir, el material que ocupa el tringulo curvilneo vcz es equivalente el material de los tringulos curvilneos rbv y zms; por lo tanto, en esta zona hay un desplazamiento molecular que puede originar el agrietado de la chapa por la parte exterior del doblez.* Para evitar este inconveniente, se sustituye el doblez en ngulo recto por el doblez en ngulo redondeado.

DOBLEZ EN NGULO REDONDEADOCon un radio interior Cn = e como mnimo, la disminucin del espesor de la chapa en el doblez no sobrepasa el 20% del espesor (e) y si se hace el radio interior cn = 5e, la disminucin de dicho espesor slo alcanza el valor del 5% del e. Esto indica que el desplazamiento molecular es mucho menor que en el primer caso, en la imagen se muestran las zonas de deformacin de la chapa; el material correspondiente a los tringulos vnj y ktz es aportado por los tringulos rbv y zms y la zona xykj; razn por la cual el doblez en ngulo redondeado sustituye al doblez en ngulo vivo.

* Es muy importante, al efecturar un doblez, que ste se realice perpendicularmente, a lo sumo a 450, con relacion al sentido de laminacion del materia del fleje o chapa. Esto aumenta la resistencia del doblez y dificulta la formacin de grietas.

5.2 FENMENOS QUE SE PRODUCEN EN EL DOBLADO Y CURVADO FIBRA NEUTRAEn el doblado y curvado la chapa se comprime por su parte interior y se estira por la exterior. En consecuencia, las fibras del material sufren, en la zona de doblado, unas solicitaciones tanto ms intensas cuanto menor sea el radio que se pretenda conseguir, de ah el concepto de radio mnimo

* Radio mnimo: radio interior ms pequeo que se puede lograr para un material determinado.

Los radios mnimos recomendados son:1 a 2 veces el espesor de la chapa, para materiales blandos o recocidos.3 a 4 veces el espesor de la chapa, para materiales duros o agrios.Teniendo presente que la chapa se estira por el exterior y se comprime por su parte interior cuando es doblada, debe existir forzosamente una zona interna donde las tensiones sean nulas y no exista deformacin, se llama fibra, zona o lnea neutra* Lnea, zona o fibra neutra: Lnea que seala el cambio de sentido de las solicitaciones, esa lnea no sufre deformacin alguna.

La determinacin de la posicin de la lnea neutra tiene gran inters, ya que ser bsica para el clculo de la longitud de los perfiles doblados.La lnea neutra tiende a desplazarse hacia la parte interior de la curvatura cuanto ms pequea sea la relacin r/e, de forma que slo tratndose de chapas finas (e < 1 mm) puede considerarse situada en el centro del espesor.RECUPERACIN ELSTICA DEL MATERIALOtro fenmeno importante, que se produce en el curvado y doblado, es la recuperacin elstica del material (que estudiaremos ms adelante), su tendencia a recuperar la forma primitiva.

Por eso es necesario evaluar esta recuperacin a travs de ensayos previos, para tenerla en cuenta en el momento de proyectar los troqueles de doblado, que debern producir una deformacin inicial superior a la deseada. Posteriormente la recuperacin elstica compensar el exceso.

5.3 DESARROLLO DE UNA PIEZA DOBLADA Para calcular el desarrollo de una pieza doblada, se determina la posicin de la lnea neutra. Por lo que el desarrollo de la pieza (perfil doblado) ser el de la lnea AB (fibra neutra)

DETERMINACIN DE LA FIBRA NEUTRASe considera que la fibra neutra es la zona de un elemento doblado que no sufre ninguna deformacin, sus fibras no se modifican como consecuencia de las fuerzas de traccin o compresin a que est sometida la chapa al ser doblada.ste fenmeno solo se produce en las zonas en que en mayor o menor medida la pieza va doblada, puesto que en las zonas planas o sin doblados las fibras permanecen inalterables antes, durante y despus del doblado.

Dicha situacin no siempre se encuentra en el centro exacto de la chapa, sino que toma una posicin diferente segn el espesor del material y el radio de doblado.* El clculo de la fibra neutra es bsico para el clculo de los desarrollos de elementos dobladosPara obtener el desarrollo de un elemento doblado podemos hacerlo de dos formas distintasCortando varios desarrollos tericos y haciendo pruebas.En el primero de los casos hay que tener en cuenta que, si despus de ser doblada la pieza queremos aplanarla para conocer su desarrollo, este habr variado notablemente respecto al anterior, puesto que las zonas dobladas del material habrn estado sometidas a fuerzas de traccin, y en consecuencia de estiramiento. Con lo cual vemos que este procedimiento no es el ms idneo para realizar el clculo de desarrollos de piezas.Conociendo la posicin de la fibra neutra y calculando el desarrollo de la pieza.Esta forma es ms tcnica y fiable, nos permite conocer el desarrollo de la pieza con total garanta y en consecuencia el consumo de material y su coste.Como hemos dicho antes, conocer la situacin de la fibra neutra es bsico para poder calcular la longitud de material o chapa que necesitaremos para construir las piezas.La experiencia acumulada despus de muchas pruebas realizadas, nos indica que existen varios factores que inciden directamente sobre el clculo de la fibra neutra que son: El espesor del material El radio de doblado* Aunque existen otros factores variables que pueden afectar a dicho clculo: Diferencias centesimales que se hallen en el espesor de la chapa, la lubricacin o no de la misma al ser doblada y las tolerancias ms o menos ajustadas entre el punzn y la chapa.Aunque todos los factores son importantes y pueden afectar al desarrollo final de la pieza sobre todo cuando las tolerancias generales sean muy severas, nos limitaremos a tener en cuenta los factores indicados anteriormente , espesor del material y radio de doblado ya que son los ms importantes y fiables.* A continuacin se exponen los mtodos para el clculo de desarrollos. Un dato a tener en cuenta es que aunque se explicar mtodo a mtodo, a la hora de resolver ejercicios o problemas se usarn de manera indistinta pudindose mezclar frmulas de uno en otro ya que el objetivo final es la obtencin del desarrollo de la pieza. Clculo de la fibra neutra (solo tiene en cuenta dos factores) De forma aproximada (menos exacto) Clculo experimental (ms exacto tiene en cuenta mas factores) Mediante tablas (ms exacto tiene en cuenta mas factores) Desarrollo de un elemento doblado a 90Clculo de la fibra neutraEn este caso conoceremos la posicin de la fibra neutra en funcin del radio (r) y el espesor de la chapa o perfil (s)

Con el dato obtenido de la relacin anterior nos vamos a la tabla siguiente al apartado r (en este caso r no es el radio sino la relacin entre radio y espesor) y nos corresponder un factor que multiplicaremos por el espesor de la pieza. Ese valor es la distancia del interior de la curva a la fibra neutra. Para obtener el radio de la fibra neutra solo necesitaremos sumarle a ese valor obtenido el radio interior de la pieza.

De forma aproximadaPara obtener una pieza doblada, hay que partir de una pieza plana con el perfil adecuado, a este perfil plano se le denomina desarrollo de la pieza a obtener. El citado desarrollo se calculara con arreglo a la lnea media del espesor de la chapa si el doblez conservase dicho espesor, y as se hace, cometiendo un error despreciable, cuando se trata de doblar chapa fina de espesor e= 2 mm. Para mayores espesores, dada la importante reduccin que experimenta el espesor en el doblez, se debe considerar para el desarrollo, una lnea ms prxima al interior pudiendo adoptar para clculos preliminares los siguientes valores:

ri= radio interior

Una vez conocida la posicin de la lnea de desarrollo, fcilmente se puede calcular ste; para ello basta con determinar la longitud de dicha lnea y considerar la pieza desdoblada, es decir, abatidas sus caras sobre el plano horizontal. Clculo experimentalEn el nmero anterior se dieron valores aproximados de la distancia de la lnea de desarrollo a la cara interior de la pieza doblada. Naturalmente, estas distancias dependen del espesor de la chapa a doblar, as como de su naturaleza e incluso radio de curvatura; por esta razn, es recomendable realizar algunas pruebas prcticas de doblado con pequeas tiras del mismo material que se va a doblar, y a la vista de los resultados obtenidos determinar la posicin exacta de la lnea de desarrollo.

Para hacer la experiencia, basta con coger una pequea tira de chapa abcd (imagen anterior) y doblarla con el radio interior r que se desee, obteniendo entonces la pieza doblada abfg.

Naturalmente, la longitud L del desarrollo ha de coincidir con la longitud de la lnea de desarrollo correspondiente a la pieza doblada; por consiguiente, podremos escribir:

Lo ms prctico es calcular la longitud AB por la expresin:

Mediante tablas

Si desea obtener un desarrollo ms riguroso, es necesario tener en cuenta, adems del valor del espesor de la chapa, el radio interior del doblado, las caractersticas elsticas del material y del mismo ngulo de doblado. Tratndose de chapa de acero doblado a 90, se podra calcular con bastante exactitud el desarrollo L del doblez por medio de la expresin:

Siendo a y b las cotas de las alas dobladas segn la figuraSiendo k1 y k2 factores que sacaremos de las siguientes tablasK1, factor que depende del espesor de la chapa y del radio interior de dobladok2, factor que depende del alargamiento en % del material

Desarrollo de un elemento doblado a 90

La expresin se reduce a :

Para 2 dobleces: L = a + b + c - 2KPara 3 dobleces: L = a + b + c + d - 3K...............

El valor "K" se obtiene por tablas:

5.4 RECUPERACIN ELSTICA DESPES DEL DOBLADOSe llama factor de retorno o recuperacin elstica, al valor que la chapa tiende a recuperarse tan pronto como cesa la accin del punzn sobre la misma.Concluida la accin deformante a la que ha estado sometido el material, ste tiende a volver a su forma primitiva. ste fenmeno se debe a la propiedad que poseen los cuerpos de ser elsticos.Por los motivos expuestos anteriormente y siempre que se construya un molde de doblar, se debe tener en cuenta dicho factor de retorno, con la intencin de construir los punzones o matrices con los ngulos y radios debidamente modificados para que la pieza fabricada quede a las medidas del plano.La recuperacin elstica vara en funcin de los siguientes factores:El tipo de material. En un ensayo a traccin se puede comprobar cmo en funcin del material los diagramas de deformaciones son distintos. Por ejemplo, un acero duro tiene mayor recuperacin elstica que un acero al C.El espesor del material. A mayor espesor, menor recuperacin elstica.El radio de curvatura. A mayor radio, mayor recuperacin elstica.El ngulo de dobladoSegn se indica en la figura, debido a que es muy grande el radio de curvatura, se produce recuperacin elstica por no haber sido superado el lmite elstico. No ocurre lo mismo en el caso de ser muy pequeo el radio de curvatura; al contrario, existe deformacin permanente, aunque haya una cierta recuperacin elstica.

CLCULO DEL RADIO DEL PUNZN EN FUNCIN DEL RADIO DE CURVATURA, ESPESOR Y NGULO.

CONOCER EL RADIO R1Dividir R2 por el espesor del material S y el resultado ser X

Buscar el factor X en la horizontal inferior de la grfica y trazar una vertical hasta cruzar la curva correspondiente al material que vamos a doblar.Desde el punto de interseccin, trazar una horizontal hasta la vertical K.Para conocer R1 aplicar la frmula:

CONOCER EL NGULO X1Dividir el ngulo que deseamos tener en la pieza (X2) por el factor K hallado anteriormente.El resultado de dicha operacin ser el ngulo X1.

Por otra parte ver algunos valores orientativos referidos a la recuperacin elstica del material en la siguiente tabla:

5.5 MTODOS DE DOBLADO

La imagen anterior muestra las tres formas bsicas de accin del punzn doblador para efectuar un doblado o curvado, en sus respectivas fases inicial, intermedia y final, denominndose los distintos sistemas:

Doblador de accin central. ( primera imagen) o doblador en Y; es empleado preferentemente en el doblado de largos perfiles.Doblador de accin lateral ( imagen central), o doblador en L U, con el que se obtienen perfectos doblados, debido al pequeo brazo de palanca bajo el que acta el punzn; este sistema es el ms empleado para la obtencin de pequeas piezas dobladas. Doblador de acin frontal (ltima imagen), utilizado preferentemente en el doblado de periles cerrados y curvados. * Naturalmente, en un mismo til doblador se pueden emplear uno, dos o los tres sistemas.5.6 FUERZA NECESARIA PARA EL DOBLADOLa fuerza de doblado es aquella que necesitamos aplicar sobre un cuerpo, para someterlo a una deformacin permanente.Hay que tener en cuenta que la chapa en el momento de colocarse sobre la matriz para ser doblada, se comporta como un cuerpo slido, de tal manera que, para ser deformada necesitaremos aplicar una fuerza igual o superior a la resistencia que opone el material.*Siempre que sea posible se evitaran los cantos vivos, de manera que, el radio mnimo en las zonas de doblados sea igual o superior que el espesor de la chapa, con el fin de evitar el excesivo estiramiento de las fibras y la consiguiente rotura del material.

Existen factores que hacer variar el esfuerzo de la operacin de doblado y son:Segn la forma del dobladoEn forma de VEn forma de LEn forma de USegn el materialAnchura de dobladoEspesor del materialResistencia de la chapaESFUERZOS DE DOBLADO EN SECO (SIN LUBRICACIN)DOBLADO EN VPara el doblado de una chapa es necesario aplicar una fuerza capaz de provocar una deformacin permanente, cuyo comportamiento es similar al de una viga apoyada en sus extremos con carga puntual (F) en el centro.

La tensin de trabajo a la flexin sera igual a:

Siendo: Mf el momento flector mximoW el momento resistente de la seccin. Considerando que la pieza tenga seccin rectangular, resultar que:

Siendo:F= Fuerza necesaria para el dobladob= Ancho del material a doblar en mml= Distancia entre apoyos en mms= Espesor de la chapa en mmB = Resistencia del material a traccin en Kg/mm2f = Tensin de trabajo a la flexin en kg/mm2 necesarios para la deformacin permanente (f = 2 . B )La tensin de trabajo ser 2 veces la tensin de rotura

DOBLADO EN FORMA DE UEn el momento de iniciarse el doblado, la chapa se encuentra apoyada en su totalidad sobre el pisador central hasta que, el punzn superior presione y en su carrera de bajada doble los extremos de la pieza.

Siendo:F= Fuerza necesaria para el dobladob= Ancho del material a doblar en mml= Distancia entre apoyos en mms= Espesor de la chapa en mmB = Resistencia del material a traccin en Kg/mm2f = Tensin de trabajo a la flexin en kg/mm2 necesarios para la deformacin permanente (f = 2 . B ) La tensin de trabajo ser 2 veces la tensin de rotura

DOBLADO EN FORMA DE L

En el momento de iniciarse el doblado, la chapa se encuentra apoyada el extractor inferior y es presionada por el punzn superior.

Siendo:F= Fuerza necesaria para el dobladob= Ancho del material a doblar en mml= Distancia entre apoyos en mms= Espesor de la chapa en mmB = Resistencia del material a traccin en Kg/mm2f = Tensin de trabajo a la flexin en kg/mm2 necesarios para la deformacin permanente (f = 2 . B ) La tensin de trabajo ser 2 veces la tensin de roturaESFUERZO DE DOBLADO CON LUBRICACIN.Las fuerzas de doblado Fd se pueden calcular con suficiente aproximacin utilizando las siguientes frmulas: PARA DOBLADO EN V

Siendo la abertura de la y en la matriz de h = 12e y sus bordes redondeados con un radio r = 2e (mostrado en la imagen)

Siendo: B la resistencia a la traccin, Kc resistencia a la rotura al cizallamiento, b la longitud a doblar (mm) y e el espesor de la chapa.La siguiente tabla proporciona los valores de Kc

PARA EL DOBLADO EN V (NO CUMPLIENDO LOS REQUISITOS ANTERIORES)Se puede aplicar la siguiente frmula aproximada que proporciona valores con suficiente aproximacin:

PARA EL DOBLADO EN UKc es la resistencia al cizallamiento, y las frmulas son vlidas en el supuesto de que el radio interior del doblez sea al menos r=e; para mayores radios, el esfuerzo es menor.

Doblado en "U" (al aire)

Doblado en "U" (a tope)

Doblado en "U" (con sujetachapa)

Fuerza final del sujetachapas

Fuerza inicial del sujetachapas

(esta ultima solo nos interesa cuando sea un sujetachapas elstico

Doblado en "U" (Embutido)

PARA DOBLADO EN L, FRONTAL Y ENROLLADOEl esfuerzo de doblado desarrollado es un til doblador de accin frontal es muy variable y depende, adems, de la clase de operacin a realizar, es decir, segn se trate de doblado, curvado o enrollado.Doblado en "L"

Doblado en frontal

Enrollado

Siendo K:Para latn: K= 7kgf/mm2Para Acero suave: K= 10kgf/mm2Para Acero duro: K= 15kgf/mm2Representado por:B= Resistencia del material a la traccin (kgf/mm2)b= longitud del doblez en mme= espesor de la chapa en mmFUERZA DEL SUJETACHAPASEn el caso del doblado en L o en U, para evitar la deformacin de la chapa (imagen siguiente) es conveniente que el sujetachapa presione sobre aqulla con la fuerza de un 40 por 100 del valor de la fuerza de doblado.

* A los tiles dobladores en U se les suele colocar un expulsor (imagen siguiente), que tiene doble finalidad: expulsar la pieza despus de doblada y evitar que sta se curve durante el doblado (como en la imagen anterior); por esta ltima razn la fuerza con que debe actuar dicho expulsor tambin ser, al menos, el 40 por 100 de la fuerza de doblado.

En estos casos, la fuerza total que ha de vencer la prensa ser:La fuerza de doblado + fuerza de los muelles del expulsor.

5.7 RADIO MNIMO DE DOBLADO: DOBLECES MLTIPLES. DOBLADO DE PIEZAS AGUJEREADAS. PROCESO DE DOBLADORADIO MNIMO DE DOBLADO.Para evitar que se formen grietas en el doblez hay que garantizar un radio mnimo r cuyo valor ser:

Siendo K:

DOBLECES MLTIPLES.En los dobleces mltiples en un solo golpe de prensa, los radios que quedan hacia afuera se hacen por lo menos de:

* A pesar de estas precauciones, cuando se desee garantizar una cierta uniformidad de espesor de chapa, conviene utilizar un radio mnimo no inferior al espesor de la chapa doblada. DOBLADO DE PIEZAS AGUJEREADAS.Para que los agujeros no se ovalen es necesario que la distancia m prevista sea por lo menos:

El doblado de perfiles complejos de generatrices paralelas se hace ordinariamente sobre dobladores en V, realizando uno a uno los distintos dobleces que forman el perfil, en un orden conveniente que permita realizar todos los dobleces sin contratiempos o imposibilidad de realizacin.

PROCESO DE DOBLADO.Para establecer un proceso de doblado, se analiza el orden de operaciones a la inversa, o sea, cul fue el ltimo doblez realizado?, cul el penltimo?, etc. De esta forma se irn obteniendo cada vez piezas ms sencillas. El ltimo doblez realizado en una pieza con doblador en V, deja libre la bisectriz del ngulo, es decir, prolongada sta en ambos sentidos, no toca a la pieza en parte alguna: deshecho el doblez, hay que asegurarse de la posibilidad de colocacin de la pieza as obtenida sobre el til doblador.Una vez analizado el orden de operaciones, se establece el proceso a seguir, que seguir un orden inverso al del anlisis.5.8 FORMAS CONSTRUCTIVAS DE LOS TROQUELES DE DOBLARPrescindiendo de los que realizan operaciones complejas las principales clases de troqueles dobladores son las siguientes:TROQUELES SIMPLES DE DOBLARSe trata de troqueles elementales compuestos nicamente de punzn, matriz y elementos de referencia o posicionamiento.

Punzn- Es una pieza maciza, cuya zona de trabajo (parte inferior) tiene un perfil que no se corresponde con la superficie interna de la chapa. Suele ser de una sola pieza con el mango, pero si el punzn es grande, aqul puede ser postizo.Matriz- Es un bloque de acero cuya parte superior tiene un perfil que se corresponde con la parte externa de la chapa a doblar. Se construye de una o varias piezas y puede formar un slo bloque con la placa base o bien atornillarse a sta.Elementos de posicionamiento o referencia- Son dispositivos, casi siempre muy sencillos, que sirven para que la pieza a doblar pueda situarse perfectamente en la matriz. Los hay de muy diversas clases. Como norma general, hay que utilizar como elemento de referencia en la pieza la cara ms importante o previamente mecanizada en una fase anterior, por consiguiente, el sistema de referencia vendr determinado por la disposicin de las superficies fundamentales de la pieza.TROQUELES CON EXPULSORES O SUJETADORES

En muchos casos es imposible obtener una pieza correcta dejando la chapa de aportacin apoyada en la matriz, sin control de ningn gnero. La mayora de las veces es necesario proyectar expulsores o sujetadores cuya misin es:Sujecin exacta de la pieza en la posicin de referenciaPrensado de la misma para evitar arrugas o malformacionesAcompaar a la pieza en su recorrido para evitar desviacionesExpulsin de las piezas dobladasTROQUELES DE DOBLAR CON MATRICES GIRATORIAS O BASCLANTES

Cuando hay que doblar o curvar una pieza, cuya forma sea tal que impida la salida del punzn, es preciso emplear piezas mviles en la matriz. La solucin ms satisfactoria la proporcionan las piezas postizas, basculantes alrededor de un eje al bajar el punzn y que retroceden a su posicin primitiva al ascender ste.TROQUELES DE DOBLAR CON MATRICES DESLIZANTES.

En este tipo de troqueles las piezas mviles de la matriz no tienen movimiento giratorio, sino rectilneo, generalmente horizontal. La carrera de trabajo se produce por unos brazos empujadores semejantes a los de los troqueles cortadores provistos de planos inclinados. La carrera de retorno se realiza por medio de los mismos brazos o elsticamente.TROQUELES DE DOBLAR CON PUNZN DE DOBLE EFECTOSon muy utilizados cuando la pieza debe tener varios dobleces. En ellos, el punzn est dividido en dos o ms partes (mltiple efecto) que obran sucesivamente. En primer lugar actan las ms exteriores y, a continuacin, entran en accin todas las dems hasta completar la deformacin prevista, en una sola carrera de trabajo.

TROQUELES VARIOS DE DOBLARTroquel de punzn con partes mviles. Troquel de doble matriz y punzn mvil manejado a mano.

TROQUEL MIXTO PARA DOBLAR Y CORTAR

Es el que realiza al mismo tiempo las operaciones de doblar y cortar piezas de chapa. Hay que distinguir dos grupos, al primero pertenece todo troquel que ejecuta ambas operaciones, en un mismo golpe de prensa. El segundo est constituido por los troqueles progresivos.