Troqueles: cómo elegir el adecuado para su proceso

Los troqueles son fundamentales en operaciones de manufactura y están diseñados para cortar o dar forma a materiales mediante la aplicación de presión. Su uso es común en sectores como el automotriz, el aeroespacial y el electrónico, donde se requiere precisión en procesos de conformado, corte y embutido de materiales.

En términos técnicos, los troqueles se utilizan en de prensas industriales y se seleccionan cuidadosamente según las necesidades específicas de cada aplicación. Factores como la complejidad de las piezas que se van a fabricar, los volúmenes de producción y las tolerancias dimensionales requeridas son determinantes en el diseño y la funcionalidad del troquel más adecuado.

¿Para qué sirve un troquel?

El término “troquel” se emplea frecuentemente como sinónimo de “herramienta” dentro del campo de “herramientas y troqueles”. Aunque todos los troqueles son herramientas, no todas las herramientas son troqueles.

En el trabajo con metales, el término herramienta abarca cualquier dispositivo mecánico utilizado para cortar, formar, soportar o moldear metales, incluidas plantillas, fijaciones, taladros y cuchillas de corte.

A diferencia de estas herramientas generales, los troqueles son dispositivos especializados diseñados para cambiar funcionalmente la forma de un metal. Actúan principalmente en prensas como el componente “hembra”, trabajando en conjunto con un componente “macho”para conformar materiales de manera precisa y eficiente.

Esta capacidad de dar forma específica y repetitiva a los metales hace de los troqueles elementos esenciales para la producción en masa de componentes metálicos, ya que permiten crear piezas con alta precisión y a gran velocidad.

Clasificación de troqueles según su función y aplicación

Según Engineering Specialties, los términos “herramienta” y “troquel” se utilizan de manera intercambiable en la industria, aunque los troqueles poseen características específicas que los diferencian como componentes especializados dentro del proceso de conformado.

Los troqueles pueden clasificarse según su función principal en troqueles de corte, que eliminan material, o troqueles de conformado, que modifican la forma del material sin eliminarlo; Sin embargo, algunas herramientas combinan ambas funciones, ampliando las categorías tradicionales. Una clasificación adicional se basa en el número de acciones realizadas en cada golpe de prensa.

Troqueles simples

Realizan una sola operación de corte o conformado por cada golpe de  prensa. Son ideales para diseños simples y procesos de bajo costo, aunque presentan limitaciones en proyectos más complejos.

Troqueles compuestos

Ejecutan múltiples acciones de corte o conformado en un solo golpe de prensa, aumentando la eficiencia al reducir la necesidad de transferir manualmente la pieza entre estaciones. Son ideales para procesos de mediana complejidad.

Troqueles progresivos

Operan sobre una tira continua de metal, avanzando a través de múltiples estaciones en una sola prensa. Estos troqueles son altamente eficientes para producciones de alto volumen y requieren diseños más complejos.

Troqueles de transferencia

Operan sobre una tira continua de metal, avanzando a través de múltiples estaciones en una sola prensa.

Troqueles múltiples

Emplean varios troqueles conectados para fabricar múltiples piezas simultáneamente, maximizando la productividad en aplicaciones de producción en masa.

El diseño de cada tipo de troquel está estrechamente ligado a las necesidades específicas del proceso de manufactura. Los troqueles simples y compuestos son útiles en etapas iniciales o en proyectos de menor complejidad, mientras que los troqueles progresivos y de transferencia se emplean en procesos automatizados y de alto rendimiento. Por su parte, los troqueles múltiples se destacan en aplicaciones que requieren maximizar la producción en el menor tiempo posible.

La selección del tipo de troquel depende de factores como la geometría de las piezas, los volúmenes de producción y las tolerancias dimensionales requeridas, elementos que son cruciales para garantizar la eficiencia y la calidad en el proceso de manufactura.

Diseño y fabricación de troqueles: claves para la precisión

Según información de Phoenix Group, el proceso de creación de un troquel comienza con el diseño del producto según las especificaciones del cliente, seguido del diseño del troquel que producirá dicha pieza. Este paso es fundamental, ya que cualquier error no detectado puede afectar todas las actividades posteriores en la cadena de producción.

• Diseño y preparación del material

Inicialmente, se selecciona el tipo de material en función de las necesidades del troquel, que pueden incluir el tipo de material de la pieza, su forma, el tonelaje calculado y la producción anual esperada. El acero es el material más utilizado, aunque los materiales del troquel pueden variar desde el carburo hasta la madera.

Para la mayoría de las aplicaciones, es crucial que el material sea cuadrado para garantizar un mecanizado preciso. Este material preformateado se puede pedir al proveedor o mecanizar en un centro de control numérico computarizado (CNC).

• Mecanizado y tratamiento térmico

En el CNC, se mecanizan los componentes del troquel hasta alcanzar las dimensiones finales o dejar un exceso de material para procesos posteriores como rectificado, fresado duro o electroerosión por hilo. En esta fase se completan detalles como roscas y agujeros para tornillos, mientras que los pasadores se dejan más pequeños para un acabado más preciso posteriormente.

Los detalles críticos del trabajo se someten a tratamiento térmico, y si se espera que sean recubiertos antes de la entrega final, el tratamiento térmico debe ser compatible con el recubrimiento futuro.

• Mecanizado de acabado y ensamblaje

Una vez tratado térmicamente, se procede al mecanizado de acabado mediante métodos como la electroerosión por hilo, la rectificación por coordenadas, el pulido, la rectificación superficial y el fresado duro. Estos métodos dependen de las tolerancias requeridas, los acabados superficiales y la capacidad del taller.

Concluido el mecanizado, el troquel se ensambla, se realiza una prueba en seco para verificar que no haya interferencias peligrosas y, por último, se coloca en una prensa para realizar la prueba final. El objetivo de esta última es verificar la precisión de la pieza, su consistencia y la capacidad de producción del troquel.

Componentes de un troquel

• Zapatas superior e inferior: bases de acero o hierro fundido en las que se montan el resto de componentes del troquel.
• Pasadores guía y casquillos: mantienen la capacidad de localización del troquel. Los pasadores suele ser de acero endurecido y los casquillos de bronce impregnado.
• Punzones: elementos masculinos que, dependiendo de su aplicación, funcionan como herramientas de formado o corte.
• Acero de troquel y cavidades: formas femeninas que trabajan junto a los punzones para dar forma al material.
• Almohadilla de expulsión: extrae el material de los punzones después de cada ciclo de la prensa.
• Bloques de tope: evitan daños catastróficos en el troquel en caso de un accidente.
• Pilotos y calibres: ayudan a posicionar la tira o la pieza antes de cortarla y formarla.
• Muelles: aplican presión, extraen la pieza de la herramienta o devuelven los componentes a su posición inicial.