Las ventajas de los muelles de gas de nitrógeno son muchas, lo que los hace cada vez más populares a medida que los formadores de metales buscan un control exacto de presión en la matriz. Durante mucho tiempo han sido el sistema de presión de matriz de elección para estampadoras automotrices, por ejemplo, que valoran la fiabilidad a largo plazo, la compactez y el control exacto de la presión que proporcionan estos muelles.

Presión sobre el contacto

Los muelles de gas utilizan la presión del gas para producir una fuerza neta. La presión actúa sobre arod o pistón y da como resultado una fuerza pro

 

porcional a la presión de carga de gas. A diferencia de un muelle de acero o uretano, la fuerza nominal de un muelle de gas se logra en contacto o tan pronto como la varilla comienza a comprimirse. La fuerza se calcula multiplicando el área efectiva de la varilla o pistón por su presión de carga, por ejemplo, 1,0 pulgadas cuadradas por 2000 psi = 2000 libras de fuerza. La mayoría de los muelles de gas están cargados a 2175 psi o menos.

Los muelles de uretano y acero trabajan sobre el principio de deformación de un material elástico. La fuerza inicial en contacto es efectivamente cero y aumenta proporcionalmente con el desplazamiento a medida que el material sufre mayor tensión. Para lograr una alta fuerza inicial, se debe precargar un muelle de uretano o acero. Durante la operación, el muelle precargado sufre una mayor proporción de desplazamiento, haciendo que la vida útil del muelle disminuya a medida que el material alcanza sus límites de fatiga.

Los muelles de gas emplean nitrógeno porque no es reactivo, comúnmente disponible a la presión requerida y barato, otros gases inertes cuestan mucho más que el nitrógeno. El aire es indeseable debido a su contenido significativo de oxígeno y humedad. Por otra parte, el nitrógeno seco no reacciona con los aceites lubricantes ni corroe los componentes del cilindro.

Después de la compresión, la presión del muelle de gas aumenta en proporción a la disminución del volumen de gas. Si el volumen se reduce a la mitad, la presión de carga se duplica. Por esta razón, es deseable incluir un volumen añadido significativo, reduciendo así la cantidad de aumento de presión causado cuando se comprime la varilla de pistón del cilindro. A medida que aumenta la presión, la fuerza

aumento en proporción directa. Para la mayoría de las aplicaciones, la presión no debe aumentar en más del 75 por ciento de la presión en reposo del muelle. Esto da como resultado temperaturas de enfriamiento dentro del muelle, facilitando una vida útil más larga del muelle de gas. Ciertas operaciones de formación de metales, por ejemplo, el estirado profundo, pueden requerir una curva de fuerza plana media a lo largo de las líneas de un aumento del 10 al 20 por ciento. Sin embargo, tratar de lograr un aumento de presión inferior al 10 por ciento es impráctico porque los requisitos de volumen de gas son tan grandes.

Todos los tipos para todas las necesidades Tres tipos principales de muelles de gas

uso en matrices de estampado: autónomo, enlazado y colector.

Los muelles de gas de nitrógeno autónomos contienen gas presurizado en un cuerpo de cilindro cerrado y sellan la varilla o el pistón. Estas unidades precargadas pueden llenarse o descargarse a una presión deseada a través de una válvula de retención. Esto significa que la fuerza que producen está preestablecida antes de la instalación en la matriz. Una célula de carga hidráulica o electrónica mide la fuerza sin pérdida de gas del muelle.

 

Generalmente, los muelles de gas sellados por varilla tienen una altura más compacta que los modelos sellados por pistón, y el pistón en un muelle sellado por varilla actúa solo como un retenedor y no realiza ningún sellado. El área productora de fuerza de este tipo de muelle se centra alrededor del diámetro de la varilla de pistón, con la varilla endurecida y pulida que actúa como una superficie de sellado y de guía para el muelle.

 

Los muelles de gas sellados por pistón sellan el ID del cuerpo del cilindro, con la fuerza producida en el área del diámetro del pistón. Las unidades selladas por pistón ofrecen más tonelaje de fuerza por OD del muelle de gas, pero tienden a ser más altos ya que el volumen de gas debe añadirse verticalmente.

Los muelles de gas de nitrógeno autónomos estándares pueden ser conducidos a un panel de control de presión común, lo que permite el funcionamiento conectado. Una disposición conectada permite a los usuarios llenar, descargar y controlar la presión del sistema desde el exterior de la matriz. La unión de muelles entre sí aporta una gran ventaja: presión uniforme y verificable en todo el sistema. Enlace

puede emplear diferentes opciones de tuberías, la mayoría usando sellos de cara de anillo tórico en cada accesorio. Algunos fabricantes pueden proporcionar sistemas de enlace pre-montados y probados en una subplaca, lo que permite una instalación sin problemas. Mangueras especiales y accesorios hacen que la unión de cilindros más pequeños sea un proceso simplificado en comparación con hace unos pocos años.

Los muelles de gas de tipo colector son conjuntos de carcasa y varilla roscados en una placa gruesa o colector, perforados para acomodar el volumen de gas. Un panel de control se transporta a un lado de la placa colectora. Debido a que el colector se convierte en parte del conjunto de matrices, el colector debe incorporarse durante el diseño de matrices.

Presión mental y lubricante En general, el mantenimiento del muelle de gas es

Un asunto sencillo. Al retirar una matriz para el mantenimiento rutinario, la sala de herramientas por sonnel debe usar una célula de carga para verificar la presión del muelle. Los fabricantes de muelles pueden proporcionar un calendario para llevar a cabo comprobaciones de presión basadas en el número de golpes realizados por los muelles. Los usuarios también deben permitir el drenaje adecuado del lubricante de la matriz de los bolsillos que redondean los muelles, lo que ayuda a una larga vida útil de la matriz. Si los muelles de gas requieren reparación, la mayoría se pueden volver a trabajar en pocos minutos cambiando el cartucho interno o los sellos. El diseño reparable de los muelles de gas aporta una ventaja de coste.

 

Una serie de aplicaciones

Fuentes de gas en una variedad de formas,

fuerzas y diámetros - puede responder a la llamada en prácticamente todas las situaciones en las que se necesita fuerza dentro de la matriz. Las aplicaciones incluyen el material de elevación, la sujeción de una perla en una matriz de estiramiento y la retirada de la punta durante el blanqueo. Los muelles de gas también han hecho incursiones para aplicaciones especializadas tales como la expulsión de partes.

Este diagrama muestra los muelles de gas utilizados para el estirado y la expulsión de piezas, con muelles enlazados contenidos en la matriz superior.

 

¿Estás pensando en cambiar de bobina a gas? Si una matriz funciona a velocidades de producción de alto volumen y sus muelles helicoidales requieren una sustitución frecuente, los muelles de gas son alternativas que pueden reducir el tiempo de inactividad causado por tal sustitución de muelles. Si se requiere un cambio, la adaptación puede ser sencilla, a menudo solo requiere modificaciones menores como el uso de un espaciador porque los muelles de gas pueden ser más cortos que los muelles en bobina que reemplazan. En la mayoría de los casos, se necesitarán menos muelles de gas nitrógeno para lograr la fuerza total deseada. Y en casi todos los casos, los muelles de gas están disponibles en diámetros que coinciden con los de los bolsillos de los muelles helicoidales.

Este corte de una matriz en blanco y de perforación muestra un sistema de resorte nitrógeno-gas enlazado en la matriz inferior.

La ventaja del gas-resorte

Los muelles de gas de nitrógeno ofrecen una serie de beneficios a las estampadoras que buscan

sacar el máximo provecho de las herramientas. Ellos:

• Proporcionar fuerza en contacto y no requerir precarga;

• Están disponibles en perfiles compactos que requieren menos cierre de matriz

altura; proporcionan fuerzas altas y repetibles y ofrecen ciclos de vida largos;

• Son compactos y producen fuerzas altas, lo que permite el logro de la fuerza deseada con menos muelles;

• Se puede reparar de forma sencilla y económica;

• Puede operarse en un sistema conectado, proporcionando control de presión a través de un panel de control situado fuera de la matriz.