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Guía completa del proceso y el equipo de corte por cizalla

Última actualización:
10 de mayo de 2024
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Índice

I. Parámetros del proceso de corte

El cálculo y la selección de los parámetros del proceso de corte se muestran en la Tabla 1; la relación T/R para algunos materiales se muestra en la Tabla 2; la temperatura de precalentamiento para el cizallado en caliente se muestra en la Tabla 3; las condiciones de cizallado para diferentes grados y especificaciones de materiales se muestran en la Tabla 4; la holgura razonable para las cuchillas de cizallado se muestra en la Tabla 5.

Tabla 1 Cálculo y selección de los parámetros del proceso de corte

Número de serieParámetrosCálculo y selección
1Fuerza de cizallamientoAl seleccionar con precisión el equipo de cizallamiento, verifique la magnitud de la fuerza de cizallamiento para asegurarse de que es inferior al tonelaje del equipo. La fuerza de cizallamiento puede calcularse mediante la siguiente fórmula
F=KAτb

donde:
- F es la fuerza cortante (N)
- A es el área de cizallamiento (mm2)
- K es un coeficiente que tiene en cuenta factores como el filo de la cuchilla, normalmente K=1,2~1,7
- τb es la resistencia al cizallamiento del material (10MPa), normalmente 0,7~0,8 veces la resistencia a la tracción, es decir, τ=(0,7~0,8)Rmo consulte el cuadro 2 para el cálculo
2Temperatura de cizallamientoPara materiales con mayor resistencia (dureza) y tamaños de sección transversal más grandes, precaliente el material antes del cizallado. La temperatura de calentamiento debe ser 350~550℃, ver Tabla 3 para más detalles. Consulte la Tabla 4 para elegir la condición de cizallado y decidir si es necesario el precalentamiento
3Brecha de cizallamientoPara garantizar la calidad del cizallado, debe haber un valor razonable de separación entre las cuchillas superior e inferior (véase la Tabla 5). Debe utilizarse un valor mayor cuando la dureza del material es alta o el tamaño de la sección transversal de la sección cizallada es grande, y un valor menor en caso contrario. También debe utilizarse un valor menor cuando el cizallamiento se realiza en caliente.

Cuadro 2 Relación de τba Rmpara algunos materiales

Materialτb/MPaRm/MPaτ/RmA (%)Nota
Q1952903360.86Recocido
375Endurecimiento por trabajo en frío
Q235341.74230.82Recocido
410Endurecimiento por trabajo en frío
Acero 152803600.7432
Acero 303564540.79Recocido
Acero 354205400.78Recocido
Calidades de acero 40, 45, 50460Recocido
Acero 7561010000.6110.8
30CrMnSiA75012000.6213.5Templado
Cobre puro1602000.8
H682003000.66
HPb59-12604200.62
Zinc1501870.91
2A121302300.5615Recocido
2A11220~240380~42015~20Después de la extrusión en caliente
6A02701300.5422Recocido

Tabla 3 Temperatura de precalentamiento para el cizallamiento por calentamiento

Dureza del material HBW269241229207
Temperatura de precalentamiento/℃550400380350

Nota: La temperatura de precalentamiento es la temperatura a la que se precalienta el propio material.

Tabla 4 Estado de cizallamiento de materiales de diferentes grados y especificaciones

Calidad del materialDiámetro en blanco o longitud lateral/mmDureza HBWEstado de cizallamiento
35 Acero≤75Corte en frío
80~85≥187Cizalla caliente
<187Corte en frío
>85Cizalla caliente
45 Acero≤60Corte en frío
65-75≥207Cizalla caliente
<207Corte en frío
>75Cizalla caliente
40Cr≤50Cizallamiento en frío
55-60≥241Cizalla en caliente
<241Cizallamiento en frío
>60Cizalla en caliente
45Cr
18CrMnTi
12Cr2NiA
≤35Cizallamiento en frío
40~48≥255Cizalla en caliente
≥255Cizallamiento en frío
>48Cizalla en caliente

Tabla 5 Espacio libre razonable para las cuchillas de la cizalla (unidad: mm)

Diámetro de la barraPor debajo del 2020~3030~4040~6060~90
Separación entre cuchillas0.2~10.5~1.50.8~21.5~2.52.0~3.0
Diámetro de la barra90~100100~120120~150150~180180~200
Separación entre cuchillas2.5~3.53~43.5~54.5~87~12

II. Cuchilla de corte

1. Tipo de cuchilla

Las cuchillas de la bancada de cizallado constan de dos piezas, una fijada en el asiento inferior de la matriz y la otra montada en la plantilla superior, accionadas por la corredera para moverse hacia arriba y hacia abajo para lograr el cizallado. Los tipos de cuchillas que se ven en la producción son variados. Las características de las cuchillas de una y varias ranuras se muestran en la Tabla 6, y las características de las cuchillas de uno y dos filos se muestran en la Tabla 7.

Tabla 6 Características de las palas de una y varias ranuras

CuchillaTipoDiagrama simplificadoCaracterísticas
Cuchilla de una ranuraTipo integralTanto la cuchilla superior como la inferior de la cizalla son de tipo abierto
La cuchilla inferior es una cuchilla de tipo cerrado, que impide que la barra se doble, utilizada para cortar barras pequeñas, mientras que la cuchilla superior (cuchilla móvil) sigue siendo de tipo abierto.
La cuchilla tiene filos de corte en los cuatro lados, lo que mejora la tasa de utilización de la cuchilla
Tipo de insertoPuede ahorrar algo de acero para herramientas, pero requiere un portacuchillas adicional
Mismas ventajas y desventajas que el anterior, además se puede utilizar en tres lados
Tipo de combinaciónPuede evitar la concentración de tensiones en las esquinas de la cuchilla integral, mejorando la vida útil de la cuchilla, pero también requiere un soporte de cuchilla.
Cuchilla multirranuraMisma forma y tamañoPuede cortar dos barras a la vez, mejorando la productividad, se utiliza para equipos grandes para cortar materiales pequeños
Como arriba, puede cortar tres piezas a la vez
Misma forma, diferentes tamañosPuede cortar varios formatos de diferentes tamaños a la vez
Diferentes formas y tamañosPuede cortar varias piezas de diferentes formas y tamaños a la vez
Tipo cerradoSin cambiar la cuchilla, puede cortar acero de diferentes formas y tamaños, utilizado en una máquina ferralladora. En el diagrama, 2 es la cuchilla móvil, 1 es la cuchilla estacionaria

Cuadro 7 Características de las cuchillas de uno y dos filos

CuchillaDiagrama simplificadoCaracterísticas
Hoja de un solo filoPuede reducir el brazo de palanca, pero al cortar, la cuchilla presiona más profundamente en el material malo, afectando a la calidad de la cara final, y sólo se puede utilizar en un lado
Hoja de doble filoPuede utilizarse por ambos lados, mejor calidad de la cara final

2. Diseño de la hoja

Al diseñar las cuchillas, se tienen en cuenta principalmente las dos condiciones siguientes: las especificaciones del proceso del equipo y la forma y el tamaño del material que se va a cortar.

(1) Cuchilla circular

El diseño de las palas circulares se muestra en la Tabla 8.

Tabla 8 Diseño de cuchillas circulares

Dimensiones principales
  • Radio del borde R
  • 1 - Altura de la hoja más baja
  • 2 - Altura de la hoja superior
  • A- Distancia desde la parte inferior del borde inferior de la cuchilla hasta la parte inferior de la cuchilla
  • B- Distancia desde la parte superior del borde superior de la cuchilla hasta el extremo superior de la cuchilla
No.ParámetrosCálculo y selección
1Radio del canto REl radio del borde depende principalmente del diámetro de la varilla que se va a cortar; una R demasiado grande puede aplanar excesivamente la sección transversal de la varilla, provocando a veces incluso grietas.

Si R es inferior a la mitad del diámetro de la varilla que se está cortando, el lado de la varilla tendrá muescas, lo que afectará a la vida útil de la cuchilla.

El radio del filo de la cuchilla también puede referirse a la Tabla 9, que se encuentra por el diámetro de la varilla que se corta
2Tamaño de cuchilla inferior ATomar datos empíricos de las especificaciones del proceso de los equipos

Cizalla de 5000kN, A=120~130mm

Cizalla de 10000kN, A=130~140mm
3Cuchilla superior tamaño BCuanto menor sea el valor de B, mejor, bajo la condición de garantizar la resistencia de la cuchilla y múltiples reafilados, se puede determinar mediante la siguiente fórmula

B=H-[S+A+(0,3~0,32)Dmin]

Donde H es la altura de la abertura de la cuchilla del lecho de cizallamiento (mm)

S es la carrera del lecho de cizallamiento (mm)
4Altura de las palas superior e inferior h 1 y h 2La altura del borde de la cuchilla superior e inferior deben ser iguales. Puede determinarse mediante la siguiente fórmula

1 =(H+A-B)/2 + (7~10)mm

2 =H-h 1 +(15~20)mm
5Dimensiones exteriores de la hojaEspesor de la pala C: Teniendo en cuenta principalmente la resistencia y la rigidez de la pala, se puede seleccionar

C = (0,25 a 0,5)D

donde D es el diámetro de la varilla a cortar (mm)

El grosor C y la anchura L de la cuchilla también pueden seleccionarse en función del tonelaje del equipo (véase la tabla 2-18).

El ángulo de inclinación α en la abertura de la pala puede ser de 10°.
6Orificios para pernosOrificios para los pernos de fijación de la hoja, generalmente 4 orificios, es decir, 2 orificios para la hoja móvil, 2 orificios para la hoja fija; en algunos casos, 6 orificios. Diámetros de los orificios d y D, distancias entre ejes l, l1, h3y el radio r de la ranura del pasador, todos ellos relacionados con el tonelaje del equipo, véase el cuadro 10.

Tabla 9 Radio del filo de la cuchilla (unidad: mm)

Diámetro de la varilla D28~3234~3638~4245~5054~5660~65
Radio del canto R171922.526.529.534.5
Diámetro de la barra D70~7580~8590~95100110130
Radio del canto R39.544.550535868

Tabla 10 Dimensiones de las plaquitas redondas (unidad: mm)

Tonelaje del equipo/kNdDll1h3rcL
500036552302255560419
1000048722602760680479

(2) Cuchillas de filo cuadrado

El acero cuadrado se cizalla generalmente a lo largo de la diagonal, y las cuchillas se dividen en tipos integrales y combinados. Véase la Tabla 11 para el diseño de cuchillas de filo cuadrado integrales.

Tabla 11 Diseño de cuchillas integrales de filo cuadrado

Dimensiones principales
No.ParámetrosCálculo y selección
1Cuchilla inferior Tamaño ATomar datos empíricos según el equipo

Para cizallas de 5000kN y 10000kN, se pueden tomar 110~120mm.
2Cuchilla superior Tamaño BB = H - [s + A + 0,7a min ]

Donde H-altura de la abertura de la cuchilla de corte (mm), obtenida de las especificaciones del proceso del equipo

carrera s de la cizalla (mm), consulte las especificaciones de proceso del equipo

min -la longitud lateral mínima del material cuadrado cortado por la misma cuchilla (mm), la longitud lateral máxima admisible del material cuadrado a cortar

Debe estar dentro del siguiente rango

max ≤ 1.25a min
3Altura de la hoja inferior h 1h1= (H + A - B) / 2 + (7 ~ 10) mm
4Altura de la hoja superior h 2h2= H - h1+ (15 ~ 20) mm
5Radio de la ranura de la matriz rPara evitar la concentración de tensiones y daños en la hoja durante el cizallado, debe utilizarse un filete en ángulo recto, véase la tabla 12.
6Dimensiones del perfil de la hojaLa determinación de las dimensiones del perfil de la cuchilla es la misma que para las cuchillas de bordes circulares
7Orificios para pernosEl diseño y las dimensiones correspondientes de los orificios para los pernos se ajustan al diseño de las cuchillas de bordes circulares

Tabla 12 Radio r de la ranura de la matriz (unidad: mm)

Longitud lateral del material cuadrado a<5050~7075~9090~105110~125130~150
Radio del filete r7912151521

(3) Cuchilla de filo plano

Las cuchillas para cortar acero plano pueden fabricarse con un filo plano, como se muestra en la figura adjunta de la Tabla 13. Tipo I, tanto la hoja superior como la inferior tienen ranuras, se utilizan para cortar materiales gruesos; Tipo II, la hoja superior no tiene ranuras, es decir, B es igual a h 2 , a menudo utilizadas para cortar materiales más finos. Ambos tipos cortan a lo largo del borde ancho del material plano.

Tabla 13 Diseño de la cuchilla de filo plano

Tipo I Dimensiones de la hojaTipo II Dimensiones de la hoja
Diagrama
No.ParámetrosCálculo y selección
1Cuchilla inferior Tamaño ATomar datos empíricos basados en el tonelaje de los equipos

Cizalla de 5000kN, A = 175mm

Cizalla de 10000kN, A = 190mm
Cuchilla tipo II y tipo I

La única diferencia es que la hoja superior no tiene ranura, es decir, B es igual a h2.

En cuanto a las dimensiones, determinación como la anterior
2Cuchilla superior tamaño BEl borde superior de la cuchilla (cuchilla móvil) debe estar por debajo del borde inferior de la cuchilla en el punto muerto inferior de la carrera, se puede determinar mediante la siguiente fórmula

B = H - S - A + (5 a 10) mm
3Longitud del canto CLa longitud del filo viene determinada principalmente por el tamaño del acero plano que se va a cortar, por comodidad

Durante el lijado, el material debe ser ligeramente más ancho que la medida

C = banchura+ (20~30) mm

M = (L - C) / 2 mm
4Alturas superior e inferior de la hoja h2y h1 h1=(H+A-B)/2 + 10mm
h2=H-h1+20mm
5Dimensiones de la hojaLa determinación de las dimensiones es la misma que para los bordes de cuchillas circulares
6Orificios para pernosEl diseño y las dimensiones relevantes de los orificios para los pernos se muestran en el diseño del borde de la cuchilla circular

3. Sujeciones de la hoja

Los elementos de fijación de las palas incluyen principalmente pernos, pasadores de fijación y tuercas, diseñados en función del tonelaje del equipo, véanse las tablas 14 y 15.

Tabla 14 Dimensiones de los pernos y pasadores

Tonelaje de la cizallaPernoTamaño del perno y del pasador/mm
dLlhDKARd1
5000kNPerno superiorM3320070205225174.59
Perno inferiorM3326070205225174.59
10000kNPerno superiorM4227090287034265.511
Perno inferiorM4236090287034265.511

Tabla 15 Dimensiones de las tuercas

Tonelaje de la cizalla/kNTamaño de la tuerca/mm
dHsDD1
50001M33305057.847
100001M42357080.866

4. Material de la cuchilla

Durante el proceso de corte, la cuchilla sufre un gran desgaste, por lo que el material utilizado para fabricar la cuchilla debe tener una gran resistencia al desgaste, y su dureza debe ser más del doble de la del material que se va a cortar. Para las cuchillas de corte en caliente, también se requiere un cierto nivel de dureza en caliente, lo que significa que la cuchilla debe conservar la dureza necesaria a la temperatura de corte.

A la hora de elegir específicamente, también deben tenerse en cuenta factores como el tamaño de la cuchilla y el grado del material que se va a cortar. La dureza y las aplicaciones de los materiales para las cuchillas de cizallado en frío y en caliente se muestran en la Tabla 16 y la Tabla 17.

Tabla 16 Dureza y aplicación de los materiales de las cuchillas de cizallado en frío

MaterialTratamiento térmico Dureza HRCAplicación
Acero al carbono para herramientasT7, T858~62Se utiliza para cuchillas pequeñas y se produce en lotes pequeños
T9, T1058~62
Acero aleado para herramientasCr, 9SiCr58~62Se utiliza para cuchillas grandes, producción en serie por lotes
CrWMn60~62
7Cr3, 8Cr350~55
Cr12Mo, Cr12MoV58~62

Tabla 17 Dureza y aplicación de los materiales de las cuchillas de cizallado en caliente

MaterialTratamiento térmico Dureza HRCAplicación
5CrMnMo42~45Se utiliza para la producción en serie de lotes con temperaturas de corte superiores a 200℃.
5CrNiMo45~47
3Cr2W8V45~48
5CrW2Si45~50
6CrW2Si45~50
T7, T8, T9, T1055~60Se utiliza para cuchillas pequeñas y producción de lotes pequeños con temperaturas de corte inferiores a 150℃.

III. Especificaciones y capacidad de producción del equipo de cizallamiento

Las especificaciones del equipo de cizallado se muestran en la Tabla 18 y la Tabla 19. La capacidad de producción de cizallamiento se muestra en las Tablas 20 y 21.

Tabla 18 Especificaciones de los equipos especiales de cizallado

Nombre del equipoModeloCapacidad máxima de corte/mm
Diámetro de acero redondoLongitud lateral de acero cuadrado
Máquina siderúrgicaQ34-10Φ3528
Q34-16Φ4540
Q34-16AΦ3835
Q34-25Φ6555
Cizalla de barras

(Cama de cizallamiento de manivela)
Q42-250Φ90-
Q42-500Φ132125
10000kNΦ190180
12500kNΦ210185
16000kNΦ250 220
Cizalla para palanquillasQA95-100Φ50 (cizallamiento en frío)50 (cizallamiento en frío)
-150 (cizallamiento en caliente)

Tabla 19 Parámetros técnicos de la cizalla de barras tipo Q42

Parámetros técnicosModelo
Q42-250AQ42-500QA42-500QA42-500AQ42-1000A
Fuerza máxima de cizallamiento/kN250050005000500010000
Diámetro máximo de corte/mmΦ100 (Cuando R m ≥450MPa)Φ132 (Cuando R m ≥450MPa)Φ105 (Cuando R m ≥700MPa)p115 (Cuando R m ≥620MPa)Φ190(R m ≥450MPa cuando)
Número de golpes/(veces/min)3018383816
Carrera Altura/mm801009090140
Material Tope Alcance/mm55 ~500110 ~100065~50065~500120 ~1000
Potencia del motor/kW1730403075

Nota: Los equipos que figuran en la tabla son producidos por Shenyang Forging Machine Tool Factory.

Cuadro 20 Capacidad de producción de cizallas (I) (Unidad: piezas/h)

Blanco Diámetro/mmDiferentes longitudes de tocho/mm
100200300400600800100012001400160018002000
Φ202100160014001250800720650590380340300270
Φ301900140013501150760680600540360320290260
Φ401500120011001000660600540490320290260230
Φ5013001000900800520470420380250220200180
Φ601050800720650430390350320210200170150
Φ70 900700630550360330300270180160140130
Φ80800600540480320290260240160140130120
Φ90650500450400260230210190130120110100
Φ10045035031028018016014013090807065
Φ11030037025016014013012080706560
p12025023021014013012011070605550
Φ130200180160110100908055504540
Φ1401501301208070605535302725
Φ15011090805045403525232120

Nota: Los datos de la tabla deben reducirse en 20% durante el cizallamiento en caliente.

Cuadro 21 Capacidad de producción de cizallado (II) (Unidad: kt/a)

Nombre del equipoMasa media de tocho/kg
0.25~0.60.6~1.01.0~1.61.6~2.52.5~4.04.0~6
Cama de cizalla de manivelaCorte en frío 1 pieza simultáneamente---101215
Corte en frío 2 piezas simultáneamente---151822
Corte en caliente 1 pieza simultáneamente---81012
Corte en caliente 2 piezas simultáneamente---121518
Máquina siderúrgica-45.26.58.511
Prensa de manivela1.32.34---
Sierra0.060.080.10.140.210.27
Nombre del equipoMasa media del blanco/kg
De 6 a 10 años10 a 16 añosDe 16 a 25 años25 a 40De 40 a 6060 a 100
Cizalla de manivelaCorte simultáneo en frío de 1 pieza182226313643
Corte simultáneo en frío de 2 piezas2733394554-
Corte simultáneo en caliente de 1 pieza141821242934
Corte simultáneo en caliente de 2 piezas2226313643-
Máquina siderúrgica14182327--
Prensa de manivela------
Sierra0.40.480.60.9--
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