Botones de matriz y punzones de carburo de tungsteno: con cabeza o rectos, con retención de recortes o sin obstrucción, y qué especificar
· Vanguard Carbide
Las formas normalizadas de las matrices de botón y los punzones de carburo, para qué sirve cada una, las tolerancias que publican los catálogos para ellos y la lista de comprobación que debe enviar al pedir la pieza de carburo o su preforma.
La respuesta breve
Las matrices de botón de carburo (botones de matriz, matrices) y los punzones de carburo se presentan en un número reducido de formas estándar: con cabeza o rectas y, en el caso de las matrices de botón, lisas, con retención de recortes o sin obstrucción. La forma determina qué dimensiones son ajustadas, qué características deben mecanizarse en el carburo y cómo se asienta la pieza en la matriz.
Si va a pedir la pieza de carburo, ya sea un botón terminado o una preforma para acabarla usted mismo, el proveedor necesita conocer la forma y también el tamaño. Este artículo explica las formas, utilizando datos de catálogo publicados y dos artículos sobre fabricación de matrices como referencias, y finaliza con una lista de verificación de lo que debe especificar.
Botones de matriz con cabeza y rectos
La ISO 8977:2003 establece las dimensiones básicas y las tolerancias para matrices sin cabeza y con cabeza (matrices de botón) con diámetros exteriores de 5 a 50 mm. Sus dimensiones están armonizadas con punzones fabricados según ISO 8020. Se revisó y confirmó por última vez en 2025.
Un botón con cabeza tiene un collar en la parte superior, que normalmente se aloja en un avellanado de la placa de matriz. Un botón recto (sin cabeza) es un cilindro liso prensado en la placa. En ambos casos, el diámetro exterior tiene un ajuste por presión y se rectifica a unas pocas micras.
Por ejemplo, un gran proveedor de catálogo incluye sus matrices de botón de carburo con una tolerancia del vástago de m5 para los tipos con cabeza y n5 para los tipos rectos, o una tolerancia solo positiva de 0 a +0.005 mm, en un grado de carburo HIP de 87–88 HRA. En el mismo catálogo, la tolerancia estándar de longitud total es de +0.2 a +0.4 mm, con tolerancias de longitud más ajustadas disponibles como opciones. Los botones con cabeza pueden pedirse con uno o dos planos de llave en la cabeza. Un orificio con forma (no redondo) debe alinearse con el punzón, y un plano en la cabeza es una forma de orientar el botón.
| Diámetro del vástago | m5 (con cabeza) | n5 (recto) |
|---|---|---|
| 3 mm | +0.002 a +0.006 mm | +0.004 a +0.008 mm |
| 4 y 5 mm | +0.004 a +0.009 mm | +0.008 a +0.013 mm |
| 8 y 10 mm | +0.006 a +0.012 mm | +0.010 a +0.016 mm |
Lo importante al hacer el pedido: el diámetro exterior, el orificio y la longitud son las dimensiones que llevan tolerancias. Si compra una preforma para acabarla usted mismo, indique cuáles de ellas va a rectificar, para que la preforma deje material en esas superficies.
Botones lisos, con retención de recortes y sin obstrucción:
Los distintos tipos de botones de matriz existen principalmente debido al arrastre de recortes. Como explica Art Hedrick en The Fabricator, el arrastre de recortes se produce cuando el trozo de desecho (el recorte) se adhiere a la cara del punzón al retirarlo y vuelve a salir hacia arriba por el botón. Un recorte arrastrado puede dañar las piezas y las matrices, y el aire atrapado que forma una bolsa de vacío bajo la cara del punzón es una causa principal.
Entre las soluciones descritas en ese artículo se incluyen respiraderos y pasadores expulsores con muelle en el punzón, una menor holgura entre punzón y matriz (que ayuda, pero acorta la vida útil del punzón y del botón) y botones diseñados para retener el recorte:
- Botones de control de recortes: dos pequeñas ranuras mecanizadas en ángulo en la matriz generan una rebaba en el recorte que lo acuña en su posición.
- Botones de sujeción del recorte: las púas de la matriz se clavan en el recorte.
- Botones de conicidad inversa (boca acampanada): el orificio se estrecha ligeramente, de modo que el recorte queda retenido por compresión. Para la mayoría de las operaciones de punzonado, una conicidad de 0.0005 a 0.001 inch es más que suficiente, y una conicidad excesiva puede partir la matriz.
- Unidades de vacío que aspiran los recortes hacia el interior de la matriz.
Los botones de retención de recortes del catálogo se basan en la misma idea y se suministran con límites publicados. El catálogo citado anteriormente los recoge como:
| Límite | Valor |
|---|---|
| Diámetro del orificio | 1.0 a 16 mm |
| Resistencia a la tracción de la pieza de trabajo | Hasta 1177 N/mm² |
| Espesor de la pieza de trabajo | Al menos 0.15 mm |
| Holgura por lado | Menos del 20 % del espesor de la pieza de trabajo; con más holgura no cabe esperar el efecto de retención |
Como estos botones funcionan formando pequeñas protuberancias en el recorte, el catálogo indica que no son adecuados para orificios de precisión ni cuando la pieza punzonada es el producto.
Los botones antiobstrucción funcionan al contrario: ayudan a que el recorte salga. En el tipo antiobstrucción del catálogo, un orificio de entrada de aire situado cerca del orificio conformado permite que un dispositivo de vacío aspire aire a través del botón, y el flujo de aire evacua el recorte mejor que el vacío por sí solo. El mismo catálogo indica el desahogo del botón como una conicidad de 1/50, 1/100 o 1/150: una conicidad de 1/50 aumenta 1 mm de diámetro cada 50 mm de longitud, aproximadamente 1.15°.
Punzones y punzones piloto
La gama de punzones piloto de carburo del mismo proveedor muestra cómo se suelen describir las variantes de punzón. Las familias se suministran con punta redonda (R), cónica o de ángulo agudo; la mayoría en versiones estándar, lapidadas o recubiertas de TiCN, todas en un grado de carburo HIP:
- Punzones estándar, tolerancia de mango m5
- Punzones con ranuras de chavetero, con cabeza o rectos
- Punzones rectos sin cabeza
- Punzones para fijación a la placa pisadora, con cabeza o rectos
- Punzones móviles con mango g6, que está por debajo de la medida nominal para que el punzón pueda deslizarse: −0.002 a −0.008 mm para mangos de 1.6 a 3 mm, hasta −0.006 a −0.017 mm para mangos de 13 y 16 mm
Cuando solicite un punzón de carburo o una preforma para punzón, el ajuste del mango (a presión o deslizante), si lleva cabeza, la forma de la punta y el acabado influyen en cómo se rectifica la pieza. Especifíquelos en la consulta o envíe la designación tipo catálogo que va a sustituir junto con su plano.
Elección del grado para punzones y botones de matriz
En Carburo en utillaje y matrices (The Fabricator), las principales variables son el tamaño de grano y el contenido de cobalto: un grano más fino es más duro, más resistente al desgaste y más frágil; un mayor contenido de cobalto da un material más blando y tenaz. El artículo también destaca dos propiedades importantes en la estampación: la resistencia a la corrosión, ya que el ligante de cobalto puede lixiviarse durante la electroerosión por hilo en dieléctrico, el rectificado con emulsión o por efecto de lubricantes corrosivos; y la estabilidad del filo.
El artículo describe una prueba de troquelado de acero inoxidable de 0.065-inch con un punzón de electroerosión por hilo:
| Grado probado | Resultado |
|---|---|
| 15% de cobalto, grano submicrónico | Se astilló al retirar el punzón después de 500 golpes; la mala calidad superficial y la corrosión provocaron agarrotamiento en el filo |
| 15% de cobalto, grano grueso | Desgaste excesivo después de 5,000 golpes |
| 12% de cobalto, grano medio, resistente a la corrosión | 50,000 golpes; 80,000 después de mejorar la lubricación |
Estos son resultados de una aplicación concreta, no cifras generales de vida útil. Lo que muestran es que el cambio que parece más económico, un grado más tenaz, no siempre es la solución. El mismo artículo señala que un astillado en la parte superior del punzón puede indicar un acabado superficial deficiente, agarrotamiento o una holgura excesiva, mientras que un astillado en el lateral puede indicar una holgura demasiado pequeña o una resistencia al impacto insuficiente.
Nuestra página de bloques de carburo enumera las clases de grado que utilizamos para estampación. Indíquenos qué estampa, su espesor y la cadencia de golpes, y si la pieza se cortará por electroerosión por hilo; le propondremos un grado junto con su ficha técnica.
Qué especificar al solicitar la pieza de carburo
| Elemento | Por qué es importante |
|---|---|
| Tipo: con cabeza o recto; liso, con retención de recortes o que no se obstruye | Determina qué características se mecanizan en el carburo |
| Diámetro exterior o del vástago y su ajuste (m5, n5, g6 o una tolerancia solo positiva) | Ajuste por interferencia o ajuste deslizante; rectificado a micras |
| Longitud total, diámetro de cabeza y espesor de cabeza, con tolerancias | Las tolerancias de longitud estándar del catálogo son amplias a menos que solicite unas más ajustadas |
| Tamaño y forma del orificio, longitud de la faja y conicidad de alivio | La parte activa del botón |
| Planos para llave u otras características de orientación | Necesarios para orificios perfilados |
| Material a estampar, su espesor y la cadencia de golpes | Determina el grado |
| Pieza terminada o preforma con sobreespesor de rectificado; rectificado o electroerosión por hilo | Cambia el tamaño de la preforma y favorece un grado resistente a la corrosión para electroerosión por hilo |
| Cantidad y si se repite | Precio y cómo se fabrica la pieza |
Para preformas redondas para punzones y botones, en estado sinterizado o rectificadas, consulte nuestra página de preformas para punzones y matrices.
Preguntas frecuentes
¿Qué significan m5, n5 y g6 en un punzón o un botón de matriz?
Son clases de tolerancia ISO para el diámetro del vástago. m5 y n5 sitúan el diámetro ligeramente por encima del nominal para un ajuste por interferencia en la placa de matriz; g6 lo sitúa ligeramente por debajo del nominal para que un punzón móvil pueda deslizarse. Para un vástago de 4 o 5 mm en el catálogo citado a continuación, m5 es de +0.004 a +0.009 mm y n5 es de +0.008 a +0.013 mm.
¿Cuál es la diferencia entre los botones de matriz con retención de recortes y los que no se obstruyen?
Los botones con retención de recortes retienen el recorte en el botón para que no pueda ser arrastrado hacia arriba por el punzón. Los botones que no se obstruyen ayudan a que el recorte caiga o se extraiga, por ejemplo, mediante una entrada de aire y un dispositivo de vacío. Los botones con retención de recortes del catálogo no se recomiendan para orificios de precisión ni cuando la pieza punzonada es el producto.
¿Se pueden cortar mediante electroerosión por hilo las preformas para botones de matriz de carburo de tungsteno?
Sí, la electroerosión por hilo es una forma habitual de cortar orificios perfilados y perfiles de punzón en carburo. El ligante de cobalto puede lixiviarse durante la electroerosión en dieléctrico, por lo que conviene indicar al proveedor que la pieza se cortará por electroerosión; un grado resistente a la corrosión puede ser la mejor opción.
¿Suministran botones de matriz terminados o solo preformas?
Suministramos preformas redondas para punzones y botones de matriz, así como bloques de carburo, en estado sinterizado o rectificados, fabricados según su plano. Envíe el plano y confirmaremos en la cotización qué características y tolerancias se incluyen.
Fuentes
- ISO 8977:2003, Herramientas de prensado — Matrices, página del catálogo ISO (resumen y estado)
- MISUMI, matrices de botón de carburo: tipos, tolerancias del vástago, límites de retención de recortes, conos de alivio
- MISUMI, matrices de botón de carburo que no se obstruyen (páginas de catálogo 585–586, PDF): tolerancias, modificaciones, diseño de la entrada de aire
- MISUMI, punzones piloto de carburo: familias de punzones y tolerancias del vástago
- Art Hedrick, Fundamentos de matrices 101: Cómo resolver problemas de arrastre de recortes, The Fabricator
- El carburo en utillaje y matrices, The Fabricator: propiedades del grado y el ensayo de corte de acero inoxidable