Cuando en una matriz de acción múltiple se rompe un resorte de acero, la línea se detiene y el mecánico con la tapa del utillaje abierta busca fragmentos de espira por todo el alojamiento. El resorte de poliuretano no da ese escenario: no se rompe en pedazos, sino que va perdiendo gradualmente el recorrido, por lo que el desgaste se aprecia con antelación. A continuación analizamos dónde el poliuretano supera al acero y al caucho en el utillaje de estampación, qué cifras lo confirman y cómo encargar el resorte según su plano.
Qué aportan los resortes de poliuretano en la matriz y la prensa
El resorte de poliuretano devuelve el elemento de presión de la matriz a su posición inicial igual que la espira de acero, pero lo hace sin riesgo de rotura por fatiga y con una característica de esfuerzo más suave. Se instala en extractores, prensores, expulsores y topes de moldes, donde la pieza trabaja a compresión miles de ciclos seguidos.
La principal ventaja está en el carácter del trabajo. La espira de acero tiene una característica lineal rígida y concentra tensiones en las espiras, por lo que con el tiempo se agrieta junto al extremo. El poliuretano se deforma en todo su volumen, acumula energía y la devuelve al descargarse. La elasticidad de rebote del poliuretano de colada es del 35 al 65%, es decir, el material devuelve la mayor parte de la energía aplicada en lugar de disiparla en calor y deformación plástica.
Para el diseñador esto significa compacidad. Allí donde el resorte de acero necesita un alojamiento largo para el recorrido completo de las espiras, el elemento de poliuretano da el esfuerzo necesario en un recorrido de trabajo corto. Esto es crítico para matrices de acción progresiva compactas donde cada milímetro de altura del paquete cuenta.
También importa la resistencia al medio de la matriz. La superficie del utillaje está continuamente impregnada de aceite y fluido de corte, que atacan y debilitan el caucho convencional. El poliuretano de colada tiene excelente resistencia a los aceites técnicos: no se hincha ni pierde esfuerzo por el contacto con ellos, y el rango de trabajo de -60 a +100 °C le permite funcionar tanto en talleres fríos como al calentarse el utillaje durante el estampado intensivo.
Poliuretano frente a resorte de acero y caucho: cifras
Respuesta directa: el poliuretano gana en resistencia al desgaste y durabilidad a compresión; el acero, en esfuerzo máximo y temperatura; el caucho pierde ante ambos en vida útil. Para que la decisión sea fundamentada, comparamos las características clave con datos de referencia.
| Característica | Poliuretano de colada (PU) | Caucho NBR | Acero al carbono (St3, St45) |
|---|---|---|---|
| Desgaste, DIN 53516 | 38-39 mm³ | 80 a 150 mm³ | n/d |
| Temperatura de trabajo | -60 a +100 °C | -30 a +100 °C | -40 a +500 °C |
| Densidad | 1,05 a 1,25 g/cm³ | 1,0 a 1,3 g/cm³ | 7,7 a 7,9 g/cm³ |
| Resistencia a la tracción | 39-87 MPa | 10 a 25 MPa | 370 a 700 MPa |
| Elasticidad de rebote | 34-61 % | 20 a 45 % | n/d |
Dos cifras de la tabla resuelven la mayoría de los debates a favor del poliuretano. En desgaste según DIN 53516 el poliuretano pierde 38-39 mm³ frente a los 80 a 150 mm³ del caucho NBR, es decir, en condiciones reales de trabajo dura notablemente más. Según el indicador de referencia de TIMOL, la resistencia al desgaste del poliuretano es varias veces mayor que la del caucho estándar, y por eso los resortes fabricados con él no hay que cambiarlos mensualmente.
El acero gana en dos puntos: la densidad de 7,7 a 7,9 g/cm³ da gran masa y la resistencia a la tracción de 370 a 700 MPa, un esfuerzo límite muy alto. Por eso, donde se necesita el esfuerzo de presión máximamente rígido en una prensa pesada, el acero permanece. Pero el acero no absorbe el impacto, se corroe por los fluidos de corte y falla por fatiga. El poliuretano es seis a siete veces más ligero con el mismo volumen, no teme los aceites y trabaja en el rango de -60 a +100 °C.
Consejo del ingeniero: seleccione la dureza del resorte según el esfuerzo, no al revés. Para un extractor suave, elija poliuretano cercano a 80 Shore A; para un prensor rígido, más cercano a 95 Shore A o el extremo inferior de la escala D. Deje espacio para la expansión transversal: bajo carga el poliuretano aumenta de diámetro, y si el alojamiento es justo, la pieza trabajará en expansión y se fatigará antes.
Dónde se instalan los resortes y cómo se montan
Los resortes de poliuretano se instalan en los alojamientos del utillaje de estampación sobre una columna guía o en un orificio ciego, donde trabajan a compresión entre la placa móvil y la fija. Las posiciones más comunes son extractores de tira, prensores de pliegues en el embutido, expulsores de la pieza terminada y topes que limitan el recorrido del émbolo.
El montaje es sencillo: el resorte se enfila sobre la varilla guía o se inserta en el mandrinado de forma que trabaje estrictamente en el eje de compresión. El requisito principal es la coaxialidad y la ausencia de desalineación, pues la carga lateral es perjudicial para cualquier elastómero. Los extremos de la pieza son planos y paralelos para que el esfuerzo se distribuya uniformemente y no se concentre en el borde.
El mantenimiento se reduce a inspecciones periódicas. El poliuretano no se rompe de forma repentina: va asentándose gradualmente y perdiendo la altura inicial, por lo que por la reducción del recorrido de trabajo es fácil planificar la sustitución antes de que el esfuerzo de presión caiga por debajo de lo estipulado. Esto elimina las paradas de emergencia características de las espiras de acero que se rompen sin previo aviso. Para otras soluciones resistentes al desgaste para conjuntos de fricción, consulte el catálogo.
Cómo elegir la dureza, la sección y el recorrido
La selección comienza con el esfuerzo necesario y el recorrido admisible, y en función de ellos se seleccionan la dureza y la sección. El poliuretano TIMOL se fabrica en el rango de dureza de 50 Shore A a 70 Shore D, por lo que la misma geometría puede hacerse blanda amortiguadora o rígida de fuerza.
La rigidez del elemento depende de tres parámetros: la dureza del material, el área de la sección y la altura de trabajo. Cuanto más gruesa la pared y mayor la dureza, mayor el esfuerzo con la misma compresión. Cuanto más alta la pieza, mayor el recorrido disponible. Por eso con un espacio de alojamiento limitado el diseñador equilibra dureza y sección para obtener la característica definida.
Es importante dejar reserva para la compresión. El aplastamiento de trabajo del resorte de poliuretano se mantiene habitualmente dentro de límites que no llevan al material al confinamiento total del volumen; de lo contrario el esfuerzo se dispara y la vida útil cae. El tecnólogo experimentado de la fábrica calculará estos límites para su ciclo si se le facilita el esfuerzo, el recorrido y el espacio del alojamiento. La selección de dureza para química y abrasivo concretos se trata en detalle en la sección de referencia.
Fabricación de resortes de poliuretano según plano en la fábrica TIMOL
Se pueden encargar resortes de poliuretano para una matriz concreta directamente en la fábrica TIMOL en Dnipro. Colamos los productos mediante la tecnología de colada libre, lo que permite fabricar tanto resortes cilíndricos simples como elementos perfilados con orificios para columnas guía, rebordes y rebordes de asiento para su alojamiento.
La tecnología de colada libre no requiere costosa matriz metálica para cada tamaño, por lo que es económicamente viable tanto para una pieza única de reparación como para una serie. Las soluciones de poliuretano se aplican en 12 sectores industriales, desde la metalurgia hasta la maquinaria minera, y en cada caso la pieza se fabrica para las condiciones reales del conjunto.
Envíe el plano, el boceto o la muestra del resorte de acero desgastado, y seleccionaremos la dureza, calcularemos el esfuerzo y acordaremos el plazo. Para consultas y cálculo para su utillaje, contáctenos a través de la página de contactos.