Estudio De Los Materiales

La larga historia del prensado de metales

Si el dinero está en el origen de la mayor parte de inventos que jalonan la historia de la tecnología, en el caso de las prensas para trabajar el metal el dinero es, a la vez, causa y efecto. Aquellas primeras prensas de balancín, diseñadas por Leonardo de Vinci, fueron concebidas para perfeccionar justamente el acuñado de moneda, realizado hasta entonces a golpe de martillo. El principio de Pascal, base teórica de la prensa hidráulica, y la aparición de las prensas de fricción y de excéntrica a medidos del siglo XIX son los hitos más relevantes en el desarrollo de la moderna tecnología del prensado de metales.

Las prensas, conocidas desde la antigüedad, son empleadas prácticamente en todas las industrias, utilizadas para actuar sobre muy distintos materiales, en frío o en caliente, en cualquier operación que requiera una fuerte presión: embalar, exprimir, forjar, estampar, embutir, extrusionar, laminar, estirar... Incluso ciñéndonos al trabajo de metales, su amplísima variedad permite numerosos sistemas de clasificación. Atendiendo a sus elementos activos (prensas de simple, doble o triple efecto), a la forma de aplicar la energía de accionamiento (de palanca, de excéntrica, de fricción, de tornillo, etc.), según la posición en el espacio de las guías (verticales, horizontales, inclinadas), o el agente motor (manuales, de gravedad, de motor), o el accionamiento (mecánicas, hidráulicas, neumáticas)... La sola observación de tal cantidad de variantes induce a pensar que el desarrollo de la prensa a lo largo de la historia no sigue una línea recta ni tan sólo una única línea. Al contrario, para llegar al estado actual de la tecnología del prensado ha sido necesario aplicar, combinar y desarrollar técnicas muy diversas, fundamentos teóricos muy distantes y aportaciones individuales muy numerosas. Por eso es muy difícil sintetizar en un breve artículo un proceso evolutivo tan amplio y complejo sin acabar dando una visión parcial o superficial. A pesar de ello, intentaremos explorar a continuación algunos hitos relevantes en la apasionante historia de una de las máquinas más populares de todos los tiempos.

La prensa de balancín y el acuñado de monedas

Hasta la edad moderna el acuñado de monedas se realizaba de forma manual, golpeando con un martillo un cuño o matriz de doble cara. La utilización de pequeñas prensas de balancín se inicia hacia el siglo XIV y, de hecho, conocemos diseños de Leonardo da Vinci realizados en torno a 1500 de las principales máquinas para la fabricación de monedas: laminadora, cortadora y prensa de balancín. Artistas italianos de gran renombre como Bramante o Cellini realizaron medallas de los distintos papas mediante este sistema. Sin embargo, la puesta en práctica definitiva de la prensa de balancín se atribuye convencionalmente al grabador francés Nicolás Briot (1579-1646); su uso se generaliza en toda Europa a partir de 1645. Estas primeras máquinas eran de bronce y, en raras ocasiones, de hierro. Estaban constituidas por un tornillo central (husillo) accionado por un brazo horizontal acabado en pesadas bolas de las que pendían correas para ser tiradas por varios hombres. Los cuños o troqueles del anverso y del reverso se ajustaban al husillo y la parte inferior de la caja, colocando entre ellos el cospel, que quedaba impreso por medio de sucesivos golpes. En 1783 fue perfeccionada por el ingeniero suizo Jean Pierre Droz, permitiendo la acuñación simultánea de anverso, reverso y canto.

Este tipo de prensas, con pequeñas variaciones desarrolladas durante el siglo XIX, mantiene su vigencia hasta bien entrado el siglo XX. Sirva de muestra la sencilla

Prensa-cortador de doble brazo.

La Evolución (Prensa Hidráulica)

Hacia 1650, el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662) realizó un experimento que sentó las bases del futuro desarrollo de la hidrostática. Pascal comprobó que cuando se aplica una presión a un líquido encerrado y estático, dicha presión es uniformemente transmitida a todas las partículas del fluido y con ello a las paredes del recipiente contenedor. En base a ello, formuló el principio que lleva su nombre en el famoso Tratado del Equilibrio de los Líquidos: la presión ejercida sobre un líquido confinado y en reposo se transmite integralmente a todos los puntos de este.

La prensa hidráulica, desarrollada hacia 1770 por el industrial inglés Joseph Bramah es una aplicación directa del principio de Pascal. Consiste, en esencia, en dos cilindros de diferente sección comunicados entre sí, y cuyo interior está completamente lleno de un líquido que puede ser agua o aceite. Dos émbolos de secciones diferentes se ajustan, respectivamente, en cada uno de los dos cilindros, de modo que estén en contacto con el líquido. La fuerza que actúa en la superficie del émbolo menor se transmite a través del fluido hacia el otro émbolo, dando lugar a una fuerza mayor que la primera (en la misma proporción que la superficie de ambos émbolos). Esta primera prensa hidráulica conseguía presiones relativamente pequeñas y no era utilizable para la deformación de metales. Fueron los hermanos Perier quienes, algunos años más tarde, desarrollaron la máquina de Bramah permitiendo alcanzar presiones más altas (sobre 70 kg/cm2), haciéndola apta para trabajos más duros, como el acuñado de monedas o la deformación de plomo. Sin embargo, la aplicación de la prensa hidráulica para el trabajo del hierro no se produce hasta mediados del siglo XIX, especialmente tras la aparición del modelo desarrollado por el austriaco Haswell, de mucho mayor tamaño y capacidad de presión. A partir de entonces la prensa hidráulica, gracias a la altísima fuerza resultante conseguida, se generaliza para operaciones de elevadas solicitaciones, como el embutido el embutido profundo.

Esquema de la primera prensa Hidráulica (1770)

Definición de Prensas:

Las prensas dan forma a las piezas sin eliminar material, o sea, sin producir viruta. Una prensa consta de un marco que sostiene una bancada fija, un pistón, una fuente de energía y un mecanismo que mueve el pistón en paralelo o en ángulo recto con respecto a la bancada. Las prensas cuentan con troqueles y punzones que permiten deformar,

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