Una matriz de corte tiene dos mitades. La parte superior va atornillada al carro de la prensa y lleva el mango, la placa base superior, la placa sufridera, la placa portapunzones y los punzones. La parte inferior va sobre la mesa y lleva la placa base inferior, la placa matriz (el elemento cortante hembra), las guías de banda y los topes. Entre ambas mitades trabajan las columnas y casquillos de guiado y el pisador o extractor, que separa la chapa de los punzones al subir.
Cada pieza responde a una necesidad física concreta: transmitir la fuerza, repartirla sin marcar el acero blando, mantener el punzón centrado en su agujero con un juego de décimas o centésimas, y sacar la chapa y los recortes de la herramienta en cada golpe. Si entiendes para qué existe cada placa, entiendes también por qué se rompe cuando se rompe.
A continuación tienes un esquema rotulado, la función de cada parte, su nombre en inglés (el que verás en catálogos de normalizados y en planos de clientes extranjeros) y el material que se suele usar. La nomenclatura sigue la de la literatura técnica de conformado, como el capítulo de corte y conformado de chapa del Metal Forming Handbook de Schuler, y la de los catálogos de componentes para matrices.
Esquema de una matriz de corte
El dibujo muestra una matriz sencilla de corte con pisador elástico (con muelles), vista en sección y en el instante en que los punzones tocan la chapa. Es la configuración más didáctica porque aparecen todas las piezas típicas. Una matriz de corte con placa guía fija prescinde de los muelles, y una matriz progresiva o de otro tipo según la operación repite esta misma estructura con más estaciones.
Parte superior: lo que baja con el carro
Todo lo que hay por encima de la chapa se mueve con la prensa. Su trabajo es llevar los punzones hasta la chapa con la fuerza necesaria y sin perder la alineación.
Mango o espiga y placa base superior
El mango (en inglés shank) es el cilindro que encaja en el alojamiento del carro en prensas pequeñas y medianas. Centra la parte superior respecto al eje de la prensa y, en muchos casos, la sujeta. Conviene que coincida con el centro de fuerzas del corte: si todos los punzones están a un lado, la matriz trabaja descentrada y castiga guías y filos.
En prensas grandes no hay mango. La placa base superior (upper die shoe o top plate) se amarra directamente al carro con bridas o sistemas de amarre rápido. Es la placa gruesa que sirve de cimiento: sobre ella se atornillan y pasadorizan la sufridera, el portapunzones y los casquillos guía.
Placa portapunzones y placa sufridera: ¿para qué sirve la sufridera?
La placa portapunzones (punch holder o punch plate) sujeta los punzones en posición. Los punzones suelen ir con cabeza o con otro sistema de retención, alojados con un ajuste preciso para que no bailen ni se caigan al subir.
La placa sufridera (backing plate) es una placa templada que se coloca entre la cabeza de los punzones y la placa base superior. Sirve para repartir la presión de cada golpe. Sin ella, la cabeza del punzón, que es pequeña y dura, iría clavándose en la placa base, que es más blanda. Al hundirse, el punzón perdería altura y la matriz dejaría de cortar igual. Es barata y evita un problema caro.
No todas las matrices la llevan: con punzones de sección grande o fuerzas de corte bajas, la presión sobre la placa base puede ser admisible. La decisión depende de la fuerza de corte de cada punzón dividida por el área de su cabeza, cálculo que conecta con el tonelaje de la prensa y el acero de la placa base.
Punzones: de corte, de centrado (pilotos) y punzones de paso
El punzón (punch) es el elemento cortante macho. Entra en la placa matriz con un juego calculado según el espesor y el material de la chapa; ese juego entre punzón y matriz decide la calidad del canto, la rebaba y la vida del filo. En una misma matriz conviven varios tipos:
- Punzones de corte o punzonado: hacen agujeros (punzonado) o recortan el contorno de la pieza (recorte o blanking).
- Pilotos o centradores (pilots): no cortan. Entran en un agujero ya hecho en una estación anterior y colocan la banda en su posición exacta antes de que corten los demás punzones. Son imprescindibles en matrices progresivas.
- Punzones de paso (en inglés se habla de pitch punch o French notch): recortan una pequeña muesca en el borde de la banda que hace de tope para el avance. Fijan el paso de la banda de forma mecánica.
Parte inferior: lo que va sobre la mesa
La mitad inferior está quieta. Recibe el golpe, sostiene la chapa, la guía durante el avance y deja caer los recortes.
Placa base inferior
La placa base inferior (lower die shoe o bottom plate) se amarra a la mesa de la prensa. Aloja las columnas guía y lleva mecanizados los agujeros de salida por los que caen los recortes (los "botones" de los agujeros punzonados o las piezas, según el caso). Esos agujeros tienen que coincidir con los huecos de la mesa o de la placa porta-matrices de la prensa; si no, los recortes se acumulan y acaban rompiendo punzones.
Placa matriz (la "matriz" propiamente dicha) y sus postizos
La placa matriz (die block o die plate) es la pieza que da nombre a todo el conjunto. Lleva los agujeros cortantes con la forma de cada punzón más el juego. Justo debajo del filo, el agujero suele tener una zona recta corta y luego se abre con un ligero ángulo de salida para que los recortes no se atasquen.
Cuando una zona se desgasta más o tiene una forma delicada, en lugar de mecanizar toda la placa en acero caro se usan postizos (die inserts o die buttons si son redondos): piezas templadas que se alojan en la placa y se sustituyen de forma independiente. Esto abarata el mantenimiento y permite reparar una estación sin tocar el resto.
Reglas o guías de banda y topes
Las guías de banda (stock guides o strip guides) son dos reglas laterales que mantienen la banda recta mientras avanza. Los topes (stops) fijan dónde se para la banda en cada golpe: pueden ser fijos, abatibles, de primer golpe (para empezar una banda nueva) o sustituirse por el punzón de paso y los pilotos en matrices progresivas.
Elementos de guiado: columnas, casquillos y placa guía
Las columnas guía (guide pillars o guide posts) van fijas en una de las bases y deslizan dentro de casquillos guía (guide bushes) montados en la otra. Su función es que la parte superior baje siempre en el mismo sitio respecto a la inferior, con independencia de las holguras propias de la prensa. Sin ese guiado, el juego de corte dependería del estado de las guías del carro, y un juego que se cierra en un lado rompe filos.
Hay dos grandes familias de guiado:
- Guiado de fricción o deslizamiento: columna en casquillo de bronce o de acero con lubricación. Soporta bien cargas laterales.
- Guiado por jaula de bolas (ball cage): la columna rueda sobre bolas precargadas. Holgura prácticamente nula y poco rozamiento, útil en matrices de precisión y cadencias altas.
El conjunto de placas base con sus columnas y casquillos se compra a menudo ya montado como bastidor o portamatrices (die set). Los catálogos de normalizados, como los bastidores de Meusburger, distinguen bastidores estándar y de precisión, y de dos columnas con guiado trasero, diagonal o central. Fabricantes como FIBRO ofrecen columnas y casquillos normalizados por separado para matrices a medida.
La placa guía de punzones es otra forma de guiado, más local: una placa con agujeros ajustados a cada punzón, cerca de la chapa, que evita que los punzones finos flecten. En muchas matrices esa placa guía es a la vez el extractor, como se ve en el apartado siguiente.
El pisador o extractor: ¿guiado fijo o pisador con muelles?
Cuando el punzón atraviesa la chapa, la chapa se queda abrazada a él. Al subir, el punzón se la llevaría consigo si nada lo impidiera. El extractor o pisador (stripper o stripper plate) es la placa que lo impide: la chapa choca contra ella y se desprende del punzón. Hay dos soluciones con comportamientos distintos:
| Aspecto | Extractor fijo (placa guía fija) | Pisador elástico (con muelles) |
|---|---|---|
| Montaje | Atornillado a la parte inferior, sobre las guías de banda, con un hueco para que pase la chapa | Colgado de la parte superior con tornillos limitadores y empujado por muelles o cilindros de gas |
| Cuándo toca la chapa | Solo al subir el punzón (extracción) | Antes de cortar: pisa la chapa contra la matriz durante todo el corte |
| Planitud de la pieza | La chapa puede ondularse o levantarse al cortar | Mejor: la chapa queda sujeta y plana |
| Guiado de punzones finos | Guía los punzones cerca de la chapa | También los guía, y además los acompaña durante el golpe |
| Complejidad y coste | Menor: sin muelles ni tornillos de carrera | Mayor: muelles, limitadores y más ajuste |
| Uso típico | Matrices sencillas, chapa gruesa, series cortas | Chapa fina, piezas que deben salir planas, matrices progresivas |
Los PDF que circulan suelen llamar "pisador" a las dos cosas. La diferencia práctica está en cuándo actúa: el fijo solo extrae, el elástico sujeta y extrae. Si una pieza sale abombada o los agujeros cercanos al borde se deforman, mirar el tipo de pisador es de lo primero.
Tornillería, pasadores y muelles: los normalizados
Buena parte de una matriz no se fabrica: se compra. Son los normalizados, piezas estándar de catálogo con medidas y tolerancias definidas:
- Tornillos (socket head cap screws): unen placas. Sujetan, pero no posicionan.
- Pasadores (dowel pins): posicionan las placas entre sí con precisión. Es habitual poner dos por placa. Cuando se desmonta una matriz para afilar, son los pasadores los que garantizan que todo vuelve a su sitio.
- Muelles (die springs): de alambre de sección rectangular o redonda, normalizados por colores según su carga.
- Cilindros o muelles de gas (gas springs): dan más fuerza en menos espacio y una fuerza casi constante a lo largo de la carrera. Los catálogos de fabricantes como Meusburger (muelles de gas para matrices) recogen sus tamaños y fuerzas.
- Tornillos limitadores (stripper bolts): fijan la carrera del pisador elástico.
Usar normalizados reduce plazos y costes, y facilita las reparaciones: un casquillo gastado se sustituye por referencia, sin volver a mecanizarlo. Los fabricantes de elementos de guiado para matrices publican medidas y tolerancias de cada referencia en sus catálogos, y conviene diseñar pensando en ellos desde el principio.
Tabla: pieza, función, nombre en inglés y material habitual
La columna de material indica la familia que se suele usar, no una especificación. La elección concreta depende del material cortado, del espesor, de la serie y del presupuesto; lo explicamos en qué acero lleva cada placa.
| Pieza | Función | En inglés | Material habitual |
|---|---|---|---|
| Mango (espiga) | Centrar y sujetar la parte superior en el carro | shank | Acero de construcción o bonificado |
| Placa base superior | Cimiento de la parte superior; amarre al carro | upper die shoe / top plate | Acero de construcción o al carbono, sin templar (también fundición en matrices grandes) |
| Placa sufridera | Repartir la presión de las cabezas de los punzones | backing plate | Acero templado |
| Placa portapunzones | Sujetar y posicionar los punzones | punch holder / punch plate | Acero al carbono o de herramienta sin templar o bonificado |
| Punzones | Cortar (elemento macho) | punch | Acero de herramienta para trabajo en frío templado (tipo 1.2379) o acero rápido; metal duro en series muy largas |
| Pilotos | Centrar la banda antes de cortar | pilot | Acero de herramienta templado |
| Pisador / extractor | Separar la chapa del punzón; en su versión elástica, sujetarla | stripper plate | Acero al carbono o de herramienta; templado si guía punzones finos |
| Placa matriz y postizos | Cortar (elemento hembra) | die block / die plate / die insert, die button | Acero de herramienta para trabajo en frío templado (tipo 1.2379); metal duro en postizos de alto desgaste |
| Guías de banda | Mantener la banda alineada en el avance | stock guide / strip guide | Acero templado o nitrurado en la cara de roce |
| Topes | Fijar la posición de la banda en cada golpe | stop / finger stop | Acero templado |
| Placa base inferior | Cimiento de la parte inferior; salida de recortes | lower die shoe / bottom plate | Acero de construcción o al carbono, sin templar (o fundición) |
| Columnas y casquillos | Alinear las dos mitades en cada golpe | guide pillar / guide bush | Normalizado: columna de acero templado y rectificado; casquillo de bronce, acero o jaula de bolas |
| Muelles / cilindros de gas | Dar fuerza al pisador o a los expulsores | die spring / gas spring | Normalizado de catálogo |
| Pasadores | Posicionar las placas entre sí | dowel pin | Normalizado templado y rectificado |
En Latinoamérica es frecuente llamar troquel al conjunto completo y reservar "matriz" para la placa matriz. Si te interesa ese matiz, lo explicamos en ¿troquel o matriz?.
¿Qué pieza falla primero?
No hay una estadística pública que diga qué pieza de una matriz se rompe más. Lo que sí hay es un orden lógico que cualquier taller reconoce, porque se deriva de cómo trabaja cada pieza:
- Los filos de punzones y placa matriz. Se desgastan por diseño: cada golpe se lleva algo de filo. Es un desgaste previsto que se gestiona afilando. La señal es la rebaba creciente.
- Los punzones finos o largos. Son los que se rompen: por un recorte que sube pegado al punzón, por un pisador que no guía bien o por un juego que se ha cerrado en un lado.
- Los muelles. Trabajan a fatiga. Cuando pierden fuerza, el pisador extrae mal y aparecen chapas arrastradas o piezas deformadas.
- Columnas y casquillos. Si falla la lubricación o hay carga lateral, se rayan y aparece holgura. Esa holgura acaba en filos mellados.
- La placa base y la sufridera. Rara vez fallan. Si lo hacen, suele ser síntoma de otra cosa: marcas de cabezas de punzón, recortes acumulados bajo la matriz o una prensa mal regulada.
Por eso, si la primera avería que ves es un punzón roto, conviene preguntarse qué la ha causado antes de cambiarlo. Tienes los síntomas y su diagnóstico en averías más frecuentes de una matriz.
Cómo usar esta guía para leer un plano
Si estudias FP o empiezas en un taller, prueba este orden al abrir el plano de conjunto de una matriz de corte:
- Localiza el sentido de avance de la banda y cuenta las estaciones.
- Identifica qué punzones cortan y cuáles centran (pilotos).
- Mira si el pisador es fijo (sin muelles ni tornillos limitadores) o elástico.
- Busca en la lista de piezas qué referencias son normalizados y cuáles se fabrican.
- Comprueba por dónde caen los recortes y si coinciden con la mesa de la prensa.
Con esas cinco preguntas respondidas ya sabes cómo funciona la matriz. El resto (juegos, tratamientos, fuerzas) son los detalles que la hacen durar.
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Suscríbete al boletínFuentes y lecturas
- Schuler GmbH, Metal Forming Handbook, capítulo "Sheet metal forming and blanking", Springer, 1998.
- Meusburger, catálogo de bastidores para matrices (die sets) y elementos de guiado.
- Meusburger, muelles de gas para matrices.
- FIBRO, elementos de guiado normalizados.