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Troqueles desde el Diseño
Por: Peter Ulintz
Tecnología de Punzonado –
Limitaciones de Fuerza
D
d1 d
CCalcular la fuerza de punzonado y la presión en la punta del punzón es muy directo. Para calcular la fuerza requerida para crear un orificio con un punzón (Fp, por sus siglas en inglés:)
Fp = (L)(t)(􏰀􏰁)
Dónde:
L = circunferencia de la punta del punzón o longitud del perfil t = grosor de la lámina
􏰀􏰁= pieza de trabajo-resistencia al corte del material
Note que a los conformadores de metal se les dificulta
obtener datos precisos sobre la resistencia al corte y duplicar los resultados. En consecuencia, ellos generalmente usarán suposiciones en los cálculos de fuerzas en lugar de utilizar datos de prueba reales. Por ejemplo, los ingenieros pueden asumir que la resistencia al corte de aceros dulces equivale al 70 u 80 por ciento de su máxima resistencia a la tensión (UTS, por sus siglas en inglés); para el aluminio, ellos pueden asumir la resistencia al corte de ser un 50 por ciento del UTS y, para el acero inoxidable, 90 por ciento del UTS.
Sin embargo, la resistencia al corte puede variar significa- tivamente en un mismo tipo de material. Por ejemplo, la resistencia al corte de aleaciones con cobre puede encontrarse dentro de un rango del 50 al 90 por ciento del UTS, dependi- endo de la aleación en el metal. Como resultado, calcular con precisión las fuerzas de corte y de punzonado puede probar ser un desafío, debido a la carencia de datos de corte confiables y precisos.
Para simplificar el punto, los ingenieros pueden sustituir el UTS por la fuerza de corte en sus cálculos de corte y de punzonado, pero el resultado será un sobre estimado de las fuerzas reales.
Con la fuerza de punzonado calculada (Fp) podemos obtener la presión en la punta del punzón (Pt, por sus siglas en inglés.) Para un punzón estándar:
Pt = Fp / [(􏰂)(1⁄2d)2]
Dónde:
d = el área transversal de la punta del punzón
Si el punzón incluye un perno eyectado-por-resorte, el
Peter Ulintz ha trabajado en la industria de estampados en metal y de herramentales y troqueles desde 1978. Su experiencia en la industria incluye, fabricación de herramentales y troqueles, ingeniería en herramentales, diseño de procesos, desarrollo avanzado de productos y administración de ingeniería. Como docente y presentador técnico, Peter es orador en seminarios nacionales de la PMA, mesas redondas regionales, conferencias internacionales y en programas de colegios y de universidades. Él, brinda también asesorías y programas de capacitación in situ a la industria de conformados en placa metálica.
Peter Ulintz, Director Técnico, PMA, pulintz@pma.org
Fig. 1
área transversal es reducida por el área del orificio en la cara del punzón. Para calcular la presión de un punzón de tipo eyector, parecido al que se muestra en la Fig. 1:
Pt = Fp / [(􏰂)(1⁄2d)2 -(􏰂)(1⁄2d1)2]
La funcionalidad de la punta del punzón es mejor cuando la carga máxima en la punta es menor al 60 por ciento de la fuerza de compresión del material del punzón. La fuerza de compresión depende del calibre y dureza del acero del her- ramental. Cuando las cargas en la punta del punzón exceden el 60 por ciento de la fuerza de compresión del acero del herramental, los ingenieros deben considerar cambiar el material del punzón, ajustar el tratamiento térmico o ambos.
Presión en la Punta del Punzón
Las cabezas de punzón se quiebran por dos razones prin- cipales: fuerzas altas por impacto o por tonelaje en reversa. Las fallas por impacto son el resultado de carga excesiva, la cual literalmente aplasta la cabeza del punzón. Este tipo de falla ocurre generalmente a causa de un espaciamiento muy estrecho o a un material excesivamente duro o grueso de la pieza de trabajo.
Las fallas por tonelaje en reversa ocurren debido a una descarga repentina de la presión del punzón, causada con frecuencia por un espaciamiento excesivo entre el punzón-y- el-troquel y también
Igual que el diámetro “D”
D
10˚
cuando se estampan materiales de resistencia más alta.
Otros factores que contribuyen a que se quiebren las cabezas incluyen el bombeo del punzón, causado por un mal montaje del cuerpo del pun- zón con el porta- punzón y, del uso de placas de soporte de alta dureza.
Fig. 2
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