El punzonado es un proceso de conformado que utiliza una punzonadora para forzar una herramienta, llamada punzón , a través de la pieza de trabajo para crear un agujero mediante corte . El punzonado es aplicable a una amplia variedad de materiales que vienen en forma de láminas, incluidas láminas de metal , papel , fibra vulcanizada y algunas formas de láminas de plástico . El punzón a menudo pasa a través de la pieza hasta llegar a un troquel . En el proceso, se deposita un resto del orificio en la matriz. Dependiendo del material que se esté perforando, este trozo puede reciclarse y reutilizarse o desecharse.
El punzonado suele ser el método más económico para crear agujeros en materiales laminados en volúmenes de producción medios y altos. Cuando se utiliza un punzón con una forma especial para crear múltiples piezas utilizables a partir de una hoja de material (es decir, la pieza perforada es la pieza buena), el proceso se conoce como corte . En aplicaciones de forjado de metales, el trabajo a menudo se perfora en caliente, y esto se denomina punzonado en caliente. El golpe es un tipo de operación de punzonado de metal en la que la acción del punzón se detiene tan pronto como se completa la fractura del metal; la pieza perforada no se retira sino que se deja en el agujero.
Las herramientas de punzonado (punzón y matriz) suelen estar hechas de acero endurecido o carburo de tungsteno . Un troquel está ubicado en el lado opuesto de la pieza de trabajo y sostiene el material alrededor del perímetro del orificio y ayuda a localizar las fuerzas cortantes para obtener un borde más limpio. Hay una pequeña cantidad de espacio libre entre el punzón y el troquel para evitar que el punzón se pegue al troquel y, por lo tanto, se necesita menos fuerza para hacer el agujero. La cantidad de espacio libre necesario depende del espesor; los materiales más gruesos requieren más espacio libre, pero el espacio libre siempre es menor que el espesor de la pieza de trabajo. La holgura también depende de la dureza de la pieza de trabajo. La punzonadora fuerza el punzón a través de una pieza de trabajo, produciendo un orificio que tiene un diámetro equivalente al punzón, o un poco más pequeño después de retirar el punzón. Todos los materiales dúctiles se estiran hasta cierto punto durante el punzonado, lo que a menudo provoca que el punzón se atasque en la pieza de trabajo. En este caso, el punzón debe retirarse físicamente del orificio mientras el trabajo se sostiene desde el lado del punzón, y este proceso se conoce como decapado. Las paredes del orificio mostrarán áreas bruñidas, vuelcos y roturas del troquel y, a menudo, deberán procesarse más. El resto del orificio cae a través del troquel hacia una especie de contenedor para desecharlo o reciclarlo.
Las características del punzonado son:
La pieza de trabajo suele tener forma de hoja o rollo. Los materiales para la pieza de trabajo pueden variar, siendo comúnmente metales y plásticos. El punzón y la matriz pueden tener una variedad de formas para crear una variedad de orificios de diferentes formas en la pieza de trabajo. Se pueden utilizar varios punzones juntos para crear una pieza en un solo paso.
Por lo general, el punzón y la matriz tienen aproximadamente las mismas dimensiones, lo que crea un borde cortado cuando se encuentran. Se puede usar un punzón que es significativamente más pequeño que la matriz para producir un orificio extruido donde el punzón desplaza el material perforado hacia los lados, formando un tubo perpendicular a la lámina perforada. [2] [3]
La mayoría de las punzonadoras funcionan mecánicamente, pero los punzones simples suelen funcionar manualmente. Los componentes principales de esta prensa mecánica son el marco, el motor, el ariete, los postes de matriz, el soporte y la base. El punzón se monta en el ariete y la matriz se monta en la placa de refuerzo. El material de desecho cae a medida que la pieza de trabajo avanza hacia el siguiente agujero. Las más comunes en la industria son las grandes punzonadoras controladas por computadora, llamadas CNC . Estos suelen ser del tipo "torreta" o "carril". Una punzonadora de torreta alberga punzones y sus matrices correspondientes en una torreta giratoria indexada, mientras que un punzón tipo riel almacena las herramientas en un riel trasero fuera del camino de la pieza de trabajo. Estas máquinas utilizan energía hidráulica y neumática para presionar la forma con suficiente fuerza para cortar el metal.
La fuerza de punzonado necesaria para perforar una pieza de chapa se puede estimar a partir de la siguiente ecuación: [4]
Donde t es el espesor de la chapa, L es la longitud total cortada (perímetro de la forma) y UTS es la resistencia máxima a la tracción del material.
Las formas de troqueles y punzones afectan la fuerza durante el proceso de punzonado. La fuerza del punzón aumenta durante el proceso a medida que se corta todo el espesor del material a la vez. Un punzón biselado ayuda a cortar materiales más gruesos al reducir la fuerza al comienzo del golpe. Sin embargo, biselar un punzón distorsionará su forma debido a las fuerzas laterales que se desarrollan. Los troqueles compuestos permiten que se produzcan múltiples formas. El uso de troqueles compuestos generalmente ralentizará el proceso y suele ser más caro que otros troqueles. Se pueden utilizar matrices progresivas en operaciones de alta producción. Se pueden utilizar diferentes operaciones de punzonado y troqueles en diferentes etapas de la operación en la misma máquina.
Otros procesos, como las operaciones de estampado , corte , perforación, tronzado, embutición, corte, punzonado y doblado, están todos relacionados con el punzonado.
El punzonado en la fabricación de plásticos generalmente se refiere a la eliminación de desechos de plástico del artículo deseado. Por ejemplo, en el moldeo por extrusión y soplado es común utilizar matrices de punzonado para eliminar colas, rebabas de moldeo (desechos de plástico) y manipular restos de botellas u otros recipientes moldeados.
En la maquinaria lanzadera, los contenedores generalmente se recortan en las máquinas y los contenedores terminados salen de la máquina de moldeo por soplado. Otros equipos de moldeo por soplado, como la maquinaria de ruedas giratorias , requieren el uso de recorte posterior. Los tipos de equipos de recorte posteriores incluyen despuntadores para retirar la cola, cortadores de punzonado giratorios o alternativos y cortadores giratorios.
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