El punzonado es un proceso de formación que utiliza una prensa punzadora para forzar una herramienta, llamada punzón , a través de la pieza de trabajo para crear un agujero mediante cizallamiento . El punzonado se puede aplicar 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 de trabajo hacia una matriz . Un trozo de desecho del agujero se deposita en la matriz en el proceso. Dependiendo del material que se esté perforando, este trozo puede reciclarse y reutilizarse o desecharse.
El punzonado es a menudo el método más barato para crear agujeros en materiales laminados en volúmenes de producción medianos a altos. Cuando se utiliza un punzón de forma especial para crear múltiples piezas utilizables a partir de una lámina de material (es decir, la pieza perforada es la pieza buena), el proceso se conoce como troquelado . En aplicaciones de forjado de metales , la pieza a menudo se punzona mientras está caliente, y esto se llama punzonado en caliente. El punzonado es un tipo de operación de punzonado de metales 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 . Una matriz se encuentra en el lado opuesto de la pieza de trabajo y sostiene el material alrededor del perímetro del orificio y ayuda a localizar las fuerzas de corte para un borde más limpio. Hay una pequeña cantidad de espacio libre entre el punzón y la matriz para evitar que el punzón se atasque en la matriz y, por lo tanto, se necesita menos fuerza para hacer el orificio. La cantidad de espacio libre necesario depende del grosor; los materiales más gruesos requieren más espacio libre, pero el espacio libre siempre es menor que el grosor de la pieza de trabajo. El espacio libre también depende de la dureza de la pieza de trabajo. La prensa punzadora fuerza el punzón a través de una pieza de trabajo, produciendo un orificio que tiene un diámetro equivalente al punzón, o ligeramente más pequeño después de retirar el punzón. Todos los materiales dúctiles se estiran hasta cierto punto durante el punzonado, lo que a menudo hace que el punzón se atasque en la pieza de trabajo. En este caso, el punzón debe retirarse físicamente del orificio mientras la pieza de trabajo se sostiene desde el lado del punzón, y este proceso se conoce como desprendimiento. Las paredes del orificio mostrarán un área bruñida, un vuelco y una rotura de matriz, y a menudo deben procesarse más. El material sobrante del orificio cae a través de la matriz hacia algún tipo de contenedor para desecharlo o reciclarlo.
Las características del punzonado son:
La pieza de trabajo suele tener forma de lámina o rollo. Los materiales de la pieza de trabajo pueden variar, siendo por lo general metales y plásticos. El punzón y la matriz pueden tener una variedad de formas para crear una serie de orificios de formas diferentes 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 dimensiones similares, lo que crea un borde cortado cuando se encuentran. Se puede utilizar un punzón que sea 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 prensas punzonadoras funcionan mecánicamente, pero las punzonadoras sencillas suelen funcionar a mano. Los componentes principales de esta prensa mecánica son el bastidor, el motor, el ariete, los postes de la matriz, el cabezal y la bancada. El punzón está montado en el ariete y la matriz está montada en la placa del cabezal. El material sobrante cae a medida que la pieza de trabajo avanza para el siguiente orificio. Las más comunes en la industria son las grandes prensas punzonadoras controladas por computadora, llamadas CNC . Estas son más comúnmente del tipo "torreta" o "riel". Una prensa punzonadora de torreta aloja punzones y sus matrices correspondientes en una torreta indexada giratoria, mientras que una punzonadora de 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 perforación necesaria para perforar una pieza de chapa metálica se puede estimar a partir de la siguiente ecuación: [4]
Donde t es el espesor de la chapa metálica, L es la longitud total cortada (perímetro de la forma) y UTS es la resistencia máxima a la tracción del material.
Las formas de las matrices 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 recorrido. Sin embargo, biselar un punzón distorsionará la forma debido a las fuerzas laterales que se desarrollan. Las matrices compuestas permiten que se produzcan múltiples formas. El uso de matrices compuestas generalmente ralentizará el proceso y, por lo general, son más caras que otras matrices. Las matrices progresivas se pueden utilizar en operaciones de alta producción. Se pueden utilizar diferentes operaciones de punzonado y matrices en diferentes etapas de la operación en la misma máquina.
Otros procesos como estampación , troquelado , perforación, tronzado, embutido, entallado, punzonado y doblado están todos relacionados con el punzonado.
El punzonado en la fabricación de plásticos suele hacer referencia a la eliminación de restos de plástico del artículo deseado. Por ejemplo, en el moldeo por extrusión y soplado es habitual utilizar matrices de punzonado para eliminar restos, rebabas de moldeo (restos de plástico) y manipular restos de botellas u otros recipientes moldeados.
En las máquinas lanzadera, los envases se recortan normalmente en las máquinas y los envases terminados salen de la máquina de moldeo por soplado. Otros equipos de moldeo por soplado, como las máquinas de ruedas giratorias , requieren el uso de un recorte posterior. Los tipos de equipos de recorte posterior incluyen despegadores para la eliminación de colas, recortadores de punzón rotatorios o alternativos y recortadores giratorios.
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