Diseño de perforación de troquel estampado

La concepción de la perforación con troquel estampado

• El corte es un proceso de estampado que utiliza matrices para separar láminas de metal, e incluye principalmente el corte (para producir piezas) y la perforación (para crear agujeros).
• El proceso de cortar una parte (o pieza en bruto) de la forma requerida de una lámina de metal se llama corte, mientras que el proceso de crear un agujero de la forma requerida en una pieza de trabajo se llama perforación.
• El troquel utilizado para los procesos de corte se denomina troquel de corte y perforación. Se puede utilizar para producir piezas o preparar piezas en bruto para pasos posteriores como doblar, estirar y formar.

Características de deformación del troquel de estampado

• Todo el proceso de corte se puede dividir en tres etapas: la etapa de deformación elástica, la etapa de deformación plástica y la etapa de fractura por cizallamiento.

Etapa de deformación elástica: bajo la presión aplicada por el punzón, el material sufre una flexión elástica y se introduce ligeramente en el borde del troquel, como se muestra en la siguiente figura.

Etapa de deformación plástica: la tensión sobre el material ha excedido su límite elástico. En este punto, el punzón penetra en el material mientras que el material penetra simultáneamente en la matriz. Debido a la resistencia del material a la intrusión tanto del punzón como de la matriz, se genera un momento flector M, como se muestra en el siguiente diagrama.

Etapa de fractura por corte: la tensión cerca del borde de la cavidad del troquel alcanza primero la resistencia al corte del material, lo que provoca que se inicien grietas en el borde del troquel. En este punto, el material cerca del borde del punzón permanece en un estado plástico y el punzón continúa introduciéndose en el material (Figura a). Posteriormente también se desarrollan grietas en el material en el borde del punzón. Cuando el juego unilateral z/2 entre el punzón y la matriz es apropiado, las grietas de corte que se originan tanto en el punzón como en la matriz se propagan y coinciden, separando así la pieza cortada del material (Figura b). Después de la separación, el punzón continúa su movimiento para empujar la pieza en blanco hacia la cavidad del troquel (Figura c).

Superficie cortada : la superficie resultante del corte, como se muestra en la siguiente figura, exhibe tres zonas distintas en el orificio perforado: una esquina ligeramente redondeada en la parte superior conocida como rollover (zona de deformación), seguida de una superficie lisa y brillante formada por corte llamada zona bruñida, y finalmente una superficie rugosa creada por desgarro conocida como zona de fractura. En el material de desecho aparecen tres zonas similares, pero en orden inverso de distribución.

Superficie cortada y espacio libre en el troquel de estampado

Tipo I: gran espacio libre, gran vuelco (R), gran ángulo (a), rebabas severas (desgarro por tracción).

Tipo II: juego relativamente grande, vuelco relativamente grande (R), ángulo normal (a), rebabas normales.

Tipo III: juego moderado, vuelco reducido (R), ángulo normal (a), rebabas normales.

Tipo IV: espacio libre pequeño, vuelco reducido (R), ángulo normal (a), rebabas que varían de normal a aumentada.

Tipo V: holgura muy pequeña, vuelco muy pequeño (R), ángulo muy pequeño (a), aumento de rebabas (tanto de desgarro por tracción como de extrusión por compresión).

• La figura de la página anterior ilustra los cambios en la superficie cortada bajo diferentes espacios libres, con el espacio libre disminuyendo gradualmente del Tipo I al Tipo V. El Tipo III representa un espacio libre óptimo. Esta superficie consta de una zona bruñida y una zona de fractura, acompañadas de un vuelco (R) y rebabas. Las rebabas causadas por tensiones de tracción se denominan desgarros por tracción. La zona de fractura presenta un ángulo (a).

• En el Tipo II, el vuelco (R) aumenta en comparación con el Tipo III, mientras que el ángulo (a) permanece prácticamente sin cambios y el desgarro por tracción sigue siendo normal.

• Si el espacio libre se aumenta aún más (Tipo I), el vuelco (R) y el ángulo (a) aumentan significativamente, el desgarro por tracción empeora y se produce la deformación de la pieza.

• En el Tipo IV, el vuelco (R) disminuye en comparación con el Tipo III, pero el ángulo (a) es similar. Debido al espacio libre reducido, aparecen puntos brillantes dentro de la zona de fractura, las rebabas son moderadas y surgen rebabas de extrusión por compresión además del desgarro por tracción.

• El tipo V muestra un vuelco extremadamente pequeño (R), casi ningún ángulo (a), capas alternas de zonas bruñidas y de fractura, y aumento de rebabas (tanto de desgarro por tracción como de extrusión por compresión). La altura de las rebabas de extrusión se relaciona con el filo del borde de la matriz: cuanto más afilado sea el borde, menor será la altura de las rebabas de extrusión.

Mediante el análisis de la tecnología del proceso de estampado , el ajuste de parámetros y la optimización de las piezas moldeadas, los ciclos de los moldes de prueba se pueden acortar significativamente, maximizando la rentabilidad de la empresa y mejorando la competitividad en el mercado.