CÁLCULO DE LA FUERZA DE PERFORACIÓN

  Hay casos en que se producen problemas, como la rotura de la punta del punzón y las fracturas de la brida, durante la operación de perforación.

  A menudo, la causa de este problema es la falta de datos técnicos sobre piezas estándar o un error en la selección del material o la forma de la herramienta de perforación.Para reducir la incidencia de este tipo de problemas, se presentan los estándares para el uso correcto del punzón, teniendo en cuenta factores como la resistencia a la fatiga del acero para herramientas y la concentración de esfuerzos en las bridas.

1.Calculación de la fuerza de perforación

● Fuerza de perforación P [kgf]

P = ℓtτ ... ......... (1) ℓ: Longitud del perfil de perforación [mm] (Para un punzón redondo, ℓ = πd) t: Espesor del material [mm]

τ: resistencia al cizallamiento del material [kgf / mm2] (τ ≒ 0.8XTensile strengthσB)

[Ejemplo 1] La fuerza máxima de perforación P al punzonar un orificio redondo de 2,8 mm de diámetro en una chapa de acero de alta resistencia de 1,2 mm de espesor (resistencia a la tracción 80 kgf / mm2) es la siguiente.Cuando P = ℓtτ, resistencia al corte = 0.8 × 80 = 64 [kgf / mm2]

P = 3.14 × 2.8 × 1.2 × 64 = 675 kgf

2. Fractura de la punta del punzón

● Esfuerzo aplicado al punzón tipσ [kgf / mm2]

σ = P / A   P: Fuerza de perforación, A: Área de la sección transversal de la punta del punzón (a) Para el golpe de hombro

σs = 4 tτ / d ... ........................ (2) (b) Para golpe de jector σJ = 4d tτ / (d2-d12) .................. (3)

[Ejemplo 2] Encuentre la posibilidad de fractura en la punta del punzón cuando se utilizan punzones espaciados SPAS6-50-P2.8 y punzón Jector SJAS6-50-P2.8 (dimensión d1 = 0.7, como se muestra en la P. 186) (.Las condiciones de perforación son las mismas que en el Ejemplo 1.)

(A) Para el golpe de hombro, de la Fórmula (2): σs = 4 × 1.2 × 64 / 2.8 = 110 kgf / mm2

(B) Para el golpe de jector, de la Fórmula (3): σJ = 4 × 2.8 × 1.2 × 64 /(2.82-0.72)=117 kgf / mm2

De la Fig. 2, vemos que whenσs es de 110 kgf / mm2, existe la posibilidad de que se produzca una fractura con un punzón D2 a aproximadamente 9,000 disparos.

Cuando el material se cambia a M2, esto aumenta a aproximadamente 40,000 disparos.La posibilidad del golpe de jector se encuentra de la misma manera.

Debido a que el área de la sección transversal es más pequeña, la punta del punzón se fracturará aproximadamente a 5.000 disparos.La fractura no ocurrirá si la tensión aplicada al punzón durante el uso es menor que la tensión máxima permisible para ese material punzante. Sin embargo, considere esto como una guía, ya que el valor real varía según las variaciones en la precisión del troquel.estructura y material perforado, así como la rugosidad superficial, el tratamiento térmico y otras condiciones del punzón).

3. Diámetro de perforación mínimo

● Diámetro mínimo de perforación: dmin.  dmin = 4tτ / σ   σ: resistencia a la fatiga del acero para herramientas [kgf / mm2]

[Ejemplo 3] El diámetro mínimo de perforación que es posible   al perforar 100.000 disparos o más en SPCC de grosor 2 mm con un punzón M2 es el siguiente.dmin = 4tτ / σ ............... (4) = 4 × 2 × 26/97 ≒ 2.1mm Resistencia a la fatiga para M2 en 100,000

disparos: σ = 97 kgf / mm2 (de la Fig. 2) τ = 26 kgf / mm2 (de la Tabla 1)

4. Fractura debido a pandeo

● Carga de pandeo P [kgf] P = nπ2EI / ℓ2 .................. (5) ℓ = √ nπ2EI / P .................. (6) n: Coeficiente n = 1: Sin guía stripper

n = 2: con la guía de extractor   I: segundo momento de inercia [a mm4] Para un punzón redondo, I = πd4 / 64   ℓ: longitud de la punta del punzón [mm]

E: módulo de Young [kgf / mm2] D2: 21000 M2: 22000 HAP40: 23000 V30: 56000

  Según lo indicado por la fórmula de Euler, los pasos que se pueden tomar para mejorar la resistencia al pandeo P incluyen el uso de una guía de extracción, el uso de un material con un módulo de Young más grande (SKD → SKH → HAP) y la reducción del golpelongitud de la puntalosla carga de pandeo P indica la carga en el momento en que un punzón se dobla y se fractura.Cuando se selecciona un golpe, es necesario considerar un factor de seguridad de 3 ~ 5.Al seleccionar un punzón para perforar pequeños agujeros, atención especialdebe pagarse a la carga de pandeo y al estrés que se aplica al punzón.

[Ejemplo 4] Calcule la longitud total del punzón que no producirá pandeo cuando se perfora un orificio de 8 en acero inoxidable 304 (grosor de la hoja)1 mm, resistencia a la tracción sb = 60 kgf / mm2) con un golpe directo (D2).De fórmula (6): ℓ = √ nπ2EI / P = √ 2 × π2 × 21000 × 201/1206 = 262 mmSi el factor de seguridad es 3, entonces ℓ = 262/3 = 87 mm Si el espesor de la chapa de la chapa perforadora t es de 20 mm, entonces se puede evitar el pandeo utilizando un trozo de longitud total de 107 mm o menos.Para un golpe basado en la placa separadora (la punta de la placa perforadora esguiada por el espacio libre), la longitud total debe ser de 87 mm o menos.

[Ejemplo 5] La carga de pandeo P cuando se utiliza un punzón SHAL5-60-P2.00-BC20 sin una guía de extracción es la siguiente.

P = nπ2EI / ℓ2 = 1 × π2 × 22000 × 0,785 / 202 = 426 kgf

  Si el factor de seguridad es 3, entonces P = 426/3 = 142 kgf No se producirá pandeo a una fuerza de perforación de 142 kgf o menos.