ENSAYO DE PUNZONADO

Cortar muestra de 8 cms de largo y 2 cms de ancho aproximadamente


Medir espesor inicial de lámina suministrada.


Por medio de laminación reducir el espesor.


Someter cada una de las muestras a un ensayo de recocido de regeneración.


Realizar a cada una de las muestras el ensayo de punzonado en el dado de corte de la máquina de ensayo Monsanto W.




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LABORATORIO DE METALURGIA MECÁNICA

PRÁCTICA N° 8

ENSAYO DE PUNZONADO






SEBASTIÁN CAMILO

LUIS ÁNGEL

JOSE GUSTAVO








Profesor
Ing. AFRANIO ANTONIO CARDONA GRANADOS








UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
METALURGIA MECÁNICA
GRUPO K3
2016 - 1
BUCARAMANGA



ENSAYO DE PUNZONADO

INTRODUCCIÓN

Los procesos de conformado en chapa en general, y en particular el proceso de punzonado, suelen asociarse con procesos mecánicos relativamente simples de reducida aportación tecnológica y escaso valor añadido. Sin embargo, la realidad es muy diferente ya que estos procesos, al igual que otros procesos de tipo mecánico, están fuertemente influenciados por factores muy diversos relacionados con la máquina, las herramientas, el material y características geométricas de la pieza o el propio entorno del proceso.


Este ensayo consiste en realizar un agujero de forma determinada en una lámina usando troqueles que están formados por una matriz y un punzón, esto con el fin de determina cual es la fuerza necesaria para perforar la placa dependiendo del diámetro del punzón.


En el presente informe mostrará los resultados obtenidos al realizar el ensayo de punzonado a una chapa de aluminio, la cual es sometida a laminado y después se le realiza un tratamiento térmico (recocido).



OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES:

Aplicar el ensayo de punzonado a una Lámina de Aluminio 1100-0 variando su espesor.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Obtener el trabajo necesario en un proceso de punzonado, en función del espesor.
Calcular el Esfuerzo Cortante Máximo o Resistencia Última en Corte para distintos espesores de lámina, en la operación de punzonado.
Deducir la relación entre el Esfuerzo Cortante Máximo y el Espesor.
Deducir la relación entre el Trabajo Efectuado y el Espesor.
Analizar los resultados obtenidos.





EQUIPO, INSTRUMENTOS Y MATERIALES

TENSÓMETRO MONSANTO W 3.2 5 LÁMINAS DE ALUMINIO



Imagen N°2 Lámina de Aluminio 1100-0

Imagen N°1 Tensómetro Monsanto W


MARCO TEÓRICO

Punzonado es una operación consistente en practicar en una chapa, mediante una estampa apropiada, un agujero de forma determinada. Esta operación se realiza con el uso de troqueles, los cuales están formados por una matriz y un punzón. La sección del punzón define el contorno de la pieza a cortar.


Fuente: http://sorangelyfederick.blogspot.com.co


La operación de punzonado se puede dividir en dos partes:

Deformación plástica del material empujado por el punzón. Se origina una zona periférica al punzón sometida a fuertes tensiones internas gracias a los esfuerzos de tracción y compresión que se generan en algunas partes de la chapa.
Se produce un corte cuando las tensiones de la zona periférica son mayores que la resistencia al cizallamiento de la chapa.


El diámetro que puede troquelarse depende de varios factores dependiendo de a cuál diámetro se quiera referir:
Para el diámetro máximo, viene limitado por la potencia y dimensiones de la prensa
Para el diámetro mínimo, está dada por la fórmula:
dmin=0,8×e

Donde e= Espesor de la chapa


Fuerza necesaria para la operación de Punzonado

La fuerza necesaria para realizar la operación está dada por la expresión:

Fcorte=p×e×τc

Donde:

p= Perímetro de la sección cortada.
e= Espesor de la lámina o chapa.
τc= Resistencia al corte (3/4 a 4/5 de σf)
σf= Esfuerzo de rotura.


Para el punzonado, se puede estudiar:

La fuerza necesaria para perforar una superficie con diferentes diámetros en cuanto punzón.
El trabajo suministrado en la operación
El esfuerzo cortante máximo





PROCEDIMIENDO EXPERIMENTAL




DATOS Y RESULTADOS

Imagen N°3 Gráficas de Carga Vs Deformación para cada una de las láminas de distinto espesor.


Diámetro del punzón: 6,33 [mm].
Ancho para todas las láminas: 25 [mm].

ESPESOR [mm]
PESA [Kg]
CARGA MÁXIMA [Kg]
2,11
500
306
1,67
250
205
1,21
250
146
0,86
125
87
0,49
125
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Tabla N°1 Datos y medidas obtenidas en la práctica

Obtenga en el mismo registro la variación de carga vs deformación para cada espesor

La deformación unitaria real corresponde a la suma de las deformaciones de 2,11 mm a 0,49 mm de la siguiente manera:
ε=1,672,11dll+1,211,67dll+0,861,21dll+0,490,86dll

Por ejemplo la deformación para el espesor de 2,11 mm a 1,67 mm es:

ε=1,672,11dll=ln2,111,67=0,233864321

De la misma manera se realiza el procedimiento para todos los espesores, los resultados se encuentran en la siguiente tabla:
ESPESOR [mm]
CARGA MÁXIMA [Kg]
DEFORMACIÓN DEL ESPESOR
2,11 – 1,67
306
0,233864321
1,67 – 1,21
205
0,322203266
1,21 – 0,86
146
0,341443249
0,86 – 0,49
87
0,562526998

TOTAL
1,460037834
Tabla N°2 Carga Vs Deformación Unitaria Real



Gráfica N°1 Carga Vs Deformación Unitaria Real

Calcular la carga y el esfuerzo cortante máximo (Resistencia Última en Corte) en cada caso

Diámetro del punzón=6,33 [mm]
Area=π4×6,33 mm2=31,47 [mm2]
Para calcular el esfuerzo cortante máximo primero se debe hallar el esfuerzo de rotura, mediante la siguiente ecuación:

Cálculos para espesor de 2,11 mm:

σf=Pmaxarea=306 Kg-f31,47 mm2=9,7235 Kg-fmm2
Esfuerzo Cortante Máximo=0,78×σf=0,78×9,7235=7,5843 Kg-fmm2
De la misma forma se calcula el esfuerzo cortante máximo para los demás espesores.

Espesor mm
PmaxKg
σf Kg-fmm2
τmaxKg-fmm2
2,11
306
9,7235
7,5843
1,67
205
6,5141
5,0810
1,21
146
4,6393
3,6186
0,86
87
2,7645
2,1563
0,49
54
1,7159
1,3384
Tabla N°3 Resultados del esfuerzo cortante máximo para todos los espesores.


Gráfica N°2 Esfuerzo Cortante Máximo Vs Espesor

Calcular el trabajo total en cada caso

El trabajo realizado por el punzón se calculara teniendo en cuenta la carga máxima aplicada y el espesor de cada una de las láminas:

Trabajo=Pmax×espesor

Cálculo para espesor de 2,11 mm:

Trabajo=Pmax×espesor=306 Kg×2,11 mm=645,66Kg-f*mm


Espesor [mm]
Pmax Kg
Trabajo Kg-f*mm
2,11
306
645,66
1,67
205
342,35
1,21
146
176,66
0,86
87
74,82
0,49
54
26,46
Tabla N°4 Resultados del trabajo total en cada caso.


Gráfica N°3 Trabajo Vs Espesor.

ANÁLISIS DE RESULTADOS

En la gráfica N°1 se pudo determinar que la deformación del espesor y la carga máxima tienen una relación de proporcionalidad inversa, es decir, que a medida que aumenta la deformación del espesor menor es la carga máxima.
De las gráficas N°2 y N°3 se puede apreciar que el espesor es directamente proporcional tanto para el esfuerzo cortante máximo como para el trabajo, es decir, a medida que aumenta el espesor de la lámina, aumenta el trabajo y el esfuerzo cortante máximo.





CONCLUSIONES

En los análisis de los resultados se muestra que a medida en que disminuye el espesor de la lámina esta puede deformarse con mayor facilidad y a su vez haciendo que la lámina resista una menor carga.
Cuando se le hace laminado a un material, éste sufre una deformación con la cual se generan esfuerzos residuales que hacen incrementar la energía total en el sistema afectando la capacidad de la pieza para soportar carga, por tal motivo en necesaria la aplicación de un tratamiento térmico de recocido con el cual se eliminen estos esfuerzos.
Tanto el esfuerzo cortante máximo como el trabajo realizado durante el ensayo de punzonado, son valores pequeños a medida que el espesor disminuye y aumenta cuando los espesores son mayores debido a que éstos pueden resistir una mayor carga aplicada (Gráficas N°2 y N°3).

BIBLIOGRAFIA

DIETER, George. Mechanical Metallurgy. Tercera Edición. Editorial McGraw Hill. 1988.
Procesos de fabricación Bogoman y Anstead. Editorial CESCA. Quinta edición.
http://www.buenastareas.com/ensayos/Punzonado/875422.html.

Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
Laboratorio de Metalurgia Mecánica
Práctica No 8 – Ensayo de Punzonado





Trabajo Vs Espesor

Espesor (mm)


Trabajo (Kg-f*mm2)



Esfuerzo Cortante Máximo Vs Espesor

Espesor (mm)


Esfuerzo Cortante Máximo (Kg-f/mm2)



Realizar a cada una de las muestras el ensayo de punzonado en el dado de corte de la máquina de ensayo Monsanto W.
Someter cada una de las muestras a un ensayo de recocido de regeneración.
Por medio de laminación reducir el espesor.
Cortar muestra de 8 cms de largo y 2 cms de ancho aproximadamente
Medir espesor inicial de lámina suministrada.
Carga [Kg] Vs Deformación Unitaria Real

Deformación Unitaria Real


Carga [Kg]