Na minha exploração da metalurgia e da fabricação, encontro frequentemente o aspecto crítico de Força do soco Cálculo. Entender como calcular com precisão a resistência à punção é essencial para garantir a eficiência e a segurança das operações. Ao determinar a resistência adequada necessária para diversas aplicações, podemos otimizar o desempenho, reduzir o desperdício de material e aumentar a longevidade de nossas ferramentas. Neste artigo, compartilharei insights sobre os métodos e fatores que influenciam a resistência à punção, ajudando você a tomar decisões informadas em seus projetos. Vamos nos aprofundar nos cálculos que sustentam esse processo vital.

Existem casos em que há problemas, como soco quebra de ponta e fraturas de flange ocorrem durante a operação de puncionamento.

Frequentemente, a causa desse problema é a falta de dados técnicos sobre peças padronizadas ou um erro na seleção do material ou formato da ferramenta de puncionamento. Para reduzir a incidência desse tipo de problema, apresentamos aqui normas para o uso correto da punção, considerando fatores como a resistência à fadiga do aço-ferramenta e a concentração de tensões nos flanges.

1. Cálculo da Resistência ao Soco

● Força de punção P［kgf］

P＝ ℓtτ… ………（1）ℓ : Comprimento do perfil de punção［mm］（Para um punção redondo, ℓ＝πd）t : Espessura do material［mm］

τ : Resistência ao cisalhamento do material［kgf/mm2］（τ≒0,8XTensão de resistência à traçãoσB）

[Exemplo 1] A resistência máxima à punção P ao puncionar um furo redondo de 2,8 mm de diâmetro em uma chapa de aço de alta resistência com espessura de 1,2 mm (resistência à tração de 80 kgf/mm²) é a seguinte: Quando P = ℓtτ, a resistência ao cisalhamento τ = 0,8×80 = 64 kgf/mm².

P＝3,14×2,8×1,2×64＝675 kgf

2. Fratura da ponta do punção

● Tensão aplicada à ponta do punção σ［kgf/mm2］

σ＝P/A P: Força de punção, A: Área da seção transversal da ponta do punção (a) Para punção de ombro

σs＝4 tτ/d… ……………………（2） （b ）Para punção de injeção σJ＝4d tτ/（d2－d12）………………（3）

Exemplo 2: Determine a possibilidade de fratura da ponta do punção ao utilizar o punção de ombro SPAS6-50-P2.8 e o punção injetor SJAS6-50-P2.8 (dimensão d1 = 0,7, conforme mostrado na página 186). As condições de punção são as mesmas do Exemplo 1.

(a) Para o soco no ombro, da Fórmula (2): σs = 4×1,2×64/2,8 = 110 kgf/mm2

(b) Para o punção do injetor, da Fórmula (3): σJ = 4×2,8×1,2×64 / (2,82 - 0,72) = 117 kgf/mm2

Na Fig. 2, vemos que quando σs é 110 kgf/mm2, há possibilidade de ocorrer fratura com um punção D2 em aproximadamente 9.000 disparos.

Quando o material é alterado para M2, a capacidade aumenta para aproximadamente 40.000 disparos. A possibilidade de usar o punção injetor é encontrada da mesma forma.

Como a área da seção transversal é menor, a ponta do punção fraturará após aproximadamente 5.000 disparos. A fratura não ocorrerá se a tensão aplicada ao punção durante o uso for menor que a tensão máxima permitida para o material do punção. (Considere isso apenas como um guia, pois o valor real varia dependendo das variações na precisão da matriz, na estrutura da matriz e no material puncionado, bem como na rugosidade da superfície, no tratamento térmico e em outras condições do punção.)

3. Diâmetro mínimo de punção

● Diâmetro mínimo de punção: dmin. dmin＝4tτ/σ σ: Resistência à fadiga do aço ferramenta［kgf/mm2］

［Exemplo 3］ O diâmetro mínimo de punção possível ao puncionar 100.000 tiros ou mais em SPCC de espessura de 2 mm com um punção M2 é o seguinte. dmin ＝4tτ/σ……………（4） ＝4×2×26/97≒2,1 mm Resistência à fadiga para M2 a 100.000

tiros:σ＝97 kgf/mm2（da Fig. 2）τ ＝26 kgf/mm2（da Tabela 1）

4. Fratura por flambagem

● Carga de flambagem P［kgf］ P＝nπ2EI/ℓ2 ………………（5） ℓ＝√ nπ2EI/P ………………（6） n : Coeficiente n＝1 : Sem guia de stripper

n＝2 : Com guia de stripper I : Segundo momento de inércia［a mm4］ Para um punção redondo, I＝πd4/64 ℓ : Comprimento da ponta do punção［mm］

E: Módulo de Young［kgf/mm2］ D2: 21.000 M2: 22.000 HAP40: 23.000 V30: 56.000

Conforme indicado pela fórmula de Euler, as medidas que podem ser tomadas para melhorar a resistência à flambagem P incluem o uso de um guia de decapagem, o uso de um material com módulo de Young maior (SKD→SKH→HAP) e a redução do comprimento da ponta do punção. A carga de flambagem P indica a carga no momento em que o punção se deforma e fratura. Ao selecionar um punção, portanto, é necessário considerar um fator de segurança de 3 a 5. Ao selecionar um punção para puncionar furos pequenos, atenção especial deve ser dada à carga de flambagem e à tensão aplicada ao punção.

［Exemplo 4］Calcule o comprimento total do punção que não produzirá flambagem quando um furo φ8 for perfurado em aço inoxidável 304（espessura da chapa 1 mm, resistência à tração σb = 60 kgf/mm2）com um punção reto（D2）. Da Fórmula（6）: ℓ ＝√ nπ2EI/P＝√ 2×π2×21000× 201/1206＝262 mm Se o fator de segurança for 3, então ℓ＝262/3＝87 mm Se a espessura da chapa da placa de punção t for 20 mm, a flambagem pode ser evitada usando um punção de comprimento total de 107 mm ou menos. Para um punção baseado na placa de stripper (a ponta da placa de punção é guiada pela folga), o comprimento total deve ser de 87 mm ou menos.

［Exemplo 5］ A carga de flambagem P quando um punção SHAL5－60－P2.00－BC20 é usado sem uma guia de stripper é a seguinte.

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

  Se o fator de segurança for 3, então P = 426/3 = 142 kgf. A flambagem não ocorrerá com uma força de punção de 142 kgf ou menos.