Punzonado

Los procesos de conformado de 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 lamáquina, las herramientas, el material y características geométricas de la pieza o el propio entorno del proceso (tabla 1).
El punzonado es una operación de corte de chapas o láminas, generalmente en frío, mediante un dispositivo mecánico formado por dos herramientas: el punzón y la matriz. La aplicación de una fuerza de compresión sobre el punzón obliga a éste a penetrar en la chapa, creando unadeformación inicial en régimen elastoplástico seguida de un cizallamiento y rotura del material por propagación rápida de fisuras entre las aristas de corte del punzón y matriz. El proceso termina con la expulsión de la pieza cortada (figura 1).

Fig. 1.- Esquema del punzonado (A) Penetración del punzón en la pieza
En general, la mayoría de los estudios efectuados sobre la mecánica del procesode deformación plástica y corte, tienen como finalidad analizar los defectos que se presentan en el borde de las piezas punzonadas. Los primeros resultados de los estudios sobre los mecanismos de corte en punzonado se producen a comienzos de la década de los cincuenta, en Alemania (Keller) y en Japón (Fukui y Maeda) simultáneamente. Hoy en día, los estudios se centran en la obtención de modelosmatemáticos que junto con el método de los elementos finitos permitan el cálculo de las fuerzas, determinar calidad del borde de la pieza y la simulación del proceso.

Tabla 1. Distintos factores que intervienen en el punzonado.

2. ANÁLISIS DEL PROCESO DE PUNZONADO
2.1. Mecánica del corte
En el proceso de punzonado se pueden considerar tres etapas (figura 2):
1. Deformación: losesfuerzos del punzón sobre la chapa metálica, originan en ésta una deformación, inicialmente elástica y después plástica, alrededor de los bordes del punzón y matriz. 
2. Penetración: los filos de corte del punzón y matriz penetran dentro del material, produciéndose grietas en el material debido a la concentración de tensiones a lo largo de los filos de corte. 
3. Fractura: las grietasoriginadas a uno y otro lado de la chapa se encuentran, originando la separación del material. Asimismo, el punzón continúa su descenso para expulsar el recorte. El juego de corte J, permite la penetración del punzón en la matriz (figura 3) y la expulsión del material cortado.

Fig. 2.- Etapas del punzonado
El juego de corte J tiene un efecto importante en el proceso de corte y se define como ladistancia lateral entre el filo del punzón y el filo de la matriz. En general, el valor del juego de corte suele expresarse de dos maneras, bien como porcentaje respecto al espesor de la chapa e (juego de corte relativo) o dando el valor de la distancia entre los filos. En el caso de punzones de sección circular, el juego de corte será la mitad de la diferencia de diámetros de la matriz y el punzón,aunque es frecuente encontrar datos de fabricantes que se refieren a la diferencia de diámetros de la matriz y punzón (2J).
El corte por punzonado produce varias características en los bordes de la chapa y del material cortado. Estas características son (figura 3):
1. Deformación plástica caracterizada por un pequeño radio R. 
2. Zona bruñida de aspecto brillante caracterizada por el anchoD. 
3. Fractura angular, con aspecto mate, definida por la penetración P. 
4. Rebaba caracterizada por su altura H.

Fig. 3.- Características del borde de corte con juego normal

Todas estas características del borde cortado dependen del tipo, dureza y espesor del material, juego entre punzón y matriz, estado de los filos de corte, sujeción del material y tamaño del punzón en...