Come determinare la resistenza massima di un punzone.

La massima forza applicabile, è quella pressione per cui un utensile può lavorare senza subire danni. Per danni intendiamo normalmente un rischio di deformazione permanente o una rottura vera e propria.

Come si calcola?

La resistenza massima viene espressa in Ton/m (Tonnellate per metro), calcolata utilizzando una specifica applicazione software, in base al carico di rottura del materiale e alla analisi delle forze che agiscono sul punzone. Per il computo occorre considerare le sezioni trasversali del corpo punzone con minore superficie e quelle dove agiscono le forze di torsione.

Il risultato dei calcoli viene incrementato utilizzando un coefficiente di sicurezza, come accade per tutte le strutture sottoposte a carico, al fine di esprimere il massimo valore di pressione. Quest’ultimo è il punto al di sotto del quale l’utensile può venire utilizzato senza subire deformazioni permanenti.

Cosa succede se questo valore viene superato?

Superare la resistenza massima di un punzone.

Un punzone sottoposto ad una pressione eccessiva subisce:

• una deformazione permanente
• una rottura.

Caso A: deformazione.

Cosa succede nella pratica? La deformazione accorcia l’altezza e sposta la posizione della punta dalla coincidenza con l’asse di piegatura, generalmente verso l’incavo (nel caso di punzoni a collo di cigno), oppure sul proprio asse (compressione verso l’attacco). In base all’entità della sovrappressione subita e alla lunghezza coinvolta, questo cambiamento può essere visibile ad occhio nudo, oppure no.

Esempi di errori e conseguenti deformazioni.

Le due immagini mostrano un punzone che è stato deformato a seguito di un errore molto comune: la mancata considerazione della effettiva lunghezza di piega.

Nel caso specifico, il punzone ha una portata di 100 Ton/m, ma l’operatore ha tentato di piegare una lamiera molto corta e molto spessa su una matrice troppo stretta. Egli ha poi impostato la macchina in modo tale che applicasse tutta la sua potenza (80 tonnellate). Così l’intero carico è stato scaricato su una lunghezza effettiva di circa 20 cm. Dunque 80 Ton su 0,2 m.

Facciamo una semplice equazione:

80(Ton) : 0,2(m) = x(Ton) : 1(m)

x=400 Ton

Ciò significa che la porzione di lamiera compresa fra punzone e matrice (e di conseguenza, la medesima porzione di utensili) ha subito una pressione equivalente a 400 tonnellate/metro.

Servendoci sempre del calcolo, consideriamo le due condizioni che non avrebbero causato alcuna deformazione.

1. Tonnellaggio inferiore

100 (Ton) : 1(m) = x (Ton) : 0,2 (m)

Il tonnellaggio doveva essere massimo di 20 Ton.

2. Lunghezza superiore

100 (Ton): 1 (m) = 80 (Ton) : x (m)

La lunghezza doveva essere almeno di 0,8 m.

Nel caso in cui la forza applicata sia comunque superiore alla resistenza del punzone, ma non tale da provocare un cedimento strutturale, come quello visto sopra, il danno risulterà meno evidente, tanto da richiedere l’utilizzo di misurazioni più accurate e strumentali che determinino la variazione di altezza e lo spostamento dell’asse.

Questo punzone è stato utilizzato per eseguire l’allineamento delle matrici. Tale operazione si effettua montando matrici con lo stesso angolo della punta punzone e selezionando un valore di corsa che determini la piena penetrazione del punzone nella matrice.

In questo caso il danno deriva dalla presenza di matrici con angolo più piccolo dell’angolo di punta del punzone.

A conferma di quanto visto in precedenza, è importante notare come la deformazione sia avvenuta in corrispondenza del punto di deviazione della forza compressiva e della sezione con le dimensioni più piccole. Nel prossimo articolo vedremo come il superamento della portata massima può portare al caso B, ovvero alla rottura.

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