Punzonatura delle sbarre in rame: calcolo della forza e gioco punzone-matrice

La formula della forza con esempi di calcolo, la resistenza al taglio per stato fisico, il gioco per lato e i limiti pratici per fori puliti e punzoni duraturi.

La punzonatura delle sbarre in rame viene spesso impostata per tentativi, eppure la forza necessaria e il gioco tra punzone e matrice si possono calcolare prima del primo foro. Una nuova guida tecnica di PAYAPRESS mostra ai quadristi come dimensionare la forza di punzonatura, scegliere il gioco e mantenere costante la qualità del foro.

La formula
La forza di punzonatura è pari al perimetro del foro moltiplicato per lo spessore della sbarra e per la resistenza al taglio del materiale. Con millimetri e MPa il risultato è in newton. Per un foro tondo da 14 mm in rame da 10 mm, con una resistenza al taglio di 200 MPa, il perimetro è di circa 44 mm e la forza di circa 88 kN, ossia 9,0 tonnellate metriche o 9,9 tonnellate USA (1 tonnellata-forza metrica corrisponde a 9,807 kN, 1 tonnellata-forza USA a 8,896 kN). Un'asola da 13 × 20 mm nella stessa sbarra richiede circa 110 kN, quasi un terzo in più di un foro tondo della stessa larghezza.

Resistenza al taglio per materiale
La resistenza al taglio tipica è di circa 152 MPa per il rame C11000 ricotto (stato O60) e di 179 MPa allo stato duro H04; l'alluminio 6101-T6 si attesta intorno a 140 MPa. Il solo stato fisico cambia quindi la forza necessaria di circa un quinto, motivo per cui conviene prevedere un margine per l'usura degli utensili invece di dimensionare la pressa sul valore esatto.

Gioco tra punzone e matrice
Il gioco si esprime come percentuale dello spessore per lato: circa dal 6 all'8 % per il rame ricotto e dall'8 al 10 % per il rame duro, il valore più basso per le lavorazioni di precisione. Per una sbarra da 10 mm all'8 % si ottengono 0,8 mm per lato, quindi un punzone da 14 mm richiede una matrice da 15,6 mm. Un gioco troppo ridotto aumenta la forza e l'usura degli utensili; uno eccessivo produce una bava marcata e un arrotondamento sul bordo del foro.

Limiti pratici
Come regola pratica, il diametro del punzone non dovrebbe essere inferiore allo spessore della sbarra e il foro dovrebbe trovarsi ad almeno uno spessore di sbarra dal bordo del rame. La resistenza del punzone si verifica a parte: la forza si divide per l'area della faccia del punzone e la pressione ottenuta si confronta con la sollecitazione ammissibile dell'acciaio del punzone.

Adeguare la forza alla macchina
La guida si chiude con una verifica di dimensionamento: un foro da 22 mm in rame da 15 mm richiede circa 207 kN, ben al di sotto dei 400 kN della punzonatrice CNC HBC-CP.CNC200, che lavora sbarre fino a 200 × 15 mm.

La guida completa, con un calcolatore online della forza di punzonatura, tabelle di resistenza al taglio e di gioco e le domande frequenti, è disponibile in inglese su payapress.com.