Diseño de un punzón para corte-troquelado de un material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibras naturales
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Date
2021-06
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
In the present project, a punch was designed and built with the purpose of being used
in composite materials, in such a way that it was analyzed whether the type of punch
configuration, the type of reinforcement fiber and the type of matrix influence the
quality of the cut. Four different configurations were used for the study: straight, Wshaped, double shear at 20 degrees and single shear at 30 degrees; which were
designed in a CAD with a diameter of 12.7 mm and a height of 70 mm.
The study focuses on the simulation through the application of the finite element
method in a specialized software where the dynamic behavior of the various types of
punch was evaluated and through which six types of composite materials were
designed and used for each simulation.
In order to validate the simulations carried out, we chose to build the punches with
their various secondary components to be evaluated and tested in two composite
materials: One made of epoxy resin with jute fiber and the second of polyester resin
with jute fiber. Once the punching test was performed, the cuts were evaluated,
resulting in a delamination factor at the entrance of 1.046 and at the exit of 1.066; in
this way it was analyzed that the W punch is the ideal cutting tool for the application
in composite materials.
Description
En el presente proyecto se diseñó y se construyó un punzón con la finalidad de ser
empleado en materiales compuestos, de tal manera que se analizó si el tipo de
configuración del punzón, el tipo de fibra de refuerzo y el tipo de matriz influyen en
la calidad del corte. Para el estudio se emplearon cuatro configuraciones distintas
como son: recto, en W, doble cizalla a 20 grados y una cizalla simple a 30 grados;
los cuales fueron diseñados en un CAD con un diámetro de 12,7 mm y una altura de
70 mm.
El estudio se centra en la simulación mediante la aplicación del método de elementos
finitos en un software especializado en donde se evaluó el comportamiento dinámico
de los diversos tipos de punzón y mediante el cual se diseñaron seis tipos de
materiales compuestos y empleados para cada simulación.
Con el fin validar las simulaciones realizadas se optó por la construcción de los
punzones con sus diversos componentes secundarios para ser evaluados y probados
en dos materiales compuestos: el uno conformado de resina epoxi con fibra de yute y
el segundo de resina poliéster con fibra de yute, una vez realizado el ensayo de
punzonado se evaluó los cortes realizados dando como resultado un factor de
delaminación a la entrada de 1,046 y a la salida de 1,066; de esta manera se analizó
que el punzón en W es la herramienta de corte ideal para la aplicación en materiales
compuestos.
Keywords
PUNZÓN, CORTE TROQUELADO, MATERIAL COMPUESTO, ELEMENTOS FINITOS, COMPORTAMIENTO DINÁMICO, FACTOR DE DELAMINACIÓN