Pytanie: Mam problem ze zrozumieniem, jak promień gięcia (jak już wspomniałem) w wydruku ma się do wyboru narzędzia. Na przykład, obecnie mamy problemy z niektórymi częściami wykonanymi ze stali A36 o grubości 0,5 cala. Używamy do nich stempli o średnicy 0,5 cala. Promień gięcia i 4 cale. Wykrojnik. Teraz, jeśli zastosuję regułę 20% i pomnożę wynik przez 4 cale, po zwiększeniu otworu wykrojnika o 15% (dla stali), otrzymam 0,6 cala. Ale skąd operator wie, że ma użyć stempla o promieniu 0,5 cala, skoro druk wymaga promienia gięcia 0,6 cala?
A: Wspomniałeś o jednym z największych wyzwań stojących przed branżą blacharską. To błędne przekonanie, z którym muszą się zmagać zarówno inżynierowie, jak i zakłady produkcyjne. Aby to naprawić, zacznijmy od pierwotnej przyczyny, czyli dwóch metod formowania i braku zrozumienia różnic między nimi.
Od pojawienia się giętarek w latach 20. XX wieku do dziś operatorzy formowali elementy z zagięciami dolnymi lub szlifami. Chociaż gięcie dolne wyszło z mody w ciągu ostatnich 20-30 lat, metody gięcia wciąż są obecne w naszym myśleniu podczas gięcia blach.
Precyzyjne narzędzia szlifierskie pojawiły się na rynku pod koniec lat 70. XX wieku i zmieniły paradygmat. Przyjrzyjmy się zatem, czym narzędzia precyzyjne różnią się od strugarek, jak przejście na narzędzia precyzyjne zmieniło branżę i jak to wszystko odnosi się do Twojego pytania.
W latach dwudziestych XX wieku formowanie zmieniło się z zagniatania za pomocą tarczowych pras krawędziowych na matryce w kształcie litery V z pasującymi stemplami. Stempel 90-stopniowy będzie używany z matrycą 90-stopniową. Przejście od gięcia do formowania było dużym krokiem naprzód dla blachy. Jest szybsze, częściowo dlatego, że nowo opracowana zaginarka płytowa jest napędzana elektrycznie - nie ma już ręcznego gięcia każdego zagięcia. Ponadto zaginarka płytowa może być gięta od dołu, co poprawia dokładność. Oprócz zderzaków, zwiększoną dokładność można przypisać faktowi, że stempel wciska swój promień w wewnętrzny promień gięcia materiału. Osiąga się to poprzez przyłożenie końcówki narzędzia do materiału o grubości mniejszej niż grubość materiału. Wszyscy wiemy, że jeśli uda nam się osiągnąć stały wewnętrzny promień gięcia, możemy obliczyć prawidłowe wartości odejmowania gięcia, naddatku gięcia, redukcji zewnętrznej i współczynnika K, niezależnie od rodzaju wykonywanego gięcia.
Bardzo często części mają bardzo ostre wewnętrzne promienie gięcia. Producenci, projektanci i rzemieślnicy wiedzieli, że część wytrzyma, ponieważ wszystko wydawało się być przebudowane – i rzeczywiście tak było, przynajmniej w porównaniu z dzisiejszym stanem rzeczy.
Wszystko jest w porządku, dopóki nie pojawi się coś lepszego. Kolejny krok naprzód nastąpił pod koniec lat 70. XX wieku wraz z wprowadzeniem precyzyjnych narzędzi szlifowanych, komputerowych sterowników numerycznych i zaawansowanego sterowania hydraulicznego. Teraz masz pełną kontrolę nad prasą krawędziową i jej systemami. Jednak punktem zwrotnym jest precyzyjnie szlifowane narzędzie, które zmienia wszystko. Wszystkie zasady produkcji wysokiej jakości części uległy zmianie.
Historia formowania jest pełna przełomów. Jednym skokiem przeszliśmy od niespójnych promieni ugięcia dla zaginarek płytowych do jednolitych promieni ugięcia uzyskiwanych poprzez tłoczenie, gruntowanie i wytłaczanie. (Uwaga: Renderowanie to nie to samo, co odlewanie; więcej informacji można znaleźć w archiwum kolumn. Jednak w tym artykule używam określenia „od dołu”, aby zasugerować metody renderowania i odlewania).
Metody te wymagają znacznego tonażu do formowania części. Oczywiście, pod wieloma względami jest to zła wiadomość dla prasy krawędziowej, narzędzia lub części. Pozostały one jednak najpopularniejszą metodą gięcia metali przez prawie 60 lat, aż branża podjęła kolejny krok w kierunku formowania pneumatycznego.
Czym więc jest formowanie powietrza (lub gięcie w powietrzu)? Jak to działa w porównaniu z gięciem dolnym? Ten skok ponownie zmienia sposób tworzenia promieni. Teraz, zamiast wybijać wewnętrzny promień gięcia, powietrze tworzy „pływający” promień wewnętrzny jako procent otworu matrycy lub odległości między ramionami matrycy (patrz rysunek 1).
Rysunek 1. W gięciu w powietrzu, wewnętrzny promień gięcia jest określany przez szerokość matrycy, a nie przez czubek stempla. Promień „płynie” w obrębie szerokości formy. Ponadto, głębokość penetracji (a nie kąt matrycy) określa kąt gięcia przedmiotu obrabianego.
Naszym materiałem referencyjnym jest niskostopowa stal węglowa o wytrzymałości na rozciąganie 60 000 psi i promieniu formowania powietrznego wynoszącym około 16% średnicy otworu matrycy. Procent ten różni się w zależności od rodzaju materiału, płynności, stanu i innych właściwości. Ze względu na różnice w samej blasze, przewidywane wartości procentowe nigdy nie będą idealne. Są one jednak dość dokładne.
Miękkie aluminium formowane powietrzem tworzy promień od 13% do 15% otworu matrycy. Walcowany na gorąco, trawiony i olejowany materiał ma promień formowania powietrza od 14% do 16% otworu matrycy. Stal walcowana na zimno (nasza podstawowa wytrzymałość na rozciąganie wynosi 60 000 psi) jest formowana powietrzem w promieniu od 15% do 17% otworu matrycy. Promień formowania powietrznego stali nierdzewnej 304 wynosi od 20% do 22% otworu matrycy. Ponownie, te procenty mają zakres wartości ze względu na różnice w materiałach. Aby określić procentową zawartość innego materiału, możesz porównać jego wytrzymałość na rozciąganie z wytrzymałością na rozciąganie 60 KSI naszego materiału odniesienia. Na przykład, jeśli Twój materiał ma wytrzymałość na rozciąganie 120 KSI, procent powinien wynosić od 31% do 33%.
Załóżmy, że nasza stal węglowa ma wytrzymałość na rozciąganie 60 000 psi, grubość 0,062 cala i tzw. wewnętrzny promień gięcia 0,062 cala. Wygnij ją nad otworem w kształcie litery V matrycy 0,472 cala, a otrzymany wzór będzie wyglądał następująco:
Zatem wewnętrzny promień gięcia będzie wynosił 0,075 cala, co można wykorzystać do obliczenia naddatków na gięcia, współczynników K, wciągania i odejmowania gięcia z pewną dokładnością, tzn. jeśli operator prasy krawędziowej używa odpowiednich narzędzi i projektuje części w oparciu o narzędzia używane przez operatorów.
W tym przykładzie operator używa 0,472 cala. Otwór stempla. Operator wszedł do biura i powiedział: „Houston, mamy problem. To 0,075”. Promień uderzenia? Wygląda na to, że naprawdę mamy problem; gdzie możemy go znaleźć? Najbliższy możliwy rozmiar to 0,078. „lub 0,062 cala. 0,078 cala. Promień stempla jest za duży, 0,062 cala. Promień stempla jest za mały”.
Ale to zły wybór. Dlaczego? Promień stempla nie tworzy wewnętrznego promienia gięcia. Pamiętaj, nie mówimy o ugięciu dolnym, tak, decydującym czynnikiem jest końcówka bijaka. Mówimy o formowaniu się powietrza. Szerokość matrycy tworzy promień; stempel jest jedynie elementem popychającym. Zwróć również uwagę, że kąt matrycy nie wpływa na wewnętrzny promień gięcia. Możesz użyć matryc ostrych, w kształcie litery V lub kanałowych; jeśli wszystkie trzy mają tę samą szerokość matrycy, uzyskasz ten sam wewnętrzny promień gięcia.
Promień stempla wpływa na wynik, ale nie jest czynnikiem decydującym o promieniu gięcia. Jeśli utworzysz promień stempla większy niż promień swobodny, część będzie miała większy promień. Zmienia to naddatek na zginanie, skurcz, współczynnik K i odjęcie od gięcia. Cóż, to nie jest najlepsza opcja, prawda? Rozumiesz – to nie jest najlepsza opcja.
A co, jeśli użyjemy promienia otworu 0,062 cala? To uderzenie będzie dobre. Dlaczego? Ponieważ, przynajmniej w przypadku użycia gotowych narzędzi, jest ono jak najbardziej zbliżone do naturalnego, „pływającego” wewnętrznego promienia gięcia. Użycie tego stempla w tym zastosowaniu powinno zapewnić powtarzalne i stabilne gięcie.
Najlepiej wybrać promień wykroju zbliżony do promienia elementu ruchomego, ale go nie przekraczający. Im mniejszy promień wykroju w stosunku do promienia gięcia swobodnego, tym bardziej niestabilne i przewidywalne będzie gięcie, zwłaszcza przy częstym gięciu. Zbyt wąskie wykroje będą powodować marszczenie materiału i tworzenie ostrych zagięć o mniejszej spójności i powtarzalności.
Wiele osób pyta mnie, dlaczego grubość materiału ma znaczenie tylko przy wyborze otworu matrycy. Procenty używane do przewidywania promienia formowania w powietrzu zakładają, że używana forma ma otwór odpowiedni do grubości materiału. Oznacza to, że otwór matrycy nie będzie większy ani mniejszy niż pożądany.
Chociaż można zmniejszyć lub zwiększyć rozmiar formy, promienie mają tendencję do deformacji, zmieniając wiele wartości funkcji gięcia. Podobny efekt można zaobserwować, stosując niewłaściwy promień uderzenia. Dlatego dobrym punktem wyjścia jest praktyczna zasada, aby wybrać otwór matrycy ośmiokrotnie większy od grubości materiału.
W najlepszym przypadku inżynierowie przyjdą do warsztatu i porozmawiają z operatorem prasy krawędziowej. Upewnij się, że wszyscy znają różnice między metodami formowania. Dowiedz się, jakich metod i materiałów używają. Zbierz listę wszystkich stempli i matryc, którymi dysponują, a następnie zaprojektuj część na podstawie tych informacji. Następnie w dokumentacji zapisz stemple i matryce niezbędne do prawidłowego przetworzenia części. Oczywiście mogą zdarzyć się okoliczności łagodzące, w których konieczne będzie dostosowanie narzędzi, ale powinno to być raczej wyjątkiem niż regułą.
Operatorzy, wiem, że wszyscy jesteście pretensjonalni, sam do nich należałem! Ale minęły czasy, kiedy można było wybrać swój ulubiony zestaw narzędzi. Jednak to, że ktoś mówi nam, którego narzędzia użyć do projektowania części, nie odzwierciedla poziomu naszych umiejętności. To po prostu fakt. Jesteśmy teraz stworzeni z niczego i już się nie garbimy. Zasady się zmieniły.
FABRICATOR to wiodący magazyn poświęcony obróbce plastycznej i metalurgii w Ameryce Północnej. Magazyn publikuje wiadomości, artykuły techniczne i opisy przypadków, które pozwalają producentom efektywniej wykonywać swoją pracę. FABRICATOR działa w branży od 1970 roku.
Teraz możesz w pełni korzystać z dostępu cyfrowego do The FABRICATOR, co zapewnia łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Teraz masz pełny dostęp cyfrowy do czasopisma Tubing Magazine, dzięki czemu możesz łatwo zapoznać się z cennymi zasobami branżowymi.
Teraz można uzyskać pełny dostęp cyfrowy do serwisu The Fabricator en Español, co umożliwia łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Myron Elkins dołączył do podcastu The Maker, aby opowiedzieć o swojej drodze od pracownika małego miasteczka do spawacza fabrycznego…
Czas publikacji: 04.09.2023