Pregunta: He estat tenint dificultats per entendre com es relaciona el radi de curvatura (com ja he assenyalat) a la impressió amb la selecció d'eines. Per exemple, actualment tenim problemes amb algunes peces fetes d'acer A36 de 0,5″. Fem servir punxons de 0,5″ de diàmetre per a aquestes peces, un radi i una matriu de 4 polzades. Ara, si faig servir la regla del 20% i multiplico per 4 polzades, quan augmento l'obertura de la matriu en un 15% (per a l'acer), obtenc 0,6 polzades. Però, com sap l'operador que ha d'utilitzar un punxó de radi de 0,5″ quan la impressió requereix un radi de curvatura de 0,6″?
A: Has esmentat un dels majors reptes als quals s'enfronta la indústria de la xapa metàl·lica. Aquesta és una idea errònia amb la qual han d'afrontar tant els enginyers com els tallers de producció. Per solucionar-ho, començarem amb la causa principal, els dos mètodes de formació, i la manca d'enteniment de les diferències entre ells.
Des de l'aparició de les màquines de doblegar a la dècada del 1920 fins a l'actualitat, els operadors han modelat peces amb doblegats o rectificats inferiors. Tot i que el doblegat inferior ha passat de moda en els darrers 20 o 30 anys, els mètodes de doblegat encara impregnen el nostre pensament quan dobleguem xapa metàl·lica.
Les eines de rectificat de precisió van entrar al mercat a finals dels anys setanta i van canviar el paradigma. Així doncs, vegem com es diferencien les eines de precisió de les eines de planar, com la transició a les eines de precisió ha canviat la indústria i com tot això es relaciona amb la vostra pregunta.
A la dècada del 1920, el modelat va canviar dels plecs de fre de disc a matrius en forma de V amb punxons corresponents. S'utilitzarà un punxó de 90 graus amb una matriu de 90 graus. La transició del plegat al conformat va ser un gran pas endavant per a la xapa metàl·lica. És més ràpid, en part perquè el fre de placa recentment desenvolupat s'acciona elèctricament: ja no cal doblegar manualment cada doblec. A més, el fre de placa es pot doblegar des de baix, cosa que millora la precisió. A més dels topalls posteriors, l'augment de la precisió es pot atribuir al fet que el punxó prem el seu radi al radi de flexió interior del material. Això s'aconsegueix aplicant la punta de l'eina a un gruix de material inferior al gruix. Tots sabem que si podem aconseguir un radi de flexió interior constant, podem calcular els valors correctes per a la subtracció de flexió, la tolerança de flexió, la reducció exterior i el factor K, independentment del tipus de flexió que estiguem fent.
Molt sovint les peces tenen radis de curvatura interns molt pronunciats. Els fabricants, dissenyadors i artesans sabien que la peça aguantaria perquè tot semblava haver estat reconstruït, i de fet ho va ser, almenys en comparació amb l'actualitat.
Tot va bé fins que arriba alguna cosa millor. El següent pas endavant va arribar a finals dels anys setanta amb la introducció d'eines de rectificat de precisió, controladors numèrics per ordinador i controls hidràulics avançats. Ara teniu control total sobre la premsa plegadora i els seus sistemes. Però el punt d'inflexió és una eina rectificada de precisió que ho canvia tot. Totes les regles per a la producció de peces de qualitat han canviat.
La història de la formació està plena de salts i salts. En un sol salt, vam passar de radis de flexió inconsistents per a frens de placa a radis de flexió uniformes creats mitjançant estampació, imprimació i gofrat. (Nota: El renderitzat no és el mateix que la fosa; consulteu els arxius de columnes per obtenir més informació. Tanmateix, en aquesta columna, utilitzo "flexió inferior" per referir-me tant als mètodes de renderitzat com als de fosa.)
Aquests mètodes requereixen un tonatge significatiu per formar les peces. Per descomptat, en molts sentits això són males notícies per a la plegadora, l'eina o la peça. No obstant això, van seguir sent el mètode de flexió de metall més comú durant gairebé 60 anys fins que la indústria va fer el següent pas cap a la conformació per aire.
Aleshores, què és la formació d'aire (o flexió d'aire)? Com funciona en comparació amb la flexió inferior? Aquest salt torna a canviar la manera com es creen els radis. Ara, en lloc de perforar el radi interior de la flexió, l'aire forma un radi interior "flotant" com a percentatge de l'obertura del dau o la distància entre els braços del dau (vegeu la Figura 1).
Figura 1. En el doblegat a l'aire, el radi interior del doblegat està determinat per l'amplada de la matriu, no per la punta del punxó. El radi "flota" dins de l'amplada de la forma. A més, la profunditat de penetració (i no l'angle de la matriu) determina l'angle de doblegat de la peça.
El nostre material de referència és acer al carboni de baix aliatge amb una resistència a la tracció de 60.000 psi i un radi de formació d'aire d'aproximadament el 16% del forat de la matriu. El percentatge varia segons el tipus de material, la fluïdesa, la condició i altres característiques. A causa de les diferències en la xapa metàl·lica en si, els percentatges previstos mai seran perfectes. Tanmateix, són força precisos.
L'aire d'alumini tou forma un radi del 13% al 15% de l'obertura de la matriu. El material laminat en calent, decapat i oliat té un radi de formació d'aire del 14% al 16% de l'obertura de la matriu. L'acer laminat en fred (la nostra resistència a la tracció base és de 60.000 psi) es forma per aire dins d'un radi del 15% al 17% de l'obertura de la matriu. El radi de formació d'aire de l'acer inoxidable 304 és del 20% al 22% del forat de la matriu. De nou, aquests percentatges tenen un rang de valors a causa de les diferències en els materials. Per determinar el percentatge d'un altre material, podeu comparar la seva resistència a la tracció amb la resistència a la tracció de 60 KSI del nostre material de referència. Per exemple, si el vostre material té una resistència a la tracció de 120 KSI, el percentatge hauria d'estar entre el 31% i el 33%.
Diguem que el nostre acer al carboni té una resistència a la tracció de 60.000 psi, un gruix de 0,062 polzades i el que s'anomena un radi de curvatura interior de 0,062 polzades. Doblegueu-lo sobre el forat en V de la matriu de 0,472 i la fórmula resultant serà així:
Així doncs, el radi de flexió interior serà de 0,075″, que podeu utilitzar per calcular les tolerances de flexió, els factors K, la retracció i la subtracció de flexió amb certa precisió, és a dir, si l'operador de la premsa plegadora utilitza les eines adequades i dissenya peces al voltant de les eines que utilitzen els operadors.
A l'exemple, l'operador utilitza 0,472 polzades. Obertura del segell. L'operador va caminar cap a l'oficina i va dir: "Houston, tenim un problema. És 0,075". Radi d'impacte? Sembla que realment tenim un problema; on anem per aconseguir-ne un? El més proper que podem obtenir és 0,078. "o 0,062 polzades. 0,078 polzades. El radi del punxó és massa gran, 0,062 polzades. El radi del punxó és massa petit".
Però aquesta és la decisió equivocada. Per què? El radi del punxó no crea un radi de curvatura interior. Recordeu que no estem parlant de la flexió inferior, sí, la punta del percutor és el factor decisiu. Estem parlant de la formació d'aire. L'amplada de la matriu crea un radi; el punxó és només un element d'empenta. També tingueu en compte que l'angle del dau no afecta el radi interior de la curvatura. Podeu utilitzar matrius agudes, en forma de V o de canal; si totes tres tenen la mateixa amplada del dau, obtindreu el mateix radi de curvatura interior.
El radi del punxó afecta el resultat, però no és el factor determinant per al radi de plegat. Ara, si formeu un radi del punxó més gran que el radi flotant, la peça adoptarà un radi més gran. Això canvia la tolerancia de plegat, la contracció, el factor K i la deducció de plegat. Bé, aquesta no és la millor opció, oi? Enteneu, aquesta no és la millor opció.
I si fem servir un radi d'impacte de 0,062 polzades? Aquest impacte serà bo. Per què? Perquè, almenys quan s'utilitzen eines prefabricades, s'acosta el màxim possible al radi de flexió interior "flotant" natural. L'ús d'aquest punxó en aquesta aplicació hauria de proporcionar una flexió consistent i estable.
Idealment, hauríeu de seleccionar un radi de punxó que s'acosti, però no el superi, al radi de la peça flotant. Com més petit sigui el radi del punxó en relació amb el radi de plegat flotant, més inestable i predictible serà el plegat, sobretot si acabeu plegant molt. Els punxons massa estrets arrugaran el material i crearan plegats pronunciats amb menys consistència i repetibilitat.
Molta gent em pregunta per què el gruix del material només importa a l'hora de triar un forat per a la matriu. Els percentatges utilitzats per predir el radi de conformació d'aire assumeixen que el motlle que s'utilitza té una obertura de motlle adequada per al gruix del material. És a dir, el forat de la matriu no serà ni més gran ni més petit del desitjat.
Tot i que podeu disminuir o augmentar la mida del motlle, els radis tendeixen a deformar-se, canviant molts dels valors de la funció de flexió. També podeu veure un efecte similar si utilitzeu un radi de colpeig incorrecte. Per tant, un bon punt de partida és la regla general de seleccionar una obertura de matriu vuit vegades el gruix del material.
En el millor dels casos, els enginyers vindran al taller i parlaran amb l'operador de la plegadora. Assegureu-vos que tothom conegui la diferència entre els mètodes de modelat. Esbrineu quins mètodes utilitzen i quins materials utilitzen. Obteniu una llista de tots els punxons i matrius que tenen i, a continuació, dissenyeu la peça basant-vos en aquesta informació. A continuació, a la documentació, anoteu els punxons i les matrius necessaris per al processament correcte de la peça. Per descomptat, podeu tenir circumstàncies atenuants quan hàgiu d'ajustar les vostres eines, però això hauria de ser l'excepció i no la regla.
Operadors, ja sé que sou tots pretensius, jo mateix vaig ser un d'ells! Però ja han passat els dies en què podies triar el teu conjunt d'eines preferit. Tanmateix, que et diguin quina eina utilitzar per al disseny de peces no reflecteix el teu nivell d'habilitat. És simplement un fet de la vida. Ara estem fets de res i ja no som mandrosos. Les regles han canviat.
FABRICATOR és la revista líder en conformació i treball amb metalls a Amèrica del Nord. La revista publica notícies, articles tècnics i casos d'estudi que permeten als fabricants fer la seva feina de manera més eficient. FABRICATOR ha estat al servei de la indústria des del 1970.
Ja hi ha disponible accés digital complet a The FABRICATOR, que us permet accedir fàcilment a recursos valuosos de la indústria.
Ja teniu disponible l'accés digital complet a Tubing Magazine, que us permet accedir fàcilment a recursos valuosos de la indústria.
Ja hi ha disponible accés digital complet a The Fabricator en espanyol, que proporciona un accés fàcil a recursos valuosos del sector.
Myron Elkins s'uneix al podcast The Maker per parlar del seu viatge de poble petit a soldador de fàbrica...
Data de publicació: 25 d'agost de 2023