Въпрос: Трудно ми е да разбера как радиусът на огъване (както посочих) при печата е свързан с избора на инструмент. Например, в момента имаме проблеми с някои части, изработени от стомана A36 с дебелина 0,5″. За тези части използваме щанци с диаметър 0,5″ и матрица с радиус 4 инча. Сега, ако използвам правилото за 20% и умножа по 4 инча, когато увелича отвора на матрицата с 15% (за стомана), получавам 0,6 инча. Но как операторът знае да използва щанца с радиус 0,5″, когато печатът изисква радиус на огъване 0,6″?
A: Споменахте едно от най-големите предизвикателства, пред които е изправена индустрията за листова металургия. Това е погрешно схващане, с което трябва да се справят както инженерите, така и производствените цехове. За да поправим това, ще започнем с първопричината, двата метода на формоване и неразбирането на разликите между тях.
От появата на огъващите машини през 20-те години на миналия век до наши дни, операторите са формовали части с долни огъвания или загъвки. Въпреки че долното огъване е излязло от мода през последните 20 до 30 години, методите на огъване все още проникват в нашето мислене, когато огъваме ламарина.
Прецизните шлифовъчни инструменти навлязоха на пазара в края на 70-те години на миналия век и промениха парадигмата. Нека да разгледаме как прецизните инструменти се различават от рендосващите инструменти, как преходът към прецизни инструменти промени индустрията и как всичко това е свързано с вашия въпрос.
През 20-те години на миналия век, формоването се променя от гънки с дискови спирачки към V-образни матрици със съответстващи поансони. Ще се използва 90-градусов поансон с 90-градусов поансон. Преходът от сгъване към формоване е голяма крачка напред за листовия метал. По-бързо е, отчасти защото новоразработеният плоски спирачен механизъм се задейства електрически - няма повече ръчно огъване на всяко огъване. Освен това, плоският спирачен механизъм може да се огъва отдолу, което подобрява точността. В допълнение към задните ограничители, повишената точност може да се обясни с факта, че поансонът притиска радиуса си във вътрешния радиус на огъване на материала. Това се постига чрез прилагане на върха на инструмента към материал с дебелина, по-малка от дебелината на материала. Всички знаем, че ако можем да постигнем постоянен вътрешен радиус на огъване, можем да изчислим правилните стойности за изваждане на огъване, допустимо огъване, външно намаляване и K-фактор, независимо от вида на огъването, което правим.
Много често частите имат много остри вътрешни радиуси на огъване. Производителите, дизайнерите и майсторите са знаели, че частта ще издържи, защото всичко е изглеждало сякаш е било преустроено – и всъщност беше така, поне в сравнение с днешния ден.
Всичко е наред, докато не се появи нещо по-добро. Следващата стъпка напред дойде в края на 70-те години на миналия век с въвеждането на прецизно шлифовани инструменти, компютърни цифрови контролери и усъвършенствани хидравлични управления. Сега имате пълен контрол над абкант пресата и нейните системи. Но повратната точка е прецизно шлифован инструмент, който променя всичко. Всички правила за производство на качествени части са се променили.
Историята на формирането е пълна с скокове и граници. С един скок преминахме от непостоянни радиуси на огъване за дискови спирачки до еднакви радиуси на огъване, създадени чрез щамповане, грундиране и релефно щамповане. (Забележка: Рендирането не е същото като леенето; можете да потърсите в архивите на колоните за повече информация. В тази колона обаче използвам „долно огъване“, за да обознача методи за рендиране и леене.)
Тези методи изискват значителен тонаж за оформяне на частите. Разбира се, в много отношения това е лоша новина за абкант пресата, инструмента или частта. Въпреки това, те останаха най-разпространеният метод за огъване на метал в продължение на близо 60 години, докато индустрията не направи следващата стъпка към формоването с въздух.
И така, какво е образуване на въздух (или огъване на въздух)? Как работи в сравнение с огъването на дъното? Този скок отново променя начина, по който се създават радиусите. Сега, вместо да щампова вътрешния радиус на огъването, въздухът образува „плаващ“ вътрешен радиус като процент от отвора на матрицата или разстоянието между рамената на матрицата (вижте Фигура 1).
Фигура 1. При огъване с въздух, вътрешният радиус на огъването се определя от ширината на матрицата, а не от върха на поансона. Радиусът „плава“ в рамките на ширината на формата. Освен това, дълбочината на проникване (а не ъгълът на матрицата) определя ъгъла на огъване на детайла.
Нашият референтен материал е нисколегирана въглеродна стомана с якост на опън от 60 000 psi и радиус на образуване на въздух от приблизително 16% от отвора на матрицата. Процентът варира в зависимост от вида на материала, течливостта, състоянието и други характеристики. Поради разликите в самия листов метал, прогнозираните проценти никога няма да бъдат перфектни. Те обаче са доста точни.
Мекият алуминий с въздух образува радиус от 13% до 15% от отвора на матрицата. Горещовалцуваният маринован и омаслен материал има радиус на образуване на въздух от 14% до 16% от отвора на матрицата. Студено валцуваната стомана (нашата базова якост на опън е 60 000 psi) се формира от въздух в радиус от 15% до 17% от отвора на матрицата. Радиусът на образуване на въздух от неръждаема стомана 304 е от 20% до 22% от отвора на матрицата. Отново, тези проценти имат диапазон от стойности поради разликите в материалите. За да определите процента на друг материал, можете да сравните неговата якост на опън с якостта на опън 60 KSI на нашия референтен материал. Например, ако вашият материал има якост на опън 120 KSI, процентът трябва да бъде между 31% и 33%.
Да кажем, че нашата въглеродна стомана има якост на опън от 60 000 psi, дебелина от 0,062 инча и това, което се нарича вътрешен радиус на огъване от 0,062 инча. Огънете я над V-образния отвор на матрицата 0,472 и получената формула ще изглежда така:
Така че вашият вътрешен радиус на огъване ще бъде 0,075″, който можете да използвате за изчисляване на допустимите отклонения за огъване, K-коефициентите, издърпването и изваждането на огъване с известна точност, т.е. ако вашият оператор на абкант пресата използва правилните инструменти и проектира частите около инструментите, които операторите използват.
В примера операторът използва 0,472 инча. Отвор за печат. Операторът влязъл в офиса и казал: „Хюстън, имаме проблем. 0,075 е.“ Радиус на удара? Изглежда наистина имаме проблем; откъде да отидем, за да вземем един от тях? Най-близкото, което можем да получим, е 0,078. „или 0,062 инча. 0,078 инча. Радиусът на перфоратора е твърде голям, 0,062 инча. Радиусът на перфоратора е твърде малък.“
Но това е грешен избор. Защо? Радиусът на перфоратора не създава вътрешен радиус на огъване. Не забравяйте, че не говорим за огъване на дъното, да, върхът на ударника е решаващият фактор. Говорим за образуването на въздух. Ширината на матрицата създава радиус; перфораторът е просто избутващ елемент. Също така имайте предвид, че ъгълът на матрицата не влияе на вътрешния радиус на огъването. Можете да използвате остри, V-образни или канални матрици; ако и трите имат еднаква ширина на матрицата, ще получите един и същ вътрешен радиус на огъване.
Радиусът на щанца влияе върху резултата, но не е определящият фактор за радиуса на огъване. Сега, ако оформите радиус на щанца, по-голям от плаващия радиус, детайлът ще приеме по-голям радиус. Това променя допустимото огъване, свиването, K-фактора и приспадането на огъване. Е, това не е най-добрият вариант, нали? Разбирате – това не е най-добрият вариант.
Ами ако използваме радиус на отвора 0,062 инча? Този удар ще бъде добър. Защо? Защото, поне когато се използват готови инструменти, той е възможно най-близо до естествения „плаващ“ вътрешен радиус на огъване. Използването на този перфоратор в това приложение би трябвало да осигури постоянно и стабилно огъване.
В идеалния случай трябва да изберете радиус на щанца, който се доближава, но не надвишава радиуса на плаващата част. Колкото по-малък е радиусът на щанца спрямо радиуса на плаващото огъване, толкова по-нестабилно и предвидимо ще бъде огъването, особено ако огъвате много. Твърде тесните щанци ще смачкат материала и ще създадат остри огъвания с по-малка консистентност и повторяемост.
Много хора ме питат защо дебелината на материала има значение само при избора на отвор за матрица. Процентите, използвани за прогнозиране на радиуса на формоване на въздух, предполагат, че използваната матрица има отвор за матрицата, подходящ за дебелината на материала. Тоест, отворът на матрицата няма да бъде по-голям или по-малък от желаното.
Въпреки че можете да намалите или увеличите размера на матрицата, радиусите са склонни да се деформират, променяйки много от стойностите на функцията на огъване. Подобен ефект можете да видите и ако използвате грешен радиус на удара. Следователно, добра отправна точка е емпиричното правило да изберете отвор на матрицата осем пъти по-голям от дебелината на материала.
В най-добрия случай инженерите ще дойдат в цеха и ще разговарят с оператора на абкант пресата. Уверете се, че всички знаят разликата между методите на формоване. Разберете какви методи използват и какви материали използват. Вземете списък с всички щанци и матрици, с които разполагат, и след това проектирайте детайла въз основа на тази информация. След това в документацията запишете щанците и матриците, необходими за правилната обработка на детайла. Разбира се, може да имате смекчаващи вината обстоятелства, когато трябва да настройвате инструментите си, но това трябва да е по-скоро изключение, отколкото правило.
Оператори, знам, че всички сте претенциозни, аз самият бях един от тях! Но отминаха дните, когато можехте да избирате любимия си набор от инструменти. Това, че ви казват кой инструмент да използвате за проектиране на детайли, обаче не отразява нивото ви на умения. Това е просто житейски факт. Сега сме направени от нищо и вече не сме лениви. Правилата се промениха.
FABRICATOR е водещото списание за металообработване и формоване в Северна Америка. Списанието публикува новини, технически статии и истории на случаи, които позволяват на производителите да си вършат работата по-ефективно. FABRICATOR обслужва индустрията от 1970 г.
Вече е наличен пълен дигитален достъп до The FABRICATOR, който ви дава лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Вече е наличен пълен дигитален достъп до списание Tubing, което ви дава лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Вече е наличен пълен дигитален достъп до The Fabricator en Español, осигуряващ лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Майрън Елкинс се присъединява към подкаста The Maker, за да разкаже за пътя си от малък град до фабричен заварчик…
Време на публикуване: 04 септември 2023 г.