Os 4 pilares dos limites de tonelagem da prensa dobradeira

Siga estas quatro etapas e nunca lide com uma prensa dobradeira danificada

P: Li muitas discussões sobre a formação de tonelagens, mas ainda assim não faz sentido para mim. Já ouvi falar de inúmeras variáveis ​​– carga da ferramenta, tonelagem por pé, tonelagem por polegada, limites da linha central e até mesmo tonelagem de “afundamento”. Qual é o certo para eu usar? Devo usar mais de um desses valores?

R: Como muitos aspectos do comércio de chapas metálicas, os termos podem ser confusos, a forma como são aplicados pode ser confusa e, o pior, não entender como a tonelagem é calculada e aplicada pode levar a algumas consequências desastrosas. EU e muitos outros escreveram artigos discutindo a tonelagem e seus diversos aspectos. Mas não encontrei nenhum que reúna todos esses aspectos, o que, em última análise, teria respondido à sua pergunta. Então aqui estão todas essas variáveis, em ordem de progressão, tudo em um só lugar.

Observe, entretanto, que algumas fórmulas mencionadas aqui requerem conhecimento específico dos materiais utilizados na fabricação da dobradeira e do ferramental - portanto, você não deve considerar os valores calculados como valores absolutos. Em vez disso, use como diretrizes razoáveis. Para ter certeza de que você está operando seu equipamento com segurança dentro dos limites de tonelagem, consulte o fabricante da sua prensa dobradeira e do fabricante das ferramentas.

1. Calcule a tonelagem de formação que o trabalho requer

Gosto de chamar isso de 'O que será necessário para fazer o que estou planejando fazer?' Os cálculos de tonelagem para formação de dobradeiras são relativamente fáceis. O truque é saber onde, quando e como aplicá-los. Vamos começar com o cálculo da tonelagem, que se baseia no ponto onde o escoamento é quebrado no material e a flexão real começa. A fórmula é baseada em aço laminado a frio AISI 1035 com resistência à tração de 60.000 PSI. Esse é o nosso material de base. A fórmula básica é tão segue:

Para calcular os limites de carga da ferramenta para ferramentas planas americanas, sem informações de classificação da ferramenta de fábrica, você precisa saber a distância da ponta da ferramenta ao ponto tangente entre o pescoço e o raio interno (l), o largura do pescoço nesse mesmo ponto (T) e o comprimento da ferramenta (b).

onnage para flexão de ar AISI 1035 =

{[575 × (espessura do material2)] /

Largura da abertura da matriz /12} x Comprimento da dobra

O valor 575 é uma constante; a largura da abertura da matriz, a espessura do material e o comprimento da dobra estão em polegadas. Respeitando a ordem matemática das operações, primeiro você eleva ao quadrado o valor da espessura do material e depois multiplica esse valor por 575. Em seguida, divida esse valor pela largura da matriz em polegadas e divida novamente por 12 (polegadas). Agora você sabe a tonelagem por polegada necessária para formar a peça. Depois disso, multiplique pelo comprimento da dobra – ou seja, o número de polegadas da interface entre o ferramental e o material.

Isso pressupõe que você esteja dobrando o material de base, AISI 1035, aço laminado a frio com tração de 60.000 PSI. Para outros tipos de materiais, é necessário incluir um fator de material na fórmula. Para determinar o fator material, divida o valor de tração do material em 60.000 PSI, a tração do material de base. Se o aço inoxidável 304 que você está dobrando tiver uma resistência à tração de 84.000 PSI, divida isso por 60.000 para obter um fator de material de 1,4. Algum outro fatores materiais comuns são:

●Alumínio T-6: 1,0 - 1,2

●AISI 1053: 1,0

●Alumínio da série H: 0,5

●Laminado a quente em conserva e oleado: 1,0

Esta é apenas uma pequena lista. Novamente, para obter o fator material, compare o valor de tração do material que você deseja formar com o valor de tração de 60.000 do material de base. Se o valor de tração do novo material for 120.000, então o fator material é 2.

Figura 2

A área de apoio da ferramenta - isto é, onde o punção e a matriz entram em contato - é calculada medindo a largura do ressalto e multiplicando-a por 2. Em seguida, multiplique esse número por 12.

Tudo isso pressupõe que você esteja dobrando o ar. Observe que na dobra a ar, as tonelagens podem ser reduzidas ou aumentadas estreitando ou ampliando a largura da abertura da matriz. Lembre-se também de que ao dobrar o ar, a largura da abertura da matriz afeta diretamente o interior raio de curvatura. Isso significa que você precisa calcular a dedução da dobra com base no raio interno flutuante criado na largura da matriz que você selecionar.

No entanto, se você estiver dobrando com outro método de conformação, a tonelagem necessária mudará e você precisará incluir um fator de método na fórmula. Se você estiver dobrando o fundo, poderá precisar de cinco vezes mais tonelagem e, para cunhá-la, pode ser 10 vezes ou até mais. (Observação: A dobra inferior é formada a uma profundidade de 20% da espessura do material, enquanto a cunhagem ocorre quando a conformação é realizada em menos que a espessura do material.)

Outra variável que não é frequentemente discutida é o fator de ferramenta de dobra múltipla ao usar ferramentas especiais que formam múltiplas dobras ao mesmo tempo, como ferramentas de deslocamento, ferramentas de chapéu e operações de bainha. Por exemplo, usando flexão offset ferramentas ou ferramentas de chapéu podem quintuplicar a quantidade de tonelagem necessária; uma ferramenta de bainha pode quadruplicar a tonelagem necessária; e se você estiver usando uma ferramenta de offset em material espesso, os requisitos de tonelagem podem aumentar em um fator de 10.

Para resumir e revisar, aqui está a fórmula completa para calcular a tonelagem de conformação que um trabalho exigirá, incorporando material, método de conformação, comprimento da dobra e fatores de ferramentas para dobra múltipla. Espessura do material, largura de abertura da matriz, e o comprimento da curva está em polegadas.

Formando tonelagem = {[575 x (espessura do material ao quadrado)] /Largura da abertura da matriz/12} × Comprimento da dobra × Fator de material × Fator de método × Fator de ferramentas de dobra múltipla

Fator material = Resistência à tração do material em PSI/60.000

Fator método = 5,0+ para flexão inferior;

10,0+ para cunhagem; 1.0 para flexão de ar

Fator de ferramentas de dobra múltipla = 5,0 para flexão deslocada;

10 para flexão offset em material espesso;

5,0 para dobrar com ferramenta chapéu;

4,0 para dobrar com ferramenta de bainha;

1.0 para ferramentas convencionais

A dobra a ar de 60.000 PSI AISI 1035 usando ferramentas convencionais forneceria um valor de 1,0 para todos os fatores (fator de material, fator de método e fator de ferramentas de dobra múltipla), portanto, eles não afetarão seus requisitos de tonelagem. Mas se vocêSe você estiver dobrando outro material com um valor de tração diferente, usando um método de dobra diferente e talvez até mesmo ferramentas especiais, seus requisitos de tonelagem serão dramaticamente diferentes.

2. Identifique seus limites de carga de ferramentas

Se você tiver sorte, estará usando ferramentas de prensa dobradeira retificadas com precisão, que vêm classificadas de fábrica. Impressa na ferramenta ou no catálogo você encontrará a tonelagem nominal para aquela ferramenta específica.

Se você estiver usando ferramentas de estilo aplainado americano, essas informações não serão fornecidas a você. Nunca foi e provavelmente nunca será. Para prever a força máxima da ferramenta ou a resistência à pressão, seus cálculos serão bastante profundos nas ervas daninhas. As fórmulas usam o tipo de material da ferramenta, tratamentos térmicos e dureza, bem como um coeficiente de limite de escoamento - novamente, tudo bastante complexo, por isso evitaremos isso aqui e, em vez disso, abordaremos como você pode obter uma estimativa rápida de um a capacidade do punção de suportar carga.

Para fazer esses cálculos, você precisa saber a distância da ponta da ferramenta ao ponto tangente entre o pescoço e o raio interno (l), a largura do pescoço nesse mesmo ponto (T) e o comprimento da ferramenta ( b), conforme mostrado na Figura 1. Observe que os valores de l, T e b estão em milímetros. Você também precisará incorporar um coeficiente de segurança (δ) de 19,98. (Se estiver curioso, você obtém esse coeficiente multiplicando 60 kg/mm2 por 33%.) Z e P1 nas fórmulas abaixo estão os fatores de cálculo usados ​​para atingir o limite de carga de uma ferramenta.

P = Resistência do punção à pressão, em toneladas por metro quadrado

l = Distância da ponta da ferramenta ao ponto tangente

entre o pescoço e o raio interno da ferramenta, em milímetros

T = Largura do pescoço da ferramenta no ponto tangente, em milímetros

δ = 19,98

b = Comprimento da ferramenta em milímetros

Fórmulas:

Z = (b × T2)/6

P1 = (δ × Z)/l

P = √ (2 × P1)

Toneladas por polegada = P/39,37

Toneladas por pé = Toneladas por polegada × 12

Figura 3

Supondo que você esteja trabalhando no centro da prensa dobradeira, você encontrará deflexão ou flexão da base e do aríete. O limite médio de projeto para a deflexão da base e do aríete é de 0,0015 pol. por pé entre as estruturas laterais.

Se l for 38,1 mm, T for 15,87 mm e b for 1.000 mm, você executaria os cálculos da seguinte forma:

Z = (b × T2)/6

Z = (1.000 × 15,872)/6 = 41.976

P11 = (δ × Z)/l

P1 = 19,98 × 41.976 / 38,1 = 22.012

P = √ (2 × P1)

P = √(2 × 22.012) = 209 toneladas por metro

Toneladas por polegada = P/39,37

Toneladas por polegada = 209/39,37= 5,308

Toneladas por pé = Toneladas por polegada × 12

Toneladas por pé = 5,308 × 12 = 63,696 toneladas por pé

A carga total segura na ferramenta descrita neste exemplo é de 63,696 toneladas por pé. Observe que este cálculo é baseado no limite inferior, sendo a segurança a maior preocupação. Independentemente disso, saiba que esta é apenas uma estimativa da tonelagem carregar.

Observe também que as ferramentas de estilo aplainado americano são relativamente macias, entre 30 e 40 Rockwell C, e as novas ferramentas retificadas de precisão têm cerca de 70 HRC. Se você exceder o limite de carga de uma ferramenta aplainada, ela irá dobrar, quebrar e uma peça cairá no chão; sobrecarregar uma ferramenta de precisão e ela lançará estilhaços.

3. Calcule o limite de tonelagem de afundamento

O limite de tonelagem de afundamento refere-se ao que é necessário para incorporar fisicamente suas ferramentas na base ou no aríete da prensa dobradeira. Isso considera o “fluxo de potência” através da ferramenta e a tonelagem máxima por pé ou polegada de carga. Para começar, precisamos saiba o número de polegadas quadradas que fazem a interface entre as ferramentas (tanto o punção quanto a matriz). Esta é a área do terreno, conforme mostra a Figura 2.

Para calcular a área do terreno, meça a largura dos ombros no punção e na matriz. Como cada ferramenta tem dois ombros, você duplica a medida do ombro. Finalmente, para obter a área total em polegadas quadradas, multiplique esse resultado por 12. Para a tonelagem total, multiplique esse resultado por 15, um número que representa as toneladas por pé quadrado que o material do aríete pode suportar antes do início da deformação. Então você multiplica esse resultado por um fator de segurança de 0,80, reduzindo seu limite de tonelagem em 20 por cento. Para resumir:

Área do terreno = (largura dos ombros × 2) × 12

Toneladas totais = Área de terreno × 15

Limite de tonelagem de afundamento = Toneladas totais × 0,80

Para ilustrar, se suas ferramentas tiverem uma largura de ombro de 0,350 pol.:

Área do terreno = (0,350 × 2) × 12

Área do terreno = 8,4 pol. quadrados de interface

Toneladas totais = 8,4 × 15 = 126

Limite de tonelagem de afundamento = fator de segurança 126 × 0,80

Limite de tonelagem de afundamento = 100,8 toneladas por pé.

A tonelagem é muito alta? Considere usar ombros maiores! Uma área maior em suas ferramentas pode suportar maior pressão.

4. Calcule o limite de carga da linha central da prensa dobradeira

Todas as dobradeiras são projetadas para carregamento na linha central - ou seja, trabalhando no centro da prensa. Isso não significa que você não possa trabalhar fora do centro. Algumas máquinas podem funcionar descentralizadas e outras não. Mas supondo que você esteja trabalhando no centro da dobradeira, você encontrará deflexão ou flexão da base e do aríete, conforme mostrado na Figura 3. (Se você puder trabalhar fora do centro, especialmente sob o fluxo de energia onde não há deflexão no aríete, incorporando o as ferramentas podem se tornar um problema; veja o nº 3.)

Todas as prensas dobradeiras desviam sob uma carga normal, e essa deflexão é baseada na espessura e altura do aríete e da base da prensa dobradeira. A deflexão normal é a quantidade a que o aríete e a base podem ser submetidos e ainda assim retornar ao seu forma original após a remoção da carga.

O limite médio de projeto para a deflexão da base e do aríete entre as estruturas laterais é de 0,0015 pol. por pé. Portanto, uma dobradeira com 10 pés entre as estruturas laterais tem um limite permitido de deflexão da base e do aríete de 0,015 pol. × 0,0015 pol. por pé = 0,015 pol.) no centro. Observe que este 0,0015 pol. a deflexão é a elevação máxima no centro usando o coroamento médio ou dispositivo de compensação.

Figura 4

A maioria das prensas dobradeiras são projetadas para ter uma deflexão máxima permitida no aríete e na base quando uma carga de tonelagem total é aplicada acima de 60% da distância entre as estruturas laterais.

Entretanto, quando a carga desvia o aríete e a base além do limite de projeto, o aríete e a base assumem uma forma nova e definida e nunca retornarão à sua condição original. Isso é chamado de perturbação do aríete, onde o aríete da prensa dobradeira fica permanentemente desviado no plano vertical, deixando a distância entre o aríete e a base maior no centro da máquina do que em qualquer uma das extremidades.

Com exceção de máquinas muito pequenas, as prensas dobradeiras são projetadas para ter uma deflexão máxima permitida da base e do aríete quando uma carga de tonelagem total é aplicada acima de 60% da distância entre as estruturas laterais (veja a Figura 4). Isto segue-se então que uma prensa dobradeira de 100 toneladas com 10 pés entre as estruturas laterais desviará até o limite do projeto quando as 100 toneladas forem aplicadas acima de 6 pés, divididas na linha central do aríete e da base, sem nenhum dano resultante ao imprensa. No entanto, se essas mesmas 100 toneladas fossem distribuídas por uma área inferior a 6 pés (72 pol.), a máquina excederia os limites de deflexão projetados e danificaria permanentemente a base e o aríete.

Seguindo nosso exemplo da prensa dobradeira de 10 pés e 100 toneladas, divida 100 toneladas por 72 pol. (ou seja, 60 por cento do comprimento da cama) e você obterá a tonelagem máxima por polegada que pode alcançar sem exceder a linha central limite de carga. Para resumir:

Limite de carga da linha central = classificação de tonelagem da máquina /

(Distância entre as molduras laterais em polegadas × 0,60)

Limite de carga da linha central = 100/(120 × 0,60) =

1,3888 toneladas por polegada, ou 16,66 toneladas por pé

Nunca exceda o limite de carga da linha central. Para ter certeza absoluta de que você não ultrapassa o limite de deflexão, entre em contato com o fabricante da dobradeira e pergunte qual é o limite de carga da linha central para a marca e modelo específicos de sua máquina.

Conclusão

Siga estas quatro etapas em ordem e certifique-se de não exceder nenhum desses limites. Certamente, há outros fatores de tonelagem a serem considerados – carregamento descentralizado, balanceamento da carga e uso de ferramentas de uretano, para citar alguns. Mas se você revisar e usar essas quatro etapas, você manterá suas cargas dentro dos limites devidos e nunca deverá ter que lidar com uma dobradeira danificada ou, pior ainda, estilhaços voadores de uma ferramenta explosiva.