Pressione o básico da flexão do freio como evitar uma curva acentuada

Pergunta: Primeiro, deixe -me dizer que gostei de ler seus artigos e livros relacionados à formação de uma teoria. Eu tenho aplicado os princípios que você abordou nas lojas em que trabalhei.

Recentemente, comecei com um OEM diferente para ajudar com seu departamento de fabricação. Utilizamos 304 aço inoxidável quase 95 % das vezes. Eu tenho trabalhado com qualidade e engenharia para resolver nossas mesas de curvatura, para que nossas peças saiam corretas da primeira vez, dentro de 0,0100 pol. variação por curvatura. Reuni dados de nossos fornecedores sobre resistência à tração final e força de escoamento e compunham tabelas com médias para aplicar às fórmulas para prever melhor os comprimentos em branco. Nosso problema é que a ponta do soco parece estar mergulhando em nosso material inoxidável.

Utilizando ferramentas de estilo americano, aço inoxidável de 0,075 pol. Die a abertura, dando-nos uma aproximação de 0,117 pol. Flutuado dentro do raio. Tentamos usar o nariz de 0,125-in.-radius, mas nosso espaço em branco cresce ainda mais. Até subimos a 0,625 pol. Die a abertura, principalmente para reduzir os requisitos de tonelagem, mas não vimos diferença perceptível em quão longe a parte é do que calculamos inicialmente.

Presumo que possamos ser uma flexão nítida usando nosso 0,062-in. Radio da ponta da ponta e, assim, excedendo a tonelagem de perfuração do material. Onde seria um bom ponto de partida para resolver esse problema?

Resposta: Tudo o que você acabou de declarar é consistente com a teoria da formação de ar. Três fatores entram em jogo aqui: flexão acentuada, a regra de 20 % e o raio do nariz.

Vamos começar com a curva afiada - ou, como você coloca, tendo o nariz de soco "mergulhar " no material e vincando o centro do raio.

Uma curva nítida não é uma curva mínima-radio. Uma curva mínima-radio é o menor raio que pode ser flutuado em forma de ar. Qualquer raio do nariz de punção menor que o raio mínimo irá "mergulhar " no centro da curva.

Uma curva nítida amplificará as variações dentro do material que fazem com que o ângulo de curva mude de parte para parte. Isso inclui diferenças de espessura, direção do grão, bem como rendimento e forças de tração. Uma curva acentuada é causada por três coisas: os limites de tensão de cisalhamento do metal, a área da terra onde a força de tonelagem é aplicada e a tonelagem total necessária para dobrar a peça de trabalho sobre uma determinada abertura do dado.

Para descobrir onde a curva fica nítida, o que chamamos de valor nítido, adotamos uma fórmula de tonelagem de perfuração padrão para dobrar. Para nossos propósitos, chamaremos de tonelagem de piercing, pois nos diz que força é necessária para a ponta do soco perfurar e violar o material - o que, é claro, queremos evitar. A fórmula não se adapta perfeitamente e os resultados são apenas uma aproximação, mas funciona bem o suficiente para ser muito útil na loja Fab.

Antes de chegarmos à fórmula, precisamos determinar a área da terra, a área de contato inicial entre a ponta do soco e o material. Nas colunas anteriores, usamos o Radius de Punch para calcular essa área de contato. Isso o torna próximo o suficiente para muitas aplicações, mas, na verdade, isso não reflete o que realmente está acontecendo durante uma curva de ar.

Se você se lembra da geometria do ensino médio, um raio é metade do diâmetro de um círculo, e é exatamente isso que é no final de uma ponta de soco. Se você medisse a área curva na parte inferior de uma ponta de soco de 0,062 pol. Estenda a curva a um círculo, divida o diâmetro desse círculo ao meio e você terá 0,062 pol., O raio da ponta do soco.

Novamente, o uso do raio do soco para calcular a tonelagem de piercing funciona bem o suficiente. Mas, para prever a tonelagem de piercing com mais precisão, precisamos encontrar o comprimento do arco - e não apenas qualquer comprimento do arco, mas o comprimento do arco que faz contato inicial com um material no momento da flexão.

Encontramos o comprimento do arco, determinando os graus de contato que a ponta do punção faz antes que o metal comece a dobrar, como mostra a Figura 1. Isso pode variar bastante. Algum material começa a se curvar imediatamente após apenas alguns graus de contato; Outros materiais começam a se dobrar somente após muito mais graus de contato. A matemática para determinar isso é muito complexa, portanto, para nossos propósitos aqui, usaremos 20 graus de contato como constante.

Ao incorporar os graus de contato e o raio do soco (r) na equação a seguir, determinamos o comprimento do arco e, finalmente, a área total da terra:

Comprimento do arco = 2πr × (graus de contato/360)

Área da terra = comprimento do arco × comprimento da curva

Agora está na fórmula de tonelagem de piercing. Observe que a fórmula original possui uma variável chamada fator de cisalhamento para explicar o tamanho e a forma do material. Para nossos propósitos, assumiremos que o material é plano, que possui um fator de cisalhamento de 1,0. Isso não afeta nosso resultado, por isso omitimos na equação. Novamente, embora essa fórmula não seja perfeita para este aplicativo, ela está perto o suficiente para nossas necessidades para encontrar os valores necessários:

Tonelagem de piercing = área da terra × espessura do material × 25 × fator de material

A constante "25 " vem da fatoração da força dos graus de aço suave comum no momento em que a fórmula surgiu, daí a necessidade dos valores dos fatores materiais (veja a Figura 2). Os fatores materiais ajustam a tonelagem para corresponder aos valores atuais do material e da tração.

Agora que temos a tonelagem de piercing, precisamos calcular a tonelagem de formação necessária para dobrar a peça de trabalho. Fazemos isso encontrando o ponto em que o metal entra em seu estado plástico, dobra e permanece dobrado. Este ponto é onde o rendimento está "quebrado " no material. Observe que isso não é o mesmo que as cargas de formação na parte inferior do curso em uma operação de fundo ou cunhamento. Os cálculos de tonelagem de fundo e de cunhagem são, na melhor das hipóteses, apenas suposições, pois são muito dependentes do operador.

A equação a seguir, na qual o MT é a espessura do material, resolve o valor da tonelagem em que o rendimento quebra, dando -nos a tonelagem por polegada que precisamos para que o material forme. E, como na tonelagem penetrante, precisamos incorporar um fator material, como mostra a Figura 2. Se você não vê o material com o qual está trabalhando, pode simplesmente dividir a força de tração do seu material pela resistência à tração do nosso material da linha de base , Aço suave de 60.000 psi.

Tonelagem de formação por polegada = {[(575 × MT2) /Die Aberta /12]} × fator de material

A tonelagem de piercing nos dá uma estimativa de quanta força será necessária para que uma ferramenta seja perfurada, enrugada e "mergulhe na linha Bend. Para evitar vincos a dobra, você precisa garantir que a tonelagem de piercing seja mais do que a tonelagem de formação por polegada. Dessa forma, o material resistirá à pressão de piercing da ponta do soco.

Agora estamos prontos para executar os cálculos. Observe que, a seguir, todos os valores de dimensão estão em polegadas. Além disso, você não mencionou um comprimento de curvatura; portanto, para este exemplo, usaremos apenas um comprimento de dobra de 12 pol.

Tipo de material e resistência à tração = 90 ksi de aço inoxidável

Fator de material = 90 ksi/60 ksi = 1,5

Comprimento da dobra = 12 pol.

Abertura da matriz = 0,500 in.

Raio de punção = 0,062 in.

Comprimento do arco = 2πr × (graus de contato/360)

Comprimento do arco = 2 × 3,1415 × 0,062 × (20/360) = 0,021 pol.

Área da terra = comprimento do arco × comprimento da curva

Área da terra = 0,021 × 12 = 0,252 pol.

Tonelagem de piercing = área terrestre × Mt × 25 × fator de material

Tonelagem de piercing = 0,252 × 0,075 × 25 × 1,5 = 0,708 tonelada

Tonelagem de formação por polegada = [(575 × mt2)/abertura da matriz/12] × fator de material

Tonelagem de formação por polegada = [(575 × 0,0752) / 0,500 / 12] × 1,5 = 0,808 tonelada

Como você pode ver, a tonelagem de formação por polegada é de 0,808, enquanto sua tonelagem de piercing é de 0,708. A tonelagem necessária para formar excede a capacidade do material de resistir à força de piercing!

Mas espere, há mais

Compare o que acontece com as três aberturas diferentes que se enquadram na faixa de espessura do material de 6 a 8 vezes. Nossa tonelagem penetrante permanece constante, com 0,708 tonelada, mas veja o que acontece com a tonelagem de formação:

Formação da espessura L (mt) = 0,074 pol.

0,375-in. Abertura da matriz = 1,078 toneladas por polegada

0,500-in. Abertura da matriz = 0,808 toneladas por polegada

0,625-in. Abertura da matriz = 0,646 toneladas por polegada

Observe o que acontece quando você abre a largura da matriz de 0,500 a 0,625 pol. A pressão para se formar agora é menor que a tonelagem para perfurar. Isso significa que a ponta do soco não deve mais estar mais "mergulhar" no centro da curva, e a curva não deve mais estar em um relacionamento "nítido" "Sharp " com o material.

Não apenas isso, mas como você observou, o raio interno mudou da mesma forma que deveria. Esta é a regra de 20 % no trabalho. Na sua nota, você indicou que estava alcançando um raio interno flutuado de 0,117 pol. Mais de 0,500 pol. V morrer. A regra de 20 % afirma que, para 304 aço inoxidável, com uma resistência à tração final de 85.000 psi (UTS), o raio flutuado deve variar entre 20 e 22 % da abertura do dado. Com certeza, 22 % de 0,500 é de 0,110 pol. Direção de grãos, imprecisões de medição e o fato de você estar trabalhando com o material de 90.000 PSI UTS explicaria as discrepâncias menores. Seu material está segurando um raio interno de curvatura igual a 23 % da abertura da matriz.

Com base em tudo isso, o raio interno resultante da formação de 0,625 pol. A abertura da matriz deve ser de 0,625 × 0,23 = 0,143 pol. Ao mesmo tempo, sua tonelagem de formação caiu de 0,808 para 0,646 ton por polegada.

A melhor escolha de Radii Punch

O 0,125-pol. O raio do soco crescerá o raio interno da dobra nos 0,375 e 0,500 pol. aberturas mortas. Isso ocorre porque o raio do nariz do punção é maior que o rádio que ocorre naturalmente no material - e quando isso acontece, a parte tenderá a assumir o valor maior do nariz. Quando você tem um raio maior, obtém uma dedução de curva maior e obtém uma parte diferente.

Por outro lado, o raio maior do nariz do soco não afetará o raio de curvatura ou a dedução de dobra no 0,625 pol. morrer. O nariz de punção a 0,125 pol. É menor que o raio que ocorre naturalmente de 0,143 em?

A melhor estratégia nessa situação é usar um raio de Nariz do Punch Narght o mais próximo possível do raio natural sem exceder esse valor - a menos que, é claro, você planeja isso imediatamente fora do portão e incorporar o raio maior e deduções de dobrar em seu cálculos.

Padronize o uso da sua ferramenta

Você mencionou isso ao mudar para um 0,625-in. Die, você já viu "Não há diferença perceptível" em quão longe a peça está dos seus cálculos iniciais. O que está por trás disso depende de quais foram esses cálculos iniciais, incluindo o comprimento da curva (este exemplo assume um comprimento de 12 pol. Bend). Independentemente disso, quando você altera a abertura do dado, você altera o raio e a dedução da curva. Lembre -se, quando a flexão do ar, uma nova abertura de dado muda efetivamente tudo.