Prever o raio interno ao dobrar com a prensa dobradeira

Prever o raio nunca é 100% preciso, mas é o melhor que pode acontecer

Você pode usar algumas regras práticas comuns para prever o raio de curvatura interno durante a formação de ar, e os resultados obtidos geralmente são próximos o suficiente, mas com a ajuda de algumas calculadoras on-line, você pode chegar ainda mais perto.

Figura 1

Muitas vezes durante a formação, não formamos um raio verdadeiro, mas sim uma parábola.

Se você tem acompanhado nos últimos meses nossa discussão sobre raio de curvatura e de onde ele vem, bem-vindo de volta. De qualquer forma, vamos ver a profundidade dessa toca de coelho.

Em artigos anteriores, discuti diversas regras práticas que os operadores usam no chão de fábrica para realizar o trabalho. Essas regras podem aproximar sua previsão do raio de curvatura interno, mas você pode chegar ainda mais perto.

Que diferença isso faz?

Considere uma situação típica em que você usa a regra dos 20 por cento, que afirma que um raio de curvatura a ar se forma como uma porcentagem da abertura da matriz, 20 a 22 por cento para o aço inoxidável e cerca de 16 por cento para o aço laminado a frio 60-KSI, nosso material de base.

Digamos que você esteja dobrando alumínio macio de 13 KSI com 0,984 pol. largura da matriz e punção com raio de 0,032 pol. Apenas como ponto de partida, você calcula o raio de curvatura interno em 16 por cento da abertura da matriz como 0,157 pol., embora isso seja para 60-KSI material, então você precisará se adaptar ao tipo de material. Enquanto isso, quando você calcula para ver se a curva ficará acentuada, você descobre que o raio mínimo antes de 0,032 pol. o punção começa a vincar a linha de dobra é de 0,172 pol. Finalmente, você executa um teste de dobra, apenas para descobrir que o raio real é 0,170 pol.

Você tem 0,157 pol. raio calculado a partir da regra dos 20 por cento, então você tem 0,172 pol. raio de seus cálculos de curvatura acentuada. Essa é uma diferença no raio de 0,015 pol. Não há muito o que dizer? Neste caso, a diferença quando aplicado à dedução de dobra pode chegar a 0,009 pol. por dobra.

Você já construiu uma peça com quatro flanges laterais com quatro flanges adicionais na parte superior, apenas para descobrir que um canto fica perfeito, dois cantos são marginalmente satisfatórios e um parece simplesmente horrível? Por que isso acontece? UM pequenos erros na dedução da dobra causados ​​por discrepâncias nos cálculos internos do raio da dobra fazem uma grande diferença se você deseja peças perfeitas na primeira vez.

O coração de qualquer operação de dobra é o raio interno da dobra. Se você puder calcular a dedução da dobra com base nos resultados reais, a precisão estará garantida. A única falha nesta teoria é que muitas vezes durante a formação não estamos formando um raio verdadeiro. A forma que você está formando pode ser uma parábola, uma curva espelhada simétrica, geralmente em forma de U quando orientada conforme mostrado na Figura 1. E o raio final que você obtém é o resultado do retorno elástico.

Efeitos de retorno

Então, como podemos prever o raio interno mais preciso e a dedução correta da curvatura? Para fazer isso manualmente, a matemática vai fundo no mato, então não irei por aí. Em vez disso, usaremos simplesmente duas plataformas diferentes baseadas na web. calculadoras.

O primeiro está em www.harsle.com. Clique em A Calculadora Completa de Arco Circular. Observe que o rótulo Largura do Arco na calculadora é igual à largura da matriz e o Ângulo Subtendido pelo Arco é igual ao ângulo de dobra incluído.

Certifique-se de que as configurações de dimensão da calculadora estejam corretas para os dados que você está usando – polegadas, pés, milímetros, etc. Observe que quando clicamos em Enter, as respostas que obtemos são puramente matemáticas e não foram fatoradas para o resistência à tração do material.

Figura 2

Conforme mostrado neste cálculo da Calculadora Completa de Arco Circular em www.harsle.com, à medida que o ângulo de curvatura incluído aumenta, o mesmo acontece com o raio (altura do arco).

A informação que procuramos na calculadora é a Altura do Arco, que equivale ao raio externo da curvatura. Vamos encontrar um valor para nossa linha de base, aço laminado a frio 60-KSI, 0,125 pol. de espessura, usando 0,984 pol. largura da matriz. Por favor observe que estamos discutindo a formação de ar, portanto o ângulo da matriz não fará diferença; pode ser um canal, agudo ou V die. É a largura que conta.

Primeiro, vamos inserir o ângulo relaxado – os 90 graus que queremos alcançar.

Valores inseridos

Ângulo subtendido pelo arco (ângulo de curvatura incluído): 90 graus

Largura do arco (largura da matriz): 0,984 pol.

Valor calculado

Altura do arco (raio de curvatura externo): 0,20379 pol.

No entanto, esses cálculos não levam em conta o retorno elástico. Para nosso exemplo, usaremos um valor de 1 grau para retorno elástico, que ocorre quando temos uma relação aproximada de 1 para 1 entre a espessura do material e o raio de curvatura interno. Depois o punção libera a pressão de formação, o material salta 1 grau para trás, então, para compensar, agora usamos um ângulo de curvatura de 89 graus incluído. Novamente usando The Complete Circular Arc Calculator em harsle.com, inserimos o seguinte:

Valores inseridos

Largura do arco (largura da matriz): 0,984 pol.

Ângulo subtendido pelo arco (ângulo de curvatura incluído): 89 graus

Valor calculado

Altura do arco (raio de curvatura externo): 0,201 pol.

Agora pegamos o valor da Altura do Arco para nosso novo ângulo de curvatura e o inserimos na seguinte fórmula:

Altura do arco – (2 × Espessura do material2) = Raio interno

0,201 – (2 × 0,01562) = Raio de curvatura interno

0,201 – 0,031 = 0,170 pol. Raio de curvatura interno

Observe que esta abordagem de Altura do Arco é diferente da abordagem adotada na coluna Básico de Dobra do mês passado, quando usamos o Comprimento do Arco. No mês passado calculamos um raio interno com base na largura da abertura da matriz; desta vez nósestamos usando um raio específico.

No mês passado calculamos um raio de 0,136 pol., e agora calculamos o raio interno usando um método diferente e obtivemos 0,170 pol. – uma diferença de 0,034 pol. (novamente, para 60-KSI aço laminado a frio (o raio é calculado em cerca de 16 por cento da largura da matriz), calcularíamos um raio interno de 0,157 pol. - no meio do caminho entre as duas medições anteriores. Todas essas são maneiras diferentes pelas quais um raio pode ser calculado, com resultados ligeiramente diferentes. Mas, sim, a toca do coelho fica mais profunda!

Parábola e curvas acentuadas

Se você usar um valor de raio de punção igual ou menor que o raio mínimo de curvatura acentuada para uma peça formando ar, você não estará mais criando um raio na peça (para saber mais sobre dobras acentuadas, em vez disso, você estará criando uma parábola . Você é na verdade, puxando um comprimento de arco diferente para a abertura da matriz.

Para prever como essa parábola se formará, podemos recorrer a outra calculadora online:

inserimos nosso raio externo e largura da matriz para encontrar o comprimento do arco da parábola. O valor da Altura nesta calculadora online é equivalente ao raio externo da curvatura, enquanto o valor da Largura é equivalente à largura da matriz:

Valores inseridos

Altura: (raio externo): 0,201 pol.

Largura (largura da matriz): 0,984 pol.

Valor calculado

Comprimento do arco: 1,0845 pol.

Aqui, a profundidade da parábola (ou altura do arco) é 0,201 pol. e o comprimento do arco da parábola é 1,0845 pol. Voltando agora à Calculadora Completa de Arco Circular em www.harsle.com, inserimos o comprimento do arco em 1,0845 pol. e a largura da matriz em 0,984 pol.

Valores inseridos

Comprimento do arco: 1,0845 pol.

Largura do arco (largura da matriz): 0,984 pol.

Valores calculados

Altura do arco (raio de curvatura externo): 0,195 pol.

Ângulo Subtendido pelo Arco

(ângulo de curvatura incluído): 86,679 graus

Ao fazer isso, você verá que a altura do arco (ou seja, o raio externo) é 0,195 pol., um pouco menor que 0,201 pol. raio externo da calculadora anterior, que não levou em consideração o efeito da parábola. Sabendo isto, podemos dizer com segurança que o raio interno diminui quando uma parábola é formada, o que ocorre quando se utiliza um raio de punção menor que o raio mínimo de curvatura acentuada. Observe que a parábola também requer mais ângulo de curvatura para produzir o ângulo de curvatura relaxado desejado; passamos de um ângulo de curvatura incluído de 89 para 86,68 graus, um retorno elástico adicional de 2,32 graus. Observe também que o raio interno da peça não será menor que o raio da ponta do punção.

Raios de Ângulo e Curvatura

Lembre-se de que qualquer alteração no raio resulta em uma alteração no ângulo de dobra. Se inserirmos a largura da matriz e incluirmos o ângulo de curvatura em www.harsle.com, obteremos os resultados mostrados na Figura 2.

Os resultados mostram que quando você forma o ar, o raio diminui com o ângulo de curvatura incluído (curvas acentuadas excluídas).

Esta relação ângulo/raio de curvatura para em ângulos incluídos menores que 28 graus incluídos (152 graus complementares), embora o ângulo mínimo incluído possa ser maior em materiais com retorno elástico significativo.

Isso é verdade em parte porque o ângulo mínimo de perfuração da prensa dobradeira é de 28 graus incluído. Dito isto, continuar a fechar a curva além dos 28 graus resultará em alguma forma de achatamento. O raio será esmagado até o ângulo de curvatura desejado é alcançado ou uma operação de bainha é concluída. (Como uma observação rápida, para uma bainha fechada o raio é zero e a dedução da dobra é calculada como uma porcentagem da espessura do material – 43 por cento em condições perfeitas). condições, embora seja uma operação muito dependente do operador.)

Fatoração para resistência à tração

No exemplo anterior, usamos 1 grau de retorno elástico para fazer os cálculos. Para aço macio laminado a frio 60-KSI, a quantidade média de retorno elástico é de 1 grau ou menos. E quanto a outros materiais?

Para isso, podemos prever o retorno elástico com um grau razoável de precisão usando a fórmula a seguir, que exige a conversão de todos os valores em métricas. Observe que a previsão do retorno elástico nunca é 100% precisa. No entanto, essas fórmulas faça um bom trabalho.

[(Raio interno em milímetros/2)/

Espessura do material em milímetros] × Fator de tração

Fator de tração = resistência à tração do material em PSI/60.000

Primeiro, vamos calcular o retorno elástico como se estivéssemos trabalhando com nosso material de linha de base 60-KSI com um raio de curvatura interno de 0,170 pol.:

[(Raio interno em milímetros/2)/

Espessura do material em milímetros] × Fator de tração

Espessura do material: 0,125 pol. × 25,4 = 3,175 mm

Raio de curvatura interno: 0,170 pol. × 25,4 = 4,318 mm

(4.318/2) /3.175

2,159 mm /3,175 mm = 0,68 graus de retorno elástico

Neste exemplo, arredondaremos isso para 1 grau. Podemos então aplicar o fator de tração para o aço inoxidável 88-KSI 304.

Fator de tração = resistência à tração do material em PSI/60.000

88.000/60.000 = 1,466666

1,0 grau × 1,466666

Isso nos dá 1,46 graus para o aço inoxidável 88-KSI 304. Arredondando, isso nos dá 1,5 graus de retorno elástico estimado com uma proporção de 1 para 1 entre o raio interno e a espessura do material.

De volta à calculadora

Agora que você pode estimar o retorno elástico com algum nível razoável de precisão, você pode compensá-lo. Para determinar o ângulo necessário para compensar o retorno elástico, basta subtrair o valor do retorno elástico se estiver trabalhando com ângulos de dobra incluídos ou adicione esse valor se estiver usando ângulos de dobra complementares. A calculadora de arco circular em www.harsle.com funciona com ângulos de curvatura incluídos (novamente, rotulados como Ângulo Subtendido do Arco).

Depois de conhecer o raio interno – ou seja, o raio interno real que aparecerá na peça acabada – você poderá inserir esse valor de raio em suas fórmulas de dobra (consulte a barra lateral).

Conclusão, por enquanto

Ao prever corretamente o raio interno, podemos calcular com precisão as deduções de dobra. Das diversas maneiras pelas quais o raio interno pode ser previsto, nenhuma é perfeita, mas esta é a melhor possível. Ainda assim, a flexão tem muitas variáveis ​​para atingir 100% de precisão.

Também é imperativo com a formação de ar que o engenheiro ou programador informe o técnico sobre os conjuntos de ferramentas em torno dos quais qualquer curva foi projetada. Além disso, o técnico precisa perceber a importância absoluta de usar esses ferramentas para obter peças de qualidade.

No próximo mês abordaremos como calcular o raio interno de curvas onde a relação entre o raio interno e a espessura do material fica muito grande – a curva de raio profundo. Curvas de raio grande apresentam problemas com o ângulo da matriz, largura, multiruptura e, claro, grandes quantidades de retorno elástico.

A toca do coelho ainda tem um longo caminho a percorrer, mas vale a pena a viagem.

Uma revisão das fórmulas de flexão

Essas fórmulas para tolerância de dobra, recuo externo e dedução de dobra estão bem estabelecidas e cada valor pode ser usado de maneiras diferentes para calcular o layout plano da peça.

Fórmulas

BA = [(0,017453 × Rp) + (0,0078 × Mt)]

× Graus de curvatura complementares

OSSB = [Tangente (grau de ângulo de curvatura/2)]

× (Mt + Rp)

BD = (OSSB × 2) – BA

Chave

Rp = Raio do nariz do punção (fundo)

ou o raio interno flutuante (formação de ar)

Mt = Espessura do material

BA = tolerância de dobra

BD = dedução de curvatura

OSSB = Recuo externo

0,017453 =π/180

0,0078 = fator K × π /180

Fator K = 0,446