Spørgsmål: Jeg har kæmpet med at forstå, hvordan bøjningsradiusen (som jeg påpegede) i trykket relaterer sig til værktøjsvalg. For eksempel har vi i øjeblikket problemer med nogle dele lavet af 0,5″ A36 stål. Vi bruger stempler med en diameter på 0,5″ til disse dele, radius og 4 tommer matrice. Hvis jeg nu bruger 20%-reglen og ganger med 4 tommer, får jeg 0,6 tommer, når jeg øger matriceåbningen med 15% (for stål). Men hvordan ved operatøren, at han skal bruge en stempler med en radius på 0,5″, når trykning kræver en bøjningsradius på 0,6″?
A: Du nævnte en af de største udfordringer, som plademetalindustrien står over for. Dette er en misforståelse, som både ingeniører og produktionsværksteder skal kæmpe med. For at løse dette, starter vi med den grundlæggende årsag, de to formningsmetoder, og manglende forståelse af forskellene mellem dem.
Fra fremkomsten af bukkemaskiner i 1920'erne og frem til i dag har operatører støbt dele med bundbøjninger eller slebne dele. Selvom bundbøjning er gået af mode i løbet af de sidste 20 til 30 år, gennemsyrer bukkemetoder stadig vores tankegang, når vi bukker metalplader.
Præcisionsslibeværktøjer kom på markedet i slutningen af 1970'erne og ændrede paradigmet. Lad os se på, hvordan præcisionsværktøjer adskiller sig fra høvleværktøjer, hvordan overgangen til præcisionsværktøjer har ændret branchen, og hvordan det hele relaterer sig til dit spørgsmål.
I 1920'erne ændrede støbning sig fra skivebremsefolder til V-formede matricer med matchende stempler. En 90-graders stempler vil blive brugt med en 90-graders matrice. Overgangen fra falsning til formning var et stort skridt fremad for metalplader. Det er hurtigere, dels fordi den nyudviklede pladebremse er elektrisk aktiveret – ikke mere manuel bøjning af hver bøjning. Derudover kan pladebremsen bukkes nedefra, hvilket forbedrer nøjagtigheden. Ud over baganslagene kan den øgede nøjagtighed tilskrives det faktum, at stemplen presser sin radius ind i materialets indre bøjningsradius. Dette opnås ved at anvende værktøjets spids på en materialetykkelse, der er mindre end materialetykkelsen. Vi ved alle, at hvis vi kan opnå en konstant indvendig bøjningsradius, kan vi beregne de korrekte værdier for bøjningsfradrag, bøjningstillæg, udvendig reduktion og K-faktor, uanset hvilken type bøjning vi udfører.
Meget ofte har dele meget skarpe indvendige bøjningsradier. Producenterne, designerne og håndværkerne vidste, at delen ville holde, fordi alt syntes at være blevet genopbygget – og det var det faktisk, i hvert fald sammenlignet med i dag.
Det er alt sammen godt, indtil noget bedre dukker op. Det næste skridt fremad kom i slutningen af 1970'erne med introduktionen af præcisionsslebne værktøjer, computernumeriske styreenheder og avancerede hydrauliske styringer. Nu har du fuld kontrol over kantpressen og dens systemer. Men det afgørende punkt er et præcisionsslebet værktøj, der ændrer alt. Alle reglerne for produktion af kvalitetsdele har ændret sig.
Historien om dannelse er fuld af spring og grænser. I ét spring gik vi fra inkonsistente fleksradier til pladebremser til ensartede fleksradier skabt gennem prægning, grunding og prægning. (Bemærk: Rendering er ikke det samme som støbning; du kan søge i kolonnearkiverne for mere information. I denne kolonne bruger jeg dog "bundbøjning" til at antyde rendering og støbemetoder.)
Disse metoder kræver en betydelig mængde for at forme delene. Dette er naturligvis på mange måder dårlige nyheder for kantpressen, værktøjet eller delen. De forblev dog den mest almindelige metalbøjningsmetode i næsten 60 år, indtil industrien tog det næste skridt mod luftformning.
Så hvad er luftdannelse (eller luftbøjning)? Hvordan fungerer det i forhold til bundbøjning? Dette spring ændrer igen den måde, radier skabes på. I stedet for at præge bøjningens indvendige radius danner luften nu en "flydende" indvendig radius som en procentdel af matriceåbningen eller afstanden mellem matricearmene (se figur 1).
Figur 1. Ved luftbukning bestemmes bukningens indvendige radius af matricens bredde, ikke af stemplets spids. Radius "flyder" inden for formens bredde. Derudover bestemmer indtrængningsdybden (og ikke matricens vinkel) emnets bøjningsvinkel.
Vores referencemateriale er lavlegeret kulstofstål med en trækstyrke på 60.000 psi og en luftdannelsesradius på cirka 16 % af matricehullet. Procentdelen varierer afhængigt af materialetype, fluiditet, tilstand og andre egenskaber. På grund af forskelle i selve metalpladen vil de forudsagte procenter aldrig være perfekte. De er dog ret nøjagtige.
Blød aluminiumsluft danner en radius på 13% til 15% af dyseåbningen. Varmvalset, bejdset og olieret materiale har en luftdannelsesradius på 14% til 16% af dyseåbningen. Koldvalset stål (vores basistrækstyrke er 60.000 psi) dannes af luft inden for en radius på 15% til 17% af dyseåbningen. Luftdannelsesradiusen for 304 rustfrit stål er 20% til 22% af dysehullet. Igen har disse procenter en række værdier på grund af forskelle i materialer. For at bestemme procentdelen af et andet materiale kan du sammenligne dets trækstyrke med trækstyrken på 60 KSI for vores referencemateriale. Hvis dit materiale f.eks. har en trækstyrke på 120 KSI, skal procentdelen være mellem 31% og 33%.
Lad os sige, at vores kulstofstål har en trækstyrke på 60.000 psi, en tykkelse på 0,062 tommer og en indvendig bøjningsradius på 0,062 tommer. Bøj det over V-hullet på 0,472-matricen, og den resulterende formel vil se sådan ud:
Så din indvendige bøjningsradius vil være 0,075″, hvilket du kan bruge til at beregne bøjningstillæg, K-faktorer, indtræk og bøjningsfratrækning med en vis nøjagtighed, dvs. hvis din kantpresseoperatør bruger de rigtige værktøjer og designer dele omkring de værktøjer, som operatørerne bruger.
I eksemplet bruger operatøren 0,472 tommer. Åbning af stempel. Operatøren gik ind på kontoret og sagde: "Houston, vi har et problem. Det er 0,075." Anslagsradius? Det ser ud til, at vi virkelig har et problem; hvor skal vi gå hen for at få fat i en af dem? Det tætteste, vi kan komme, er 0,078. "eller 0,062 tommer. 0,078 tommer. Stanseradiusen er for stor, 0,062 tommer. Stanseradiusen er for lille."
Men dette er det forkerte valg. Hvorfor? Stemplets radius skaber ikke en indvendig bøjningsradius. Husk, vi taler ikke om bundbøjning, jo, spidsen af slagstiften er den afgørende faktor. Vi taler om dannelsen af luft. Bredden af matricen skaber en radius; stemplet er blot et skubbeelement. Bemærk også, at matricevinklen ikke påvirker bøjningens indvendige radius. Du kan bruge spidse, V-formede eller kanalmatricer; hvis alle tre har samme matricbredde, får du den samme indvendige bøjningsradius.
Stempelradius påvirker resultatet, men er ikke den afgørende faktor for bøjningsradius. Hvis du danner en stempelradius, der er større end den flydende radius, vil emnet antage en større radius. Dette ændrer bøjningstillæg, sammentrækning, K-faktor og bøjningsfradrag. Det er ikke den bedste mulighed, vel? Du forstår – det er ikke den bedste mulighed.
Hvad hvis vi bruger en hulradius på 0,062 tommer? Dette treff vil være godt. Hvorfor? Fordi det, i hvert fald når man bruger færdiglavede værktøjer, er så tæt som muligt på den naturlige "flydende" indre bøjningsradius. Brugen af denne dorn i denne applikation burde give ensartet og stabil bøjning.
Ideelt set bør du vælge en stanseradius, der nærmer sig, men ikke overstiger, radiusen af den flydende dels funktion. Jo mindre stanseradius i forhold til den flydende bøjningsradius er, desto mere ustabil og forudsigelig vil bøjningen være, især hvis du ender med at bøje meget. Stansestykker, der er for smalle, vil krølle materialet og skabe skarpe bøjninger med mindre ensartethed og gentagelsesnøjagtighed.
Mange spørger mig, hvorfor materialets tykkelse kun betyder noget, når man vælger et matricehul. De procentdele, der bruges til at forudsige luftformningsradiusen, forudsætter, at den anvendte form har en formåbning, der er egnet til materialets tykkelse. Det vil sige, at matrixhullet ikke vil være større eller mindre end ønsket.
Selvom du kan mindske eller øge formens størrelse, har radiuserne en tendens til at deformere, hvilket ændrer mange af bøjningsfunktionsværdierne. Du kan også se en lignende effekt, hvis du bruger den forkerte stødradius. Derfor er et godt udgangspunkt tommelfingerreglen om at vælge en dyseåbning, der er otte gange materialetykkelsen.
I bedste fald vil ingeniører komme til værkstedet og tale med kantpresseoperatøren. Sørg for, at alle kender forskellen på støbemetoderne. Find ud af, hvilke metoder de bruger, og hvilke materialer de bruger. Få en liste over alle de stempler og matricer, de har, og design derefter emnet baseret på disse oplysninger. Skriv derefter i dokumentationen de stempler og matricer, der er nødvendige for korrekt bearbejdning af emnet. Der kan selvfølgelig være særlige omstændigheder, når du skal justere dine værktøjer, men dette bør være undtagelsen snarere end reglen.
Operatører, jeg ved, at I alle er prætentiøse, jeg var selv en af dem! Men de dage er forbi, hvor man kunne vælge sit yndlingsværktøjssæt. Men at blive fortalt, hvilket værktøj man skulle bruge til emnedesign, afspejler ikke ens færdighedsniveau. Det er bare en del af livet. Vi er nu lavet af den blå luft og sidder ikke længere sløvt. Reglerne har ændret sig.
FABRICATOR er det førende magasin inden for metalformning og metalbearbejdning i Nordamerika. Magasinet udgiver nyheder, tekniske artikler og casehistorier, der gør det muligt for producenter at udføre deres arbejde mere effektivt. FABRICATOR har betjent branchen siden 1970.
Fuld digital adgang til The FABRICATOR er nu tilgængelig, hvilket giver dig nem adgang til værdifulde ressourcer i branchen.
Fuld digital adgang til Tubing Magazine er nu tilgængelig, hvilket giver dig nem adgang til værdifulde ressourcer fra branchen.
Fuld digital adgang til The Fabricator på spansk er nu tilgængelig, hvilket giver nem adgang til værdifulde ressourcer i branchen.
Myron Elkins deltager i The Maker-podcasten for at tale om sin rejse fra lille by til fabrikssvejser…
Opslagstidspunkt: 4. september 2023