Pregunta: Teño tido dificultades para entender como se relaciona o radio de curvatura (como sinalei) na impresión coa selección da ferramenta. Por exemplo, actualmente temos problemas con algunhas pezas feitas de aceiro A36 de 0,5″. Usamos punzóns de 0,5″ de diámetro para estas pezas, un radio e un dado de 4 polgadas. Agora, se uso a regra do 20% e multiplico por 4 polgadas, cando aumento a abertura do dado nun 15% (para o aceiro), obteño 0,6 polgadas. Pero como sabe o operador que debe usar un punzón de radio de 0,5″ cando a impresión require un radio de curvatura de 0,6″?
R: Mencionaches un dos maiores desafíos aos que se enfronta a industria da chapa metálica. Trátase dunha idea errónea coa que teñen que lidar tanto os enxeñeiros como os talleres de produción. Para solucionalo, comezaremos pola causa raíz, os dous métodos de formación e a falta de comprensión das diferenzas entre eles.
Desde a chegada das máquinas de dobrar na década de 1920 ata a actualidade, os operadores moldearon pezas con dobras inferiores ou rectificadas. Aínda que a dobra inferior pasou de moda nos últimos 20 ou 30 anos, os métodos de dobrado aínda impregnan o noso pensamento cando dobramos chapa metálica.
As ferramentas de rectificado de precisión entraron no mercado a finais da década de 1970 e cambiaron o paradigma. Así que vexamos como se diferencian as ferramentas de precisión das ferramentas de cepillado, como a transición ás ferramentas de precisión cambiou a industria e como se relaciona todo isto coa túa pregunta.
Na década de 1920, o moldeo cambiou dos pregamentos de freo de disco a matrices en forma de V con punzóns correspondentes. Usarase un punzón de 90 graos cunha matriz de 90 graos. A transición do pregamento ao conformado foi un gran paso adiante para a chapa metálica. É máis rápido, en parte porque o freo de placa recentemente desenvolvido é accionado electricamente, xa non hai que dobrar manualmente cada curva. Ademais, o freo de placa pódese dobrar desde abaixo, o que mellora a precisión. Ademais dos topes traseiros, o aumento da precisión pódese atribuír ao feito de que o punzón presiona o seu radio no radio de curvatura interior do material. Isto conséguese aplicando a punta da ferramenta a un grosor de material menor que o grosor do material. Todos sabemos que se podemos conseguir un radio de curvatura interior constante, podemos calcular os valores correctos para a subtracción de curvatura, a tolerancia de curvatura, a redución exterior e o factor K, independentemente do tipo de curvatura que esteamos a facer.
Moitas veces as pezas teñen raios de curvatura internos moi afiados. Os fabricantes, deseñadores e artesáns sabían que a peza aguantaría porque todo parecía estar reconstruído, e de feito así foi, polo menos en comparación con hoxe.
Todo vai ben ata que chega algo mellor. O seguinte paso adiante produciuse a finais da década de 1970 coa introdución de ferramentas rectificadas de precisión, controladores numéricos por ordenador e controis hidráulicos avanzados. Agora tes control total sobre a prensa plegadora e os seus sistemas. Pero o punto de inflexión é unha ferramenta rectificada de precisión que o cambia todo. Todas as regras para a produción de pezas de calidade cambiaron.
A historia da formación está chea de saltos e barrancos. Nun só salto, pasamos de radios de flexión inconsistentes para freos de placa a radios de flexión uniformes creados mediante estampado, imprimación e gofrado. (Nota: A renderización non é o mesmo que a fundición; podes buscar nos arquivos de columnas para obter máis información. Non obstante, nesta columna utilizo "curvatura inferior" para referirme a métodos de renderización e fundición).
Estes métodos requiren unha tonelaxe significativa para formar as pezas. Por suposto, en moitos sentidos, isto son malas noticias para a prensa plegadora, a ferramenta ou a peza. Non obstante, seguiron sendo o método de curvado de metal máis común durante case 60 anos ata que a industria deu o seguinte paso cara ao conformado por aire.
Entón, que é a formación de aire (ou flexión de aire)? Como funciona en comparación coa flexión inferior? Este salto cambia de novo a forma en que se crean os raios. Agora, en lugar de estampar o raio interior da curva, o aire forma un raio interior "flotante" como unha porcentaxe da abertura do dado ou da distancia entre os brazos do dado (véxase a Figura 1).
Figura 1. No curvado ao aire, o radio interior da curvatura está determinado pola anchura da matriz, non pola punta do punzón. O radio "flota" dentro da anchura da forma. Ademais, a profundidade de penetración (e non o ángulo da matriz) determina o ángulo da curvatura da peza.
O noso material de referencia é aceiro de carbono de baixa aliaxe cunha resistencia á tracción de 60.000 psi e un radio de formación de aire de aproximadamente o 16 % do orificio da matriz. A porcentaxe varía dependendo do tipo de material, a fluidez, a condición e outras características. Debido ás diferenzas na propia chapa metálica, as porcentaxes previstas nunca serán perfectas. Non obstante, son bastante precisas.
O aire de aluminio brando forma un radio do 13 % ao 15 % da abertura da matriz. O material laminado en quente, decapado e aceitado ten un radio de formación de aire do 14 % ao 16 % da abertura da matriz. O aceiro laminado en frío (a nosa resistencia á tracción base é de 60 000 psi) fórmase mediante aire dentro dun radio do 15 % ao 17 % da abertura da matriz. O radio de formación de aire do aceiro inoxidable 304 é do 20 % ao 22 % do orificio da matriz. De novo, estas porcentaxes teñen un rango de valores debido ás diferenzas nos materiais. Para determinar a porcentaxe doutro material, podes comparar a súa resistencia á tracción coa resistencia á tracción de 60 KSI do noso material de referencia. Por exemplo, se o teu material ten unha resistencia á tracción de 120 KSI, a porcentaxe debe estar entre o 31 % e o 33 %.
Digamos que o noso aceiro ao carbono ten unha resistencia á tracción de 60.000 psi, un grosor de 0,062 polgadas e o que se denomina un radio de curvatura interior de 0,062 polgadas. Dóbreo sobre o orificio en V do dado de 0,472 e a fórmula resultante terá este aspecto:
Polo tanto, o teu radio de curvatura interior será de 0,075″, que podes usar para calcular as tolerancias de curvatura, os factores K, a entrada e a subtracción de curvatura con certa precisión, é dicir, se o teu operador de prensa plegadora usa as ferramentas correctas e deseña pezas arredor das ferramentas que usan os operadores.
No exemplo, o operador usa 0,472 polgadas. Apertura do selo. O operador entrou na oficina e dixo: "Houston, temos un problema. É 0,075". Radio de impacto? Parece que realmente temos un problema; onde imos para conseguir un deles? O máis parecido que podemos obter é 0,078. "ou 0,062 polgadas. 0,078 polgadas. O radio de perforación é demasiado grande, 0,062 polgadas. O radio de perforación é demasiado pequeno".
Pero esta é a elección incorrecta. Por que? O radio do punzón non crea un radio de curvatura interior. Lembra que non estamos a falar da flexión inferior, si, a punta do percutor é o factor decisivo. Estamos a falar da formación de aire. A anchura da matriz crea un radio; o punzón é só un elemento de empuxe. Tamén ten en conta que o ángulo do troquel non afecta o radio interior da curvatura. Podes usar matrices agudas, en forma de V ou de canle; se as tres teñen a mesma anchura do troquel, obterás o mesmo radio de curvatura interior.
O raio do punzón afecta o resultado, pero non é o factor determinante para o raio de curvatura. Agora ben, se forma un raio do punzón maior que o raio flotante, a peza adoptará un raio maior. Isto cambia a tolerancia de curvatura, a contracción, o factor K e a dedución de curvatura. Ben, esa non é a mellor opción, non si? Entendes, esta non é a mellor opción.
Que pasaría se usamos un radio de burato de 0,062 polgadas? Este acerto sería bo. Por que? Porque, polo menos cando se usan ferramentas xa feitas, é o máis próximo posible ao radio de curvatura interior "flotante" natural. O uso deste punzón nesta aplicación debería proporcionar unha curvatura consistente e estable.
O ideal é seleccionar un raio de punzón que se aproxime ao raio da peza flotante, pero non o supere. Canto menor sexa o raio de punzón en relación co raio de curvatura flotante, máis inestable e predicible será a curvatura, especialmente se se acaba curvando moito. Os punzóns demasiado estreitos engurrarán o material e crearán curvaturas pronunciadas con menos consistencia e repetibilidade.
Moita xente pregúntame por que o grosor do material só importa á hora de elixir un orificio para a matriz. As porcentaxes empregadas para predicir o radio de formación de aire supoñen que o molde que se está a usar ten unha abertura de molde axeitada para o grosor do material. É dicir, o orificio da matriz non será maior nin menor do desexado.
Aínda que se pode diminuír ou aumentar o tamaño do molde, os raios tenden a deformarse, o que altera moitos dos valores da función de flexión. Tamén se pode ver un efecto similar se se usa un raio de impacto incorrecto. Polo tanto, un bo punto de partida é a regra xeral de seleccionar unha abertura para o molde oito veces o grosor do material.
Na mellor das hipóteses, os enxeñeiros virán ao taller e falarán co operador da prensa plegadora. Asegúrate de que todos coñezan a diferenza entre os métodos de moldeo. Averigua que métodos empregan e que materiais empregan. Obtén unha lista de todos os punzóns e matrices que teñen e, a continuación, deseña a peza baseándote nesa información. Despois, na documentación, anota os punzóns e matrices necesarios para o correcto procesamento da peza. Por suposto, podes ter circunstancias atenuantes cando teñas que axustar as túas ferramentas, pero esta debería ser a excepción e non a regra.
Operadores, sei que todos sodes pretenciosos, eu mesmo fun un deles! Pero xa pasaron os días nos que podías escoller as túas ferramentas favoritas. Non obstante, que che digan que ferramenta usar para o deseño de pezas non reflicte o teu nivel de habilidade. É simplemente un feito da vida. Agora estamos feitos de aire e xa non somos preguiceiros. As regras cambiaron.
FABRICATOR é a revista líder en conformación e traballo con metais en América do Norte. A revista publica noticias, artigos técnicos e casos prácticos que permiten aos fabricantes facer o seu traballo de forma máis eficiente. FABRICATOR leva servindo á industria desde 1970.
Xa está dispoñible o acceso dixital completo a The FABRICATOR, o que che proporciona un acceso sinxelo a recursos valiosos da industria.
Xa está dispoñible o acceso dixital completo a Tubing Magazine, o que che proporciona un acceso sinxelo a recursos valiosos da industria.
Xa está dispoñible o acceso dixital completo a The Fabricator en español, o que proporciona un acceso sinxelo a recursos valiosos do sector.
Myron Elkins únese ao podcast The Maker para falar da súa viaxe de pobo pequeno a soldador de fábrica…
Data de publicación: 04-09-2023