Co powoduje, że zgięcie powietrza jest ostre na prasie krawędziowej

Pytanie: Znalazłem artykuł dotyczący reguły 63 procent. W swoim artykule podajesz przykład gięcia stali o grubości 1⁄4 cala z różnymi promieniami stempla.

Postanowiłem trochę pobawić się formułą i do obliczeń wykorzystałem stal walcowaną na zimno o grubości 20 mm z uderzeniem o promieniu 1⁄32 cali. To świetna kombinacja uderzeń i materiałów, ale zgodnie ze sposobem, w jaki rozumiem twój artykuł, nie jest tak, ponieważ mój tonaż dziurkowania jest mniejszy niż tonaż wymagany do utworzenia.

Na przykład powierzchnia lądu wynosi 0,375 cala, pomnożona przez grubość materiału wynoszącą 0,036 cala, a następnie pomnożona przez 25. To daje nam tonaż do dziurkowania 0,338 ton na stopę. Zgodnie z moją tabelą gięcia zajmuje 3,1 tony na stopę, aby utworzyć stal walcowaną na zimno o grubości 0,036 cala i grubości 0,25 cala. V umrzeć. Czy to oznacza, że ​​w przypadku cienkich materiałów zawsze będziesz tworzyć rów i tracić spójność i stabilność zakrętu? Czy korzystam z nieprawidłowych obliczeń?

Jedynym czynnikiem, którego nie rozumiem, jest to, skąd pochodzi 25 formuł. Czy jest to związane z grubością materiału lub stałą? Chciałbym dobrze zrozumieć ten temat, ponieważ chcę poznać głębszą teorię kryjącą się za tym, co robię na prasie krawędziowej.

Odpowiedź: Jesteś na dobrej drodze, ale musimy wyjaśnić kilka punktów. Zacznijmy więc od początku. Po pierwsze, co reprezentuje 63 procent? Jest to szacowany procent grubości materiału, przy którym zakręt zmienia się z minimalnego promienia wewnętrznego na ostry. Jest to oparte na łagodnej walcowanej na zimno stali ASTM A36 o wytrzymałości na rozciąganie 60 KSI. Ten materiał jest w połowie drogi. To jest materiał wyjściowy, na którym opierają się nasze obliczenia.

Formowanie powietrzem jest naszą podstawową metodą formowania. Czemu? Jest to spowodowane niskimi tonażami w porównaniu do najniższego lub wyższego poziomu, a teraz staje się powszechną metodą formowania. Dno i wybijanie są zasadniczo różne od formowania powietrza, ponieważ promień jest „stemplowany”, a nie „unosi się” w poprzek otworu matrycy, jak w przypadku formowania powietrzem.

Zauważ, że 63 procent to zasada, a tak jak w przypadku każdej takiej reguły będą wyjątki. To, co naprawdę określa punkt, w którym zakręt staje się ostry, to zależność między promieniem wierzchołka stempla, wymaganym tonażem i wytrzymałością materiału na rozciąganie.

Spacerując po schodach

Przechodząc przez przykład, tworzysz 0.036-in. stal walcowana na zimno o średnicy 1 in32 cali. uderzyć ponad 0,25 cala. szerokość matrycy. Mając te informacje w ręku, pierwszym krokiem jest określenie tonażu formującego lub tonażu wymaganego do zgięcia przedmiotu obrabianego:

[575 × (Grubość materiału) 2] / Szerokość matrycy = Tony na stopę (575 × 0,001296) / 0,25 = 2,9 ton na stopę, aby utworzyć materiał

To bardzo blisko 3,1 tony na stopę, którą znalazłeś na wykresie.

Krok drugi określamy obszar lądowy. To jest interfejs między twoim 1⁄32-in. dziurkować nos i powierzchnię materiału.

Powierzchnia terenu = promień dziurkowania × 12

Powierzchnia gruntu = 0,03125 × 12 = 0,375

Krok trzeci, określamy tonaż dziurkowania lub tonaż przebijający. Szukamy minimalnej siły niezbędnej do przebicia powierzchni materiału. W sytuacji wykrawania jest to punkt, w którym najazd zatrzyma się i rozpocznie się ścinanie. Dla naszych celów w zginaniu prasy krawędziowej, tonaż dziurkowania jest punktem, w którym końcówka stempla prasy krawędziowej zaczyna penetrować i marszczyć powierzchnię materiału. W tym celu używamy standardowego wzoru obliczania tonażu używanego w procesie wykrawania, zawierającego mnożnik materiału, jak pokazano na rysunku 1.

W przeciwieństwie do formowania tonażu, wybijanie tonażu w rzeczywistości wykorzystuje materiał wytrzymałościowy o wytrzymałości na rozciąganie 50 000 PSI jako linię bazową (jak opisano później). Wymaga to użycia mnożnika materiału, co daje nam tonaż dziurkowania nieco wyższy niż pierwotnie obliczony:

Tonaż wykrawania = powierzchnia terenu × grubość materiału × 25 × mnożnik materiału

Tonaż wykrawania = 0,375 × 0,036 × 25 × 1,2 = 0,405 ton

Niezależnie od tego, to prawda, że ​​jest to ostry zakręt; potrzeba więcej tonażu niż do przebicia, a wynikiem będą zmiany kąta zgięcia i wymiaru. Od lat osobistego doświadczenia mogę zapewnić, że jeśli naprawdę formujesz powietrze za pomocą stempla o promieniu 1⁄32 cali w materiale o grubości 0,036 cala, doświadczasz pewnego poziomu zmienności kątowej.

To, co tu opisuję, nie jest ani niezgodne z nowoczesną teorią, ani podstawową przyczyną zmian, które pojawiają się w operacji formowania. Po utworzeniu zagięcie jest po prostu, z braku lepszego opisu, wzmacniaczem niespójności w materiale, jak zmiany kierunku ziarna, twardości i grubości. Te i podobne zmienne są podstawową przyczyną zmian kątowych od obrabianego przedmiotu do obrabianego przedmiotu.

Stała 25

Skąd więc pochodzi 25 w tej formule? Jest to stała reprezentująca średnią wytrzymałość na ścinanie łagodnej stali walcowanej na zimno 50-KSI. Cytując Tooling Around the World, publikacja Wilson Tool z lutego 2013 r .:

Siła wykrawania (tona USA): Powierzchnia lądu × Grubość × 50 000 funtów / 2 ÷ 2000 funtów / tonę

Powierzchnia terenu × Grubość x 25 lub siła wykrawania (tona):

Powierzchnia terenu × Grubość × 345 N / mm2 ÷ 9 806,65 N / tonę

Obwód × Grubość × 0,0352

Ponieważ ta stal miękka 50-KSI była niegdyś najczęściej stosowanym materiałem, stała się materiałem, z którym porównywano wszystkie inne, na przykład ze stali nierdzewnej. Wytrzymałość na rozciąganie stali nierdzewnej wynosi około 75 000 funtów / cal2 (lub 518 N / mm2). W porównaniu ze stalą miękką stal nierdzewna potrzebuje 1,5 raza więcej siły na ścinanie.

Należy pamiętać, że tonaż do zerwania powierzchni materiału jest tylko dość precyzyjnym oszacowaniem, ponieważ ta formuła nie była przeznaczona do zastosowań w prasach krawędziowych. Jednak liczby są wystarczająco blisko do naszych celów.

Ostre zgięcia

Jeśli znajdziesz się w ostrym zakręcie - co jest przykładem - najlepiej jest go unikać. Unikanie ostrych zagięć, gdy tylko będzie to możliwe, sprawi, że wygięcia będą bardziej spójne i stabilne od obrabianego przedmiotu do obrabianego przedmiotu.

Aby to zrobić, należy zwiększyć promień na nosie stempla do punktu, w którym tonaż dziurkujący (który nazywamy również tonem przebijającym) przekracza tonaż formujący.

Cienki materiał i dół

Mając to na uwadze, przejdźmy przez ostatnie dwa akapity, korzystając z danych już obliczonych na podstawie pytania. Po pierwsze, podczas pracy na tej skali istnieje bardzo cienka linia między formowaniem powietrza, zginaniem dna i zwijaniem - w większości przypadków jest to kilka tysięcznych cala. Może to oznaczać, że jeśli twoje zakręty są stabilne, szanse na wygięcie dna są niewielkie.

W formowaniu powietrznym promień wewnętrzny opiera się na procentowej szerokości matrycy (otworze) i jest rozwijany, co nazywam „regułą 20 procent” - tylko tytułem, ponieważ wartości procentowe różnią się w zależności od rodzaju materiału. Dla naszego podstawowego materiału, ASTM A36, wartość ta wynosi 16 procent.

Koncepcja ta, powszechnie akceptowana, oznacza, że ​​za 0,250 cala. szerokość kości, spławiony promień wewnętrzny będzie wynosił 16 procent tej szerokości lub 0,040 cala. Tak więc, jeśli nie spadniesz z 0,032 cala. promień dzioba stempla, 0,040 cala, będzie promieniem wewnętrznym zagięcia.

Ale nasza teoria stwierdza również, a nasze dane potwierdziły, że tonaż wymagany do wytworzenia (2,9 ton) był większy niż tonaż wymagany do przebicia powierzchni materiału (0,405 tony). Oznacza to, że nawet jeśli promień stempla i grubość materiału są zbliżone do „1 do 1”, jak to się dzieje, 1⁄32 cali. Nos stempla wciąż pogłębia wewnętrzny promień zagięcia, choć na bardzo małą skalę i w punkcie bardzo zbliżonym do promienia na nosie stempla. Tak więc dla wszystkich zamiarów i celów wzmacnia zmienne materialne.

Więc jak duży musi być promień uderzenia, aby uniknąć zagniecenia? Aby dowiedzieć się, możesz wykonać niewielką matematyczną próbę i błąd za pomocą wzoru wykrawania tonażu, zastępując wartość promienia uderzenia większą wartością, aż wielkość wykrawania przekroczy formujący tonaż:

Tonaż dziurkowania = (promień dziurkowania × 12) × grubość materiału × 25 × współczynnik materiału

W takim przypadku minimalny promień wewnętrzny dla pierwotnego pytania wynosiłby 0,2238 in .:

Tonaż wykrawania = 0,2238 × 12 × 0,036 × 25 × 1,2 = 2,9 ton na stopę

Formowanie tonażu = (575 × 0,001296) / 0,25 = 2,9 ton na stopę

Realistycznie rzecz biorąc, prawdopodobnie nie zrobiłbyś tego i trzymasz się tego przykładu, używając 0.032-in. promień nosa. Więc co to dla ciebie robi? Niewiele. Wyjaśnia po prostu, dlaczego czasami przy zginaniu tej podstawowej relacji grubości do promienia materiału 1-do-1, nadal można mieć dramatyczne wahania kąta zgięcia, zamiast mieć stabilne kąty, których normalnie oczekujemy od zgięcia do zgięcia.

Miękki materiał

Pamiętaj, że formowanie tonażu opiera się na stali walcowanej na zimno ASTM A36 60-KSI. Jeśli materiał ma inną wytrzymałość na rozciąganie, należy uwzględnić czynnik materialny.

Spójrzmy na inny przykład, w którym zastosowano grubsze i bardziej miękkie aluminium serii O: grubość 0,125 cala i wytrzymałość na rozciąganie 13 KSI.

Pierwszym krokiem jest znalezienie współczynnika materiałowego dla formuły formowania tonażu. Oszacujemy tę wartość, dzieląc jej wartość wytrzymałości na rozciąganie przez wartość 60-KSI naszego materiału wyjściowego: 13/60 = 0,21 lub 21 procent. W tym przypadku użyjemy 0.984-in. szerokość matrycy.

Wszystkie te trzy wartości są następnie wstawiane do naszych podstawowych obliczeń wielkości obrotu w następujący sposób:

{[575 × (grubość materiału) 2] / szerokość matrycy} × współczynnik materiału = pojemność na stopę [(575 × 0,015625) / 0,984] × 0,21 = 1,917 ton na stopę

Teraz chodzi o dobijanie tonażu. Zaczynając od 0,125 cala. promień dziobu dziobu, najpierw obliczamy wartość powierzchni terenu, a następnie tonaż dziurkowania. Ponieważ ten materiał nie jest wymieniony na rysunku 1, obliczamy mnożnik, porównując go z wartością wyjściową 60-KSI: 13 KSI / 60 KSI = 0,21. Wiedząc o tym, zaczynamy nasze obliczenia.

Powierzchnia terenu = promień dziurkowania × 12

Powierzchnia gruntu = 0,125 × 12 = 1,5

Tonaż wykrawania = powierzchnia gruntu × grubość materiału × 25 × mnożnik materiału

Tonaż wykrawania = 1,5 × 0,125 × 25 × 0,21 = 0,984 tony

W związku z tym do zerwania powierzchni materiału potrzeba około 0,984 ton siły przebijania. Wszystko to pokazuje, jak zależność między promieniem dziobu stempla, szerokością matrycy i wytrzymałością na rozciąganie materiału decyduje o tym, gdzie występuje „ostre zgięcie”. W tym przykładzie zdolność powierzchni materiału do wytrzymania przyłożonej siły kończy się na 0,984 ton. Jeśli następnie zastosujesz ciśnienie 1,917 tony wymagane do uformowania materiału z obliczonym obszarem terenu, będziesz zaginać część.

Następnie, mając na uwadze, że ostre zakręty są funkcją materiału, a nie promienia wierzchołka stempla, obliczamy minimalny promień wewnętrzny dla danego kawałka materiału. Tak jak w poprzednim przykładzie, najpierw wykonujemy kilka próbnych i błędnych zadań matematycznych, zastępując promień wewnętrzny stopniowo coraz większą wartością, aż do utworzenia tonażu mniejszego niż tonaż do przebicia materiału.

W tym miękkim materiale okazuje się, że nie osiągniemy wartości promienia 0,250 cala, aby uzyskać nasz minimalny wewnętrzny promień zgięcia.

Powierzchnia terenu = promień dziurkowania × 12

Powierzchnia gruntu = 0,250 × 12 = 3,0

Tonaż przekłuwania = powierzchnia terenu × grubość materiału × 25 × mnożnik materiału

Tonaż przebicia = 3,0 × 0,125 × 25 × 0,21 = 1,968

Z 0,250 cala. promień, tonaż lub siła wymagana do przebicia powierzchni wynosi 1,968 ton, w oparciu o powierzchnię lądu. Tonaż do wytworzenia materiału wynosi 1,917 ton, co oznacza, że ​​nie nastąpi przebicie lub przerzedzenie materiału.

Teraz ustaliliśmy, że minimalny promień zgięcia wynosi 0,250 cala. Jaki jest więc naturalny promień wewnątrz tego łuku powietrznego? W przypadku zakrętów, w których promień nie zbliża się do ostrego zakrętu, zwykle szacujemy promień pływający jako procent szerokości matrycy, zgodnie z zasadą 20%, przy czym 16% stali walcowanej na zimno 60 KSI jest naszą linią odniesienia. Porównując nasz materiał 13-KSI z linią bazową, ten procent będzie wynosił tylko około 3 procent, co sprawia, że ​​nasz szacowany promień pływający jest rzeczywiście bardzo mały i znacznie mniejszy niż w przypadku, gdy zakręt staje się ostry.

W tym przypadku obliczamy promień pływający w oparciu o naszą zasadę kreślenia, gdzie zakręt staje się ostry - przy 63 procentach grubości materiału naszej stali miękkiej 60-KSI. Ponownie, procent ten będzie znacznie niższy dla naszego miękkiego materiału 13-KSI. Ponieważ materiał jest o wiele bardziej miękki, będzie miał znacznie mniejszy promień wewnętrzny niż nasz materiał wyjściowy, tak jak stal nierdzewna będzie miała większy promień wewnętrzny w części.

Aby to ustalić, przeprowadziliśmy porównanie z naszym materiałem wyjściowym: 13 KSI / 60 KSI = 0,21; 0,21 x 0,63 = 0,1323. Innymi słowy, 13 KSI to 21 procent z 60 KSI, a 21 procent naszej bazy 63 procent to 13 procent. Zgodnie z tym minimalny promień wynosi 13 procent naszego 0,984 cala. otwór matrycy: 0,984 × 0,13 = 0,127 cala.

To oszacowanie jest mniejsze niż nasze poprzednio obliczone 0,250 in .; a jak już wyliczyliśmy wcześniej, każdy promień, który jest mniejszy niż 0,250 cala, spowodowałby, że nasza końcówka dziurkacza penetrowała i gniotła ten miękki materiał przed jego uformowaniem. W tym przypadku wybralibyśmy naszą „minimalną” wartość 0.250 cala o większej wartości. promień do obliczenia naszych odliczeń zgięcia. Przy promieniu dzioba stempla wynoszącym 0,250 cala, aby uniknąć zagnieceń i tworzenia ostrego zagięcia, materiał przyjmie większy promień dziurkacza, mniejszy współczynnik sprężynowania, lub lekkie otwarcie kąta i promienia, gdy materiał jest zwolniony z ciśnienia.

Podczas pracy z ostrymi zagięciami podczas formowania powietrzem, należy użyć minimalnej wartości promienia dla obliczenia naddatku na zginanie (BA) i obliczeń odliczenia zgięcia (BD). Czemu? Ponieważ jeśli użyjesz niewłaściwej wartości promienia - na przykład dowolnego promienia dziobu poniżej minimalnego promienia wewnętrznego - obliczenia zostaną wyłączone.