Spørsmål: Jeg har slitt med å forstå hvordan bøyeradiusen (som jeg påpekte) i utskriften er relatert til verktøyvalg. For eksempel har vi for tiden problemer med noen deler laget av 0,5 tommers A36-stål. Vi bruker stempel med 0,5 tommers diameter for disse delene, radius og 4 tommer dyse. Hvis jeg nå bruker 20%-regelen og multipliserer med 4 tommer, får jeg 0,6 tommer når jeg øker dyseåpningen med 15 % (for stål). Men hvordan vet operatøren at han skal bruke et stempel med 0,5 tommers radius når utskrift krever en bøyeradius på 0,6 tommer?
A: Du nevnte en av de største utfordringene metallindustrien står overfor. Dette er en misforståelse som både ingeniører og produksjonsverksteder må hanskes med. For å fikse dette, starter vi med den underliggende årsaken, de to formingsmetodene, og manglende forståelse av forskjellene mellom dem.
Fra bøyemaskiner kom på 1920-tallet og frem til i dag har operatører støpt deler med bunnbøyninger eller slipinger. Selv om bunnbøyning har gått av moten de siste 20 til 30 årene, gjennomsyrer bøyemetoder fortsatt tankegangen vår når vi bøyer metallplater.
Presisjonsslipeverktøy kom på markedet på slutten av 1970-tallet og endret paradigmet. La oss derfor se på hvordan presisjonsverktøy skiller seg fra høvelverktøy, hvordan overgangen til presisjonsverktøy har endret bransjen, og hvordan alt dette relaterer seg til spørsmålet ditt.
På 1920-tallet endret støping seg fra skivebremsfolder til V-formede matriser med matchende stempler. En 90-graders stempler vil bli brukt med en 90-graders matrise. Overgangen fra bretting til forming var et stort skritt fremover for metallplater. Det er raskere, delvis fordi den nyutviklede platebremsen er elektrisk aktivert – ikke mer manuell bøying av hver bøyning. I tillegg kan platebremsen bøyes nedenfra, noe som forbedrer nøyaktigheten. I tillegg til bakmålene kan den økte nøyaktigheten tilskrives det faktum at stemplen presser radiusen sin inn i materialets indre bøyningsradius. Dette oppnås ved å påføre verktøyspissen på en materialtykkelse som er mindre enn materialtykkelsen. Vi vet alle at hvis vi kan oppnå en konstant innvendig bøyningsradius, kan vi beregne de riktige verdiene for bøyesubtraksjon, bøyetillegg, utvendig reduksjon og K-faktor uansett hvilken type bøyning vi gjør.
Svært ofte har deler svært skarpe innvendige bøyeradiuser. Produsentene, designerne og håndverkerne visste at delen ville holde stand fordi alt så ut til å ha blitt gjenoppbygd – og faktisk var det det, i hvert fall sammenlignet med i dag.
Alt er bra helt til noe bedre dukker opp. Det neste skrittet fremover kom på slutten av 1970-tallet med introduksjonen av presisjonsslipte verktøy, datastyrte numeriske kontrollere og avanserte hydrauliske kontroller. Nå har du full kontroll over kantpressen og dens systemer. Men vippepunktet er et presisjonsslipt verktøy som forandrer alt. Alle reglene for produksjon av kvalitetsdeler har endret seg.
Historien om dannelse er full av sprang og grenser. I ett sprang gikk vi fra inkonsistente fleksradier for platebremser til ensartede fleksradier skapt gjennom stempling, grunning og preging. (Merk: Rendering er ikke det samme som støping; du kan søke i kolonnearkivene for mer informasjon. I denne kolonnen bruker jeg imidlertid «bunnbøyning» for å antyde rendering og støpemetoder.)
Disse metodene krever betydelig tonnasje for å forme delene. Dette er selvsagt på mange måter dårlige nyheter for kantpressen, verktøyet eller delen. De forble imidlertid den vanligste metallbøyemetoden i nesten 60 år, inntil industrien tok det neste steget mot luftforming.
Så, hva er luftdannelse (eller luftbøying)? Hvordan fungerer det sammenlignet med bunnbøying? Dette hoppet endrer igjen måten radier skapes på. I stedet for å stemple den indre radiusen av bøyningen, danner luften nå en "flytende" indre radius som en prosentandel av dyseåpningen eller avstanden mellom dysearmene (se figur 1).
Figur 1. Ved luftbøying bestemmes den indre radiusen til bøyen av bredden på dysen, ikke spissen på stempelet. Radiusen «flyter» innenfor formens bredde. I tillegg bestemmer inntrengningsdybden (og ikke dysevinkelen) vinkelen på arbeidsstykkets bøyning.
Referansematerialet vårt er lavlegert karbonstål med en strekkfasthet på 60 000 psi og en luftformingsradius på omtrent 16 % av dysehullet. Prosentandelen varierer avhengig av materialtype, fluiditet, tilstand og andre egenskaper. På grunn av forskjeller i selve metallplaten vil de forutsagte prosentandelene aldri være perfekte. De er imidlertid ganske nøyaktige.
Myk aluminiumsluft danner en radius på 13 % til 15 % av dyseåpningen. Varmvalset, syltet og oljet materiale har en luftdannelsesradius på 14 % til 16 % av dyseåpningen. Kaldvalset stål (vår grunnleggende strekkfasthet er 60 000 psi) dannes av luft innenfor en radius på 15 % til 17 % av dyseåpningen. Luftdannelsesradiusen for 304 rustfritt stål er 20 % til 22 % av dysehullet. Igjen har disse prosentsatsene et verdiområde på grunn av materialforskjeller. For å bestemme prosentandelen av et annet materiale kan du sammenligne strekkfastheten med strekkfastheten på 60 KSI til referansematerialet vårt. Hvis for eksempel materialet ditt har en strekkfasthet på 120 KSI, bør prosentandelen være mellom 31 % og 33 %.
La oss si at karbonstålet vårt har en strekkfasthet på 60 000 psi, en tykkelse på 0,062 tommer og det som kalles en innvendig bøyeradius på 0,062 tommer. Bøy det over V-hullet på 0,472-matrisen, og den resulterende formelen vil se slik ut:
Så din innvendige bøyeradius vil være 0,075 tommer, som du kan bruke til å beregne bøyetillegg, K-faktorer, inntrekk og bøyesubtraksjon med en viss nøyaktighet, dvs. hvis kantpresseoperatøren din bruker de riktige verktøyene og designer deler rundt verktøyene som operatørene brukes.
I eksemplet bruker operatøren 0,472 tommer. Stempelåpning. Operatøren gikk inn på kontoret og sa: «Houston, vi har et problem. Det er 0,075.» Slagradius? Ser ut som vi virkelig har et problem; hvor skal vi gå for å få tak i en av dem? Det nærmeste vi kan komme er 0,078. «eller 0,062 tommer. 0,078 tommer. Stanseradiusen er for stor, 0,062 tommer. Stanseradiusen er for liten.»
Men dette er feil valg. Hvorfor? Stempelradiusen skaper ikke en innvendig bøyeradius. Husk at vi ikke snakker om bunnbøyning, ja, spissen på slagverktøyet er den avgjørende faktoren. Vi snakker om dannelsen av luft. Bredden på matrisen skaper en radius; stempelet er bare et skyvende element. Merk også at dysevinkelen ikke påvirker den innvendige radiusen til bøyningen. Du kan bruke spisse, V-formede eller kanalmatriser; hvis alle tre har samme dysebredde, vil du få samme innvendige bøyeradius.
Stempelradiusen påvirker resultatet, men er ikke den avgjørende faktoren for bøyeradiusen. Hvis du danner en stempelradius som er større enn den flytende radiusen, vil delen få en større radius. Dette endrer bøyetillegget, sammentrekningen, K-faktoren og bøydefradraget. Vel, det er ikke det beste alternativet, er det vel? Du forstår – dette er ikke det beste alternativet.
Hva om vi bruker en hullradius på 0,062 tommer? Dette treffet vil være bra. Hvorfor? Fordi, i hvert fall når vi bruker ferdige verktøy, er det så nært som mulig den naturlige "flytende" indre bøyeradiusen. Bruken av denne stempelen i denne applikasjonen skal gi jevn og stabil bøying.
Ideelt sett bør du velge en stanseradius som nærmer seg, men ikke overstiger, radiusen til den flytende delens funksjon. Jo mindre stanseradiusen er i forhold til den flytende bøyeradiusen, desto mer ustabil og forutsigbar vil bøyningen være, spesielt hvis du ender opp med å bøye deg mye. Stanser som er for smale vil krølle materialet og skape skarpe bøyninger med mindre konsistens og repeterbarhet.
Mange spør meg hvorfor materialets tykkelse bare spiller noen rolle når man velger et dysehull. Prosentandelene som brukes til å forutsi luftformingsradiusen forutsetter at formen som brukes har en formåpning som passer for materialets tykkelse. Det vil si at matrisehullet ikke vil være større eller mindre enn ønsket.
Selv om du kan redusere eller øke størrelsen på formen, har radiene en tendens til å deformeres, noe som endrer mange av bøyefunksjonsverdiene. Du kan også se en lignende effekt hvis du bruker feil treffradius. Derfor er et godt utgangspunkt tommelfingerregelen å velge en dyseåpning som er åtte ganger materialtykkelsen.
I beste fall vil ingeniører komme til verkstedet og snakke med kantpresseoperatøren. Sørg for at alle vet forskjellen mellom støpemetodene. Finn ut hvilke metoder de bruker og hvilke materialer de bruker. Få en liste over alle stemplene og matrisene de har, og design deretter delen basert på denne informasjonen. Skriv deretter ned stemplene og matrisene som er nødvendige for riktig behandling av delen i dokumentasjonen. Selvfølgelig kan du ha formildende omstendigheter når du må finjustere verktøyene dine, men dette bør være unntaket snarere enn regelen.
Operatører, jeg vet at dere alle er pretensiøse, jeg var selv en av dem! Men forbi er dagene da du kunne velge ditt favorittsett med verktøy. Men å bli fortalt hvilket verktøy du skulle bruke til deldesign gjenspeiler ikke ferdighetsnivået ditt. Det er bare et faktum. Vi er nå laget av løse luften og ikke lenger hengende. Reglene har endret seg.
FABRICATOR er det ledende magasinet for metallforming og metallbearbeiding i Nord-Amerika. Magasinet publiserer nyheter, tekniske artikler og sakshistorier som gjør det mulig for produsenter å gjøre jobben sin mer effektivt. FABRICATOR har betjent bransjen siden 1970.
Full digital tilgang til The FABRICATOR er nå tilgjengelig, noe som gir deg enkel tilgang til verdifulle ressurser i bransjen.
Full digital tilgang til Tubing Magazine er nå tilgjengelig, noe som gir deg enkel tilgang til verdifulle ressurser i bransjen.
Full digital tilgang til The Fabricator på spansk er nå tilgjengelig, noe som gir enkel tilgang til verdifulle ressurser i bransjen.
Myron Elkins blir med i The Maker-podkasten for å snakke om reisen sin fra småby til fabrikksveiser…
Publisert: 04.09.2023