بازگشت به مبانی شکل‌دهی هوا و خمش با ترمز فشاری

سوال: من در تلاش برای درک چگونگی ارتباط شعاع خم (همانطور که اشاره کردم) در چاپ با انتخاب ابزار بوده ام. به عنوان مثال، ما در حال حاضر با برخی از قطعات ساخته شده از فولاد 0.5 اینچی A36 مشکل داریم. برای این قطعات از پانچ هایی با قطر 0.5 اینچ استفاده می کنیم. شعاع و 4 اینچ. بمیر حالا اگر از قانون 20 درصد استفاده کنم و در 4 اینچ ضرب کنم. وقتی دهانه قالب را 15% افزایش می دهم (برای فولاد)، 0.6 اینچ می شود. اما اپراتور چگونه می‌داند که وقتی چاپ به شعاع خمشی 0.6 اینچی نیاز دارد از پانچ با شعاع 0.5 اینچی استفاده کند؟
پاسخ: شما به یکی از بزرگترین چالش های پیش روی صنعت ورق فلز اشاره کردید. این یک تصور اشتباه است که هم مهندسان و هم کارگاه های تولیدی باید با آن مقابله کنند. برای رفع این مشکل، ما با علت اصلی، دو روش تشکیل، و عدم درک تفاوت بین آنها شروع می کنیم.
از زمان ظهور ماشین‌های خم کن در دهه 1920 تا به امروز، اپراتورها قطعاتی را با خم‌های پایین یا زمین قالب‌گیری می‌کنند. اگرچه خم کردن پایین در 20 تا 30 سال گذشته از مد افتاده است، روش‌های خمشی هنوز در تفکر ما نفوذ می‌کند که ورق فلز را خم می‌کنیم.
ابزارهای سنگ زنی دقیق در اواخر دهه 1970 وارد بازار شدند و پارادایم را تغییر دادند. بنابراین بیایید نگاهی بیندازیم که چگونه ابزار دقیق با ابزارهای رنده متفاوت است، چگونه انتقال به ابزار دقیق صنعت را تغییر داده است، و چگونه همه اینها با سوال شما مرتبط است.
در دهه 1920، قالب‌گیری از چین‌های ترمز دیسکی به قالب‌های V شکل با پانچ‌های مشابه تغییر کرد. پانچ 90 درجه با قالب 90 درجه استفاده می شود. گذار از تاشو به شکل دهی یک گام بزرگ رو به جلو برای ورق فلز بود. این سریع‌تر است، تا حدی به این دلیل که ترمز صفحه‌ای جدید توسعه‌یافته به‌صورت الکتریکی فعال می‌شود - دیگر نیازی به خم شدن دستی هر خم نیست. علاوه بر این، ترمز صفحه ای را می توان از پایین خم کرد که باعث بهبود دقت می شود. علاوه بر پشتی، دقت افزایش یافته را می توان به این واقعیت نسبت داد که پانچ شعاع خود را به شعاع خمش داخلی مواد فشار می دهد. این امر با اعمال نوک ابزار به ضخامت مواد کمتر از ضخامت به دست می آید. همه ما می دانیم که اگر بتوانیم به یک شعاع خمش درونی ثابت دست یابیم، می توانیم مقادیر صحیحی را برای تفریق خم، کمک هزینه خمش، کاهش بیرونی و ضریب K بدون توجه به نوع خمشی که انجام می دهیم محاسبه کنیم.
اغلب قطعات دارای شعاع خمشی داخلی بسیار تیز هستند. سازندگان، طراحان و صنعتگران می‌دانستند که این بخش دوام خواهد آورد، زیرا به نظر می‌رسید همه چیز بازسازی شده است - و در واقع حداقل در مقایسه با امروز همینطور بود.
همه چیز خوب است تا زمانی که چیز بهتری از راه برسد. گام بعدی رو به جلو در اواخر دهه 1970 با معرفی ابزارهای زمینی دقیق، کنترل کننده های عددی کامپیوتری و کنترل های هیدرولیک پیشرفته صورت گرفت. اکنون کنترل کاملی بر روی پرس بریک و سیستم های آن دارید. اما نقطه اوج یک ابزار زمین دقیق است که همه چیز را تغییر می دهد. تمامی قوانین تولید قطعات با کیفیت تغییر کرده است.
تاریخ شکل گیری پر از جهش و مرز است. در یک جهش، از شعاع‌های انعطاف‌پذیر ناسازگار برای ترمزهای صفحه‌ای به شعاع‌های انعطاف‌پذیر یکنواختی که از طریق مهر زنی، پرایمینگ و برجسته‌سازی ایجاد می‌شوند، رفتیم. (توجه: رندر کردن با ریخته‌گری یکسان نیست؛ برای اطلاعات بیشتر به آرشیو ستون‌ها مراجعه کنید. با این حال، در این ستون، برای اشاره به هر دو روش رندر و ریخته‌گری از «خم پایین» استفاده می‌کنم.)
این روش ها به تناژ قابل توجهی برای تشکیل قطعات نیاز دارند. البته از بسیاری جهات این خبر بدی برای پرس بریک، ابزار یا قطعه است. با این حال، آنها تقریباً 60 سال متداول ترین روش خمش فلز باقی ماندند تا اینکه صنعت گام بعدی را به سمت هواسازی برد.
بنابراین، تشکیل هوا (یا خمش هوا) چیست؟ در مقایسه با پایین فلکس چگونه کار می کند؟ این پرش دوباره نحوه ایجاد شعاع ها را تغییر می دهد. اکنون، به جای سوراخ کردن شعاع داخلی خم، هوا به عنوان درصدی از دهانه قالب یا فاصله بین بازوهای قالب، یک شعاع درونی "شناور" را تشکیل می دهد (شکل 1 را ببینید).
شکل 1. در خمش هوا، شعاع داخلی خم توسط عرض قالب تعیین می شود، نه نوک پانچ. شعاع در عرض فرم شناور است. علاوه بر این، عمق نفوذ (و نه زاویه قالب) زاویه خمیدگی قطعه کار را تعیین می کند.
ماده مرجع ما فولاد کربن کم آلیاژ با مقاومت کششی 60000 psi و شعاع تشکیل هوا تقریباً 16٪ از سوراخ قالب است. درصد بسته به نوع ماده، سیالیت، شرایط و سایر مشخصات متفاوت است. به دلیل تفاوت در خود ورق فلز، درصدهای پیش بینی شده هرگز کامل نخواهد بود. با این حال، آنها بسیار دقیق هستند.
هوای نرم آلومینیومی شعاع 13 تا 15 درصد دهانه قالب را تشکیل می دهد. مواد ترشی نورد گرم دارای شعاع تشکیل هوا از 14% تا 16% دهانه قالب هستند. فولاد نورد سرد (استحکام کششی پایه ما 60000 psi است) توسط هوا در شعاع 15٪ تا 17٪ از دهانه قالب تشکیل می شود. شعاع هواسازی 304 فولاد ضد زنگ 20٪ تا 22٪ سوراخ قالب است. باز هم، این درصدها به دلیل تفاوت در مواد دارای طیف وسیعی از مقادیر هستند. برای تعیین درصد یک ماده دیگر، می توانید استحکام کششی آن را با مقاومت کششی 60 KSI ماده مرجع ما مقایسه کنید. برای مثال، اگر ماده شما دارای استحکام کششی 120-KSI باشد، این درصد باید بین 31 تا 33 درصد باشد.
فرض کنید فولاد کربنی ما دارای استحکام کششی 60000 psi، ضخامت 0.062 اینچ و چیزی است که شعاع خمش داخلی 0.062 اینچ نامیده می شود. آن را روی سوراخ V دای 0.472 خم کنید و فرمول حاصل به این صورت خواهد بود:
بنابراین شعاع خمیدگی داخلی شما 0.075 اینچ خواهد بود که می توانید از آن برای محاسبه خمش، ضریب K، جمع شدن و تفریق خمش با کمی دقت استفاده کنید - به عنوان مثال اگر اپراتور پرس بریک شما از ابزار مناسب استفاده می کند و قطعات اطراف ابزار مورد استفاده را طراحی می کند. .
در مثال، اپراتور از 0.472 اینچ استفاده می کند. باز شدن تمبر. اپراتور به سمت دفتر رفت و گفت: "هوستون، ما مشکل داریم. 0.075 است. شعاع ضربه؟ به نظر می رسد ما واقعاً مشکل داریم. برای تهیه یکی از آنها کجا برویم؟ نزدیکترین چیزی که می توانیم به دست آوریم 0.078 است. یا 0.062 اینچ. 0.078 اینچ شعاع پانچ خیلی بزرگ است، 0.062 اینچ. شعاع پانچ خیلی کوچک است."
اما این انتخاب اشتباهی است. چرا؟ شعاع پانچ شعاع خمشی درونی ایجاد نمی کند. به یاد داشته باشید، ما در مورد انعطاف پایین صحبت نمی کنیم، بله، نوک مهاجم عامل تعیین کننده است. ما در مورد تشکیل هوا صحبت می کنیم. عرض ماتریس یک شعاع ایجاد می کند. پانچ فقط یک عنصر فشار دهنده است. همچنین توجه داشته باشید که زاویه قالب بر شعاع داخلی خم تأثیر نمی گذارد. می توانید از ماتریس های حاد، V شکل یا کانال استفاده کنید. اگر هر سه عرض قالب یکسانی داشته باشند، شعاع خمش درونی یکسانی خواهید داشت.
شعاع پانچ بر روی نتیجه تأثیر می گذارد، اما عامل تعیین کننده برای شعاع خم نیست. حال اگر شعاع پانچ بزرگتر از شعاع شناور تشکیل دهید، آن قطعه شعاع بزرگتری به خود می گیرد. این میزان خمش، انقباض، ضریب K و کسر خم را تغییر می‌دهد. خوب، این بهترین گزینه نیست، اینطور است؟ متوجه شدید - این بهترین گزینه نیست.
اگر از 0.062 اینچ استفاده کنیم چطور؟ شعاع ضربه؟ این ضربه خوب خواهد بود. چرا؟ زیرا حداقل هنگام استفاده از ابزارهای آماده، تا حد امکان به شعاع خمش داخلی "شناور" طبیعی نزدیک است. استفاده از این پانچ در این برنامه باید خمش مداوم و پایدار را فراهم کند.
در حالت ایده آل، باید شعاع پانچ را انتخاب کنید که به شعاع ویژگی قطعه شناور نزدیک شود، اما از شعاع آن فراتر نرود. هرچه شعاع پانچ نسبت به شعاع خمش شناور کوچکتر باشد، خمش ناپایدارتر و قابل پیش بینی تر خواهد بود، به خصوص اگر خم شدن زیادی داشته باشید. منگنه‌هایی که خیلی باریک هستند، مواد را مچاله می‌کنند و خم‌های تیز با ثبات و تکرارپذیری کمتر ایجاد می‌کنند.
بسیاری از مردم از من می پرسند که چرا ضخامت مواد فقط هنگام انتخاب سوراخ قالب مهم است. درصدهایی که برای پیش‌بینی شعاع تشکیل هوا استفاده می‌شوند، فرض می‌کنند که قالب مورد استفاده دارای دهانه قالب مناسب برای ضخامت مواد است. یعنی سوراخ ماتریس بزرگتر یا کوچکتر از حد دلخواه نخواهد بود.
اگرچه می توانید اندازه قالب را کاهش یا افزایش دهید، شعاع ها تمایل به تغییر شکل دارند و بسیاری از مقادیر عملکرد خمشی را تغییر می دهند. همچنین اگر از شعاع ضربه اشتباه استفاده کنید، می توانید اثر مشابهی را مشاهده کنید. بنابراین، یک نقطه شروع خوب، قانون سرانگشتی برای انتخاب دهانه قالب هشت برابر ضخامت مواد است.
در بهترین حالت، مهندسان به مغازه می آیند و با اپراتور پرس بریک صحبت می کنند. اطمینان حاصل کنید که همه تفاوت بین روش های قالب گیری را می دانند. دریابید که از چه روش هایی استفاده می کنند و از چه موادی استفاده می کنند. لیستی از تمام پانچ ها و قالب هایی که دارند را دریافت کنید و سپس بر اساس آن اطلاعات قطعه را طراحی کنید. سپس در مستندات، پانچ ها و قالب های لازم برای پردازش صحیح قطعه را یادداشت کنید. البته، ممکن است زمانی که باید ابزارهای خود را تغییر دهید، شرایط کاهش‌دهنده‌ای داشته باشید، اما این باید استثنا باشد تا قاعده.
اپراتورها میدونم همتون پرمدعا هستید من خودم یکی از اونها بودم! اما روزهایی که می توانستید مجموعه ابزارهای مورد علاقه خود را انتخاب کنید، گذشته است. با این حال، گفتن اینکه از کدام ابزار برای طراحی قطعه استفاده کنید، سطح مهارت شما را نشان نمی دهد. این فقط یک واقعیت زندگی است. ما اکنون از هوای رقیق ساخته شده ایم و دیگر خمیده نیستیم. قوانین تغییر کرده است.
FABRICATOR پیشروترین مجله شکل دهی و فلزکاری در آمریکای شمالی است. این مجله اخبار، مقالات فنی و تاریخچه مواردی را منتشر می کند که تولید کنندگان را قادر می سازد کار خود را به نحو احسن انجام دهند. FABRICATOR از سال 1970 به این صنعت خدمات می دهد.
دسترسی دیجیتالی کامل به FABRICATOR اکنون در دسترس است و به شما امکان دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را می دهد.
دسترسی دیجیتالی کامل به مجله Tubing اکنون در دسترس است و به شما امکان دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را می دهد.
دسترسی دیجیتال کامل به The Fabricator en Español اکنون در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم می کند.
مایرون الکینز به پادکست The Maker می پیوندد تا در مورد سفر خود از شهر کوچک تا جوشکار کارخانه صحبت کند…