Vraag: Ik heb moeite gehad om te begrijpen hoe de buigradius (zoals ik al aangaf) in de print zich verhoudt tot de gereedschapskeuze. We hebben bijvoorbeeld momenteel problemen met sommige onderdelen van 0,5 inch A36-staal. We gebruiken ponsen met een diameter van 0,5 inch voor deze onderdelen. radius en 4 inch. matrijs. Als ik nu de 20%-regel gebruik en vermenigvuldig met 4 inch, en ik de matrijsopening met 15% vergroot (voor staal), krijg ik 0,6 inch. Maar hoe weet de operator dat hij een pons met een radius van 0,5 inch moet gebruiken als er voor het printen een buigradius van 0,6 inch nodig is?
A: Je noemde een van de grootste uitdagingen voor de plaatverwerkende industrie. Dit is een misvatting waar zowel engineers als productieafdelingen mee te maken hebben. Om dit te verhelpen, beginnen we met de hoofdoorzaak: de twee vormingsmethoden en het gebrek aan begrip van de verschillen daartussen.
Vanaf de komst van buigmachines in de jaren 20 tot nu hebben operators onderdelen gevormd met een onderbuiging of een slijping. Hoewel onderbuigen de afgelopen 20 tot 30 jaar uit de mode is geraakt, spelen buigmethoden nog steeds een rol in ons denken wanneer we plaatwerk buigen.
Precisieslijpgereedschappen kwamen eind jaren 70 op de markt en veranderden het paradigma. Laten we eens kijken hoe precisiegereedschappen verschillen van schaafgereedschappen, hoe de overgang naar precisiegereedschappen de industrie heeft veranderd en hoe dit alles verband houdt met uw vraag.
In de jaren 20 veranderde het vormen van plaatwerk van schijfremplooien naar V-vormige matrijzen met bijpassende ponsen. Een 90-gradenpons wordt gebruikt met een 90-graden matrijs. De overgang van vouwen naar vormen was een grote stap voorwaarts voor plaatwerk. Het is sneller, mede doordat de nieuw ontwikkelde plaatrem elektrisch wordt aangestuurd – het handmatig buigen van elke buiging is niet meer nodig. Bovendien kan de plaatrem van onderaf worden gebogen, wat de nauwkeurigheid verbetert. Naast de achteraanslagen kan de verhoogde nauwkeurigheid worden toegeschreven aan het feit dat de pons zijn radius in de binnenste buigradius van het materiaal drukt. Dit wordt bereikt door de punt van het gereedschap op een materiaaldikte te plaatsen die kleiner is dan de dikte. We weten allemaal dat als we een constante binnenboorradius kunnen bereiken, we de juiste waarden voor buigaftrek, buigtoeslag, buitenafname en K-factor kunnen berekenen, ongeacht het type buiging dat we maken.
Vaak hebben onderdelen zeer scherpe interne buigradiussen. De makers, ontwerpers en vakmensen wisten dat het onderdeel het zou houden, omdat alles herbouwd leek – en dat was het ook, tenminste vergeleken met nu.
Alles gaat goed totdat er iets beters op de markt komt. De volgende stap voorwaarts kwam eind jaren 70 met de introductie van precisiegeslepen gereedschap, computergestuurde numerieke besturingen en geavanceerde hydraulische besturingen. Nu heb je volledige controle over de kantbank en de bijbehorende systemen. Maar het omslagpunt is een precisiegeslepen gereedschap dat alles verandert. Alle regels voor de productie van kwaliteitsonderdelen zijn veranderd.
De geschiedenis van het vormen kent vele sprongen. In één klap gingen we van inconsistente buigradii voor plaatremmen naar uniforme buigradii, gecreëerd door middel van stansen, gronden en reliëfdrukken. (Opmerking: Renderen is niet hetzelfde als gieten; zie het archief van de column voor meer informatie. In deze column gebruik ik echter "onderbuigen" voor zowel render- als gietmethoden.)
Deze methoden vereisen aanzienlijke tonnages om de onderdelen te vormen. Dit is natuurlijk in veel opzichten slecht nieuws voor de kantbank, het gereedschap of het onderdeel. Toch bleven ze bijna 60 jaar lang de meest gebruikte metaalbuigmethode, totdat de industrie de volgende stap zette richting luchtvormen.
Dus, wat is luchtvorming (of luchtbuiging)? Hoe werkt het in vergelijking met bodembuiging? Deze sprong verandert opnieuw de manier waarop radiussen worden gecreëerd. In plaats van de binnenradius van de buiging uit te stansen, vormt de lucht nu een "zwevende" binnenradius als percentage van de matrijsopening of de afstand tussen de matrijsarmen (zie figuur 1).
Figuur 1. Bij luchtbuigen wordt de binnenradius van de buiging bepaald door de breedte van de matrijs, niet door de punt van de pons. De radius "zweeft" binnen de breedte van de vorm. Bovendien bepaalt de indringdiepte (en niet de matrijshoek) de hoek van de buiging van het werkstuk.
Ons referentiemateriaal is laaggelegeerd koolstofstaal met een treksterkte van 60.000 psi en een luchtvormradius van ongeveer 16% van het matrijsgat. Het percentage varieert afhankelijk van het materiaaltype, de vloeibaarheid, de conditie en andere eigenschappen. Door verschillen in het plaatmateriaal zelf zullen de voorspelde percentages nooit perfect zijn. Ze zijn echter wel behoorlijk nauwkeurig.
Zachte aluminiumlucht vormt een straal van 13% tot 15% van de matrijsopening. Warmgewalst gebeitst en geolied materiaal heeft een luchtvormingsradius van 14% tot 16% van de matrijsopening. Koudgewalst staal (onze basistreksterkte is 60.000 psi) wordt gevormd door lucht binnen een straal van 15% tot 17% van de matrijsopening. De luchtvormingsradius van roestvrij staal 304 is 20% tot 22% van het matrijsgat. Ook deze percentages hebben een bereik vanwege materiaalverschillen. Om het percentage van een ander materiaal te bepalen, kunt u de treksterkte ervan vergelijken met de 60 KSI-treksterkte van ons referentiemateriaal. Als uw materiaal bijvoorbeeld een treksterkte van 120 KSI heeft, moet het percentage tussen 31% en 33% liggen.
Stel dat ons koolstofstaal een treksterkte heeft van 60.000 psi, een dikte van 0,062 inch en een zogenaamde binnenbuigradius van 0,062 inch. Buig het over het V-gat van de 0,472 matrijs en de resulterende formule ziet er als volgt uit:
Uw binnenste buigradius zal dus 0,075″ zijn. Deze kunt u gebruiken om buigtoeslagen, K-factoren, intrekking en buigaftrekking met enige nauwkeurigheid te berekenen. Dit kan alleen als uw kantpersoperator de juiste gereedschappen gebruikt en onderdelen ontwerpt op basis van de gereedschappen die door de operators worden gebruikt.
In het voorbeeld gebruikt de operator 0,472 inch. De stempelopening. De operator liep naar het kantoor en zei: "Houston, we hebben een probleem. Het is 0,075." Impactradius? Het lijkt erop dat we echt een probleem hebben; waar kunnen we er een krijgen? Het dichtstbij dat we kunnen komen is 0,078. "Of 0,062 inch. 0,078 inch. De ponsradius is te groot, 0,062 inch. De ponsradius is te klein."
Maar dit is de verkeerde keuze. Waarom? De ponsradius creëert geen binnenbochtradius. Vergeet niet dat we het niet hebben over de buiging aan de onderkant, ja, de punt van de slagpen is de doorslaggevende factor. We hebben het over de vorming van lucht. De breedte van de matrijs creëert een radius; de pons is slechts een duwelement. Merk ook op dat de matrijshoek geen invloed heeft op de binnenbochtradius van de buiging. Je kunt scherpe, V-vormige of kanaalvormige matrices gebruiken; als alle drie dezelfde matricesbreedte hebben, krijg je dezelfde binnenbochtradius.
De ponsradius beïnvloedt het resultaat, maar is niet de bepalende factor voor de buigradius. Als je een ponsradius maakt die groter is dan de zwevende radius, krijgt het onderdeel een grotere radius. Dit verandert de buigtolerantie, krimp, K-factor en buigaftrek. Nou, dat is niet de beste optie, toch? Je begrijpt het – dit is niet de beste optie.
Wat als we een impactradius van 0,062 inch gebruiken? Die slagradius is goed. Waarom? Omdat het, in ieder geval bij gebruik van kant-en-klare gereedschappen, zo dicht mogelijk bij de natuurlijke "zwevende" binnenbochtradius ligt. Het gebruik van deze pons in deze toepassing zou een consistente en stabiele buiging moeten opleveren.
Idealiter kiest u een ponsradius die de radius van het zwevende onderdeel benadert, maar niet overschrijdt. Hoe kleiner de ponsradius ten opzichte van de zwevende buigradius, hoe instabieler en voorspelbaarder de buiging zal zijn, vooral als u veel buigt. Te smalle ponsen zullen het materiaal verkreukelen en scherpe buigingen creëren met minder consistentie en herhaalbaarheid.
Veel mensen vragen me waarom de dikte van het materiaal alleen van belang is bij het kiezen van een matrijsgat. De percentages die gebruikt worden om de luchtvormradius te voorspellen, gaan ervan uit dat de gebruikte matrijs een matrijsopening heeft die geschikt is voor de dikte van het materiaal. Dat wil zeggen dat het matrijsgat niet groter of kleiner zal zijn dan gewenst.
Hoewel je de grootte van de mal kunt verkleinen of vergroten, hebben de radiussen de neiging te vervormen, waardoor veel van de buigfunctiewaarden veranderen. Je kunt een soortgelijk effect ook zien als je de verkeerde slagradius gebruikt. Een goed uitgangspunt is daarom de vuistregel om een matrijsopening te kiezen die acht keer zo groot is als de materiaaldikte.
In het beste geval komen technici naar de werkplaats om met de operator van de kantbank te praten. Zorg ervoor dat iedereen de verschillen kent tussen de verschillende gietmethoden. Zoek uit welke methoden ze gebruiken en welke materialen ze gebruiken. Vraag een lijst op van alle ponsen en matrijzen die ze hebben en ontwerp het onderdeel op basis van die informatie. Noteer vervolgens in de documentatie welke ponsen en matrijzen nodig zijn voor de juiste verwerking van het onderdeel. Natuurlijk kunnen er omstandigheden zijn waarbij u uw gereedschap moet aanpassen, maar dit zou eerder uitzondering dan regel moeten zijn.
Operators, ik weet dat jullie allemaal pretentieus zijn, ik was er zelf ook een van! Maar de tijd dat je je favoriete gereedschap kon kiezen, is voorbij. Maar dat je verteld wordt welk gereedschap je moet gebruiken voor het ontwerpen van onderdelen, weerspiegelt niet je vaardigheidsniveau. Dat is gewoon een feit. We zijn nu gemaakt van lucht en niet langer slungelig. De regels zijn veranderd.
FABRICATOR is hét toonaangevende vakblad voor metaalbewerking en -vorming in Noord-Amerika. Het tijdschrift publiceert nieuws, technische artikelen en praktijkvoorbeelden die fabrikanten in staat stellen hun werk efficiënter uit te voeren. FABRICATOR is al sinds 1970 actief in de industrie.
U hebt nu volledig digitale toegang tot The FABRICATOR, zodat u eenvoudig toegang hebt tot waardevolle bronnen uit de sector.
U hebt nu volledig digitale toegang tot Tubing Magazine, zodat u eenvoudig toegang hebt tot waardevolle bronnen uit de sector.
The Fabricator en Español is nu volledig digitaal toegankelijk, zodat u eenvoudig toegang hebt tot waardevolle bronnen uit de sector.
Myron Elkins is te gast in de podcast The Maker en vertelt over zijn reis van een klein stadje tot fabriekslasser...
Plaatsingstijd: 25-08-2023