Analisi del fattore k nella flessione della lamiera: parte II

Un tuffo nel fattore k, di cosa si tratta e perché è importante

Figura 1

Il fattore k è definito come lo spostamento dell'asse neutro durante la flessione (t) diviso per lo spessore del materiale (Mt)

Di tutte le costanti matematiche nella fabbricazione di lamiere di precisione, il fattore k si distingue. È il valore di base necessario per calcolare le quote di piega (BA) e in definitiva la detrazione di piega (BD). Si potrebbe dire che è il roux delgumbo di piegatura di precisione. Ottieni il roux giusto e sei sulla buona strada per preparare un pasto gustoso.

● Una revisione rapida

L'asse neutro è un'area teorica che si trova al 50 percento dello spessore del materiale (Mt) mentre non sollecitato e piatto. Durante la piegatura, quell'asse si sposta verso l'interno della curva. Il valore del fattore k indica la distanza dell'asse neutroturni durante la flessione. In particolare, il valore del fattore k è la nuova posizione dell'asse neutro dopo la piegatura, contrassegnato \"t \" nella Figura 1, diviso per lo spessore del materiale (fattore k = t / Mt).

C'è molto che riguarda questo valore e vari fattori che lo influenzano, molti dei quali abbiamo trattato il mese scorso. Questi includono il raggio di curvatura minimo, sia per quanto riguarda lo spessore del materiale (come specificato dai fornitori del materiale)e come il confine tra \"sharp \" e \"minimo \" si piega in una forma aerea. Quest'ultimo è quando la pressione da formare è più significativa della pressione da perforare, creando infine una piega al centro della curva.

La direzione del grano influenza anche il fattore k, così come lo spessore e la durezza del materiale. Questo mese tratterò ulteriori fattori che influenzano il fattore k, quindi esaminerò un calcolo manuale.

●Metodo di piegatura

A tutte le variabili del fattore k discusse il mese scorso sono state aggiunte alcune altre, la prima è il metodo di formatura: piegatura ad aria, fondo o coniatura. Innanzitutto, eseguiamo il backup e copriamo alcune nozioni di base: il fondo o la flessione in basso non è la stessacome coniatura.

Durante la coniatura, il materiale entra in pieno contatto con i lati del punzone e i lati della matrice (vedere la Figura 2). A questo punto e oltre, il materiale è sottoposto a quantità estreme di forza, così estreme che la punta del punzonepenetra nell'asse neutro e il punzone e la matrice si uniscono in una posizione inferiore allo spessore del materiale.

Questo assottiglia fortemente il materiale nella parte inferiore della corsa. Questi carichi di tonnellaggio sono abbastanza grandi da far riallineare la struttura metallurgica, consentendoti di creare un raggio di dimensioni ridotte. Un interno molto nitido e nitidoil raggio di curvatura (Ir) è generalmente considerato l'obiettivo di una curva coniata.

D'altro canto, il fondo richiede spazio tra il punzone e l'angolo della matrice. La punta del punzone discendente forza il materiale ad avvolgere il punzone; man mano che il punzone continua ad applicare forza, il materiale viene forzato ad aprirsi per conformarsi alangolo della matrice (vedere la Figura 3).

Il fondo effettivo si verifica dallo spessore del materiale a circa il 20 percento sopra lo spessore del materiale, con solo il raggio di curvatura interno compresso con forza dalla punta del punzone, assottigliando ulteriormente il materiale nel punto dipiegare.

figura 2

Durante la coniatura, il materiale entra in pieno contatto sia con il punzone che con la matrice. Il grave

il diradamento allevia lo stress materiale e, a sua volta, fa sì che il fattore k sia inferiore a quello che sarebbe durante il fondo.

La formatura ad aria, o piegatura ad aria, domina la moderna curvatura di precisione (vedere la Figura 4). La formazione di aria è una curva a tre punti; vale a dire, gli strumenti entrano in contatto con la curva in tre punti: in corrispondenza della punta del punzone e dei due raggi che conducono all'apertura della matrice. Ill'espansione e la compressione del materiale durante la formatura dipendono dalle sue proprietà del materiale.

A differenza del fondo o della coniatura, la formazione di aria crea un raggio flottante basato su una percentuale dell'apertura della matrice e l'angolo è determinato dalla profondità di penetrazione del punzone nello spazio della matrice. I tonnellaggi sono relativamente piccoli rispetto atoccare il fondo e coniare. Il processo richiede anche presse e utensili accurati. Molte vecchie presse piegatrici non sono adatte per la piegatura ad aria.

In che modo ciascuno di questi metodi di piegatura influenza il valore del fattore k? La formazione di aria è il nostro metodo di base per la definizione del fattore k, dell'asse neutro e del BA. Rispetto alla flessione dell'aria, il fondo avrà un valore del fattore k più alto. Almeno unauno studio di ricerca ha dimostrato che il passaggio dalla formazione di aria al fondo, utilizzando lo stesso materiale e lo stesso strumento, aumenta il valore del fattore k del 15 percento. Ciò è dovuto alla notevole quantità di deformazione che si verifica nel raggio.

La coniatura elimina le sollecitazioni nel materiale. Ciò si ottiene con pressioni che sono così grandi che tutto il metallo nel raggio e nelle aree piane circostanti viene portato al suo punto di snervamento. Il rilascio di stress è afattore significativo dietro perché il processo di coniatura elimina il ritorno elastico. Questo alleviamento dello stress interno fa tornare indietro l'asse neutro verso la superficie interna della curva, rispetto alla posizione dell'asse neutro durantetoccato il fondo.

●Die larghezza

Come indicato il mese scorso, quando si aumenta lo spessore del materiale, il fattore k si riduce - se, cioè, si utilizza l'apertura della matrice corretta per lo spessore del materiale a portata di mano. Ma se aumenti lo spessore del materiale e mantieni lo stessocombinazione pugno e matrice, si verifica un fenomeno diverso. Uno spessore maggiore del materiale che si forma con la stessa combinazione di punzone e matrice aumenta l'attrito e riduce la capacità del materiale di scivolare sul raggio della matrice. Questo aumentoprovoca una maggiore deformazione del materiale in curva, con conseguente aumento del valore del fattore k.

Allo stesso modo, se si mantiene lo stesso spessore del materiale ma si riduce la larghezza della matrice, il fattore k aumenta. Gli esperimenti hanno dimostrato che più piccola diventa l'apertura della matrice, maggiore è il fattore k. Quando lo spessore del materiale rimanecostante, il dado più piccolo richiede molta più forza per raggiungere lo stesso angolo di piega.

●Coefficiente d'attrito

Un coefficiente di attrito è la relazione della forza di attrito tra due oggetti qualsiasi mentre si muovono l'uno contro l'altro. Il coefficiente di attrito cinetico è la resistenza al movimento, la forza \"trascinamento \" tra due oggettiquando uno si muove oltre l'altro.

Il coefficiente di attrito dipende dagli oggetti che causano attrito: nel nostro caso, la lamiera o la lastra scivolano sui raggi negli angoli superiori della matrice. Il valore può essere compreso tra 0 (il che significa che non è presente alcun attrito) a1.

Che cosa significa questo per voi? Man mano che il metallo diventa più duro e / o più spesso, il fattore k diminuisce, come discusso il mese scorso. Perché, esattamente? Torna al coefficiente di attrito e allo stress e alla pressione indotti durante la formatura.

●Una revisione degli ingredienti

Ricapitolando, per dire il fattore k \"aumenta \" significa che l'asse neutro finisce più vicino al centro dello spessore del foglio. Dire che il fattore k \"diminuisce \" significa che l'asse neutro si sposta più all'interno verso la superficie interna della curva.

Figura 3

Quando si tocca il fondo (che è diverso dalla coniatura), il materiale avvolge il punzone discendente.

La pressione continua forza quindi l'apertura del metallo contro l'angolo della matrice. Deformazione del materiale nel raggio durante

il fondo provoca il k-fattore di essere superiore a quello che sarebbe durante una forma aerea.

Detto questo, esaminiamo gli ingredienti gumbo del fattore k, iniziando dal raggio di curvatura. Supponi di diminuire il raggio di curvatura interno in relazione allo spessore del materiale. Quando pieghi un piccolo raggio con la grana, puoi indurlospaccando all'esterno della curva. Quando si arriva al punto di perforare la linea di piegatura nel raggio di curvatura interno con una punta del punzone fin troppo nitida, i grani si espandono all'esterno della curva, costringendo l'asse neutro a spostarsi verso l'interno—diminuendo il fattore k.

Quando si cambia il metodo di formatura dalla formatura ad aria al fondo, il fattore k aumenta in reazione alla deformazione e al significativo assottigliamento del raggio di curvatura. Quando si passa dal basso al conio, il fattore k diminuisce con lo stressviene sollevato e l'asse neutro si sposta più verso la superficie interna della curva.

Quando il materiale diventa più spesso e più duro, il fattore k diminuisce. Ma se si modifica lo spessore del materiale senza cambiare gli utensili, la forza di piegatura cambia. Per questo motivo, il fattore k tende ad aumentare con lo spessore dimateriale quando il materiale viene formato sulla stessa combinazione punzone e matrice. Allo stesso modo, se si mantiene costante lo spessore del materiale ma si utilizza una larghezza dello stampo più stretta, il fattore k aumenta.

●Livelli di precisione

Ora che sai come interagiscono gli ingredienti, cominciamo a cucinare. Prima di immergerti nelle equazioni, rivedi la Figura 5, che mostra i termini usati per questa discussione.

Ancora una volta, per molte applicazioni, l'utilizzo di un valore medio del fattore k di 0,4468 ti avvicina abbastanza. In effetti, ho usato questa media del fattore k per la formula BA data molte volte in precedenza in questa colonna:

BA = [(0.17453 × Ir) + (0.0078 × Mt)] ×

Angolo di piega esterno

Che \"0,0078 \" è il risultato di π / 180 × 0,446 — e che 0,446 è la nostra media del fattore k.

I tecnici del negozio hanno anche usato altri metodi rapidi e sporchi per calcolare il fattore k, uno basato sul rapporto spessore raggio / materiale. Se il raggio è inferiore al doppio dello spessore del materiale, il fattore k è 0,33;se il raggio è maggiore del doppio dello spessore del materiale, il fattore k è 0,5. Funziona bene se, ad esempio, stai formando scatole di autocarri con cassone ribaltabile.

Ma se hai bisogno di un po 'più di precisione, scegli il tuo fattore k da un grafico, come in Figura 6.

Figura 4

La flessione dell'aria ha un raggio flottante che si forma come percentuale dell'apertura della matrice.

Pezzi di prova di misurazione

Se hai bisogno di una precisione ancora maggiore, puoi calcolare il fattore k da zero sulla base di alcune curve di prova. Come discusso, un cambiamento in una qualsiasi variabile può cambiare il nostro fattore k. Nella maggior parte dei casi, sarà necessario determinare un fattore k preciso aalmeno tre provette dello stesso tipo di materiale e spessore, idealmente dalla stessa fonte piegate nelle stesse condizioni, compresa la stessa direzione della granella.

Per calcolare il fattore k, è necessario raccogliere alcune informazioni: in particolare, BA e Ir. Misura ogni provetta, determina la media, quindi inserisci quel valore nella formula del fattore k, che vedrò più avanti.

Innanzitutto, misurare i provini nel modo più accurato possibile. Per trovare l'Ir, misurare il pezzo formato con uno spillo o un misuratore di raggio o, se si desidera una migliore precisione, un comparatore ottico.

Misurare il BA diventa un po 'più complicato. Ancora una volta, il BA è la lunghezza dell'arco dell'asse neutro, che, come discusso, si è spostato verso l'interno durante la flessione. Misurare prima la dimensione piatta, prima di formare, quindi trovare il BA.

●Misura della curva di tolleranza per 90 gradi

Se la curva è uguale a 90 gradi, è possibile misurare la dimensione esterna totale della parte formata, quindi sottrarre il Mt e l'Ir misurata dalla dimensione della flangia esterna; questo ti dà la dimensione della gamba interna. Aggiungi le tue due gambe internequote insieme, quindi sottrai la dimensione piatta e otterrai il BA:

Dimensione interna della gamba per curva a 90 gradi =

Dimensione esterna - Mt - Ir

Dimensioni interne misurate della gamba - Misura piatta = BA

Ancora una volta, questa equazione funziona solo per curve a 90 gradi, fondamentalmente a causa di come il raggio e le dimensioni delle gambe si relazionano con un angolo di 90 gradi. Tecnicamente parlando, è perché la lunghezza della gamba piatta incontra l'Ir nel punto tangente.

●Maggiore o inferiore a 90 gradi

Per misurare la BA per curve con angoli maggiori o inferiori a 90 gradi, le cose si complicano. Inizia con i punti misurati dal provino, quindi fai affidamento su una trigonometria ad angolo retto per trovare le dimensioni interne della gamba.

Figura 5

La terminologia utilizzata per questa discussione è presentata qui.

Nota che le equazioni di trigonometria che seguono non sono le uniche opzioni. Puoi fare riferimento a qualsiasi riferimento di trigonometria, online o nella tua libreria, per trovare varie equazioni che ti consentono di risolvere diversi lati e angoli di un diritto-triangolo angolare.

Innanzitutto, affrontiamo un angolo esterno inferiore a 90 gradi. Considera l'angolo di piega esterno di 60 gradi nella Figura 7. I passaggi che seguono si riferiscono direttamente ai passaggi indicati nella figura e dovrai ripetere questi passaggi perla seconda gamba interna.

Passaggio 1: misurare la dimensione A sul provino.

Passaggio 2: aggiungi Mt alla dimensione A e otterrai la dimensione B.

Passaggio 3: utilizzando un dispositivo come un misuratore di pin, un misuratore di raggio o un comparatore ottico, misurare l'IR.

Passaggio 4: Calcola per la battuta d'arresto esterna (OSSB): OSSB = [tangente (angolo di piega esterno / 2) × (Mt + Ir). Il gSSesside OSSB a del triangolo verde. Poiché l'angolo di piega esterno è di 60 gradi, l'angolo C del triangolo verde è 30e l'angolo B è 60. Ciò consente di risolvere il lato b del triangolo verde: b = a × seno B. Il lato b è uguale alla dimensione C, che misura il punto tangente sulla superficie esterna del materiale. (Nota: a questo angolo di piega,la dimensione C sembra corrispondere o essere molto vicina al Mt; tuttavia, la dimensione C cambierà in base all'angolo di piega, quindi utilizziamo l'OSSB per calcolare la posizione reale della dimensione C.)

Passaggio 5: la dimensione D è uguale al lato c del triangolo rosso ad angolo retto. Il lato a (ipotenusa) è il Monte. L'angolo B del triangolo viola è l'angolo di piega esterno di 60. Ciò significa che l'angolo C del triangolo viola è di 30 gradi (60+ 30 + 90 = 180). Con il bordo del materiale di 90 gradi, l'angolo B del triangolo rosso è di 60 gradi (30 + 90 + 60 = 180). Ora puoi risolvere per il lato c del triangolo rosso: c = a × coseno B.

Passaggio 6: ora che conosci le dimensioni B, C e D, puoi calcolare la dimensione E: E = B - (C + D).

Passaggio 7: con la dimensione E, ora hai il lato b del triangolo viola. Con gli angoli del triangolo viola noti, puoi risolvere per il lato a, che ti dà la dimensione F, la lunghezza della gamba interna: a = b / coseno C.

Cosa succede se si dispone di un pezzo con un angolo di piega esterno maggiore di 90 gradi? Come mostrato nella Figura 8, segui un processo simile, iniziando con le dimensioni misurate sul provino e \"camminando \" attraverso la destratriangoli fino a trovare la dimensione della gamba interna. E come prima, ripeti questa procedura per l'altra gamba.

Figura 6

Questo grafico del fattore k generico, basato sulle informazioni del Manuale del macchinario, fornisce una media

valori del fattore k per una varietà di applicazioni. Il termine \"spessore \" si riferisce allo spessore del materiale.

Viene utilizzata una media del fattore k di 0,4468per la maggior parte delle applicazioni di piegatura.

Passaggio 1: misurare la dimensione A sul provino.

Passaggio 2: utilizzando un dispositivo come un misuratore di pin, un misuratore di raggio o un comparatore ottico, misurare l'IR.

Passaggio 3: la dimensione B è uguale al lato c del triangolo rosso destro. Il lato a (ipotenusa) è il Monte. Con angoli adiacenti di 30 e 90, l'angolo B deve essere di 60 gradi (30 + 90 + 60 = 180). Ora puoi risolvere per il lato c: c = a ×coseno B

Passaggio 4: una volta calcolata la dimensione B, è possibile trovare C: C = A - B

Passaggio 5: hai misurato l'Ir. Per trovare il lato a del triangolo blu, calcolare la battuta d'arresto interna (ISSB): ISSB = [tangente (angolo di piega esterno / 2) × Ir.

Passaggio 6: sai che il lato a del triangolo blu è l'ISSB. Sai anche che l'angolo C deve essere di 30 gradi (60 + 90 +30 = 180). Ora puoi risolvere per il lato b del triangolo blu, che ti darà la dimensione D: b = a × seno B.

Step 7: Ora che conosci la dimensione D, puoi trovare E: E = C - D. Questo ti dà il lato b del triangolo viola.

Step 8: Con ciò, puoi risolvere per il lato a del triangolo viola, che ti dà la dimensione F, la lunghezza della gamba interna: a = b / coseno C.

Congratulazioni, hai trovato le dimensioni delle gambe interne! Ora, come hai fatto per la curva a 90 gradi, aggiungi le due dimensioni interne delle gambe e sottrai la dimensione piatta per determinare la BA:

Dimensioni interne misurate della gamba - Misura piatta = BA

Figura 7

Questo mostra un modo in cui puoi usare la trigonometria ad angolo retto per \"camminare attraverso i triangoli \"

e calcola la dimensione della gamba interna (dimensione F) di una curva con un angolo esterno di 60 gradi.

●Finalmente ... Calcolo per k

Una volta che hai Ir e BA per i tuoi pezzi di prova, puoi inserire quei valori nella seguente equazione:

fattore k = [(180 × BA) / (π × Angolo di piega esterno × Mt)] - (Ir / Mt)

È quindi possibile ripetere questo fino a quando non si hanno almeno tre prove, dopo di che è possibile calcolare la media del risultato del fattore k. Questo ti dà un fattore k calcolato su misura per l'applicazione.

●Il fattore Y.

Ma aspetta, c'è di più! Puoi raggiungere un livello di precisione ancora maggiore. Se conosci il fattore k, puoi usarlo per calcolare il fattore Y, che tiene conto di alcune sollecitazioni materiali.

Che cos'è il fattore Y e come si collega al fattore k? È una relazione molto stretta. Entrambi i fattori Y e k influenzano il modo in cui la curva si allunga alla fine durante la flessione e l'una è direttamente correlata all'altra. In effetti, acalcola il fattore Y, devi conoscere il fattore k.

Il software di progettazione assistita da computer che si sta utilizzando può impiegare un fattore Y anziché un fattore k durante il calcolo per BA e BD, consentendo di creare un modello piatto più preciso per la parte in lamiera. È possibile utilizzare un fattore Y in agrafico Informazioni di base sulla flessione. In alternativa, se conosci il tuo fattore k, puoi calcolare il fattore Y con la seguente formula:

Fattore Y = (fattore k × π) / 2

Se si utilizza il fattore Y, è necessario apportare alcune modifiche ai calcoli della piega. In particolare, sarà necessario utilizzare una formula diversa per calcolare il BA:

BA = [(π / 2) × Ir] + (fattore Y × Mt) ×

(Angolo di piega esterno / 90)

●Un dolce gumbo

Con tutto ciò, hai ciò di cui abbiamo bisogno per inserire il tuo fattore k personalizzato e (se lo desideri) il fattore Y nei calcoli della piega. Esaminiamo i passaggi appena trattati, quindi spostiamoci attraverso le equazioni di piega familiari:

Figura 8

Ciò mostra un modo per utilizzare la trigonometria ad angolo retto per calcolare la dimensione interna della gamba del provino.

1. Piegare almeno tre provette.

2. Misura i pezzi per trovare l'Ir e il BA.

3. Calcola il fattore k:

fattore k = [(180 × BA) /

(π × Angolo di piega esterno × Mt)] - (Ir / Mt).

4. Per ulteriore precisione, trova il fattore Y:

Fattore Y = (fattore k × π) / 2.

Ora, quando si preparano le parti per la produzione, inserire il fattore k calcolato (e il fattore Y, se desiderato) nelle equazioni BA. Ciò comporterà il BD, le dimensioni del layout piatto e, quindi, la precisione di piegatura complessiva:

BA con fattore k = {[(π / 180) × Ir] + [(π / 180 × fattore k) × Mt)] × Angolo di piega esterno

BA con fattore Y = BA = [(π / 2) × Ir] + (fattore Y × Mt) × (Angolo di piega esterno / 90)

OSSB = [Tangente (angolo di piega / 2) × (Mt + Ir)

BD = (2 × OSSB) - BA

Con un fattore k calcolato per il materiale a portata di mano, hai quello che ti serve per un ottimo roux, dolce e robusto abbastanza da lavorare bene con tutti gli altri ingredienti, come la larghezza della matrice, il metodo di formatura e il coefficiente di attrito.

Ogni curva ha bisogno di un tale roux? Ovviamente no. In effetti, il fattore k comunemente accettato di 0.4468 funziona benissimo per l'uso quotidiano. Ma per alcune applicazioni, specialmente dove devi davvero comporre la tua precisione, un k personalizzatofattore e fattore Y possono essere gli ingredienti mancanti di cui hai bisogno.

fattore k ... o fattore K?

Ora che sai tutto sul fattore k, sfogli i libri di testo di ingegneria o la ricerca online e ti imbatti nel fattore K. Non il fattore k, ma il fattore K. Confuso o hai visto la differenza?

Il fattore k (\"k \" non è in maiuscolo) viene utilizzato per calcolare il trasferimento dell'asse neutro durante la flessione. Il fattore K (con un \"K \" maiuscolo viene utilizzato per calcolare la battuta d'arresto esterna (OSSB). È necessario conoscere l'OSSB primaeffettuare eventuali curve, poiché la si utilizza per determinare la deduzione della piega (BD) nonché la posizione della tangente e il raggio della curva.

Rispetto al fattore k (per lo spostamento dell'asse neutro), il fattore K è un gioco da ragazzi da calcolare. Il fattore K è semplicemente la tangente della metà dell'angolo di piega. Il fattore K per una curva a 90 gradi è sempre: K = tan (90/2) = 1. Un fattore K per aLa curva a 60 gradi è K = abbronzatura (60/2) = 0,5773. In realtà, fa parte del calcolo OSSB che ho usato in questa colonna:

OSSB = [Tangente (angolo di piega / 2) × (Mt + Ir)