Küsimus: Mul on olnud raskusi arusaamisega, kuidas trükise painderaadius (nagu ma välja tõin) on seotud tööriista valikuga. Näiteks on meil praegu probleeme mõnede 0,5-tollise A36 terasest valmistatud osadega. Nende osade jaoks kasutame 0,5-tollise läbimõõduga stantse. Raadius ja 4-tolline stants. Kui ma nüüd kasutan 20% reeglit ja korrutan 4 tolliga, siis kui ma suurendan stantsi ava 15% võrra (terase puhul), saan 0,6 tolli. Aga kuidas operaator teab, et tuleb kasutada 0,5-tollise raadiusega stantsi, kui trükkimine nõuab 0,6-tollist painderaadiust?
A: Mainisite ühte suurimat väljakutset, millega lehtmetallitööstus silmitsi seisab. See on eksiarvamus, millega peavad tegelema nii insenerid kui ka tootmistöökojad. Selle parandamiseks alustame algpõhjusest – kahest vormimismeetodist – ja nendevaheliste erinevuste mittemõistmisest.
Painutusmasinate tulekust 1920. aastatel kuni tänapäevani on operaatorid vorminud detaile alumise painutuse või lihvimisega. Kuigi alumine painutamine on viimase 20–30 aasta jooksul moest läinud, imbuvad painutusmeetodid meie mõtlemisse endiselt lehtmetalli painutamisel.
Täppislihvimisriistad tulid turule 1970. aastate lõpus ja muutsid paradigmat. Seega vaatame, kuidas täppisriistad erinevad höövliriistadest, kuidas üleminek täppisriistadele on muutnud tööstusharu ja kuidas see kõik on seotud teie küsimusega.
1920. aastatel muutus vormimine ketaspiduri voldimisest V-kujulisteks stantsideks koos sobivate stantsidega. 90-kraadise stantsiga hakati kasutama 90-kraadise stantsi. Üleminek voltimiselt vormimisele oli lehtmetalli puhul suur samm edasi. See on kiirem, osaliselt tänu sellele, et äsja väljatöötatud plaadipidur on elektriliselt käivitatav – enam pole vaja iga painutust käsitsi painutada. Lisaks saab plaadipidurit altpoolt painutada, mis parandab täpsust. Lisaks tagumistele haakeseadistele saab suurenenud täpsuse omistada asjaolule, et stants surub oma raadiuse materjali sisemise painutusraadiuse sisse. See saavutatakse tööriista otsa rakendamisel materjalile, mille paksus on väiksem kui materjali paksus. Me kõik teame, et kui suudame saavutada konstantse sisemise painutusraadiuse, saame arvutada õiged väärtused painde lahutamiseks, paindevaruks, väliseks vähendamiseks ja K-teguriks olenemata sellest, millist tüüpi painutust me teeme.
Väga sageli on osadel väga teravad sisemised painutusraadiused. Valmistajad, disainerid ja käsitöölised teadsid, et osa peab vastu, sest kõik tundus olevat ümber ehitatud – ja tegelikult see nii oligi, vähemalt võrreldes tänapäevaga.
Kõik on hea, kuni tuleb midagi paremat. Järgmine samm edasi tehti 1970. aastate lõpus täppislihvitud tööriistade, arvutipõhiste numbriliste kontrollerite ja täiustatud hüdrauliliste juhtimisseadmete kasutuselevõtuga. Nüüd on teil stantspinki ja selle süsteemide üle täielik kontroll. Kuid pöördepunktiks on täppislihvitud tööriist, mis muudab kõike. Kõik kvaliteetsete osade tootmise reeglid on muutunud.
Moodustumise ajalugu on täis hüppeid ja edusamme. Ühe hüppega jõudsime plaadipidurite ebajärjekindlatest painderaadiustest ühtlase painderaadiuseni, mis loodi stantsimise, kruntimise ja reljeeftrüki abil. (Märkus: Renderdamine ei ole sama mis valamine; lisateabe saamiseks vaadake veergude arhiive. Selles veerus kasutan aga nii renderdamis- kui ka valamismeetodite kohta terminit „põhja painutamine“.)
Need meetodid nõuavad detailide vormimiseks märkimisväärset tonnaaži. Muidugi on see mitmes mõttes halb uudis nii stantspinkile, tööriistale kui ka detailile. Siiski jäid need peaaegu 60 aastaks kõige levinumaks metalli painutusmeetodiks, kuni tööstusharu astus järgmise sammu õhkvormimise suunas.
Mis on siis õhu moodustumine (või õhu painutamine)? Kuidas see võrreldes alumise painutamisega toimib? See hüpe muudab jällegi raadiuste loomise viisi. Nüüd ei moodusta õhk painde siseraadiuse väljalöömise asemel "ujuvat" siseraadiust, mis on määratud protsendina matriitsi avast või matriitsi harude vahelisest kaugusest (vt joonis 1).
Joonis 1. Õhupainutamisel määrab painde siseraadiuse matriitsi laius, mitte stantsi ots. Raadius "hõljub" vormi laiuse piires. Lisaks määrab läbitungimissügavus (mitte matriitsi nurk) tooriku painutusnurga.
Meie võrdlusmaterjal on madala legeerterasest süsinikteras, mille tõmbetugevus on 60 000 psi ja õhu moodustumise raadius on umbes 16% matriitsiaugust. Protsent varieerub sõltuvalt materjali tüübist, voolavusest, seisukorrast ja muudest omadustest. Lehtmetalli enda erinevuste tõttu ei ole ennustatud protsendid kunagi ideaalsed. Siiski on need üsna täpsed.
Pehme alumiiniumi õhutihedus moodustab 13–15% raadiuse stantsiaukust. Kuumvaltsitud marineeritud ja õlitatud materjali õhutihedus on 14–16% stantsiaukust. Külmvaltsitud teras (meie baastõmbetugevus on 60 000 psi) moodustub õhutihedusest 15–17% raadiuses stantsiaukust. 304 roostevabast terasest õhutihedus on 20–22% stantsiaukust. Jällegi on nendel protsentidel materjalide erinevuste tõttu väärtuste vahemik. Teise materjali tiheduse määramiseks saate võrrelda selle tõmbetugevust meie võrdlusmaterjali 60 KSI tõmbetugevusega. Näiteks kui teie materjali tõmbetugevus on 120 KSI, peaks tihedus olema vahemikus 31–33%.
Oletame, et meie süsinikterase tõmbetugevus on 60 000 psi, paksus 0,062 tolli ja sisemine painutusraadius 0,062 tolli. Painutage see 0,472 matriitsi V-ava kohale ja saadud valem näeb välja selline:
Seega on teie sisemine painutusraadius 0,075 tolli, mida saate kasutada paindevarude, K-tegurite, tagasitõmbumise ja painde lahutamise arvutamiseks teatava täpsusega – st kui teie stantspressi operaator kasutab õigeid tööriistu ja projekteerib osi operaatorite kasutatavate tööriistade ümber.
Näites kasutab operaator 0,472 tolli. Margi avamine. Operaator kõndis kontorisse ja ütles: „Houston, meil on probleem. See on 0,075.“ Löögiraadius? Paistab, et meil on tõesti probleem; kust me peaksime selle saama? Lähim, mida saame, on 0,078. „või 0,062 tolli. 0,078 tolli. Stantsi raadius on liiga suur, 0,062 tolli. Stantsi raadius on liiga väike.“
Aga see on vale valik. Miks? Löögi raadius ei loo sisemist painderaadiust. Pea meeles, et me ei räägi alumisest paindest, jah, lööja ots on otsustav tegur. Me räägime õhu moodustumisest. Maatriksi laius loob raadiuse; stants on lihtsalt tõukeelement. Samuti pane tähele, et stantsi nurk ei mõjuta painde sisemist raadiust. Võid kasutada teravnurkseid, V-kujulisi või kanaliga maatrikseid; kui kõigil kolmel on sama stantsi laius, saad sama sisemise painderaadiuse.
Stantsi raadius mõjutab tulemust, kuid ei ole painutusraadiuse määrav tegur. Kui aga stantsi raadius on suurem kui ujuvraadius, siis võtab ka detail suurema raadiuse. See muudab paindevaru, kokkutõmbumist, K-tegurit ja painde mahaarvamist. See pole just parim variant, eks? Saate aru – see pole just parim variant.
Mis siis, kui kasutame 0,062 tolli? Löögiraadius? See löök on hea. Miks? Sest vähemalt valmistööriistade kasutamisel on see võimalikult lähedal loomulikule "ujuvale" sisemisele painutusraadiusele. Selle stantsi kasutamine selles rakenduses peaks tagama ühtlase ja stabiilse painde.
Ideaalis peaksite valima stantsi raadiuse, mis läheneb ujuva detaili raadiusele, kuid ei ületa seda. Mida väiksem on stantsi raadius ujuva detaili painutusraadiuse suhtes, seda ebastabiilsem ja etteaimatavam on painutus, eriti kui painutate palju. Liiga kitsad stantsid kortsutavad materjali ja tekitavad teravaid painutusi, millel on väiksem järjepidevus ja korduvus.
Paljud inimesed küsivad minult, miks on vormiava valimisel oluline ainult materjali paksus. Õhu moodustamise raadiuse ennustamiseks kasutatavad protsendid eeldavad, et kasutataval vormil on materjali paksusele sobiv vormiava. See tähendab, et maatriksiava ei ole soovitud suurusest suurem ega väiksem.
Kuigi vormi suurust saab vähendada või suurendada, kipuvad raadiused deformeeruma, muutes paljusid painutusfunktsiooni väärtusi. Sarnast efekti võib näha ka vale löögiraadiuse kasutamisel. Seega on hea lähtepunkt valida stantsi ava, mis on kaheksa korda suurem kui materjali paksus.
Parimal juhul tulevad insenerid töökotta ja räägivad stantsimispressi operaatoriga. Veenduge, et kõik teaksid vormimismeetodite erinevust. Uurige välja, milliseid meetodeid ja materjale nad kasutavad. Hankige nimekiri kõigist nende käsutuses olevatest stantsidest ja stantsidest ning seejärel kujundage detail selle teabe põhjal. Seejärel kirjutage dokumentatsiooni üles stantsid ja stantsid, mis on vajalikud detaili korrektseks töötlemiseks. Muidugi võib teil olla leevendavaid asjaolusid, kui peate oma tööriistu kohandama, kuid see peaks olema pigem erand kui reegel.
Operaatorid, ma tean, et te kõik olete pretensioonikad, ma ise olin üks neist! Kuid möödas on ajad, mil saite valida oma lemmiktööriistade komplekti. Kuid see, et teile öeldi, millist tööriista detailide projekteerimiseks kasutada, ei peegelda teie oskuste taset. See on lihtsalt elu fakt. Me oleme nüüd tehtud õhukesest õhust ja ei ole enam looder. Reeglid on muutunud.
FABRICATOR on Põhja-Ameerika juhtiv metallitöötlemise ja -vormimise ajakiri. Ajakiri avaldab uudiseid, tehnilisi artikleid ja juhtumikirjeldusi, mis võimaldavad tootjatel oma tööd tõhusamalt teha. FABRICATOR on teenindanud seda tööstusharu alates 1970. aastast.
Täielik digitaalne juurdepääs väljaandele The FABRICATOR on nüüd saadaval, pakkudes teile hõlpsat juurdepääsu väärtuslikele valdkonna ressurssidele.
Täielik digitaalne juurdepääs ajakirjale Tubing Magazine on nüüd saadaval, pakkudes teile hõlpsat juurdepääsu väärtuslikele valdkonna ressurssidele.
Täielik digitaalne juurdepääs väljaandele The Fabricator en Español on nüüd saadaval, pakkudes hõlpsat juurdepääsu väärtuslikele valdkonna ressurssidele.
Myron Elkins liitub The Makeri podcastiga, et rääkida oma teekonnast väikelinnast tehasekeevitajaks…
Postituse aeg: 25. august 2023