Otázka: Dlouho jsem nechápal, jak se poloměr ohybu (jak jsem zdůraznil) v tisku vztahuje k výběru nástroje. Například v současné době máme problémy s některými díly vyrobenými z oceli A36 o tloušťce 0,5″. Pro tyto díly používáme razníky o průměru 0,5″ a matricu o poloměru 4 palce. Pokud nyní použiji pravidlo 20 % a vynásobím to 4 palci, když zvětším otvor matrice o 15 % (pro ocel), dostanu 0,6 palce. Ale jak obsluha pozná, že má použít razník s poloměrem 0,5″, když tisk vyžaduje poloměr ohybu 0,6″?
A: Zmínil jste jednu z největších výzev, kterým čelí odvětví plechových dílů. To je mylná představa, se kterou se musí potýkat jak inženýři, tak i výrobní haly. Abychom to napravili, začneme s hlavní příčinou, dvěma metodami tvarování a nepochopením rozdílů mezi nimi.
Od vynálezu ohýbaček ve 20. letech 20. století až do současnosti obsluha lisuje díly se spodními ohyby nebo zábrody. Ačkoli spodní ohýbání v posledních 20 až 30 letech vyšlo z módy, metody ohýbání stále prostupují naším myšlením při ohýbání plechů.
Přesné brusné nástroje vstoupily na trh koncem 70. let 20. století a změnily paradigma. Pojďme se tedy podívat na to, jak se přesné nástroje liší od hoblovacích nástrojů, jak přechod na přesné nástroje změnil toto odvětví a jak to vše souvisí s vaší otázkou.
Ve 20. letech 20. století se lisování změnilo z ohýbacích nástrojů s kotoučovou brzdou na nástroje ve tvaru V s odpovídajícími razníky. S razníkem s úhlem 90 stupňů se bude používat razník. Přechod od ohýbání k tváření byl pro plech velkým krokem vpřed. Je to rychlejší, částečně proto, že nově vyvinutá ohraňovací deska je ovládána elektricky – už žádné ruční ohýbání každého ohybu. Navíc lze ohraňovací desku ohýbat zespodu, což zlepšuje přesnost. Kromě zadních dorazů lze zvýšenou přesnost připsat skutečnosti, že razník vtlačuje svůj poloměr do vnitřního poloměru ohybu materiálu. Toho se dosahuje aplikací hrotu nástroje na materiál o tloušťce menší než je tloušťka materiálu. Všichni víme, že pokud dokážeme dosáhnout konstantního vnitřního poloměru ohybu, můžeme vypočítat správné hodnoty pro odečtení ohybu, přídavek na ohyb, vnější redukci a faktor K bez ohledu na to, jaký typ ohybu provádíme.
Díly mají velmi často velmi ostré vnitřní poloměry ohybu. Výrobci, konstruktéři a řemeslníci věděli, že díl vydrží, protože se zdálo, že všechno bylo přestavěno – a ve skutečnosti to tak bylo, alespoň ve srovnání s dneškem.
Všechno je dobré, dokud se neobjeví něco lepšího. Další krok vpřed přišel koncem 70. let se zavedením přesně broušených nástrojů, počítačových numerických řídicích jednotek a pokročilého hydraulického řízení. Nyní máte plnou kontrolu nad ohraňovacím lisem a jeho systémy. Ale bodem zlomu je přesně broušený nástroj, který všechno změní. Všechna pravidla pro výrobu kvalitních dílů se změnila.
Historie formování je plná skoků a mezí. Jedním skokem jsme se dostali od nekonzistentních poloměrů ohybu u kotoučových brzd k jednotným poloměrům ohybu vytvořeným ražením, základním nátěrem a ražením. (Poznámka: Renderování není totéž co odlévání; více informací naleznete v archivu sloupků. V tomto sloupci však používám termín „spodní ohýbání“ pro označení metod renderování i odlévání.)
Tyto metody vyžadují k tvarování dílů značnou hmotnost. To je samozřejmě v mnoha ohledech špatná zpráva pro ohraňovací lis, nástroj nebo díl. Nicméně zůstaly nejběžnější metodou ohýbání kovů po téměř 60 let, dokud průmysl neudělal další krok směrem k tváření vzduchem.
Co je tedy tvorba vzduchu (nebo ohýbání vzduchem)? Jak funguje ve srovnání s ohybem dna? Tento skok opět mění způsob vytváření poloměrů. Nyní, místo vyražení vnitřního poloměru ohybu, vzduch vytváří „plovoucí“ vnitřní poloměr jako procento otvoru matrice nebo vzdálenosti mezi rameny matrice (viz obrázek 1).
Obrázek 1. Při ohýbání na vzduchu je vnitřní poloměr ohybu určen šířkou raznice, nikoli špičkou razníku. Poloměr se „vznáší“ v šířce formy. Kromě toho hloubka průniku (a nikoli úhel raznice) určuje úhel ohybu obrobku.
Naším referenčním materiálem je nízkolegovaná uhlíková ocel s pevností v tahu 60 000 psi a poloměrem tvarování vzduchu přibližně 16 % otvoru zápustky. Procento se liší v závislosti na typu materiálu, tekutosti, stavu a dalších vlastnostech. Vzhledem k rozdílům v samotném plechu nebudou předpovězená procenta nikdy dokonalá. Jsou však poměrně přesná.
Měkký hliník tvoří vzduch v poloměru 13 % až 15 % otvoru nástroje. Za tepla válcovaný mořený a olejovaný materiál má poloměr tvorby vzduchu 14 % až 16 % otvoru nástroje. Za studena válcovaná ocel (naše základní pevnost v tahu je 60 000 psi) je tvarována vzduchem v poloměru 15 % až 17 % otvoru nástroje. Poloměr tvarování vzduchem u nerezové oceli 304 je 20 % až 22 % otvoru nástroje. I tato procenta mají v důsledku rozdílů v materiálech různý rozsah hodnot. Pro určení procenta jiného materiálu můžete porovnat jeho pevnost v tahu s pevností v tahu 60 KSI našeho referenčního materiálu. Pokud má například váš materiál pevnost v tahu 120 KSI, mělo by se procento pohybovat mezi 31 % a 33 %.
Řekněme, že naše uhlíková ocel má pevnost v tahu 60 000 psi, tloušťku 0,062 palce a to, co se nazývá vnitřní poloměr ohybu 0,062 palce. Ohněte ji přes otvor ve tvaru V matrice o průměru 0,472 a výsledný vzorec bude vypadat takto:
Takže váš vnitřní poloměr ohybu bude 0,075″, který můžete s určitou přesností použít k výpočtu přídavků na ohyb, faktorů K, zatažení a odečtení ohybu – tj. pokud váš operátor ohraňovacího lisu používá správné nástroje a navrhuje díly s ohledem na nástroje, které operátoři používají.
V příkladu operátor používá 0,472 palce. Otvor pro razítko. Operátor přišel do kanceláře a řekl: „Houstone, máme problém. Je to 0,075.“ Poloměr dopadu? Vypadá to, že opravdu máme problém; kam ho seženeme? Nejbližší hodnota, kterou můžeme získat, je 0,078. „nebo 0,062 palce. 0,078 palce. Poloměr razníku je příliš velký, 0,062 palce. Poloměr razníku je příliš malý.“
Ale to je špatná volba. Proč? Poloměr razníku nevytváří vnitřní poloměr ohybu. Pamatujte, že nemluvíme o spodním ohybu, ano, rozhodujícím faktorem je špička úderníku. Mluvíme o tvorbě vzduchu. Šířka matrice vytváří poloměr; razník je pouze tlačný prvek. Všimněte si také, že úhel razníku neovlivňuje vnitřní poloměr ohybu. Můžete použít ostré, V-tvarované nebo kanálové matrice; pokud všechny tři mají stejnou šířku razníku, získáte stejný vnitřní poloměr ohybu.
Poloměr razníku ovlivňuje výsledek, ale není určujícím faktorem pro poloměr ohybu. Pokud tedy vytvoříte poloměr razníku větší než plovoucí poloměr, díl bude mít větší poloměr. Tím se změní přídavek na ohyb, smrštění, součinitel K a odpočet ohybu. No, to není nejlepší volba, že? Chápete – tohle není nejlepší volba.
Co když použijeme 0,062 palce? Poloměr úderu? Tento úder bude dobrý. Proč? Protože alespoň při použití hotových nástrojů je co nejblíže přirozenému „plovoucímu“ vnitřnímu poloměru ohybu. Použití tohoto razníku v této aplikaci by mělo zajistit konzistentní a stabilní ohyb.
V ideálním případě byste měli zvolit poloměr razníku, který se blíží, ale nepřesahuje poloměr plovoucího prvku. Čím menší je poloměr razníku vzhledem k poloměru plovoucího ohybu, tím nestabilnější a předvídatelnější bude ohyb, zejména pokud budete ohýbat hodně. Příliš úzké razníky zmačkají materiál a vytvoří ostré ohyby s menší konzistencí a opakovatelností.
Mnoho lidí se mě ptá, proč je tloušťka materiálu důležitá pouze při výběru otvoru matrice. Procenta používaná k predikci poloměru tvarování vzduchem předpokládají, že použitá forma má otvor formy vhodný pro tloušťku materiálu. To znamená, že otvor matrice nebude větší ani menší, než je požadováno.
I když můžete zmenšit nebo zvětšit velikost formy, poloměry mají tendenci se deformovat, což mění mnoho hodnot ohybových funkcí. Podobný efekt můžete pozorovat i při použití nesprávného poloměru zásahu. Dobrým výchozím bodem je tedy pravidlo zvolit otvor formy osminásobně větší než je tloušťka materiálu.
V nejlepším případě inženýři přijdou do dílny a promluví si s obsluhou ohraňovacího lisu. Ujistěte se, že všichni znají rozdíl mezi metodami lisování. Zjistěte, jaké metody používají a jaké materiály používají. Získejte seznam všech razníků a matric, které mají, a poté na základě těchto informací navrhněte díl. Poté v dokumentaci zapište razníky a matrice nezbytné pro správné zpracování dílu. Samozřejmě se mohou vyskytnout polehčující okolnosti, kdy budete muset doladit své nástroje, ale to by mělo být spíše výjimkou než pravidlem.
Operátoři, vím, že jste všichni domýšliví, sám jsem byl jedním z nich! Ale pryč jsou doby, kdy jste si mohli vybrat svou oblíbenou sadu nástrojů. Nicméně to, že vám někdo říká, který nástroj použít pro návrh součásti, neodráží vaši úroveň dovedností. Je to prostě fakt. Jsme teď ze vzduchu a už se nehrbíme. Pravidla se změnila.
FABRICATOR je přední severoamerický časopis o tváření a obrábění kovů. Časopis publikuje novinky, technické články a případové studie, které výrobcům umožňují efektivněji vykonávat jejich práci. FABRICATOR slouží tomuto odvětví od roku 1970.
Nyní je k dispozici plný digitální přístup k webu The FABRICATOR, který vám poskytuje snadný přístup k cenným zdrojům z oboru.
Nyní je k dispozici plný digitální přístup k časopisu Tubing Magazine, který vám poskytuje snadný přístup k cenným zdrojům z oboru.
Nyní je k dispozici plný digitální přístup k časopisu The Fabricator en Español, který poskytuje snadný přístup k cenným zdrojům z oboru.
Myron Elkins se připojuje k podcastu The Maker, aby hovořil o své cestě z malého města k továrnímu svářeči…
Čas zveřejnění: 25. srpna 2023