Kysymys: Minulla on ollut vaikeuksia ymmärtää, miten tulosteen taivutussäde (kuten totesin) liittyy työkalun valintaan. Meillä on esimerkiksi tällä hetkellä ongelmia joidenkin 0,5 tuuman A36-teräksestä valmistettujen osien kanssa. Käytämme näissä osissa 0,5 tuuman halkaisijaltaan olevia lävistimiä. Säde ja 4 tuuman muotin pituus. Jos nyt käytän 20 %:n sääntöä ja kerron 4 tuumalla, kun kasvatan muotin aukkoa 15 %:lla (teräkselle), saan 0,6 tuumaa. Mutta mistä käyttäjä tietää, että hänen tulee käyttää 0,5 tuuman säteellä olevaa lävistintä, kun tulostuksessa vaaditaan 0,6 tuuman taivutussäde?
A: Mainitsit yhden ohutlevyteollisuuden suurimmista haasteista. Tämä on väärinkäsitys, jonka kanssa sekä insinöörien että tuotantolaitosten on taisteltava. Tämän korjaamiseksi aloitamme perimmäisestä syystä, kahdesta muovausmenetelmästä, ja emme ymmärrä niiden välisiä eroja.
Taivutuskoneiden tulon jälkeen 1920-luvulla nykypäivään asti käyttäjät ovat muovanneet osia pohjataivutuksilla tai hionnalla. Vaikka pohjataivutus on mennyt pois muodista viimeisten 20–30 vuoden aikana, taivutusmenetelmät ovat edelleen osa ajatteluamme ohutlevyä taivutettaessa.
Tarkkuushiomatyökalut tulivat markkinoille 1970-luvun lopulla ja muuttivat ajattelutapaa. Katsotaanpa siis, miten tarkkuustyökalut eroavat höylätyökaluista, miten siirtyminen tarkkuustyökaluihin on muuttanut toimialaa ja miten kaikki liittyy kysymykseesi.
1920-luvulla muovaus muuttui levyjarrupuristuksista V-muotoisiin muotteihin, joissa oli vastaavat lävistimet. 90 asteen lävistintä käytetään 90 asteen muotin kanssa. Siirtyminen taitosta muovaukseen oli suuri askel eteenpäin ohutlevymetallin valmistuksessa. Se on nopeampaa osittain siksi, että uusi levyjarru on sähköisesti toimiva – ei enää manuaalista taivutusta jokaista taivutusta. Lisäksi levyjarrua voidaan taivuttaa alhaalta päin, mikä parantaa tarkkuutta. Takavasteiden lisäksi lisääntynyt tarkkuus voidaan katsoa johtuvan siitä, että lävistin painaa säteensä materiaalin sisätaivutussäteeseen. Tämä saavutetaan kohdistamalla työkalun kärki materiaalin paksuutta pienempään materiaaliin. Me kaikki tiedämme, että jos pystymme saavuttamaan vakion sisäisen taivutussäteen, voimme laskea oikeat arvot taivutuksen vähennykselle, taivutusvaralle, ulkopuoliselle vähennykselle ja K-kertoimelle riippumatta siitä, minkä tyyppistä taivutusta teemme.
Hyvin usein osissa on erittäin terävät sisäiset taivutussäteet. Valmistajat, suunnittelijat ja käsityöläiset tiesivät osan kestävän, koska kaikki vaikutti olevan uudelleenrakennettua – ja itse asiassa se olikin, ainakin nykyiseen verrattuna.
Kaikki on hyvin, kunnes jotain parempaa tulee tilalle. Seuraava askel eteenpäin tuli 1970-luvun lopulla, kun käyttöön otettiin tarkkuushiotut työkalut, tietokoneohjatut numeeriset ohjaimet ja edistyneet hydrauliset ohjaimet. Nyt sinulla on täysi hallinta särmäyspuristimen ja sen järjestelmien suhteen. Mutta käännekohta on tarkkuushiottu työkalu, joka muuttaa kaiken. Kaikki laadukkaiden osien tuotantoa koskevat säännöt ovat muuttuneet.
Muodostumisen historia on täynnä harppauksia. Yhdellä loikalla siirryimme levyjarrujen epäjohdonmukaisista taivutussäteistä leimaamalla, pohjamaalaamalla ja kohokuvioimalla luotuihin tasaisiin taivutussäteisiin. (Huomaa: Renderöinti ei ole sama asia kuin valaminen; voit hakea lisätietoja sarakkeiden arkistoista. Tässä sarakkeessa käytän kuitenkin termiä "pohjataivutus" viittaamaan renderöinti- ja valumenetelmiin.)
Nämä menetelmät vaativat huomattavaa tonnimäärää osien muovaukseen. Monella tapaa tämä on tietysti huono uutinen särmäyspuristimelle, työkalulle tai osalle. Ne pysyivät kuitenkin yleisimpänä metallin taivutusmenetelmänä lähes 60 vuoden ajan, kunnes teollisuus otti seuraavan askeleen kohti ilmamuovausta.
Mitä siis on ilmanmuodostus (tai ilmataivutus)? Miten se toimii verrattuna pohjataivutukseen? Tämä hyppy muuttaa jälleen säteiden luomistapaa. Nyt taivutuksen sisäsäteen leimaamisen sijaan ilma muodostaa "kelluvan" sisäsäteen prosentteina muotin aukosta tai muotin varsien välisestä etäisyydestä (katso kuva 1).
Kuva 1. Ilmataivutuksessa taivutuksen sisäsäde määräytyy muotin leveyden, ei lävistimen kärjen, mukaan. Säde "liikkuu" muotin leveyden sisällä. Lisäksi tunkeutumissyvyys (eikä muotin kulma) määrää työkappaleen taivutuskulman.
Vertailumateriaalimme on niukkaseosteinen hiiliteräs, jonka vetolujuus on 60 000 psi ja ilmanmuodostussäde noin 16 % muottireiästä. Prosenttiosuus vaihtelee materiaalin tyypin, juoksevuuden, kunnon ja muiden ominaisuuksien mukaan. Itse ohutlevyn erojen vuoksi ennustetut prosenttiosuudet eivät koskaan ole täydellisiä. Ne ovat kuitenkin melko tarkkoja.
Pehmeän alumiinin ilmamuodostussäde on 13–15 % muotin aukosta. Kuumavalssatun, peitatun ja öljytyn materiaalin ilmamuodostussäde on 14–16 % muotin aukosta. Kylmävalssatun teräksen (perusvetolujuutemme on 60 000 psi) ilmamuodostussäde on 15–17 % muotin aukosta. 304-ruostumattoman teräksen ilmamuodostussäde on 20–22 % muotin reiästä. Jälleen näillä prosenttiosuuksilla on vaihteluväli materiaalierojen vuoksi. Voit määrittää toisen materiaalin prosenttiosuuden verramalla sen vetolujuutta vertailumateriaalimme 60 KSI:n vetolujuuteen. Jos esimerkiksi materiaalisi vetolujuus on 120 KSI, prosenttiosuuden tulisi olla 31–33 %.
Oletetaan, että hiiliteräksemme vetolujuus on 60 000 psi, paksuus 0,062 tuumaa ja sisäinen taivutussäde 0,062 tuumaa. Taivuta se 0,472-suuttimen V-reiän yli, niin tuloksena oleva kaava näyttää tältä:
Sisäinen taivutussäteesi on siis 0,075 tuumaa, jota voit käyttää taivutusvaran, K-kertoimien, sisäänvedon ja taivutuksen vähennyksen laskemiseen tietyllä tarkkuudella, eli jos särmäyspuristimen käyttäjä käyttää oikeita työkaluja ja suunnittelee osia käyttäjien käyttämien työkalujen ympärille.
Esimerkissä käyttäjä käyttää 0,472 tuumaa. Leiman avaus. Käyttäjä käveli toimistoon ja sanoi: "Houston, meillä on ongelma. Se on 0,075." Iskusäde? Näyttää siltä, että meillä on todella ongelma; mistä saamme sellaisen? Lähin mahdollinen arvo on 0,078. "tai 0,062 tuumaa. 0,078 tuumaa. Lävistyssäde on liian suuri, 0,062 tuumaa. Lävistyssäde on liian pieni."
Mutta tämä on väärä valinta. Miksi? Lävistimen säde ei luo sisäistä taivutussädettä. Muista, ettemme puhu pohjataivutuksesta, kyllä, iskurin kärki on ratkaiseva tekijä. Puhumme ilman muodostumisesta. Matriisin leveys luo säteen; lävistin on vain työntävä elementti. Huomaa myös, että muotin kulma ei vaikuta taivutuksen sisäiseen säteeseen. Voit käyttää teräviä, V-muotoisia tai kanavamatriiseja; jos kaikilla kolmella on sama muotin leveys, saat saman sisäisen taivutussäteen.
Lävistyssäde vaikuttaa lopputulokseen, mutta ei ole taivutussäteen määräävä tekijä. Jos muodostat lävistyssäteen, joka on suurempi kuin liukuva säde, kappale saa suuremman säteen. Tämä muuttaa taivutusvaraa, supistumista, K-kerrointa ja taivutuksen vähennystä. No, se ei ole paras vaihtoehto, eihän? Ymmärräthän – tämä ei ole paras vaihtoehto.
Entä jos käytämme 0,062 tuuman reiän sädettä? Tämä osuma on hyvä. Miksi? Koska ainakin valmiita työkaluja käytettäessä se on mahdollisimman lähellä luonnollista "kelluvaa" sisäistä taivutussädettä. Tämän lävistimen käytön tässä sovelluksessa pitäisi tarjota tasainen ja vakaa taivutus.
Ihannetapauksessa lävistyssäde tulisi valita niin, että se lähestyy, mutta ei ylitä kelluvan osan sädettä. Mitä pienempi lävistyssäde on suhteessa kelluvan osan taivutussäteeseen, sitä epävakaampi ja ennustettavampi taivutus on, varsinkin jos taivutat paljon. Liian kapeat lävistimet rypistävät materiaalia ja luovat teräviä taivutuksia, joiden johdonmukaisuus ja toistettavuus ovat heikompia.
Monet kysyvät minulta, miksi vain materiaalin paksuus on tärkeä muottireiän valinnassa. Ilmanmuodostussäteen ennustamiseen käytetyt prosenttiosuudet olettavat, että käytettävän muotin muottiaukko sopii materiaalin paksuuteen. Toisin sanoen matriisireikä ei ole haluttua suurempi tai pienempi.
Vaikka muotin kokoa voi pienentää tai suurentaa, säteet yleensä muuttavat muotoaan, mikä muuttaa monia taivutusfunktion arvoja. Samanlainen vaikutus voidaan havaita myös väärän osuman omaavalla säteellä. Hyvä lähtökohta on siis valita muotin aukko, joka on kahdeksan kertaa materiaalin paksuus.
Parhaimmillaan insinöörit tulevat pajalle ja keskustelevat särmäyspuristimen käyttäjän kanssa. Varmista, että kaikki tietävät muovausmenetelmien eron. Ota selvää, mitä menetelmiä ja materiaaleja he käyttävät. Hanki luettelo kaikista heidän käyttämistään rei'itystyökaluista ja matriiseista ja suunnittele sitten osa näiden tietojen perusteella. Kirjoita sitten dokumentaatioon rei'itystyökalut ja matriisit, joita tarvitaan osan oikeanlaiseen työstöön. Tietenkin sinulla voi olla lieventäviä asianhaaroja, kun joudut säätämään työkalujasi, mutta tämän pitäisi olla poikkeus pikemminkin kuin sääntö.
Käyttäjät, tiedän, että olette kaikki teeskentelijöitä, itsekin olin yksi heistä! Mutta menneet ovat ne ajat, jolloin saitte valita suosikkityökalunne. Se, että teille kerrottiin, mitä työkalua käyttää osan suunnittelussa, ei kuitenkaan kerro taitotasoanne. Se on vain elämän tosiasia. Meidät on tehty tyhjästä emmekä enää lysähtele. Säännöt ovat muuttuneet.
FABRICATOR on Pohjois-Amerikan johtava metallinmuovaukseen ja metallintyöstöön keskittyvä aikakauslehti. Lehti julkaisee uutisia, teknisiä artikkeleita ja tapaushistorioita, jotka auttavat valmistajia tekemään työnsä tehokkaammin. FABRICATOR on palvellut alaa vuodesta 1970 lähtien.
Täysi digitaalinen pääsy The FABRICATORiin on nyt saatavilla, mikä antaa sinulle helpon pääsyn arvokkaisiin alan resursseihin.
Täysin digitaalinen pääsy Tubing-lehteen on nyt saatavilla, mikä antaa sinulle helpon pääsyn arvokkaisiin alan resursseihin.
Täysi digitaalinen pääsy The Fabricator en Español -lehteen on nyt saatavilla, mikä tarjoaa helpon pääsyn arvokkaisiin alan resursseihin.
Myron Elkins liittyy The Maker -podcastiin kertomaan matkastaan pikkukaupungista tehdashitsaajaksi…
Julkaisun aika: 04.09.2023