Analýza k-faktoru v ohýbání plechů

Ze všech matematických konstant používaných při výrobě přesných plechů je k-faktor jedním z nejdůležitějších. Je to základní hodnota potřebná pro výpočet povolenek na ohyby a nakonec odečtení ohybů. Je to matematický multiplikátor, který vám umožní po přemísťování najít neutrální osu ohybu.

Jakmile je vyvinut, hodnota k-faktoru vám umožní předpovědět celkové množství protažení, které se objeví v daném ohybu. K-faktor vám umožňuje vypočítat příspěvek na ohyb, vnější překážku, odpočet ohybu a ploché rozvržení přesné součásti, kterou tvoříte.

K porozumění faktoru k potřebujete pevně pochopit několik základních pojmů, z nichž první je neutrální osa. Neutrální osa je teoretická oblast ležící na 50 procent tloušťky materiálu, zatímco je napnutá a plochá. Neutrální osa je chmurný člověk; to znamená, že se posune směrem dovnitř ohybu. Teoretická linie neutrální osy zůstane stejná délka před i po dokončení ohybu.

Během ohýbání, zatímco oblast mezi neutrální osou a vnitřním povrchem spadá pod tlakové síly, je oblast mezi neutrální osou a vnějším povrchem namáhána tahovými silami. Neutrální osa je zóna nebo rovina, která odděluje napětí od komprese. Poloha neutrální osy závisí na úhlu ohybu, vnitřním poloměru ohybu a způsobu formování.

Chování neutrální osy je hlavním důvodem, proč musí být plochá část menší než celková vnější rozměry tvarovaného kusu. Podívejte se pozorně na obrázek 1. Všimněte si, jak se plech ztenčil v ohybu. Toto ztenčení o 10 až 15 procent během ohybu nutí neutrální osu, aby se pohybovala dovnitř, směrem k vnitřnímu povrchu materiálu.

K-faktor má více než jednu definici, jak budeme diskutovat v budoucích sloupcích této řady. To znamená, že najdete klasickou definici k-faktoru z různých zdrojů. Ten, který následuje, pochází z Katedry strojního a výrobního inženýrství na Ahsanullah University of Science and Technology v Bangladéši.

\"K-faktor je konstanta určená vydělením tloušťky materiálu archu umístěním neutrální osy. Oblast uvnitř archu definovaná jako neutrální osa není komprimována na vnitřní straně neutrální osy ani expandována na Neutrální osa netrpí během ohýbání žádnou změnu délky.

\"Neutrální osa se však pohybuje směrem k vnitřní ploše o procento, přičemž toto procento je faktor k. Toto přemístění nebo posunutí neutrální osy - z 50 procent tloušťky materiálu na nové místo rovné nebo menší než 50 procent tloušťky materiálu - to je důvod, proč se část při formování protahuje. V lineární vzdálenosti kolem oblouku ohybu na neutrální ose je místo, kde se provádí měření přípustného ohybu.\"

Obrázek 2 K-faktor je definován jako posun neutrální osy během ohybu (t) dělený tloušťkou materiálu (Mt).

Řekněme, že máte tloušťku materiálu 1 milimetr (mm). V plochém stavu má materiál neutrální osu umístěnou v 50 procentech tloušťky, 0,5 mm. Ohněte materiál a neutrální osa se posune na 0,446 mm, měřeno od vnitřního povrchu ohybu. Tento neutrální posun osy definujeme jako t, jak je znázorněno na obrázku 2. Výpočet k-faktoru vydělíme t tloušťkou materiálu (Mt).

k-faktor = t / Mt

k-faktor = 0,446 mm / 1,0 mm = 0,446

K-faktor není nic víc než multiplikátor, který vám může poskytnout přesnou hodnotu pro přemístěnou neutrální osu. A pokud znáte příspěvek na ohyb, můžete z něj extrahovat faktor k. Jakmile znáte faktor k, můžete jej použít k předpovědi ohybu pro různé úhly.

K-faktor je zásadní pro navrhování přesných plechových výrobků. To vám umožní předvídat odpočet ohybu pro velké množství úhlů, aniž byste se museli spoléhat na graf. Zatímco moderní grafy odpočtu ohybu jsou nyní poměrně přesné, historicky výpočtové diagramy ohybu, jak pro povolenky na ohyby, tak pro odpočty ohybů, byly pro jejich nepřesnosti známé. Obvykle platily pouze pro výrobní prostředí, ve kterém byly vytvořeny. A mnoho z těchto grafů se stále vznáší.

K-faktor není dokonalý. Například nepřihlíží k žádnému napětí a deformacím, které se v ohýbaném materiálu vyvíjejí. Odvození faktoru k závisí také na nástrojích, které používáte, na druhu materiálu, pevnosti v tahu a meze kluzu, metodě tváření (tváření vzduchem, dno nebo ražení) a dalších proměnných.

Graf na obrázku 3 ukazuje rozsah k-faktorů, které můžete mít, od 0,50 až po 0,33. A faktor k může být ještě menší. Ve většině aplikací je faktor k uveden jako průměrná hodnota 0,4468.

V praktické aplikaci nikdy neuvidíte faktor k větší než 0,50, a je k tomu dobrý důvod. Tlakové napětí ohybu nesmí překročit vnější napětí. Když je plech plochý bez jakéhokoli namáhání, je neutrální osa uprostřed plechu. Ale přidejte trochu stresu a donutte kov, aby se ohnul a sledoval, co se stane. Granulované vazby se napnou, táhnou a někdy se rozbijí, čímž se zrna vytlačí, když se dostanou pod napětí.

Toto je Poissonův poměr v akci; když je materiál natažený v jednom směru, v druhém směru se zkracuje. Poissonův poměr vysvětluje, proč je vnější plocha průřezu ohybu větší než vnitřní oblast. Jak se prostor zvětšuje na vnější straně ohybu, uvnitř se zmenšuje. Podívejte se na hranu zblízka na obrázku 4 a můžete vidět, jak se materiál zvětšuje na vnější straně ohybu, komprimuje se na vnitřní straně a tlačí vnitřní okraj ohybu na\"konvexní\".

Obrázek 3 Tento obecný graf k-faktoru, založený na informacích z Příručky pro strojní zařízení, vám poskytuje průměrné hodnoty k-faktoru pro různé aplikace.

Termín \"tloušťka \" označuje tloušťku materiálu. Pro většinu aplikací v ohybu se používá průměr k-faktor 0,4468.

Příliš ostrý ohyb vytváří plastickou deformitu v důsledku nadměrného napětí způsobeného ohybem. Tento problém se projeví jako fraktura na vnějším povrchu a změna přídavku na ohyb. Čím menší je poloměr vnitřního ohybu, tím více se neutrální osa posune směrem k vnitřnímu povrchu ohybu.

Velkou hnací silou je používání výrazu\"minimální poloměr ohybu\" na mnoha výkresech a interpretace tohoto pojmu. Mnozí vidí \"minimální poloměr ohybu \" a sáhnou po nejostřejším úderníku, který mají, ten s nejmenším poloměrem úderníku.

Minimální poloměr ohybu je funkcí materiálu, nikoliv poloměru na razníku. Ve vzduchové formě je to nejmenší vnitřní poloměr ohybu, kterého můžete dosáhnout při dnu nebo ražení materiálu.

Pokud vytvoříte vzduch s poloměrem úderu menším, než je minimální plovoucí poloměr, zvrásníte vnitřní střed ohybu a vytvoříte ostrý ohyb. Jak se změny materiálu projevují, změny materiálu z části zesilují jakoukoli normální úhlovou odchylku, což nakonec způsobí rozměrové chyby v obrobku. (Další informace o ostrých ohybech zadejte do vyhledávací lišty na adrese www.thefab ricator.com.

Minimální poloměr ohybu má dvě odlišné formy, které oba ovlivňují faktor k stejným způsobem. První forma minimálního poloměru je na hranici mezi poloměrem „ostrý“ a „minimální“ ve vzduchové podobě. To je místo, kde je tlak, který se má vytvořit, významnější než tlak na propíchnutí, což nakonec vytvoří záhyb ve středu ohybu a zesiluje jakékoli materiálové variace. Když průbojník pronikne do materiálu, dále stlačuje vnitřní oblast ohybu, což vede ke změnám k-faktoru.

Druhá forma minimálního vnitřního poloměru ohybu je vytvořena poměrem poloměru ohybu k tloušťce materiálu. Jak se zmenšuje poměr vnitřního poloměru a tloušťky materiálu, zvyšuje se tahové napětí na vnějším povrchu materiálu. Když poměr

To se zhoršuje, když je linie ohybu rovnoběžná se směrem zrna nebo směru válcování plechu. Pokud je ohyb v daném kusu kovu ohnut s ostrým poloměrem úderníku vůči tloušťce materiálu, zrna v materiálu se rozpínají mnohem dále, než by byla, pokud by se poloměr rovnal tloušťce materiálu. Toto je opět Poissonův poměr v práci. Když k tomu dojde, neutrální osa nemá na výběr, ale musí se pohybovat blíže k vnitřnímu povrchu, jak se vnější tloušťka materiálu dále rozšiřuje.

Tato druhá forma minimálního poloměru ohybu je proto definována jako\"minimální poloměr ohybu pro tloušťku materiálu.\" Obvykle se vyjadřuje jako násobek tloušťky materiálu - 2Mt, 3Mt, 4Mt atd. Dodavatelé materiálu nabízejí minimální ohyb grafy poloměru, které definují minimální poloměry pro různé slitiny a tempy těchto slitin.

Odkud pocházejí tato čísla v grafech minimálního poloměru? Zahrnují další přísady, které koření náš k-faktor gumbo, včetně tažnosti. Zkouška tahem měří tažnost nebo schopnost kovu podstoupit plastickou deformaci.

Jedním měřítkem tažnosti je zmenšení plochy, známé také jako zmenšení plochy tahem. Pokud znáte hodnotu redukce tahu materiálu, můžete provést hrubý odhad minimálního poloměru ohybu v závislosti na tloušťce materiálu:

xMinimální poloměr ohybu pro tloušťku 0,25 palce nebo větší =

[(50 / snížení procentuálního podílu v tahu) - 1]

Obrázek 4 Komprese na vnitřní straně ohybu tlačí vnitřní hranu na \"konvexní\".

× Mt

Minimální poloměr ohybu pro materiál

tloušťka menší než 0,25 palce

{[(50 / snížení procentuálního podílu v tahu) - 1]

× Mt} × 0,1

V těchto rovnicích použijete procento jako celé číslo, nikoli jako desetinné číslo. Pokud má váš materiál o tloušťce 0,5 palce 10 procent procent, namísto použití 0,10 v rovnici byste použili 10 takto:

[(50 / snížení procentuálního podílu v tahu) - 1]

× Mt

[(50/10) - 1] × 0,5 = 2

V tomto případě je minimální poloměr vnitřního ohybu dvojnásobkem tloušťky materiálu. Všimněte si, že toto je pouze pravidlo, které vám dá postavu v parku. Nalezení správného minimálního poloměru ohybu pro ocelové nebo hliníkové desky vyžaduje malý průzkum a mělo by zahrnovat údaje od vašeho dodavatele materiálu a další kritické složky do vašeho k-faktor gumbo: ať už se ohýbáte s obilím nebo proti němu.

Směr zrna vytvořený ve směru, ve kterém je plech válcován v mlýně, vede po délce celého archu. Můžete to vidět na novém kusu plechu tím, že si všimnete směru viditelných čar protékajících skrz něj. Když je plech vyroben, jeho částice se protáhnou ve směru válcování.

Směr zrna není povrchovou úpravou, která se provádí broušením nebo jinými mechanickými postupy. Nicméně, poškrábání povrchové úpravy činí materiál náchylnějším k praskání, zejména pokud je povrchové zrno rovnoběžné s přírodním zrnem.

Protože zrna jsou směrová, způsobují změny úhlu a případně i vnitřního poloměru. Tuto závislost na orientaci nazýváme anizotropií a hraje důležitou roli, pokud chcete vytvořit přesné části.

Když je kov ohnutý rovnoběžně (s) zrnem, ovlivňuje to úhel a poloměr, takže je anizotropní. Začlenění vlastností anizotropie kovů je nezbytnou součástí tvorby přesných předpovědí pro k-faktor a povolenky v ohybu.

Ohýbání zrna tlačí neutrální osu dovnitř a znovu mění k-faktor. A čím blíže se neutrální osa dostane k vnitřní ploše ohybu, tím je pravděpodobnější praskání na vnější straně poloměru.

I když vyžaduje menší sílu, aby se ohýbalo než přes zrno, ohyb vytvořený s obilím je slabší. Častice se snáze roztahují, což může vést k praskání na vnějším poloměru. To lze zesílit ohnutím ostrým. To znamená, že pokud se ohýbáte s obilím, lze bezpečně říci, že budete potřebovat větší vnitřní poloměr ohybu.