Qu'est-ce qui rend un coude d'air net sur la presse plieuse

Question: J'ai trouvé votre article sur la règle des 63% utile. Dans votre article, vous citez l'exemple de la flexion d'acier de 1/4 po d'épaisseur avec différents rayons de poinçonnage.

J'ai décidé de jouer un peu avec la formule et j'ai utilisé de l'acier laminé à froid de calibre 20 avec un poinçon de 132 po de rayon pour mes calculs. C’est une excellente combinaison de matériaux et de punch, mais si j’ai bien compris votre article, ce n’est pas parce que mon tonnage de poinçonnage est inférieur au tonnage requis pour la mise en forme.

Par exemple, la superficie du terrain est de 0,375 pouce par pied, multipliée par une épaisseur de matériau de 0,036 pouce, puis multipliée par 25. Cela nous donne un tonnage de poinçonnage de 0,338 tonne par pied. Selon mon tableau de pliage, il faut 3,1 tonnes par pied pour former un acier laminé à froid de 0,036 po d'épaisseur avec un diamètre de 0,25 po. V meurent. Cela signifie-t-il que pour les matériaux minces, vous allez toujours créer un fossé et perdre de la consistance et de la stabilité dans les courbures? Ou est-ce que j'utilise mal vos calculs?

Le seul facteur que je ne comprends pas, c’est d’où viennent les 25 dans votre formule. Est-ce lié à l'épaisseur du matériau ou à une constante? Je voudrais bien comprendre ce sujet, car je veux connaître la théorie plus profonde derrière ce que je fais sur une presse plieuse.

Réponse: Vous êtes sur la bonne voie, mais nous devons clarifier quelques points. Commençons donc depuis le début. Premièrement, que représentent les 63%? C’est le pourcentage estimé de l’épaisseur du matériau auquel la courbure tourne du rayon intérieur minimal à une courbure nette. Ceci est basé sur l'acier laminé à froid doux ASTM A36 avec une résistance à la traction de 60 KSI. Ce matériau est à mi-chemin. C’est le matériau de base sur lequel reposent nos calculs.

La formation de l'air est notre méthode de base de formation. Pourquoi? C’est à cause des faibles tonnages en cause par rapport au fond ou au frappe, et elle est en train de devenir la méthode de formation la plus répandue. La mise au point et la frappe sont fondamentalement différentes de la formation de l'air car le rayon est «estampé» plutôt que «flotté» à travers l'ouverture de la matrice, comme dans la formation de l'air.

Notez que 63% est une règle empirique et, comme pour toute règle de ce type, il y aura des exceptions. Ce qui détermine vraiment le point auquel une courbure devient nette est la relation entre le rayon du nez du poinçon, le tonnage nécessaire à la formation et la résistance à la traction du matériau.

Marcher à travers les marches

En reprenant votre exemple, vous formez 0.036-in. acier laminé à froid avec un diamètre de 1⁄32 po coup de poing sur un 0,25 dans. meurent largeur. Avec cette information en main, la première étape consiste à déterminer le tonnage de formage, ou le tonnage nécessaire pour plier la pièce:

[575 × (Épaisseur du matériau) 2] / Largeur de matrice = Tonnes par pied (575 × 0,001296) / 0,25 = 2,9 tonnes par pied pour former le matériau

C’est assez proche du chiffre de 3,1 tonnes par pied que vous avez trouvé dans le graphique.

Deuxième étape, nous déterminons la superficie du terrain. Ceci est l'interface entre votre 1⁄32-in. poinçonner le nez et la surface du matériau.

Surface du terrain = rayon de poinçon × 12

Surface du terrain = 0,03125 × 12 = 0,375

Troisième étape, nous déterminons le tonnage de poinçonnage ou de perçage. Nous recherchons la force minimale nécessaire pour percer la surface du matériau. Dans une situation de poinçonnage, il s’agit du point où le retournement s’arrêterait et le cisaillement commencerait. Pour les besoins de la flexion de la presse plieuse, le tonnage de poinçonnage est le point où la pointe du poinçon de la presse plieuse commence à pénétrer et à froisser la surface du matériau. Pour cela, nous utilisons une formule de calcul de tonnage standard utilisée pour le processus de poinçonnage, intégrant un multiplicateur de matériau, comme illustré à la figure 1.

Contrairement au tonnage de formage, le tonnage de poinçonnage utilise en réalité un matériau de résistance à la traction de 50 000 psi (comme décrit ultérieurement). Cela nous oblige à utiliser un multiplicateur de matière, ce qui nous donne un tonnage de poinçonnage légèrement supérieur à celui que vous aviez initialement calculé:

Tonnage de poinçonnage = Surface du terrain × Épaisseur du matériau × 25 × Multiplicateur de matériau

Tonnage de poinçonnage = 0,375 × 0,036 × 25 × 1,2 = 0,405 tonne

Quoi qu'il en soit, il est correct de dire que c'est un virage serré; il faut plus de tonnage pour former que pour percer, et il en résultera des variations dans l'angle et la dimension de la courbure. Après des années d’expérience personnelle, je peux vous assurer que si vous êtes vraiment en train de former de l’air avec un poinçon de 1⁄32 po de rayon dans un matériau de 0,036 po d'épaisseur, vous rencontrez des variations angulaires de niveau.

Ce que je décris ici n’est ni contraire à la théorie moderne ni à la cause fondamentale des variations qui apparaissent dans l’opération de formage. Une fois créé, le pli est simplement, faute d'une meilleure description, un amplificateur des incohérences au sein du matériau, telles que les variations de direction du grain, de la dureté et de l'épaisseur. Ces variables, ainsi que d’autres variables similaires, sont à l’origine des variations angulaires d’une pièce à l’autre.

La 25 constante

Alors d'où vient le 25 dans cette formule? Il s'agit d'une constante qui représente la résistance moyenne au cisaillement de l'acier laminé à froid doux de 50 KSI. Pour citer Tooling Around the World, une publication de Wilson Tool de février 2013:

Force de frappe (tonnes américaines): superficie du terrain × épaisseur × 50 000 livres / pouce.2 in 2 000 livres / tonne

Surface terrestre × Épaisseur x 25 ou force de poinçonnage (tonne):

Surface terrestre × Épaisseur × 345 N / mm2 ÷ 9 806,65 N / tonne

Périmètre × épaisseur × 0,0352

Parce que cet acier doux de 50 KSI était autrefois le matériau le plus couramment utilisé, il est devenu le matériau auquel tous les autres sont comparés, comme l’acier inoxydable. La résistance à la traction de l'acier inoxydable est d'environ 75 000 lb / po2 (ou 518 N / mm2). Par rapport à l'acier doux, l'acier inoxydable aura besoin de 1,5 fois plus de force pour cisailler.

Veuillez noter que le tonnage nécessaire pour casser la surface du matériau n’est qu’une estimation raisonnablement précise, car cette formule n’était pas destinée aux applications de presse plieuse. Cependant, les chiffres sont assez proches pour nos besoins.

Virages serrés

Si vous vous retrouvez avec un virage serré (votre exemple est le cas), il est préférable de l'éviter. En évitant autant que possible de tordre le coude, vos virages seront plus uniformes et stables, de pièce en pièce.

Pour ce faire, il faut augmenter le rayon du nez du poinçon au point où le tonnage de poinçonnage (que nous appellerons également le tonnage de perçage) dépasse le tonnage formé.

Matériau mince et Bottoming

Cela dit, parcourons les deux derniers paragraphes en utilisant les données déjà calculées à partir de votre question. Tout d’abord, lorsqu’on travaille à cette échelle, il existe une très fine ligne de démarcation entre la formation de l’air, la flexion du fond et la frappe - quelques millièmes de pouce, dans la plupart des cas. Cela pourrait signifier que si vos plis sont stables, il y a de fortes chances que vous pliez en bas.

Dans le formage à l'air, votre rayon intérieur est basé sur et développé en tant que pourcentage de la largeur de la matrice (l'ouverture), que je qualifie de «règle des 20%», titre uniquement, car les pourcentages varient en fonction du type de matériau. Pour notre matériau de base, ASTM A36, cette valeur est de 16%.

Étant universellement accepté, ce concept signifie que pour un 0.250-in. la largeur de la matrice, le rayon intérieur flottant sera de 16% de cette largeur ou de 0,040 po. Donc, à moins que vous ne fassiez fond avec votre 0,032 po. rayon de nez de perforation, 0,040 po. sera le rayon intérieur de la courbure.

Mais notre théorie indique également, et nos données ont confirmé, que le tonnage requis pour former (2,9 tonnes) était supérieur au tonnage nécessaire pour percer la surface du matériau (0,405 tonne). Cela signifie que même si le rayon de frappe et l'épaisseur du matériau sont à peu près aussi proches que possible, le 1 132. le nez du punch continue à creuser le rayon intérieur de la courbure, bien que sur une très petite échelle et à un point très proche du rayon situé sur le nez du punch. Donc, à toutes fins utiles, il amplifie les variables matérielles.

Alors, quelle doit être la largeur du rayon de frappe pour éviter un pli? Pour le savoir, vous pouvez faire quelques essais et erreurs mathématiques avec la formule de tonnage de poinçonnage, en remplaçant le rayon du poinçon par une valeur supérieure jusqu'à ce que le tonnage de poinçonnage dépasse le tonnage de formage:

Tonnage de poinçonnage = (rayon de poinçon × 12) × épaisseur du matériau × 25 × facteur de matériau

Dans ce cas, le rayon intérieur minimal de votre question initiale serait de 0,2238 en:

Tonnage de poinçonnage = 0,2238 × 12 × 0,036 × 25 × 1,2 = 2,9 tonnes par pied

Tonnage de formage = (575 × 0,001296) / 0,25 = 2,9 tonnes par pied

De manière réaliste, vous ne feriez probablement pas cela et vous vous en tiendrez à former cet exemple en utilisant le 0.032-in. rayon du nez. Alors qu'est-ce que cela fait pour vous alors? Pas tant. Cela explique simplement pourquoi, parfois, lorsque vous pliez cette relation élémentaire de rayon à rayon de base 1 à 1, vous pouvez toujours avoir des variations spectaculaires de l'angle de pliage plutôt que d'avoir les angles stables que vous attendez normalement de pliage à pliage.

Matériau souple

N'oubliez pas que le tonnage de formage est basé sur l'acier laminé à froid ASTM A36 60 KSI. Si un matériau a une résistance à la traction différente, vous devez incorporer un facteur de matériau.

Voyons un autre exemple qui incorpore de l’aluminium plus épais et plus tendre de la série O: 0,125 pouce d’épaisseur et une résistance à la traction de 13 KSI.

La première étape consiste à trouver le facteur matériel pour la formule de tonnage de formage. Nous allons estimer cette valeur en divisant sa valeur de traction par la valeur de 60 KSI de notre matériau de base: 13/60 = 0,21, soit 21%. Dans ce cas, nous utiliserons un 0.984-in. meurent largeur.

Ces trois valeurs sont ensuite insérées dans nos calculs de base de tonnage de formage comme suit:

{[575 × (épaisseur du matériau) 2] / largeur de matrice} × facteur de matériau = tonnage par pied [(575 × 0,015625) / 0,984] × 0,21 = 1,917 Tonne par pied

Maintenant, c’est au tonnage de poinçonnage. À partir de 0,125 po rayon du nez de poinçon, nous calculons d’abord la valeur de la surface terrestre, puis le tonnage de poinçonnage. Comme ce matériau ne figure pas dans la figure 1, nous calculons le multiplicateur en le comparant à notre niveau de référence de 60 KSI: 13 KSI / 60 KSI = 0,21. Sachant cela, nous commençons nos calculs.

Surface du terrain = rayon de poinçon × 12

Surface du terrain = 0,125 × 12 = 1,5

Tonnage de poinçonnage = Surface du terrain × Épaisseur du matériau × 25 × Multiplicateur de matériau

Tonnage de poinçonnage = 1,5 × 0,125 × 25 × 0,21 = 0,984 tonne

Il faudra donc environ 0,984 tonne de force de poinçonnage pour commencer à casser la surface du matériau. Tout ceci montre comment la relation entre le rayon du nez du poinçon, la largeur de la matrice et la résistance à la traction du matériau détermine le lieu où se produit un «pli prononcé». Dans cet exemple, la capacité de la surface du matériau à résister à la force qui lui est appliquée se termine à 0,984 tonne. Si vous deviez alors appliquer les 1,917 tonnes de pression requises pour former le matériau avec la superficie calculée, vous allez froisser la pièce.

Ensuite, tout en gardant à l’esprit que les coudes sont fonction du matériau et non du rayon de la pointe du poinçon, nous calculons le rayon intérieur minimal pour notre pièce de matériau. Comme dans l'exemple précédent, nous effectuons tout d'abord plusieurs problèmes de calculs aléatoires, en remplaçant le rayon intérieur par une valeur progressivement plus grande jusqu'à ce que le tonnage à former soit inférieur au tonnage à percer le matériau.

Dans ce matériau souple, nous constatons que nous n’atteignons notre rayon de courbure intérieur minimal que lorsque nous atteignons un rayon de 0,250 po.

Surface du terrain = rayon de poinçon × 12

Surface du terrain = 0,250 × 12 = 3,0

Tonnage de perçage = Surface terrestre × Épaisseur du matériau × 25 × Multiplicateur de matériau

Tonnage de perçage = 3,0 × 0,125 × 25 × 0,21 = 1,968

Avec un 0.250-in. rayon, le tonnage ou la force nécessaire pour percer la surface est de 1,968 tonne, en fonction de la superficie terrestre. Le tonnage nécessaire à la fabrication du matériau est de 1,917 tonne, ce qui signifie qu’il n’ya pas de perforation ni d’amincissement du matériau.

Nous avons maintenant déterminé que le rayon de courbure minimal est de 0,250 po. Alors, quel est le rayon intérieur naturellement flottant pour cette courbe d'air? Pour les courbes dans lesquelles le rayon n’approche pas d’un virage serré, nous estimons généralement le rayon flottant en pourcentage de la largeur de la matrice, selon la règle des 20%, avec 16% d’acier laminé à froid à 60 KSI comme référence. En comparant notre matériau 13-KSI avec la ligne de base, ce pourcentage ne sera que d’environ 3%, ce qui rend notre rayon de flottaison estimé très petit, et nettement moins que celui où la courbure devient brusque.

Dans ce cas, nous calculons le rayon flotté en fonction de notre règle empirique à l'endroit où la courbure devient nette - à 63% de l'épaisseur du matériau de notre acier doux 60 KSI de base. Encore une fois, le pourcentage sera beaucoup plus bas pour notre matériau souple de 13 KSI. Parce que le matériau est beaucoup plus mou, il aura un rayon intérieur beaucoup plus petit que notre matériau de base, tout comme l’acier inoxydable aurait un rayon intérieur plus grand dans la pièce.

Pour le déterminer, nous effectuons une comparaison avec notre matériau de base: 13 KSI / 60 KSI = 0,21; 0,21 × 0,63 = 0,13323. En d'autres termes, 13 KSI correspond à 21% de 60 KSI et 21% de notre valeur de référence de 63% à 13%. Donc, selon cela, le rayon minimum est de 13% de notre 0,984 po. ouverture de la filière: 0,984 × 0,13 = 0,127 po.

Cette estimation est inférieure à notre calculé précédemment 0,250 in .; et comme nous avions calculé précédemment, tout rayon inférieur à 0,250 po ferait pénétrer et plisser notre pointe de poinçon avant de le former. Dans ce cas, nous choisirions notre valeur minimale «minimale» de 0,250 pouce. rayon pour calculer nos déductions de courbure. Avec un rayon de nez de perforation de 0,250 po., Pour éviter les plis et créer un pli prononcé, le matériau prend le rayon le plus grand du nez de la perforation, moins le facteur de retour élastique ou la légère ouverture de l'angle et du rayon du matériau. libéré de la pression.

Lorsque vous travaillez avec des courbures prononcées dans la formation d'air, vous devez utiliser la valeur de rayon minimum pour votre allocation de courbure (BA) et les calculs de déduction de courbure (BD). Pourquoi? Parce que si vous utilisez une valeur de rayon incorrecte (par exemple, tout rayon de pointe de poinçon inférieur au rayon intérieur minimal), vos calculs seront faussés.