Types de rayons formés par cintrage sur une presse plieuse

Question: Cela fait quelque temps que je lis votre chronique et, dans mon magasin, nous avons passé beaucoup de temps à débattre de ce qu’est un virage serré dans l’air et de son lien avec un virage à rayon minimal. Sont-ils la même chose ou y a-t-il une différence? Pourriez-vous s'il vous plaît examiner ce sujet pour nous afin que nous puissions avoir une meilleure compréhension de ces concepts et de leur application dans le monde réel?

Réponse: Il est parfois nécessaire d’élargir et d’affiner les définitions de quelque chose - et c’est un de ces moments. Après des mois de recherche sur des sujets connexes tels que le facteur k, j’ai constaté que nous devions vraiment changer nos définitions des différents types de rayons de courbure.

Pour la formation de l'air, nous avons eu trois types acceptés: le minimum, le rayon et le profond. Néanmoins, pour refléter toutes les recherches menées sur le pliage des tôles au cours des dernières décennies, il serait peut-être temps d'utiliser une terminologie plus précise.

Les cinq ordres de rayon de courbure

Il y a cinq ordres de rayon de courbure intérieur (Ir). Au cœur de la précision, nous utilisons l’Ir pour calculer nos tolérances de pliage (BA) et nos déductions (B). Les cinq sont les suivants:

1. rayon de courbure

2. rayon de courbure minimum

3. rayon de courbure parfait

4.Surface ou rayon courbé

Courbure du rayon 5.Profound

Rayon de courbure

Une courbure à rayon net est une courbure où le centre de la courbure est plié. Ce plissement est provoqué par la pression exercée sur une zone si petite que le tonnage appliqué dépasse la capacité du matériau à résister à cette force, ce qui permet au nez du poinçon de percer la surface du matériau.

Le rainage du centre du rayon provoque des variations d'épaisseur de matériau (Mt), de limite d'élasticité, de résistance à la traction et de direction du grain. Celles-ci, à leur tour, entraînent des variations d'angle dans la courbure finale et des variations dans la déduction de courbure (BD). Dans le pire des cas, les coudes serrés produisent un point faible dans la tôle et entraînent la défaillance du coude dans le produit final.

Si un pli devient tranchant dépend du matériau et non du poinçon le plus tranchant de votre magasin. Lorsque la pointe du poinçon est trop petite par rapport au tonnage requis pour la mise en forme, la charge sera concentrée sur une si petite surface que le poinçon commencera à percer la surface du matériau.

De là, vous avez deux choix. La première consiste à rester avec le virage serré et à calculer le BA, le retrait extérieur (OSSB) et BD en utilisant la valeur du rayon naturellement flotté. Si le rayon du nez de perforation doit rester le même, vous devrez surveiller attentivement les angles de pliage pendant la production. Encore une fois, comme les courbes prononcées percent la surface du matériau, elles amplifient les variations d’angle de courbure dues aux modifications des propriétés du matériau, de la direction du grain, de l’épaisseur ainsi que des résistances à la traction et à l’élasticité.

Votre seconde option consiste à calculer toujours les valeurs BA, OSSB et BD en utilisant le rayon intérieur flottant naturellement. Cette fois-ci, vous modifiez le nez de perforation dans un rayon aussi proche que possible du rayon naturellement flotté sans dépasser la valeur du rayon. Si votre nez de perforation dépasse la valeur du rayon flottant, le matériau utilisera le nouveau rayon plus grand, modifiant à nouveau toutes vos valeurs BD et le blanc plat.

En gardant le rayon du nez du poinçon aussi proche que possible mais toujours inférieur à celui de l'Ir flottant, vous obtiendrez l'angle de courbure le plus stable et le plus cohérent et, par extension, des dimensions linéaires stables.

Rayon de courbure minimum

Un rayon de courbure minimal n'est pas le nez le plus tranchant du magasin, ce que beaucoup d'ingénieurs et de programmeurs confondent souvent. Au contraire, un rayon de courbure minimum peut décrire l'une des deux choses, selon le contexte.

Tout d’abord, c’est le point où la courbure devient forte et le nez de frappe commence à pénétrer la surface du matériau. Appelez cela la définition de «limite minimale» (voir Figure 1). Deuxièmement, cela peut signifier le plus petit rayon intérieur formé par l’air que vous pouvez obtenir sans fissurer la surface extérieure du coude.

En se référant à la deuxième définition, les fournisseurs de matériaux indiquent souvent le rayon intérieur minimal en multiples de Mt - par exemple, 1 Mt, 2 Mt. Pour être plus précis, vous pouvez calculer le rayon de courbure minimum en utilisant la réduction de traction d’un matériau donné.

Juste pour embrouiller les choses plus loin, vous pouvez avoir un rayon de courbure minimum en utilisant un poinçon assez tranchant qui commence à percer (première définition) et également à former des fissures sur le rayon extérieur. Quoi qu'il en soit, les deux définitions sont étroitement liées car elles dépendent quelque peu de la résistance à la traction du matériau. Plus la résistance à la traction est élevée, plus le nez du poinçon doit être large pour éviter les fissures à l'extérieur du pli. Ceci est également vrai pour la dureté; plus le matériau est dur, plus le rayon doit être grand.

Que vous augmentiez ou non le centre du pli, les deux types de plis à rayon minimal (ainsi que les plis prononcés) compromettraient l’intégrité et la cohérence globale du matériau. Pourquoi est-ce? Parce que les courbures à la fois minces et au rayon minimum entraînent des contraintes de traction excessives. Cela modifie la forme du rayon, modifiant ainsi l'allongement dans la courbure.

Dans les tôles de précision, chaque pièce, chaque pli et chaque type de matériau possède certaines caractéristiques qui donnent à chacune son propre rayon de courbure intérieur minimal. Ce ne sera jamais la même chose, et il faut en tenir compte lors de la conception de pièces en tôle. Par souci de cohérence, essayez de concevoir des pièces avec un rayon intérieur proche de l’épaisseur du matériau, ce qui nous conduit à notre prochain type de rayon: le coude parfait.

Le rayon de courbure parfait

Un rayon de courbure parfait est celui où la relation entre Ir et Mt est de 1 à 1 (c'est-à-dire que Ir est égal à Mt), mais couvre également une petite plage de valeurs qui commencent au rayon minimum et vont jusqu'à 125% du Mt.

Un rayon de courbure parfait est tout simplement parfait. Dans une relation de 1 à 1 entre Ir et Mt, le pli est à son état le plus stable, ce qui vous permet de produire un rayon avec le moins de variations possible entre les plis. Vous obtiendrez un angle de courbure cohérent, des dimensions cohérentes et un retour élastique minimal.

Cette relation de 1 à 1 entre Ir et Mt est également la seule valeur pour laquelle la règle 8x fortement voûtée est valide, c'est-à-dire que la largeur de la matrice doit être 8 fois supérieure à celle du Mt. Cette règle devient invalide lorsque le rapport Ir / Mt augmente ou diminue.

La courbure en surface ou en rayon et la courbure en rayon profond

Les coudes de surface ou de rayon sont ceux où le rayon intérieur est supérieur à 125%, jusqu'à environ 12 fois le Mt Encore une fois, c'est approximatif. Une limite supérieure plus précise pour les rayons de courbure concerne le comportement du matériau, que je traiterai bientôt.

À mesure que le rapport Ir / Mt augmente, le retour élastique augmente également. Et lorsque le rapport Ir / Mt est très élevé, le matériau n'est pas très ductile, même à faible résistance à la traction, ce qui peut entraîner des ruptures multiples (voir Figure 2). Commun dans les matériaux à faible résistance à la traction et moins commun dans les matériaux à résistance élevée, la casse multiple se manifeste lorsque le rayon intérieur du matériau se sépare du nez du poinçon. La multibreakage peut survenir lorsque le ratio Ir / Mt dépasse 12: 1, mais dans les bonnes circonstances, il peut atteindre un ratio de 30: 1.

Alors, quand un rayon arrondi se transforme-t-il en un rayon profond? Cela pourrait être décrit comme le moment de la séparation du matériau du rayon du poinçon. Encore une fois, cela peut se produire lorsque le rapport Ir / Mt dépasse 12: 1, mais dans certains cas, il peut atteindre 30: 1.

Les attributs matériels jouent un rôle majeur dans les résultats que vous obtiendrez. Vous constaterez des variations significatives dans la composition chimique, les traitements et les tempéraments au sein de chaque type de matériau ou groupe, si bien qu'il est difficile de prédire le point exact où le changement se produit.

Jusqu'à un angle de courbure externe de 90 degrés, le matériau suivra fidèlement le contour du rayon de perforation. Mais ensuite, la pénétration dans l’espace de la matrice et le retour élastique travaillent leur magie. Lorsque l'angle de courbure externe augmente, vous constaterez une augmentation proportionnelle de la quantité de retour élastique. Plus vous devez aller loin pour compenser le retour élastique, plus la distance entre l'Ir et le Rp est grande, et plus l'Ir devient petit par rapport au rayon du poinçon. Une courbure en rayon profond nécessitera une certaine forme de compensation ou de refoulement afin de maintenir le matériau en contact avec le rayon de perforation (voir Figure 3).

Incidemment, ceux-ci pourraient encore être subdivisés par la méthode de pliage: pliage à l'air, fond, frappe, pliage et essuyage. C’est un sujet pour un autre jour et une autre colonne. Quoiqu’il en soit, si vous formez à l’air, l’utilisation de ces cinq termes peut aider tout le monde dans l’atelier à parler le même langage pour faire face aux défis de flexion.