Frage: Ich habe Schwierigkeiten zu verstehen, wie der Biegeradius (wie ich bereits erwähnt habe) im Ausdruck mit der Werkzeugauswahl zusammenhängt. Beispielsweise haben wir derzeit Probleme mit einigen Teilen aus 0,5″ A36-Stahl. Für diese Teile verwenden wir Stempel mit einem Durchmesser von 0,5 Zoll. Radius und 4 Zoll. sterben. Wenn ich nun die 20 %-Regel verwende und mit 4 Zoll multipliziere. Wenn ich die Matrizenöffnung um 15 % vergrößere (für Stahl), erhalte ich 0,6 Zoll. Aber woher weiß der Bediener, dass er einen Stanzer mit einem Radius von 0,5 Zoll verwenden muss, wenn für den Druck ein Biegeradius von 0,6 Zoll erforderlich ist?
A: Sie haben eine der größten Herausforderungen erwähnt, vor denen die Blechindustrie steht. Dies ist ein Missverständnis, mit dem sowohl Ingenieure als auch Produktionsbetriebe zu kämpfen haben. Um dies zu beheben, beginnen wir mit der Grundursache, den beiden Formationsmethoden, ohne die Unterschiede zwischen ihnen zu verstehen.
Seit dem Aufkommen von Biegemaschinen in den 1920er Jahren bis heute haben Bediener Teile mit Bodenbiegungen oder -schliffen geformt. Obwohl das Biegen von unten in den letzten 20 bis 30 Jahren aus der Mode gekommen ist, prägen Biegemethoden immer noch unser Denken beim Biegen von Blechen.
Präzisionsschleifwerkzeuge kamen Ende der 1970er Jahre auf den Markt und veränderten das Paradigma. Schauen wir uns also an, wie sich Präzisionswerkzeuge von Hobelwerkzeugen unterscheiden, wie der Übergang zu Präzisionswerkzeugen die Branche verändert hat und wie das alles mit Ihrer Frage zusammenhängt.
In den 1920er-Jahren wurde beim Formen von Scheibenbremsrillen auf V-förmige Matrizen mit passenden Stempeln umgestellt. Ein 90-Grad-Stempel wird mit einer 90-Grad-Matrize verwendet. Der Übergang vom Biegen zum Umformen war für das Blech ein großer Fortschritt. Es geht schneller, auch weil die neu entwickelte Plattenbremse elektrisch betätigt wird – kein manuelles Biegen bei jeder Biegung mehr. Zudem lässt sich die Tellerbremse von unten biegen, was die Genauigkeit verbessert. Die erhöhte Genauigkeit ist neben den Hinteranschlägen auch darauf zurückzuführen, dass der Stempel seinen Radius in den inneren Biegeradius des Materials drückt. Dies wird erreicht, indem die Spitze des Werkzeugs auf eine Materialstärke angewendet wird, die unter der Dicke liegt. Wir alle wissen, dass wir, wenn wir einen konstanten Innenbiegeradius erreichen können, die korrekten Werte für Biegeabzug, Biegezugabe, Außenreduzierung und K-Faktor berechnen können, unabhängig von der Art der Biegung, die wir durchführen.
Sehr oft weisen Teile sehr scharfe Innenbiegeradien auf. Die Hersteller, Designer und Handwerker wussten, dass das Teil halten würde, denn alles schien neu aufgebaut worden zu sein – und tatsächlich war es das auch, zumindest im Vergleich zu heute.
Es ist alles gut, bis etwas Besseres kommt. Der nächste Schritt nach vorne erfolgte Ende der 1970er Jahre mit der Einführung von Präzisionsschliffwerkzeugen, numerischen Computersteuerungen und fortschrittlichen hydraulischen Steuerungen. Jetzt haben Sie die volle Kontrolle über die Abkantpresse und ihre Systeme. Doch der Wendepunkt ist ein präzisionsgeschliffenes Werkzeug, das alles verändert. Alle Regeln für die Herstellung hochwertiger Teile haben sich geändert.
Die Entstehungsgeschichte ist voller Sprünge und Sprünge. Mit einem Sprung sind wir von inkonsistenten Biegeradien für Plattenbremsen zu einheitlichen Biegeradien übergegangen, die durch Stanzen, Grundieren und Prägen erzeugt wurden. (Hinweis: Rendern ist nicht dasselbe wie Gießen; weitere Informationen finden Sie in den Archiven der Kolumne. In dieser Kolumne verwende ich jedoch „Bottom Bending“, um mich sowohl auf Rendering- als auch auf Gussmethoden zu beziehen.)
Diese Methoden erfordern eine erhebliche Tonnage, um die Teile zu formen. Natürlich ist das in vielerlei Hinsicht eine schlechte Nachricht für die Abkantpresse, das Werkzeug oder das Teil. Sie blieben jedoch fast 60 Jahre lang die am weitesten verbreitete Metallbiegemethode, bis die Industrie den nächsten Schritt in Richtung Airforming wagte.
Was ist also Luftbildung (oder Luftbiegung)? Wie funktioniert es im Vergleich zum Bottom Flex? Dieser Sprung verändert erneut die Art und Weise, wie Radien erstellt werden. Anstatt nun den Innenradius der Biegung auszustanzen, bildet die Luft einen „schwebenden“ Innenradius als Prozentsatz der Matrizenöffnung oder des Abstands zwischen den Matrizenarmen (siehe Abbildung 1).
Abbildung 1. Beim Luftbiegen wird der Innenradius der Biegung durch die Breite der Matrize und nicht durch die Spitze des Stempels bestimmt. Der Radius „schwebt“ innerhalb der Breite des Formulars. Darüber hinaus bestimmt die Eindringtiefe (und nicht der Matrizenwinkel) den Winkel der Werkstückbiegung.
Unser Referenzmaterial ist niedriglegierter Kohlenstoffstahl mit einer Zugfestigkeit von 60.000 psi und einem Luftformungsradius von etwa 16 % des Matrizenlochs. Der Prozentsatz variiert je nach Materialart, Fließfähigkeit, Zustand und anderen Eigenschaften. Aufgrund von Unterschieden im Blech selbst werden die vorhergesagten Prozentsätze nie perfekt sein. Sie sind jedoch ziemlich genau.
Weiche Aluminiumluft bildet einen Radius von 13 % bis 15 % der Matrizenöffnung. Warmgewalztes, gebeiztes und geöltes Material hat einen Luftbildungsradius von 14 % bis 16 % der Matrizenöffnung. Kaltgewalzter Stahl (unsere Grundzugfestigkeit beträgt 60.000 psi) wird durch Luft in einem Radius von 15 % bis 17 % der Matrizenöffnung geformt. Der Airforming-Radius aus Edelstahl 304 beträgt 20 % bis 22 % des Matrizenlochs. Auch diese Prozentsätze weisen aufgrund von Materialunterschieden unterschiedliche Werte auf. Um den Anteil eines anderen Materials zu bestimmen, können Sie dessen Zugfestigkeit mit der 60-KSI-Zugfestigkeit unseres Referenzmaterials vergleichen. Wenn Ihr Material beispielsweise eine Zugfestigkeit von 120-KSI hat, sollte der Prozentsatz zwischen 31 % und 33 % liegen.
Nehmen wir an, unser Kohlenstoffstahl hat eine Zugfestigkeit von 60.000 psi, eine Dicke von 0,062 Zoll und einen sogenannten Innenbiegeradius von 0,062 Zoll. Biegen Sie es über das V-Loch der 0,472-Matrize und die resultierende Formel sieht folgendermaßen aus:
Ihr Innenbiegeradius beträgt also 0,075 Zoll, was Sie verwenden können, um Biegezugaben, K-Faktoren, Rückzug und Biegesubtraktion mit einiger Genauigkeit zu berechnen – z. B. wenn Ihr Abkantpressenbediener die richtigen Werkzeuge verwendet und Teile entsprechend den von den Bedienern verwendeten Werkzeugen konstruiert .
Im Beispiel verwendet der Bediener 0,472 Zoll. Briefmarkeneröffnung. Der Telefonist ging zum Büro und sagte: „Houston, wir haben ein Problem. Es ist 0,075.“ Aufprallradius? Sieht so aus, als hätten wir wirklich ein Problem; Wo können wir eines davon bekommen? Der nächstgelegene Wert liegt bei 0,078. „oder 0,062 Zoll. 0,078 Zoll. Der Stempelradius ist zu groß, 0,062 Zoll. Der Stempelradius ist zu klein.“
Aber das ist die falsche Wahl. Warum? Der Stanzradius erzeugt keinen Innenbiegeradius. Denken Sie daran, wir reden hier nicht über den unteren Flex, ja, die Spitze des Schlägers ist der entscheidende Faktor. Wir sprechen von der Bildung von Luft. Die Breite der Matrix erzeugt einen Radius; Der Stempel ist nur ein schiebendes Element. Beachten Sie außerdem, dass der Gesenkwinkel keinen Einfluss auf den Innenradius der Biegung hat. Sie können spitze, V-förmige oder Kanalmatrizen verwenden; Wenn alle drei die gleiche Matrizenbreite haben, erhalten Sie den gleichen Innenbiegeradius.
Der Stempelradius hat Einfluss auf das Ergebnis, ist jedoch nicht ausschlaggebend für den Biegeradius. Wenn Sie nun einen Stempelradius bilden, der größer als der Gleitradius ist, erhält das Teil einen größeren Radius. Dadurch ändern sich die Biegezugabe, die Kontraktion, der K-Faktor und der Biegeabzug. Nun, das ist nicht die beste Option, oder? Sie verstehen – das ist nicht die beste Option.
Was wäre, wenn wir 0,062 Zoll verwenden würden? Aufprallradius? Dieser Hit wird gut sein. Warum? Denn zumindest bei Verwendung vorgefertigter Werkzeuge kommt er dem natürlichen „schwebenden“ Innenbiegeradius möglichst nahe. Die Verwendung dieses Stempels in dieser Anwendung sollte eine gleichmäßige und stabile Biegung ermöglichen.
Idealerweise sollten Sie einen Stanzradius wählen, der dem Radius des schwebenden Teilelements nahe kommt, ihn jedoch nicht überschreitet. Je kleiner der Stempelradius im Verhältnis zum Float-Biegeradius ist, desto instabiler und vorhersehbarer wird die Biegung, insbesondere wenn Sie sich am Ende stark biegen müssen. Zu schmale Stanzen zerknittern das Material und erzeugen scharfe Biegungen mit geringerer Konsistenz und Wiederholbarkeit.
Viele Leute fragen mich, warum bei der Auswahl eines Matrizenlochs nur die Dicke des Materials eine Rolle spielt. Bei den zur Vorhersage des Luftformungsradius verwendeten Prozentzahlen wird davon ausgegangen, dass die verwendete Form über eine Formöffnung verfügt, die für die Dicke des Materials geeignet ist. Das heißt, das Matrizenloch wird nicht größer oder kleiner sein als gewünscht.
Obwohl Sie die Größe der Form verkleinern oder vergrößern können, neigen die Radien dazu, sich zu verformen, wodurch sich viele Werte der Biegefunktion ändern. Einen ähnlichen Effekt kann man auch beobachten, wenn man den falschen Trefferradius verwendet. Ein guter Ausgangspunkt ist daher die Faustregel, eine Matrizenöffnung zu wählen, die achtmal so groß ist wie die Materialstärke.
Im besten Fall kommen Ingenieure in die Werkstatt und sprechen mit dem Bediener der Abkantpresse. Stellen Sie sicher, dass jeder den Unterschied zwischen den Formungsmethoden kennt. Finden Sie heraus, welche Methoden sie anwenden und welche Materialien sie verwenden. Besorgen Sie sich eine Liste aller vorhandenen Stempel und Matrizen und entwerfen Sie dann das Teil auf der Grundlage dieser Informationen. Anschließend notieren Sie in der Dokumentation die Stempel und Matrizen, die für die korrekte Bearbeitung des Teils erforderlich sind. Natürlich kann es mildernde Umstände geben, wenn Sie Ihre Tools optimieren müssen, aber das sollte eher die Ausnahme als die Regel sein.
Operatoren, ich weiß, dass Sie alle anmaßend sind, ich selbst war einer von ihnen! Aber die Zeiten, in denen Sie Ihr Lieblingswerkzeug auswählen konnten, sind vorbei. Allerdings spiegelt die Aussage, welches Werkzeug Sie für die Teilekonstruktion verwenden sollen, nicht Ihren Kenntnisstand wider. Es ist einfach eine Tatsache des Lebens. Wir bestehen jetzt aus dünner Luft und sind nicht länger faul. Die Regeln haben sich geändert.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 25. August 2023