Análisis del factor k en el plegado de chapa: parte II

Una inmersión profunda en el factor k, qué es y por qué es importante

Figura 1

El factor k se define como el desplazamiento del eje neutro durante la flexión (t) dividido por el espesor del material (Mt)

De todas las constantes matemáticas en la fabricación de chapa de precisión, se destaca el factor k. Es el valor base necesario para calcular los márgenes de plegado (BA) y, en última instancia, la deducción de plegado (BD). Se podría decir que es el roux de laGumbo de flexión de precisión. Obtenga el roux correcto, y está en camino de hacer una comida sabrosa.

● Una revisión rápida

El eje neutro es un área teórica que se encuentra al 50 por ciento del grosor del material (Mt) sin tensión y plano. Durante la flexión, ese eje se desplaza hacia el interior de la curva. El valor del factor k significa hasta qué punto el eje neutralCambios durante la flexión. Específicamente, el valor del factor k es la nueva posición del eje neutro después de doblar, marcado \"t \" en la Figura 1, dividido por el espesor del material (factor k = t / Mt).

Hay mucho que entra en este valor y varios factores que lo afectan, muchos de los cuales cubrimos el mes pasado. Estos incluyen el radio mínimo de curvatura, tanto en lo que se refiere al grosor del material (según lo especificado por los proveedores de material)y como el límite entre \"sostenido \" y \"mínimo \" se dobla en forma de aire. Esto último ocurre cuando la presión para formar es más significativa que la presión para perforar, creando finalmente un pliegue en el centro de la curva.

La dirección del grano también afecta el factor k, al igual que el grosor y la dureza del material. Este mes, cubriré factores adicionales que afectan el factor k y luego realizaré un cálculo manual.

●Método de flexión

A todas las variables del factor k discutidas el mes pasado se agregan algunas más, la primera es el método de formación: flexión de aire, fondo o acuñación. Primero, retrocedamos y cubramos algunos conceptos básicos: el fondo o la flexión inferior no es lo mismocomo acuñando.

Al acuñar, el material entra en contacto total con los lados del punzón y los lados del troquel (ver Figura 2). En este punto y más allá, el material se somete a fuerzas extremas, tan extremas que la punta del punzónpenetra el eje neutral, y el punzón y la matriz se unen en una posición que es menor que el grosor del material.

Esto adelgaza severamente el material en la parte inferior del trazo. Estas cargas de tonelaje son lo suficientemente grandes como para hacer que la estructura metalúrgica se realinee, lo que le permite crear un radio tan pequeño como sea necesario. Un interior muy afilado y crujienteEl radio de curvatura (Ir) generalmente se considera el objetivo de una curva acuñada.

El fondo, por otro lado, requiere espacio libre entre el punzón y el ángulo de la matriz. La punta del punzón descendente obliga al material a envolverse alrededor del punzón; A medida que el punzón continúa aplicando fuerza, el material se abre forzosamente para ajustarse alángulo de troquel (ver Figura 3).

El fondo real ocurre desde el grosor del material hasta aproximadamente un 20 por ciento por encima del grosor del material, con solo el radio de curvatura interno comprimido por la fuerza de la punta del punzón, adelgazando aún más el material en el punto decurva.

Figura 2

Al acuñar, el material entra en contacto total con el punzón y la matriz. El severo

el adelgazamiento alivia la tensión del material y, a su vez, hace que el factor k sea menor de lo que sería durante el fondo.

La formación de aire, o la flexión de aire, domina la flexión de precisión moderna (ver Figura 4). La formación de aire es una curva de tres puntos; es decir, las herramientas entran en contacto con la curva en tres puntos: en la punta del punzón y los dos radios que conducen a la abertura del troquel. losLa expansión y compresión del material durante el conformado depende de sus propiedades.

A diferencia del fondo o la acuñación, la formación de aire crea un radio flotante basado en un porcentaje de la abertura del dado, y el ángulo está determinado por la profundidad de penetración del punzón en el espacio del dado. Los tonelajes son relativamente pequeños en comparación confondo y acuñación. El proceso también requiere prensas y herramientas precisas. Muchas prensas plegadoras antiguas no son adecuadas para la flexión por aire.

¿Cómo afecta cada uno de estos métodos de flexión al valor del factor k? La formación de aire es nuestro método de referencia para definir el factor k, eje neutro y BA. En comparación con la flexión por aire, el fondo tendrá un valor de factor k mayor. Al menos unoUn estudio de investigación ha demostrado que cambiar de formación de aire a fondo, utilizando el mismo material y herramientas, aumenta el valor del factor k en un 15 por ciento. Esto se debe a la considerable cantidad de deformación que ocurre en el radio.

El acuñamiento elimina tensiones en el material. Esto se logra con presiones que son tan grandes que todo el metal en el radio y en las áreas planas circundantes se lleva a su punto de fluencia. La liberación de estrés es unfactor importante detrás de por qué el proceso de acuñación elimina la recuperación elástica. Este alivio de la tensión interna hace que el eje neutral retroceda hacia la superficie interior de la curva, en comparación con la posición del eje neutral durantetocando fondo

●Ancho de la matriz

Como se cubrió el mes pasado, cuando aumenta el grosor del material, el factor k se reduce, si es que usa la abertura de matriz correcta para el grosor del material en cuestión. Pero si aumenta el grosor de su material y mantiene el mismocombinación de golpe y muerte, se produce un fenómeno diferente. Un mayor espesor del material que se forma con la misma combinación de punzón y matriz aumenta la fricción y reduce la capacidad del material para deslizarse sobre el radio de la matriz. Este aumentoprovoca una mayor deformación del material en la curva, lo que hace que aumente el valor del factor k.

Del mismo modo, si mantiene el mismo grosor de material pero disminuye el ancho del troquel, el factor k aumenta. Los experimentos han demostrado que cuanto más pequeña es la abertura del dado, mayor es el factor k. Cuando el espesor del material permanececonstante, el troquel más pequeño requiere mucha más fuerza para alcanzar el mismo ángulo de curvatura.

●Coeficiente de fricción

Un coeficiente de fricción es la relación de la fuerza de fricción entre dos objetos a medida que se mueven uno contra el otro. El coeficiente de fricción cinética es la resistencia al movimiento, la fuerza de\"arrastre\" entre dos objetos.cuando uno se mueve más allá del otro.

El coeficiente de fricción depende de los objetos que están causando fricción, en nuestro caso, la chapa o placa deslizándose sobre los radios en las esquinas superiores de la matriz. El valor puede estar entre 0 (lo que significa que no hay fricción) a1)

¿Qué significa esto para usted? A medida que el metal se vuelve más duro y / o más grueso, el factor k disminuye, como se discutió el mes pasado. ¿Por qué exactamente? Vuelve al coeficiente de fricción y al estrés y la presión inducidos durante la formación.

●Una revisión de los ingredientes

En resumen, decir que el factor k \"aumenta \" significa que el eje neutro termina más cerca del centro del grosor de la lámina. Decir que el factor k \"disminuye \" significa que el eje neutral se desplaza más hacia adentro hacia la superficie interior de la curva.

figura 3

Al tocar fondo (que es diferente de acuñar), el material se envuelve alrededor del punzón descendente.

La presión continua obliga al metal a abrirse contra el ángulo de la matriz. Deformación del material en el radio durante

tocar fondo provoca el k-factor para ser más alto de lo que sería durante una forma de aire.

Con eso, revisemos los ingredientes del factor k de gumbo, comenzando con el radio de curvatura. Digamos que disminuye el radio de curvatura interior en relación con el grosor del material. Cuando dobla un radio pequeño con el grano, puede inducirgrietas en el exterior de la curva. Cuando llega a perforar la línea de curvatura en el radio de curvatura interno con una punta de punzón demasiado afilada, los granos se expanden en el exterior de la curva, obligando al eje neutral a moverse hacia adentro.disminuyendo el factor k.

Cuando cambia el método de formación de formación de aire a fondo, el factor k aumenta en reacción a la deformación y al adelgazamiento significativo del radio de curvatura. Cuando cambia de tocar fondo a acuñar, el factor k disminuye a medida que el estrésse alivia y el eje neutro se mueve más hacia la superficie interior de la curva.

Cuando el material se vuelve más grueso y más duro, el factor k disminuye. Pero si cambia el grosor del material sin cambiar sus herramientas, la fuerza de flexión cambia. Por esta razón, el factor k tiende a aumentar con el grosor delmaterial cuando el material se está formando sobre la misma combinación de punzón y matriz. Del mismo modo, si mantiene constante el grosor de su material pero utiliza un ancho de matriz más estrecho, el factor k aumenta.

●Niveles de precisión

Ahora que sabes cómo interactúan los ingredientes, vamos a cocinar. Antes de sumergirse en las ecuaciones, revise la Figura 5, que muestra los términos utilizados para esta discusión.

Nuevamente, para muchas aplicaciones, usar un valor promedio de factor k de 0.4468 lo acerca lo suficiente. De hecho, he usado este promedio del factor k para la fórmula BA dada muchas veces anteriormente en esta columna:

BA = [(0.17453 × Ir) + (0.0078 × Mt)] ×

Ángulo de curvatura externa

Ese \"0.0078 \" es el resultado de π / 180 × 0.446, y ese 0.446 es nuestro promedio de factor k.

Los técnicos de taller también han usado otros métodos rápidos y sucios para calcular el factor k, uno basado en la relación entre el radio y el espesor del material. Si el radio es menor que el doble del espesor del material, el factor k es 0.33;Si el radio es mayor que el doble del espesor del material, el factor k es 0.5. Esto funciona bien si, por ejemplo, está formando cajas de volquetes.

Pero si necesita un poco más de precisión, elija su factor k de un gráfico, como en la Figura 6.

Figura 4

La curvatura del aire tiene un radio flotante que se forma como un porcentaje de la abertura del dado.

Medición de piezas de prueba

Si necesita aún más precisión, puede calcular el factor k desde cero basándose en algunas curvas de prueba. Como se discutió, un cambio en cualquier variable puede cambiar nuestro factor k. En la mayoría de los casos, determinar un factor k preciso requeriráal menos tres piezas de prueba de la misma calidad y grosor del material, idealmente de la misma fuente doblada en las mismas condiciones, incluida la misma dirección del grano.

Para calcular el factor k, debe recopilar cierta información: específicamente, el BA y el Ir. Mida cada pieza de prueba, determine el promedio, luego inserte ese valor en la fórmula del factor k, lo que veré más adelante.

Primero, mida las piezas de prueba con la mayor precisión posible. Para encontrar el Ir, mida la pieza formada con un medidor de clavija o un medidor de radio o, si desea una mayor precisión, un comparador óptico.

Medir el BA se vuelve un poco más complicado. Nuevamente, el BA es la longitud del arco del eje neutro, que, como se discutió, se ha desplazado hacia adentro durante la flexión. Mida primero la dimensión plana, antes de formar, luego encuentre el BA.

●Medición del margen de curvatura para 90 grados

Si su curva es igual a 90 grados, puede medir la dimensión exterior total de la parte formada, luego restar el Mt y el Ir medido de la dimensión de la brida exterior; Esto le da la dimensión interior de la pierna. Agrega tus dos piernas internasdimensiones juntas, luego reste la dimensión plana y obtendrá el BA:

Dimensión interior de la pierna para una curva de 90 grados =

Dimensión exterior - Mt - Ir

Medido dentro de las dimensiones de la pierna - Medido plano = BA

Nuevamente, esta ecuación funciona solo para curvas de 90 grados, básicamente debido a cómo se relacionan las dimensiones del radio y la pata en un ángulo de 90 grados. Técnicamente hablando, es porque la longitud de la pierna plana se encuentra con el Ir en el punto tangente.

●Mayor o menor de 90 grados

Para medir la BA para curvas con ángulos mayores o menores de 90 grados, las cosas se vuelven más complicadas. Comience con los puntos medidos de la pieza de prueba, luego confíe en alguna trigonometría de ángulo recto para encontrar las dimensiones internas de la pierna.

Figura 5

La terminología utilizada para esta discusión se presenta aquí.

Tenga en cuenta que las ecuaciones de trigonometría que siguen no son las únicas opciones. Puede consultar cualquier referencia de trigonometría, en línea o en su biblioteca, para encontrar varias ecuaciones que le permitan resolver los diferentes lados y ángulos de un rectángulo.Triángulo de ángulo.

Primero, abordemos un ángulo externo de menos de 90 grados. Considere el ángulo de doblado externo de 60 grados en la Figura 7. Los pasos que siguen se refieren directamente a los pasos a los que se hace referencia en la figura, y deberá repetir estos pasos paraLa segunda pierna interior.

Paso 1: Mida la dimensión A en la pieza de prueba.

Paso 2: Agregue Mt a la dimensión A, y obtendrá la dimensión B.

Paso 3: Utilizando un dispositivo como un medidor de clavijas, un medidor de radio o un comparador óptico, mida el Ir.

Paso 4: Calcular para el retroceso exterior (OSSB): OSSB = [tangente (ángulo de curvatura externo / 2) × (Mt + Ir). El OSSB da un lado del triángulo verde. Debido a que el ángulo de doblado externo es de 60 grados, el ángulo C del triángulo verde es de 30y el ángulo B es 60. Esto le permite resolver el lado b del triángulo verde: b = a × seno B. El lado b es lo mismo que la dimensión C, que mide hasta el punto tangente en la superficie exterior del material. (Nota: en este ángulo de curvatura,la dimensión C coincide o está muy cerca del Monte; sin embargo, la dimensión C cambiará según el ángulo de plegado, por lo que usamos el OSSB para calcular la posición real de la dimensión C).

Paso 5: La dimensión D es la misma que el lado c del triángulo rectángulo rojo. El lado a (hipotenusa) es el monte. El ángulo B del triángulo púrpura es el ángulo de curvatura externo de 60. Esto significa que el ángulo C del triángulo púrpura es de 30 grados (60+ 30 + 90 = 180). Con el borde del material de 90 grados, el ángulo B del triángulo rojo es de 60 grados (30 + 90 + 60 = 180). Ahora puedes resolver el lado c del triángulo rojo: c = a × coseno B.

Paso 6: Ahora que conoce las dimensiones B, C y D, puede calcular la dimensión E: E = B - (C + D).

Paso 7: Con la dimensión E, ahora tienes el lado b del triángulo morado. Con los ángulos del triángulo púrpura conocidos, puedes resolver el lado a, que te da la dimensión F, la longitud interna de la pata: a = b / coseno C.

¿Qué sucede si tiene una pieza de trabajo con un ángulo de curvatura externo mayor de 90 grados? Como se muestra en la Figura 8, sigue un proceso similar, comenzando con las dimensiones medidas en la pieza de prueba y \"caminando \" a la derechatriángulos hasta encontrar la dimensión interior de la pata. Y como antes, repite este procedimiento para la otra pierna.

Figura 6

Este cuadro genérico del factor k, basado en la información del Manual de Maquinaria, le da un promedio

valores del factor k para una variedad de aplicaciones. El término\"espesor\" se refiere al espesor del material.

Se utiliza un promedio de factor k de 0.4468para la mayoría de las aplicaciones de doblado.

Paso 1: Mida la dimensión A en la pieza de prueba.

Paso 2: Usando un dispositivo como un medidor de clavijas, un medidor de radio o un comparador óptico, mida el Ir.

Paso 3: la dimensión B es igual al lado c del triángulo rectángulo rojo. El lado a (hipotenusa) es el monte. Con ángulos adyacentes de 30 y 90, el ángulo B debe ser de 60 grados (30 + 90 + 60 = 180). Ahora puedes resolver el lado c: c = a ×coseno B

Paso 4: Una vez que calcula la dimensión B, puede encontrar C: C = A - B

Paso 5: has medido el Ir. Para encontrar el lado a del triángulo azul, calcule el retroceso interior (ISSB): ISSB = [tangente (ángulo de curvatura externo / 2) × Ir.

Paso 6: Sabes que el lado a del triángulo azul es el ISSB. También sabes que el ángulo C tiene que ser de 30 grados (60 + 90 +30 = 180). Ahora puede resolver el lado b del triángulo azul, que le dará la dimensión D: b = a × seno B.

Paso 7: Ahora que conoce la dimensión D, puede encontrar E: E = C - D. Esto le da el lado b del triángulo morado.

Paso 8: Con eso, puedes resolver el lado a del triángulo morado, que te da la dimensión F, la longitud interna de la pata: a = b / coseno C.

¡Felicitaciones, ha encontrado las dimensiones internas de la pierna! Ahora, como lo hizo para la curva de 90 grados, sume las dos dimensiones internas de la pata y reste la dimensión plana para determinar el BA:

Medido dentro de las dimensiones de la pierna - Medido plano = BA

Figura 7

Esto muestra una forma en la que puede usar la trigonometría en ángulo recto para \"caminar a través de los triángulos \"

y calcule la dimensión interior de la pierna (dimensión F) de una curva con un ángulo externo de 60 grados.

●Finalmente ... Calculando para k

Una vez que tenga Ir y BA para sus piezas de prueba, puede conectar esos valores a la siguiente ecuación:

factor k = [(180 × BA) / (π × ángulo de curvatura externo × Mt)] - (Ir / Mt)

Luego puede repetir esto hasta que tenga al menos tres piezas de prueba, después de lo cual puede promediar el resultado del factor k. Esto le proporciona un factor k calculado a medida para la aplicación.

●El factor Y

¡Pero espera hay mas! Puede lograr un nivel de precisión aún mayor. Si conoce el factor k, puede usarlo para calcular el factor Y, que tiene en cuenta ciertas tensiones materiales.

¿Qué es el factor Y y cómo se relaciona con el factor k? Es una relación muy cercana. Ambos factores Y y k afectan la forma en que el doblez se alarga finalmente durante la flexión, y uno está directamente relacionado con el otro. De hecho, acalcular el factor Y, necesita saber el factor k.

El software de diseño asistido por computadora que está utilizando puede emplear un factor Y en lugar de un factor k al calcular BA y BD, lo que le permite crear un patrón plano más preciso para su pieza de chapa. Puede usar un factor Y en untabla. Conceptos básicos de flexión. Alternativamente, si conoce su factor k, puede calcular el factor Y con la siguiente fórmula:

Factor Y = (factor k × π) / 2

Si utiliza el factor Y, deberá realizar algunos ajustes en sus cálculos de plegado. Específicamente, necesitará usar una fórmula diferente para calcular el BA:

BA = [(π / 2) × Ir] + (factor Y × Mt) ×

(Ángulo de curvatura externo / 90)

●Un dulce gumbo

Con todo esto, tiene lo que necesitamos para insertar su factor k personalizado y (si lo desea) el factor Y en sus cálculos de plegado. Revisemos los pasos que acabamos de cubrir, luego avancemos por las ecuaciones de curva conocidas:

Figura 8

Esto muestra una forma de usar la trigonometría de ángulo recto para calcular la dimensión interna de la pierna de la pieza de prueba.

1. Doblar al menos tres piezas de prueba.

2. Mide las piezas para encontrar el Ir y el BA.

3. Calcule el factor k:

factor k = [(180 × BA) /

(π × Ángulo de curvatura externo × Mt)] - (Ir / Mt).

4. Para mayor precisión, encuentre el factor Y:

Factor Y = (factor k × π) / 2.

Ahora, al preparar piezas para la producción, inserte el factor k calculado (y el factor Y, si lo desea) en las ecuaciones de BA. Esto marcará en el BD, las dimensiones de diseño plano y, por lo tanto, su precisión general de flexión:

BA con factor k = {[(π / 180) × Ir] + [(π / 180 × factor k) × Mt)] × Ángulo de doblez externo

BA con factor Y = BA = [(π / 2) × Ir] + (factor Y × Mt) × (ángulo de curvatura externo / 90)

OSSB = [Tangente (ángulo de curvatura / 2) × (Mt + Ir)

BD = (2 × OSSB) - BA

Con un factor k calculado para el material en cuestión, tiene lo que necesita para obtener un gran roux, lo suficientemente dulce y robusto como para funcionar bien con todos los demás ingredientes, como el ancho de la matriz, el método de formación y el coeficiente de fricción.

¿Cada curva necesita tal roux? Por supuesto no. De hecho, el factor k comúnmente aceptado de 0.4468 funciona muy bien para el uso diario. Pero para ciertas aplicaciones, especialmente donde realmente necesita marcar su precisión, un k personalizadoEl factor y el factor Y pueden ser los ingredientes que faltan que necesita.

factor k ... o factor K?

Ahora que sabe todo sobre el factor k, hojea libros de texto de ingeniería o investiga en línea y se topa con el factor K. No el factor k, sino el factor K. ¿Confundido o viste la diferencia?

El factor k (la \"k \" no está en mayúscula) se usa para calcular la reubicación del eje neutro durante la flexión. El factor K (con una \"K \" mayúscula) se utiliza para calcular el retroceso externo (OSSB). Necesita conocer el OSSB anteshaciendo dobleces, porque lo usa para determinar la deducción de doblez (BD), así como la ubicación de la tangente y el radio del doblez.

En comparación con el factor k (para el desplazamiento del eje neutral), el factor K es muy fácil de calcular. El factor K es simplemente la tangente de la mitad del ángulo de plegado. El factor K para una curva de 90 grados es siempre: K = tan (90/2) = 1. Un factor K para unLa curva de 60 grados es K = tan (60/2) = 0.5773. De hecho, es parte del cálculo OSSB que he usado en esta columna:

OSSB = [Tangente (ángulo de curvatura / 2) × (Mt + Ir)