Lo que hace que un aire se doble en la prensa.

Pregunta: Encontré útil su artículo sobre la regla del 63 por ciento. En su artículo, da el ejemplo de doblar acero de 1⁄4 pulgadas de espesor con diferentes radios de perforación.

Decidí jugar un poco con la fórmula y usé acero laminado en frío de calibre 20 con un punzón de 1⁄32 pulgadas de radio para mis cálculos. Esta es una gran combinación de punzones y materiales, pero de acuerdo con la forma en que entiendo su artículo, no es porque mi tonelaje de perforación sea menor que el tonelaje requerido para formar.

Por ejemplo, la superficie del terreno es de 0.375 pulgadas por pie, multiplicada por un grosor de material de 0.036 pulgadas, y luego multiplicada por 25. Esto nos da un tonelaje de perforación de 0.338 toneladas por pie. De acuerdo con mi tabla de flexión, se necesitan 3.1 toneladas por pie para formar acero laminado en frío de 0.036 pulgadas de espesor con una entrada de 0.25 pulgadas. Muere ¿Significa esto que para materiales delgados, siempre estará creando una zanja y perdiendo consistencia y estabilidad de la curva? ¿O estoy usando tus cálculos incorrectamente?

El único factor que no entiendo es de dónde viene el 25 en tu fórmula. ¿Está relacionado con el espesor del material o una constante? Me gustaría entender bien este tema, ya que quiero conocer la teoría más profunda detrás de lo que hago en una prensa de prensa.

Respuesta: Está en el camino correcto, pero necesitamos aclarar algunos puntos. Así que vamos a empezar desde el principio. Primero, ¿qué representa el 63 por ciento? Ese es el porcentaje estimado del grosor del material en el que la curva gira del radio interior mínimo a una curva pronunciada. Esto se basa en el acero laminado en frío suave ASTM A36 con una resistencia a la tracción de 60 KSI. Ese material es lo más intermedio posible. Ese es el material de referencia sobre el que se basan nuestros cálculos.

La formación de aire es nuestro método básico de formación. ¿Por qué? Es debido a los bajos tonelajes involucrados en comparación con el fondo o la acuñación, y ahora se está convirtiendo en el método predominante de formación. El fondo y la acuñación son fundamentalmente diferentes de la formación de aire, ya que el radio se "estampa" en lugar de "flotando" a través de la abertura del dado, como en la formación de aire.

Tenga en cuenta que el 63 por ciento es una regla de oro, y al igual que con cualquier regla de este tipo, habrá excepciones. Lo que realmente determina el punto en el que una curva se vuelve brusca es la relación entre el radio de la punta del punzón, el tonelaje requerido para la formación y la resistencia a la tracción del material.

Caminando por los escalones

Al pasar por tu ejemplo, estás formando 0.036 pulgadas. Acero laminado en frío con 1⁄32 pulg. perforar sobre un 0.25-in. ancho del troquel Con esa información en la mano, el primer paso es determinar el tonelaje de conformación o el tonelaje requerido para doblar la pieza de trabajo:

[575 × (Espesor del material) 2] / Ancho del troquel = Toneladas por pie (575 × 0.001296) / 0.25 = 2.9 toneladas por pie para formar el material

Eso está bastante cerca de la cifra de 3.1 toneladas por pie que encontró en la tabla.

Paso dos, determinamos el área de la tierra. Esta es la interfaz entre su 1⁄32-in. Perforar la nariz y la superficie del material.

Área de tierra = Radio de perforación × 12

Área de tierra = 0.03125 × 12 = 0.375

Paso tres, determinamos el tonelaje de perforación o tonelaje de perforación. Estamos buscando la fuerza mínima necesaria para perforar la superficie del material. En una situación de punzonado, este es el punto en el que se detendría la reinversión y comenzaría el corte. Para nuestros propósitos en el plegado de la prensa, el tonelaje de perforación es el punto en el que la punta de perforación de la prensa de prensa comienza a penetrar y arrugar la superficie del material. Para esto, utilizamos una fórmula de cálculo de tonelaje estándar utilizada para el proceso de perforación, incorporando un multiplicador de material, como se muestra en la Figura 1.

A diferencia de la formación de tonelaje, el tonelaje de perforación en realidad utiliza un material de resistencia a la tracción de 50,000 PSI como base (como se describe más adelante). Esto requiere que usemos un multiplicador de material, lo que nos da un tonelaje de perforación un poco más alto de lo que originalmente calculó:

Tonelaje de perforación = Área del terreno × Espesor del material × 25 × Multiplicador del material

Tonelaje de perforación = 0.375 × 0.036 × 25 × 1.2 = 0.405 ton

En cualquier caso, es correcto decir que esta es una curva pronunciada; se necesita más tonelaje para perforar que para perforar, y el resultado serán variaciones en el ángulo y la dimensión de la curva. Después de años de experiencia personal, puedo asegurarle que si realmente está formando aire con un punzón de 1⁄32 pulgadas de radio en un material de 0.036 pulgadas de espesor, está experimentando una variación angular de nivel.

Lo que estoy describiendo aquí no es inconsistente con la teoría moderna ni la causa raíz de las variaciones que aparecen en la operación de formación. Una vez creado, el pliegue es simplemente, a falta de una mejor descripción, un amplificador de las inconsistencias dentro del material, como variaciones en la dirección del grano, la dureza y el espesor. Estas y otras variables similares son la causa raíz de las variaciones angulares de una pieza a otra.

Las 25 constantes

Entonces, ¿de dónde vienen los 25 en esta fórmula? Es una constante que representa la resistencia al corte promedio del acero laminado en frío suave de 50 KSI. Para citar Tooling Around the World, una publicación de Wilson Tool de febrero de 2013:

Fuerza de perforación (toneladas de EE. UU.): Área de la tierra × Grosor × 50,000 lbs./in.2 ÷ 2,000 lbs./ton

Área de tierra × Espesor x 25 o Fuerza de perforación (tonelada):

Área de tierra × Grosor × 345 N / mm2 ÷ 9,806.65 N / tonelada

Perímetro × Grosor × 0.0352

Debido a que este acero suave de 50 KSI fue una vez el material más comúnmente utilizado, se convirtió en el material con el que se compararon todos los demás, como el acero inoxidable. La resistencia a la tracción del acero inoxidable es de aproximadamente 75,000 lbs./in.2 (o 518 N / mm2). En comparación con el acero suave, el acero inoxidable tomará 1.5 veces más fuerza para cortar.

Tenga en cuenta que el tonelaje para romper la superficie del material es solo una estimación razonablemente precisa, ya que esta fórmula no fue diseñada para aplicaciones de prensas plegadoras. Sin embargo, los números son lo suficientemente cercanos para nuestros propósitos.

Bordes agudos

Si se encuentra con una curva pronunciada, como su ejemplo, es mejor evitarlo. Evitar una curva pronunciada siempre que sea posible hará que sus curvas sean más consistentes y estables desde la pieza de trabajo hasta la pieza de trabajo.

Hacer eso significa aumentar el radio en la punta del punzón hasta el punto donde el tonelaje de perforación (que también llamaremos el tonelaje de perforación) excede el tonelaje de formación.

Material delgado y fondo

Dicho esto, repasemos los últimos dos párrafos utilizando los datos ya calculados a partir de su pregunta. Primero, cuando se trabaja en esta escala, hay una línea muy fina entre la formación de aire, la flexión del fondo y la acuñación: unas milésimas de pulgada, en la mayoría de los casos. Esto podría significar que si sus curvas son estables, es probable que usted esté doblando al mínimo.

En la formación de aire, su radio interior se basa y se desarrolla como un porcentaje del ancho del troquel (la abertura), lo que me refiero como la "regla del 20 por ciento": solo un título, ya que los porcentajes varían según el tipo de material. Para nuestro material de referencia, ASTM A36, ese valor es del 16 por ciento.

Siendo aceptado universalmente, este concepto significa que para un 0.250-in. ancho del troquel, el radio interior flotado será del 16 por ciento de ese ancho o 0.040 pulg. Así que, a menos que esté tocando fondo con su 0.032-pulg. El radio de la punta del punzón, 0.040 pulg. será el radio interno de la curva.

Pero nuestra teoría también afirma, y ​​nuestros datos han confirmado, que el tonelaje requerido para formar (2.9 toneladas) fue mayor que el tonelaje requerido para perforar la superficie del material (0.405 toneladas). Esto significa que a pesar de que el radio del punzón y el grosor del material son lo más cercanos a "1 a 1" que tiene, el 1⁄32-in. la punta del punzón todavía está arrugando el radio interior de la curva, aunque en una escala muy pequeña y en un punto muy cercano al radio de la punta del punzón. Entonces, para todos los efectos, está amplificando las variables materiales.

Entonces, ¿qué tan grande debe ser el radio del punzón para evitar un pliegue? Para averiguarlo, puede hacer un pequeño ensayo y error matemático con la fórmula de tonelaje de perforación, reemplazando el valor del radio de perforación con un valor mayor hasta que el tonelaje de perforación exceda el tonelaje de formación:

Tonelaje de perforación = (Radio de perforación × 12) × Espesor del material × 25 × Factor del material

En este caso, el radio interno mínimo para su pregunta original sería 0.2238 en:

Tonelaje de perforación = 0.2238 × 12 × 0.036 × 25 × 1.2 = 2.9 toneladas por pie

Tonelaje en formación = (575 × 0.001296) / 0.25 = 2.9 toneladas por pie

Siendo realistas, es probable que no haga esto y se limite a formar este ejemplo utilizando el 0.032-in. radio de la nariz. Entonces, ¿qué hace esto para ti entonces? No mucho. Simplemente explica por qué a veces, cuando se dobla esta relación básica de espesor de material a radio de 1 a 1, aún puede tener giros dramáticos en el ángulo de plegado en lugar de tener los ángulos estables que normalmente esperaríamos de curva en curva.

Material blando

Recuerde, la formación de tonelaje se basa en acero laminado en frío ASTM A36 60-KSI. Si un material tiene una resistencia a la tracción diferente, debe incorporar un factor material.

Veamos otro ejemplo que incorpora aluminio de la serie O más grueso y suave: 0.125 pulg. De espesor con una resistencia a la tracción de 13 KSI.

El primer paso es encontrar el factor material para la fórmula de tonelaje de conformación. Estimaremos este valor dividiendo su valor de tracción por el valor de 60 KSI de nuestro material de referencia: 13/60 = 0.21, o 21 por ciento. En este caso, utilizaremos una entrada de 0.984. ancho del troquel

Los tres de estos valores se insertan en nuestros cálculos básicos de tonelaje de conformación de la siguiente manera:

{[575 × (espesor del material) 2] / Ancho del troquel} × Factor material = Tonelaje por pie [(575 × 0.015625) / 0.984] × 0.21 = 1.917 Toneladas por pie

Ahora está en el tonelaje de perforación. Comenzando con un 0.125-in. radio de la punta del punzón, primero calculamos el valor del área de tierra y luego el tonelaje de perforación. Debido a que este material no aparece en la Figura 1, calculamos el multiplicador comparándolo con nuestra línea de base de 60 KSI: 13 KSI / 60 KSI = 0.21. Sabiendo esto, comenzamos nuestros cálculos.

Área de tierra = Radio de perforación × 12

Área de tierra = 0.125 × 12 = 1.5

Tonelaje de perforación = Área del terreno × Espesor del material × 25 × Multiplicador del material

Tonelaje de perforación = 1.5 × 0.125 × 25 × 0.21 = 0.984 ton

Por lo tanto, tomará aproximadamente 0,984 toneladas de fuerza de perforación para comenzar a romper la superficie del material. Todo esto muestra cómo la relación entre el radio de la punta del punzón, el ancho del troquel y la resistencia a la tracción del material determina dónde se produce una "curva pronunciada". En este ejemplo, la capacidad de la superficie del material para resistir la fuerza que se le aplica termina en 0.984 toneladas. Si luego aplicara las 1.917 toneladas de presión requeridas para formar el material con el área de tierra calculada, se arrugará la pieza.

Luego, teniendo en cuenta que las curvas pronunciadas son una función del material y no del radio de la punta del punzón, calculamos el radio interno mínimo para nuestra pieza de material dada. Como hicimos en el ejemplo anterior, primero realizamos varios problemas matemáticos de prueba y error, reemplazando el radio interior con un valor progresivamente mayor hasta que el tonelaje a formar sea menor que el tonelaje para perforar el material.

En este material blando, encontramos que no es hasta que alcanzamos un valor de radio de 0.250 pulg. Que adquirimos nuestro radio de curva interior mínimo.

Área de tierra = Radio de perforación × 12

Área de tierra = 0.250 × 12 = 3.0

Tonelaje de perforación = Área del terreno × Espesor del material × 25 × Multiplicador del material

Tonelaje de perforación = 3.0 × 0.125 × 25 × 0.21 = 1.968

Con un 0.250 en. radio, el tonelaje o la fuerza requerida para perforar la superficie es de 1.968 toneladas, según el área del terreno. El tonelaje para formar el material es 1.917 toneladas, lo que significa que no se producirá ninguna perforación o adelgazamiento del material.

Ahora hemos determinado que 0.250 pulg. Es el radio mínimo de curvatura. Entonces, ¿cuál es el radio interior flotado naturalmente para esta curva de aire? Para las curvas en las que el radio no se aproxima a una curva pronunciada, generalmente estimamos el radio flotado como un porcentaje del ancho del troquel, según la regla del 20 por ciento, con el 16 por ciento de acero laminado en frío de 60 KSI como nuestra línea de base. Comparando nuestro material de 13 KSI con la línea de base, ese porcentaje será de solo alrededor del 3 por ciento, por lo que nuestro radio estimado de flotación será muy pequeño y mucho menor que cuando la curva se vuelve pronunciada.

En este caso, calculamos el radio flotado en función de nuestra regla de oro acerca de dónde se dobla la curva, con un 63 por ciento del grosor del material de nuestra línea de base de acero suave de 60 KSI. Nuevamente, el porcentaje será mucho menor para nuestro material blando 13-KSI. Debido a que el material es mucho más suave, tendrá un radio interior mucho más pequeño que nuestro material de referencia, igual que el acero inoxidable transportaría un radio interior más grande en la pieza.

Para determinarlo, realizamos una comparación con nuestro material de referencia: 13 KSI / 60 KSI = 0.21; 0.21 × 0.63 = 0.1323. Dicho de otra manera, 13 KSI es el 21 por ciento de 60 KSI, y el 21 por ciento de nuestra línea base del 63 por ciento es el 13 por ciento. Entonces, de acuerdo con esto, el radio mínimo es del 13 por ciento de nuestros 0.984 pulgadas. apertura de la matriz: 0.984 × 0.13 = 0.127 pulg.

Esta estimación es inferior a la calculada anteriormente con 0.250 pulg. y como calculamos anteriormente, cualquier radio que sea menor a 0.250 pulg. hará que nuestra punta de punzón penetre y arrugue este material blando antes de formarlo. En este caso, elegiríamos nuestro "mínimo" 0.250-in de mayor valor. Radio para calcular nuestras deducciones de curva. Con un radio de punta de perforación de 0.250 pulg., Para evitar arrugas y crear una curva pronunciada, el material tomará el radio más grande de la punta de perforación, menos el factor de recuperación, o la ligera apertura del ángulo y el radio como el material es liberado de la presión.

Cuando trabaje con curvas pronunciadas en la formación de aire, debe utilizar el valor de radio mínimo para su tolerancia de curva (BA) y los cálculos de deducción de curva (BD). ¿Por qué? Porque si usa un valor de radio incorrecto, por ejemplo, cualquier radio de punta de perforación inferior al radio interior mínimo, sus cálculos estarán desactivados.