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May 24, 2023

Stoßbiegen und Luftumformen von Blechen an der Abkantpresse

Fertnig / E+ / Getty Images Diesen Monat vertiefen wir uns in die Feinheiten des Bump-Biegens und kehren zu den Grundlagen der Luftformung zurück, indem wir die Beziehung zwischen der Matrizenöffnung, dem inneren Biegeradius,

Fertnig / E+ / Getty Images

Diesen Monat befassen wir uns mit den Feinheiten des Bump-Biegens und kehren zu den Grundlagen des Luftformens zurück, indem wir die Beziehung zwischen der Matrizenöffnung, dem inneren Biegeradius und der Materialstärke untersuchen.

Beide Themen zeigen, wie subtil und komplex Biegen sein kann. Was die Bump-Biegung betrifft, funktioniert das, was für Dickenmaterial funktioniert, möglicherweise nicht für Platten. Und wenn es darum geht, den inneren Biegeradius beim Luftumformen vorherzusagen, können unterschiedliche Materialien von verschiedenen Lieferanten zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen führen.

Frage: Ich habe kürzlich ein Exemplar Ihres Buches „Bending Basics“ gekauft. Ich habe eine Frage zum Stoßradiusbiegen, die Sie in Kapitel 44 behandeln, insbesondere bezüglich der Formel, die Sie für die ungefähre Eindringtiefe in das Werkstück verwenden.

Ich muss 0,125 Zoll dickes Material mit einem 26-Zoll-Winkel in einem 30-Grad-Winkel (gemessen von der Außenseite der Biegung) stoßformen. Radius. Ich habe Schwierigkeiten, die Gleichungen anzuwenden, die Sie in Ihrem Buch formulieren: Bogenlänge des Innenradius = 2πr × (Grad des Biegewinkels/360), wobei r dem durch die Erhebung gebildeten Innenradius entspricht. Wenn ich die Zahlen einsetze, erhalte ich einen Wert von 16,613 Zoll. Bogenlänge.

Geht man von 2 Grad pro Biegung aus, benötige ich 15 Unebenheiten, um einen Außenwinkel von 30 Grad zu erreichen (30/2 = 15). Das bedeutet, dass der Abstand zwischen den Unebenheiten (der Radiusabstand) 1,107 Zoll (16,613/15 = 1,107) betragen muss. Ich verdoppele das, um meine ideale Matrizenbreite von 2,214 Zoll zu erhalten. Schließlich berechne ich die ungefähre Eindringtiefe: [(Matrizenbreite/2) + Materialstärke – 0,02. Wenn ich die Zahlen eingebe, erhalte ich eine Eindringtiefe von 1,212 Zoll. Diese Eindringtiefe ergibt für mich keinen Sinn. Ich hoffe, Sie können mir sagen, was ich falsch mache!

Antwort: Es gibt mehrere Gründe, warum das bei Ihnen nicht funktioniert. Erstens funktioniert das Verfahren am besten für Materialien mit einer Stärke von 16 ga. und dünner – es ist wirklich nicht gültig für die Materialstärke, mit der Sie arbeiten. Dies bedeutet nicht, dass Biegungen mit Stoßradius bei dickeren Materialien nicht möglich sind. Sie können funktionieren, gelingen aber meist nicht sehr gut, da sie große Düsenöffnungen erfordern.

Der zweite und wichtigste Grund ist die Größe des Innenradius von 26 Zoll. Ein großer Radius eignet sich besser zum Rollen als zum Beulen auf einer Abkantpresse. Warum? Denn selbst wenn Ihre Biegung an jeder „erhöhten“ Biegelinie nur 2 Grad beträgt, ist der Abstand (Radiusneigung) zwischen den einzelnen Biegungen zu groß. Ein höckerförmiger Radius umfasst eine Reihe kleiner Abflachungen zwischen den einzelnen Biegungen, unabhängig davon, wie gering der Abstand zwischen den Biegelinien ist. Dennoch sollte die Außenfläche der Biegung glatt aussehen und sich glatt anfühlen. Wenn sich Unebenheiten mit einem großen Abstand zwischen den Biegelinien bilden, wird es schwieriger, dieses glatte Aussehen zu erreichen.

In Ihrem Fall ist die Außenfläche mit einem Abstand von 1,107 Zoll zwischen den Biegelinien nicht glatt (siehe Abbildung 1). Stattdessen erhalten Sie eine Reihe von Wohnungen mit einem Abstand von 1,107 Zoll. Bei einem Radius von 26 Zoll sind viel mehr Biegungen erforderlich, um eine glatte Außenfläche zu erhalten. Wenn Sie jede Biegung um einen halben Grad statt um 2 Grad erhöhen würden, müssten Sie 60 einzelne Biegungen erhöhen, um einen Erhöhungswinkel von 30 Grad zu erhalten. Der Radiusabstand zwischen den einzelnen Biegungen wird jedoch auf 0,223 Zoll reduziert, ein angemessener Wert.

Für die Matrizenbreite verdoppeln Sie normalerweise die Radiussteigung. Wenn Sie den Radiusabstand verdoppeln, erhalten Sie eine Matrizenöffnung, die etwas kleiner als die optimale Öffnung ist. Durch diese kleinere Matrizenöffnung kann das zu formende Material über beide Schultern gelegt werden, wodurch die Biegestelle stabilisiert wird (siehe Abbildung 2). In dem gerade genannten Beispiel würde die Matrizenöffnung 0,446 Zoll betragen, so dass Sie die Wahl haben, eine 0,472-Zoll-Matrize zu verwenden. oder ein 0,394-Zoll. Öffnung.

Wenn man davon ausgeht, dass Ihr Material 0,125 Zoll dick ist, wäre eine optimale Düsenöffnung 0,709 Zoll und würde eine Tonnage von etwa 1,07 pro Zoll für Stahl mit einer Zugfestigkeit von 60.000 PSI erfordern. Senken Sie die Düsenöffnung auf 0,394 Zoll, und Ihre Tonnage verdoppelt sich fast und springt auf 1,959 Tonnen pro Zoll. Diese erhöhte Tonnage mag für Sie ein Problem sein oder auch nicht, aber sie wird zweifellos das Material markieren, indem sie Falten in das bringt, was eigentlich sein sollte eine glatte Außenfläche sein.

ABBILDUNG 1. Der Radiusabstand (Abstand zwischen den Biegelinien) bestimmt, wie abgehackt oder glatt eine Stoßbiegung sein wird.

Mehr als viermal größer als ein 0,394-Zoll. sterben., Ihr 2,214-Zoll. Die Matrizenöffnung ist viel größer als für eine Biegung mit Bump-Radius erforderlich. Dies ist auch der Grund, warum Ihre ungefähren Zahlen zur Eindringtiefe weit davon entfernt zu sein scheinen.

Bevor Sie ein Beispiel dafür geben, wie dieser Prozess funktioniert, bedenken Sie einen wichtigen Punkt: Der Wert, den Sie berechnen, stellt den Eindringwert dar, bei dem der Nullpunkt am unteren Rand des Würfels liegt.

Schauen wir uns an, wie diese Berechnungen für die Materialstärken funktionieren, die für diese Art von Operation geeignet sind. Hier führen wir die Berechnungen für ein Stück 16-ga durch. Material mit einem 4-Zoll. Innenbiegeradius bei 90 Grad Biegewinkel.

Bogenlänge am Innenradius = 2πr × (Grad Biegewinkel/360)

Bogenlänge am Innenradius = 2π4 × (90/360) = 6,238 Zoll.

Biegungsgrade/Grad pro Biegung = Anzahl der Unebenheiten

90/2 = 45 Stöße

Radiusabstand (Abstand zwischen Unebenheiten) = Bogenlänge am Innenradius/Anzahl der Unebenheiten

Radiussteigung = 6,238/45 = 0,139

Ideale Matrizenbreite = Radiusteilung × 2

ABBILDUNG 2: Das Werkstück muss genau auf den Matrizenschultern aufliegen, damit das Teil rechtwinklig an den Messanschlägen anliegt.

Ideale Matrizenbreite = 0,139 × 2 = 0,278 Zoll.

Ungefähre Eindringtiefe = (Matrizenbreite/2) + Materialstärke – 0,02

Ca. Eindringtiefe = 0,139 + 0,062 – 0,02 = 0,181 Zoll.

Wie Sie sehen, waren Ihre Berechnungen zwar korrekt, aber für das Produkt, das Sie testen wollten, einfach nicht funktionsfähig. Theoretisch könnten Sie mit den Daten, die Sie für einen Biegungswinkel von 2 Grad an jeder Unebenheit berechnet haben, den 30-Grad-Erhebungsradius zwar erstellen, dieser wäre jedoch nicht glatt. Und wenn Sie bei einem kleineren Gesenk mit 60 Biegungen einen Biegewinkel von einem halben Grad erreichen würden, wäre die Anwendung sehr zeitaufwändig und wahrscheinlich unpraktisch. Außerdem könnte die übermäßige Tonnagebelastung die Teileoberfläche beschädigen.

Frage: Ich möchte den Zusammenhang zwischen der Matrizenöffnung und dem Innenradius wissen. Angenommen, ich forme 0,060 Zoll dickes Material über einem 0,472 Zoll dicken Material. sterben auf 90 Grad. Wie groß wird mein Radius sein?

Antwort: Sie suchen nach der 20-Prozent-Regel, mit der sich der ungefähre Radius einer luftgeformten Innenbiegung ermitteln lässt. Es ist nur ein Titel für eine Faustregel, ein Ausgangspunkt, und Sie müssen darauf vorbereitet sein, mit Fehlern umzugehen. Die meisten Fehler, auf die wir stoßen, sind auf das Material zurückzuführen. Die Wiederholgenauigkeit moderner Abkantpressen liegt im Mikrometerbereich, gemessen in einem Millionstel Meter, doch das Material weist allerlei Toleranzzonen auf. Nehmen Sie ein Stück A36 16-ga. Material. Der Dickentoleranzbereich für 16 ga. liegt zwischen 0,053 Zoll und 0,067 Zoll, eine Abweichung von 0,014 Zoll. Die Streckgrenze beginnt bei 36.000 PSI, kann aber bis zu 43.000 PSI betragen, was einem Unterschied von 13 % entspricht. Warum erzähle ich dir das? Denn wenn wir uns die 20 %-Regel ansehen, müssen wir uns darüber im Klaren sein, dass die von Ihnen berechnete Antwort niemals perfekt sein wird.

Nun zur Regel selbst. Die 20 %-Regel legt fest, wie der Luftradius in verschiedenen Materialien entsteht. Beim Luftumformen wird der Radius als Prozentsatz der Matrizenöffnung geformt:

Edelstahl 304: 20 % bis 22 % der Matrizenöffnung

60-KSI-zugfester kaltgewalzter Stahl (Basismaterial): 15 % bis 17 %

5052 H32 Aluminium: 10 % bis 12 %

Sie können mit dem mittleren Prozentsatz beginnen – 21 % für Edelstahl 304, 16 % für kaltgewalzten Stahl 60-KSI, 11 % für Aluminium 5052 H32 – und dann von dort aus anpassen. Was ist, wenn Sie ein anderes Material formen? Das ist einfach. Vergleichen Sie einfach die Zugfestigkeit des neuen Materials mit dem verwendeten Prozentsatz (16 %) für unser Basismaterial mit einer Zugfestigkeit von 60.000 PSI. Angenommen, Sie formen Material mit einer Zugfestigkeit von 120.000 PSI. In diesem Fall würden Sie den Prozentsatz wie folgt ermitteln:

Prozentsatz der Matrizenöffnung für luftgeformten Radius = 0,16 × (Materialzugfestigkeit in PSI/60.000)

Prozentsatz der Matrizenöffnung für luftgeformten Radius = 0,16 × (120.000/60.000) = 0,32 oder 32 %

Hier wird die Beziehung zwischen dem inneren Biegeradius und der Matrizenöffnung hergestellt, vorausgesetzt, Sie verwenden eine für die Dicke geeignete Matrizenöffnung. (Anmerkung des Herausgebers: Weitere Informationen hierzu finden Sie unter „Matrizenauswahl für die Abkantpresse“ auf TheFabricator.com.) Unter der Annahme, dass Ihre Matrizenauswahl möglichst optimal ist, multiplizieren Sie die Matrizenöffnung mit dem mittleren Prozentsatz des Materials. Für unser A36-Beispiel sind das 16 %. So würden Sie es auf Ihr 0,472-Zoll-Gerät anwenden. Matrizenöffnung:

0,472 × 0,16 = 0,075 Zoll. Innenbiegeradius

Ändern Sie den Prozentwert in den Berechnungen, wenn die Zahlen klein oder groß sind. Sie werden feststellen, dass die Prozentwerte einigermaßen genau sind, insbesondere wenn Sie Ihr Material nur bei einem einzigen Lieferanten beziehen. Wenn Sie mehrere Lieferfirmen nutzen, empfiehlt es sich, für alle Berechnungen den mittleren Prozentwert zu verwenden. Sobald Sie den entsprechenden Prozentsatz gefunden und mit der Matrizenöffnung multipliziert haben, verwenden Sie diesen Wert, um Ihre Biegezugaben und Biegeabzüge zu berechnen.

Eine letzte Sache: Die 20 %-Regel gilt nur für die Luftformung. Beim Biegen und Prägen von unten wird der Radius der Stempelnase in das Material eingeprägt, sodass die Matrizenöffnung den inneren Biegeradius nicht beeinflusst.