חזרה ליסודות של עיצוב אוויר וכיפוף בלמי לחץ

שאלה: אני מתקשה להבין כיצד רדיוס הכיפוף (כפי שציינתי) בהדפסה קשור לבחירת הכלי. לדוגמה, כרגע יש לנו בעיות עם חלקים מסוימים העשויים מפלדת A36 בקוטר 0.5 אינץ'. אנו משתמשים במחוררים בקוטר 0.5 אינץ' עבור חלקים אלה, רדיוס ותבנית בקוטר 4 אינץ'. כעת, אם אני משתמש בכלל 20% ומכפיל ב-4 אינץ', כשאני מגדיל את פתח התבנית ב-15% (עבור פלדה), אני מקבל 0.6 אינץ'. אבל איך המפעיל יודע להשתמש במחורר ברדיוס 0.5 אינץ' כאשר ההדפסה דורשת רדיוס כיפוף של 0.6 אינץ'?
א: הזכרת את אחד האתגרים הגדולים ביותר העומדים בפני תעשיית הפח. זוהי תפיסה מוטעית שגם מהנדסים וגם בתי ייצור צריכים להתמודד איתה. כדי לתקן זאת, נתחיל בשורש הבעיה, בשתי שיטות הייצור, ובחוסר הבנת ההבדלים ביניהן.
מהופעתן של מכונות הכיפוף בשנות ה-20 של המאה ה-20 ועד ימינו, מפעילים יצרו חלקים עם כיפופים תחתונים או ליטושים. למרות שכיפוף תחתון יצא מהאופנה ב-20 עד 30 השנים האחרונות, שיטות הכיפוף עדיין מחלחלות לחשיבה שלנו כשאנחנו מכופפים יריעות מתכת.
כלי השחזה מדויקים נכנסו לשוק בסוף שנות ה-70 ושינו את הפרדיגמה. אז בואו נבחן כיצד כלים מדויקים שונים מכלי הקצעה, כיצד המעבר לכלי השחזה מדויקים שינה את התעשייה, ואיך כל זה קשור לשאלתך.
בשנות ה-20 של המאה ה-20, עיצוב העץ השתנה מקמטי בלם דיסק למשבצות בצורת V עם אגרופים תואמים. מאגרוף בזווית של 90 מעלות ישמש יחד עם תבנית בזווית של 90 מעלות. המעבר מקיפול לעיצוב היה צעד גדול קדימה עבור יריעות מתכת. זה מהיר יותר, בין היתר משום שבלם הפלטה שפותח לאחרונה מופעל חשמלית - אין עוד כיפוף ידני של כל כיפוף. בנוסף, ניתן לכופף את בלם הפלטה מלמטה, מה שמשפר את הדיוק. בנוסף למדידות האחוריות, ניתן לייחס את הדיוק המוגבר לעובדה שהמאגרוף לוחץ את הרדיוס שלו לתוך רדיוס הכיפוף הפנימי של החומר. זה מושג על ידי הפעלת קצה הכלי על עובי חומר קטן מהעובי. כולנו יודעים שאם נוכל להשיג רדיוס כיפוף פנימי קבוע, נוכל לחשב את הערכים הנכונים עבור חיסור כיפוף, תוספת כיפוף, צמצום חיצוני וגורם K ללא קשר לסוג הכיפוף שאנו מבצעים.
לעתים קרובות מאוד לחלקים יש רדיוסי כיפוף פנימיים חדים מאוד. היצרנים, המעצבים והאומנים ידעו שהחלק יחזיק מעמד משום שנראה כאילו הכל נבנה מחדש - ולמעשה כך היה, לפחות בהשוואה להיום.
הכל טוב עד שמשהו טוב יותר יגיע. הצעד הבא קדימה הגיע בסוף שנות ה-70 עם הצגת כלי השחזה מדויקים, בקרי מחשב מספריים ובקרות הידראוליות מתקדמות. כעת יש לך שליטה מלאה על בלם המכבש ומערכותיו. אבל נקודת המפנה היא כלי השחזה מדויקת שמשנה הכל. כל הכללים לייצור חלקים איכותיים השתנו.
ההיסטוריה של היווצרותה מלאה בקפיצות וגבולות. בקפיצה אחת, עברנו מרדיוסי גמישות לא עקביים עבור בלמי פלטות לרדיוסי גמישות אחידים שנוצרו באמצעות הטבעה, ליטוש יסודי והטבעה. (הערה: טיוח אינו זהה ליציקה; עיינו בארכיון הטור למידע נוסף. עם זאת, בטור זה, אני משתמש ב"כיפוף תחתון" כדי להתייחס הן לשיטות טיוח והן לשיטות יציקה.)
שיטות אלו דורשות טונות משמעותיות לעיצוב החלקים. כמובן, במובנים רבים אלו חדשות רעות עבור בלם המכבש, הכלי או החלק. עם זאת, הן נותרו שיטת כיפוף המתכת הנפוצה ביותר במשך כמעט 60 שנה עד שהתעשייה עשתה את הצעד הבא לכיוון עיצוב באוויר.
אז מהי יצירת אוויר (או כיפוף אוויר)? כיצד זה עובד בהשוואה לכיפוף תחתון? קפיצה זו משנה שוב את אופן יצירת הרדיוסים. כעת, במקום לחרוט את הרדיוס הפנימי של הכיפוף, האוויר יוצר רדיוס פנימי "צף" כאחוז מפתח התבנית או המרחק בין זרועות התבנית (ראה איור 1).
איור 1. בכיפוף אוויר, הרדיוס הפנימי של הכיפוף נקבע על ידי רוחב התבנית, ולא על ידי קצה המחורר. הרדיוס "צף" בתוך רוחב התבנית. בנוסף, עומק החדירה (ולא זווית התבנית) קובע את זווית כיפוף חומר העבודה.
חומר הייחוס שלנו הוא פלדת פחמן נמוכה מסגסוגת עם חוזק מתיחה של 60,000 psi ורדיוס יצירת אוויר של כ-16% מחור השבב. האחוז משתנה בהתאם לסוג החומר, לנזילות, למצב ולמאפיינים אחרים. עקב הבדלים בפח עצמו, האחוזים החזויים לעולם לא יהיו מושלמים. עם זאת, הם מדויקים למדי.
אוויר מאלומיניום רך יוצר רדיוס של 13% עד 15% מפתח התבנית. חומר חם מגולגל, כבוש ומשמן, בעל רדיוס יצירת אוויר של 14% עד 16% מפתח התבנית. פלדה מגולגלת בקור (חוזק מתיחה בסיסי שלנו הוא 60,000 psi) נוצרת על ידי אוויר ברדיוס של 15% עד 17% מפתח התבנית. רדיוס יצירת אוויר של פלדת אל-חלד 304 הוא 20% עד 22% מחור התבנית. שוב, לאחוזים אלה יש טווח ערכים עקב הבדלים בחומרים. כדי לקבוע את האחוז של חומר אחר, ניתן להשוות את חוזק המתיחה שלו לחוזק המתיחה 60 KSI של חומר הייחוס שלנו. לדוגמה, אם לחומר שלך יש חוזק מתיחה של 120-KSI, האחוז צריך להיות בין 31% ל-33%.
נניח שלפלדת הפחמן שלנו יש חוזק מתיחה של 60,000 psi, עובי של 0.062 אינץ', ומה שנקרא רדיוס כיפוף פנימי של 0.062 אינץ'. כופפו אותה מעל חור ה-V של תבנית 0.472 והנוסחה המתקבלת תיראה כך:
אז רדיוס הכיפוף הפנימי שלך יהיה 0.075 אינץ', ובעזרתו תוכל לחשב את אפשרויות הכיפוף, גורמי K, נסיגה וחיסור כיפוף בדיוק מסוים - כלומר, אם מפעיל בלם הלחץ שלך משתמש בכלים הנכונים ומתכנן חלקים סביב הכלים שבהם משתמשים המפעילים.
בדוגמה, המפעיל משתמש ב-0.472 אינץ'. פתיחת בול. המפעיל ניגש למשרד ואמר, "יוסטון, יש לנו בעיה. זה 0.075." רדיוס פגיעה? נראה שיש לנו באמת בעיה; איפה אנחנו הולכים כדי להשיג אחד מהם? הכי קרוב שאנחנו יכולים להשיג הוא 0.078. "או 0.062 אינץ'. 0.078 אינץ'. רדיוס הניקוב גדול מדי, 0.062 אינץ'. רדיוס הניקוב קטן מדי."
אבל זו בחירה שגויה. למה? רדיוס הניקוב לא יוצר רדיוס כיפוף פנימי. זכרו, אנחנו לא מדברים על כיפוף תחתון, כן, קצה החותך הוא הגורם המכריע. אנחנו מדברים על היווצרות אוויר. רוחב המטריצה ​​יוצר רדיוס; הניקוב הוא רק אלמנט דוחף. שימו לב גם שזווית התבנית אינה משפיעה על הרדיוס הפנימי של הכיפוף. ניתן להשתמש במטריצות חדות, בצורת V או בצורת תעלה; אם לשלושתן יש את אותו רוחב תבנית, תקבלו את אותו רדיוס כיפוף פנימי.
רדיוס הניקוב משפיע על התוצאה, אך אינו הגורם הקובע את רדיוס הכיפוף. כעת, אם תיצרו רדיוס ניקוב גדול יותר מהרדיוס הצף, החלק יקבל רדיוס גדול יותר. זה משנה את מרווח הכיפוף, הכיווץ, גורם ה-K וניכוי הכיפוף. ובכן, זו לא האפשרות הטובה ביותר, נכון? אתם מבינים - זו לא האפשרות הטובה ביותר.
מה אם נשתמש ברדיוס פגיעה של 0.062 אינץ'? הפגיעה הזו תהיה טובה. למה? כי, לפחות כשמשתמשים בכלים מוכנים, היא קרובה ככל האפשר לרדיוס הכיפוף הפנימי ה"צף" הטבעי. השימוש בניקוב הזה ביישום זה אמור לספק כיפוף עקבי ויציב.
באופן אידיאלי, עליכם לבחור רדיוס ניקוב שמתקרב, אך לא עולה על, רדיוס החלק הצף. ככל שרדיוס הניקוב קטן יותר ביחס לרדיוס הכיפוף הצף, כך הכיפוף יהיה לא יציב וצפוי יותר, במיוחד אם בסופו של דבר תתקפו הרבה. ניקובים צרים מדי יתקמטו את החומר וייצרו כיפופים חדים עם פחות עקביות וחזרתיות.
אנשים רבים שואלים אותי מדוע עובי החומר משנה רק בבחירת חור במטס. האחוזים המשמשים לחיזוי רדיוס יצירת האוויר מניחים שלתבנית בה נעשה שימוש יש פתח תבנית המתאים לעובי החומר. כלומר, חור המטריצה ​​לא יהיה גדול או קטן מהרצוי.
למרות שניתן להקטין או להגדיל את גודל התבנית, הרדיוסים נוטים להתעוות, מה שמשנה רבים מערכי פונקציית הכיפוף. ניתן לראות אפקט דומה גם אם משתמשים ברדיוס פגיעה שגוי. לכן, נקודת התחלה טובה היא כלל האצבע לבחור פתח תבנית גדול פי שמונה מעובי החומר.
במקרה הטוב, מהנדסים יגיעו לסדנה וידברו עם מפעיל בלם הלחץ. ודאו שכולם יודעים את ההבדל בין שיטות היציקה. גלו באילו שיטות הם משתמשים ובאילו חומרים הם משתמשים. קבלו רשימה של כל המחוררים והמפות שיש להם, ולאחר מכן תכננו את החלק על סמך מידע זה. לאחר מכן, בתיעוד, רשמו את המחוררים והמפות הנחוצים לעיבוד נכון של החלק. כמובן, ייתכנו נסיבות מקלות כאשר תצטרכו לכוונן את הכלים שלכם, אך זה צריך להיות היוצא מן הכלל ולא הכלל.
מפעילים, אני יודע שכולכם יומרנים, אני בעצמי הייתי אחד מהם! אבל חלפו הימים שבהם יכולתם לבחור את סט הכלים המועדף עליכם. עם זאת, אם יגידו לכם איזה כלי להשתמש לתכנון חלק, זה לא משקף את רמת המיומנות שלכם. זו פשוט עובדת חיים. אנחנו עשויים מאוויר דליל ולא עוד רגועים. הכללים השתנו.
FABRICATOR הוא מגזין עיבוד המתכת המוביל בצפון אמריקה. המגזין מפרסם חדשות, מאמרים טכניים ותולדות מקרים המאפשרים ליצרנים לבצע את עבודתם בצורה יעילה יותר. FABRICATOR משרתת את התעשייה מאז 1970.
גישה דיגיטלית מלאה ל-The FABRICATOR זמינה כעת, ומעניקה לכם גישה נוחה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
גישה דיגיטלית מלאה למגזין Tubing זמינה כעת, ומעניקה לכם גישה נוחה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
גישה דיגיטלית מלאה ל-The Fabricator בספרדית זמינה כעת, ומספקת גישה נוחה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
מיירון אלקינס מצטרף לפודקאסט The Maker כדי לדבר על המסע שלו מעיירה קטנה לרתך במפעל...