Durch Luftbiegung an einer Abkantpresse gebildete Radiusarten

Frage: Ich habe Ihre Kolumne schon länger gelesen und in meinem Shop haben wir viel darüber gestritten, was für eine scharfe Kurve eine Luftform ist und wie sie sich auf eine minimale Radiusbiegung bezieht. Sind sie dasselbe oder gibt es einen Unterschied? Könnten Sie uns dieses Thema bitte noch einmal ansehen, damit wir diese Konzepte und ihre Anwendung in der realen Welt besser verstehen können?

Antwort: Es gibt Zeiten, in denen es notwendig wird, die Definitionen von etwas zu erweitern und zu verfeinern - und dies ist eine dieser Zeiten. Nach monatelangen Recherchen zu verwandten Themen wie dem k-Faktor habe ich festgestellt, dass wir unsere Definitionen der verschiedenen Arten von Biegeradien wirklich ändern müssen.

Für die Luftumformung hatten wir drei akzeptierte Typen: Minimum, Radius und Tiefgang. Um all die Forschungen widerzuspiegeln, die in den letzten Jahrzehnten beim Blechbiegen durchgeführt wurden, ist es an der Zeit, eine genauere Terminologie zu verwenden.

Die fünf Ordnungen des Biegeradius

Es gibt fünf Ordnungen des inneren Biegeradius (Ir). Das Herzstück aller Dinge ist das Ir, worauf wir unsere Biegungszulagen (BA) und Biegungsabzüge (BD) berechnen. Die fünf sind wie folgt:

1. Scharfradius Biegung

2.Minimumradiusbiegung

3. Perfekte Radiusbiegung

4. Oberfläche oder Radiusbiegung

Biegung des Radius 5.Profound

Scharfe Radiusbiegung

Eine scharfe Radiusbiegung ist eine, bei der der Mittelpunkt der Biegung gefaltet ist. Diese Faltenbildung wird verursacht, wenn Druck auf einen Bereich ausgeübt wird, der so klein ist, dass die aufgebrachte Tonnage die Fähigkeit des Materials übersteigt, dieser Kraft zu widerstehen, wodurch die Stanznase die Materialoberfläche durchstechen kann.

Das Falten des Radiuszentrums verursacht Schwankungen in der Materialstärke (Mt), der Streckgrenze, der Zugfestigkeit und der Kornrichtung. Dies führt wiederum zu Winkeländerungen in der Endbiegung und zu Änderungen des Biegeabzugs (BD). Im schlimmsten Fall erzeugen scharfe Biegungen eine Schwachstelle im Blech und führen dazu, dass die Biegung im Endprodukt versagt.

Ob eine Kurve scharf wird, hängt vom Material ab und nicht von der schärfsten Schlagnase in Ihrem Geschäft. Wenn die Stempelspitze im Vergleich zu der zum Formen erforderlichen Tonnage zu klein ist, konzentriert sich die Last auf einen so kleinen Bereich, in dem der Stempel die Oberfläche des Materials zu durchstechen beginnt.

Von hier haben Sie zwei Möglichkeiten. Erstens: Bleiben Sie bei der scharfen Kurve und berechnen Sie den BA, den Außenrückschlag (OSSB) und den BD unter Verwendung des Werts für den natürlich schwebenden Radius. Wenn der Radius der Stanznase gleich bleiben muss, müssen Sie die Biegungswinkel während der Produktion genau beobachten. Da scharfe Biegungen die Oberfläche des Materials durchstechen, verstärken sie wiederum die Biegungswinkeländerungen aufgrund von Änderungen der Materialeigenschaften, der Kornrichtung, der Dicke und der Zug- und Streckfestigkeiten.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, BA, OSSB und BD immer noch mit dem natürlich geschwenkten Innenradius zu berechnen. Diesmal ändern Sie die Stanznase in einen Radius, der dem natürlich schwebenden Radius möglichst nahe kommt, ohne den Radiuswert zu überschreiten. Wenn Ihre Stanznase den Floatradiuswert überschreitet, nimmt das Material den neuen, größeren Radius an und ändert erneut alle BD-Werte und den leeren Bereich.

Wenn Sie den Radius der Stanznase so nah wie möglich halten, aber noch weniger als den schwebenden Ir-Wert halten, erhalten Sie den stabilsten und beständigsten Biegungswinkel und damit stabile lineare Abmessungen.

Minimale Radiusbiegung

Eine Biegung mit minimalem Radius ist nicht die schärfste Schlagnase, die im Laden erhältlich ist, was von vielen Ingenieuren und Programmierern oft falsch verstanden wird. Vielmehr kann ein minimaler Biegeradius je nach Kontext eine von zwei Dingen beschreiben.

Erstens ist es der Punkt, an dem die Biegung scharf wird und die Stanznase beginnt, die Oberfläche des Materials zu durchdringen. Nennen Sie es die Definition der Mindestgrenze (siehe Abbildung 1). Zweitens kann dies den kleinsten luftgeformten Innenradius bedeuten, den Sie erreichen können, ohne die Außenfläche der Biegung zu reißen.

In Bezug auf die zweite Definition listen Materiallieferanten häufig den minimalen Innenradius in Vielfachen von Mt auf, z. B. 1Mt, 2Mt. Um genauer zu sein, können Sie den minimalen Biegeradius mithilfe der Zugreduzierung eines bestimmten Materials berechnen.

Um die Dinge weiter zu verwirren, können Sie einen minimalen Biegeradius mit einer ausreichend scharfen Stanznase haben, die beginnt zu durchstechen (erste Definition) und auch Risse im Außenradius bilden. Unabhängig davon sind beide Definitionen eng miteinander verbunden, da sie etwas von der Materialzugfestigkeit abhängen. Je höher die Zugfestigkeit, desto größer muss die Stanznase sein, um ein Reißen an der Außenseite der Biegung zu vermeiden. Dies gilt auch für die Härte. Je härter das Material ist, desto größer muss der Radius sein.

Unabhängig davon, ob Sie die Mitte der Biegung falten oder nicht, beide Arten von Biegungen mit minimalem Radius (zusammen mit scharfen Biegungen) beeinträchtigen die Unversehrtheit und Gesamtkonsistenz des Materials. Warum ist das? Denn sowohl scharfe als auch minimale Biegungen führen zu übermäßigen Zugspannungen. Dies ändert die Form des Radius und verändert dadurch die Dehnung in der Biegung.

Bei Präzisionsblechen hat jedes Teil, jede Biegung und jeder Materialtyp bestimmte Eigenschaften, die dazu führen, dass jedes Teil seinen eigenen minimalen Biegeradius hat. Es wird nie dasselbe sein, und dies muss bei der Konstruktion von Blechteilen beachtet werden. Um Konsistenz zu gewährleisten, sollten Sie versuchen, Teile mit einem Innenradius zu entwerfen, der nahe an der Materialstärke liegt. Dies führt uns zu unserem nächsten Radius: der perfekten Biegung.

Die perfekte Radiusbiegung

Eine perfekte Radiusbiegung ist eine, bei der die Beziehung von Ir zu Mt 1 zu 1 ist (d. H. Ir ist gleich Mt), aber auch einen kleinen Bereich von Werten abdeckt, der mit dem minimalen Radius beginnt und bis zu 125 Prozent des Radius beträgt Mt.

Eine perfekte Radiusbiegung ist genau das - perfekt. Bei einer 1: 1-Beziehung von Ir zu Mt ist die Kurve in ihrem stabilsten Zustand, sodass Sie einen Radius mit den geringsten Abweichungen zwischen den Kurven erzeugen können. Sie erzeugen einen konsistenten Biegewinkel, konsistente Abmessungen und die geringste Rückfederung.

Diese 1: 1-Ir-zu-Mt-Beziehung ist auch der einzige Wert, bei dem die 8x-Regel mit gewölbter Wölbung gilt, dh die Würfelbreite sollte das 8-fache des Mt sein. Diese Regel wird ungültig, wenn das Verhältnis von Ir zu Mt größer oder kleiner wird.

Die Oberflächen- oder Radiuskurve und die profunde Radiuskurve

Oberflächen- oder Radiusbiegungen liegen dort, wo der Innenradius bis zu etwa 12-mal mehr als 125 Prozent beträgt. Auch dies ist ungefähr. Eine genauere obere Grenze für Radiusbiegungen hat mit dem Verhalten des Materials zu tun, das ich bald ansprechen werde.

Mit zunehmendem Ir-zu-Mt-Verhältnis nimmt auch die Rückfederung zu. Und wenn das Verhältnis von Ir zu Mt sehr groß ist, ist das Material selbst bei geringer Zugfestigkeit nicht sehr duktil und all dies kann zu Mehrfachbrüchen führen (siehe Abbildung 2). Mehrfachbrüche treten bei Materialien mit geringer Zugfestigkeit auf, die bei Materialien mit höherer Festigkeit weniger üblich sind. Sie manifestieren sich, wenn sich der Innenradius des Materials von der Stempelnase trennt. Multibreakage kann auftreten, wenn das Ir-zu-Mt-Verhältnis 12 zu 1 übersteigt, aber unter den richtigen Umständen kann es ein Verhältnis von 30 zu 1 sein.

Wann wird aus einer Radiusbiegung eine tiefgreifende Radiusbiegung? Man könnte es als Moment der Trennung des Materials vom Stempelradius beschreiben. Dies kann wiederum vorkommen, wenn das Ir-zu-Mt-Verhältnis 12: 1 übersteigt, in einigen Fällen jedoch bis zu 30: 1.

Materialattribute spielen eine wichtige Rolle bei den Ergebnissen, die Sie erzielen werden. In jedem Materialtyp oder in jeder Materialgruppe gibt es erhebliche Unterschiede in Bezug auf chemische Zusammensetzung, Behandlungen und Verhaltensweisen, so dass es schwierig ist, den genauen Punkt, an dem die Änderung auftritt, vorherzusagen.

Bis zu einem äußeren Biegungswinkel von 90 Grad folgt das Material der Kontur des Stempelradius. Dann aber wirken sowohl das Eindringen in den Werkzeugraum als auch die Rückfederung ihre Magie. Wenn der Winkel der externen Biegung zunimmt, wird die Rückfederung proportional zunehmen. Je weiter Sie gehen müssen, um die Rückfederung auszugleichen, desto größer ist der Abstand zwischen Ir und Rp, und desto kleiner wird der Ir relativ zum Stanzradius. Eine tiefe Radiusbiegung erfordert eine Art Kompensation oder Zurückschieben, damit das Material den Stempelradius nicht berührt (siehe Abbildung 3).

Übrigens könnten diese noch durch Biegeverfahren unterteilt werden: Luftbiegen, Bodenbildung, Prägen, Falten und Wischen. Das ist ein Thema für einen anderen Tag und eine weitere Kolumne. Unabhängig davon, wenn Sie sich in der Luftformung befinden, kann die Verwendung dieser fünf Begriffe jedem im Shop helfen, die gleiche Sprache zu sprechen, um Biegeprobleme zu meistern.