العودة إلى أساسيات تشكيل الهواء وثني الفرامل بالضغط

سؤال: لقد كنت أجد صعوبة في فهم كيفية ارتباط نصف قطر الانحناء (كما أشرت) في الطباعة باختيار الأداة. على سبيل المثال، نواجه حاليًا مشكلات مع بعض الأجزاء المصنوعة من الفولاذ A36 مقاس 0.5 بوصة. نستخدم اللكمات بقطر 0.5 بوصة لهذه الأجزاء. نصف قطرها و 4 بوصات. يموت. الآن إذا استخدمت قاعدة 20% وضربتها بـ 4 بوصات. عندما أقوم بزيادة فتحة القالب بنسبة 15% (للصلب)، أحصل على 0.6 بوصة. ولكن كيف يعرف المشغل كيفية استخدام ثقب نصف قطره 0.5 بوصة عندما تتطلب الطباعة نصف قطر انحناء يبلغ 0.6 بوصة؟
ج: لقد ذكرت أحد أكبر التحديات التي تواجه صناعة الصفائح المعدنية. وهذا مفهوم خاطئ يجب على المهندسين ومحلات الإنتاج مواجهته. لإصلاح ذلك، سنبدأ بالسبب الجذري، وطريقتي التكوين، وعدم فهم الاختلافات بينهما.
منذ ظهور آلات الثني في عشرينيات القرن الماضي وحتى يومنا هذا، قام المشغلون بتشكيل الأجزاء ذات الانحناءات أو الأرضية السفلية. على الرغم من أن ثني القاع قد أصبح قديمًا على مدار العشرين إلى الثلاثين عامًا الماضية، إلا أن طرق الثني لا تزال تتغلغل في تفكيرنا عندما نقوم بثني الصفائح المعدنية.
دخلت أدوات الطحن الدقيقة السوق في أواخر السبعينيات وغيرت النموذج. لذلك دعونا نلقي نظرة على كيفية اختلاف الأدوات الدقيقة عن أدوات المسوي، وكيف أدى التحول إلى الأدوات الدقيقة إلى تغيير الصناعة، وكيف يرتبط كل ذلك بسؤالك.
في عشرينيات القرن الماضي، تغير القالب من تجعدات الفرامل القرصية إلى قوالب على شكل حرف V مع اللكمات المطابقة. سيتم استخدام لكمة 90 درجة مع قالب 90 درجة. كان الانتقال من الطي إلى التشكيل خطوة كبيرة للأمام بالنسبة للصفائح المعدنية. إنه أسرع، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن لوحة الفرامل المطورة حديثًا يتم تشغيلها كهربائيًا - ولم يعد هناك حاجة إلى ثني كل منعطف يدويًا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن ثني لوحة الفرامل من الأسفل، مما يحسن الدقة. بالإضافة إلى المقاييس الخلفية، يمكن أن تعزى الدقة المتزايدة إلى حقيقة أن المثقاب يضغط نصف قطره داخل نصف قطر الانحناء الداخلي للمادة. يتم تحقيق ذلك من خلال تطبيق طرف الأداة على سمك مادة أقل من سمك المادة. نعلم جميعًا أنه إذا تمكنا من تحقيق نصف قطر ثابت للانحناء الداخلي، فيمكننا حساب القيم الصحيحة لطرح الانحناء وبدل الانحناء والتقليل الخارجي وعامل K بغض النظر عن نوع الانحناء الذي نقوم به.
في كثير من الأحيان، تحتوي الأجزاء على نصف قطر انحناء داخلي حاد جدًا. كان المصنعون والمصممون والحرفيون يعلمون أن الجزء سيصمد لأنه بدا وكأن كل شيء قد أعيد بناؤه - وفي الواقع كان الأمر كذلك، على الأقل مقارنة باليوم.
كل شيء جيد حتى يأتي شيء أفضل. جاءت الخطوة التالية للأمام في أواخر السبعينيات من القرن الماضي مع إدخال الأدوات الأرضية الدقيقة، وأجهزة التحكم العددية بالكمبيوتر، وأجهزة التحكم الهيدروليكية المتقدمة. الآن لديك السيطرة الكاملة على مكابح الضغط وأنظمتها. لكن نقطة التحول هي أداة دقيقة تغير كل شيء. لقد تغيرت جميع قواعد إنتاج الأجزاء عالية الجودة.
تاريخ التكوين مليء بالقفزات والحدود. في قفزة واحدة، انتقلنا من نصف قطر مرن غير متناسق لفرامل الألواح إلى نصف قطر مرن موحد تم إنشاؤه من خلال الختم والتجهيز والنقش. (ملاحظة: العرض ليس مثل الصب؛ يمكنك البحث في أرشيفات الأعمدة لمزيد من المعلومات. ومع ذلك، في هذا العمود أستخدم "الانحناء السفلي" للإشارة إلى طرق العرض والصب.)
تتطلب هذه الطرق حمولة كبيرة لتشكيل الأجزاء. بالطبع ، يعد هذا خبرًا سيئًا من نواحٍ عديدة بالنسبة لفرامل الضغط أو الأداة أو الجزء. ومع ذلك، فقد ظلت الطريقة الأكثر شيوعًا لثني المعادن لما يقرب من 60 عامًا حتى اتخذت الصناعة الخطوة التالية نحو التشكيل بالهواء.
إذًا، ما هو تكوين الهواء (أو انحناء الهواء)؟ كيف يعمل بالمقارنة مع المرن السفلي؟ تغير هذه القفزة مرة أخرى طريقة إنشاء نصف القطر. الآن، بدلاً من ختم نصف القطر الداخلي للانحناء، يشكل الهواء نصف قطر داخلي "عائم" كنسبة مئوية من فتحة القالب أو المسافة بين أذرع القالب (انظر الشكل 1).
الشكل 1. في ثني الهواء، يتم تحديد نصف القطر الداخلي للانحناء من خلال عرض القالب، وليس طرف المثقاب. نصف القطر "يطفو" داخل عرض النموذج. بالإضافة إلى ذلك، فإن عمق الاختراق (وليس زاوية القالب) يحدد زاوية انحناء قطعة العمل.
مادتنا المرجعية عبارة عن فولاذ كربوني منخفض السبائك مع قوة شد تبلغ 60000 رطل لكل بوصة مربعة ونصف قطر تشكيل الهواء يبلغ حوالي 16% من فتحة القالب. وتختلف النسبة حسب نوع المادة والسيولة والحالة وغيرها من الخصائص. ونظرًا للاختلافات في الصفائح المعدنية نفسها، فإن النسب المئوية المتوقعة لن تكون مثالية أبدًا. ومع ذلك، فهي دقيقة جدا.
يشكل هواء الألمنيوم الناعم نصف قطر يتراوح من 13% إلى 15% من فتحة القالب. تحتوي المواد المخللة والمزيتة المدرفلة على الساخن على نصف قطر لتكوين الهواء يتراوح من 14% إلى 16% من فتحة القالب. يتم تشكيل الفولاذ المدلفن على البارد (قوة الشد الأساسية لدينا هي 60.000 رطل لكل بوصة مربعة) عن طريق الهواء داخل دائرة نصف قطرها 15٪ إلى 17٪ من فتحة القالب. يبلغ نصف قطر تشكيل الهواء من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 ما بين 20% إلى 22% من فتحة القالب. مرة أخرى، هذه النسب لديها مجموعة من القيم بسبب الاختلافات في المواد. لتحديد النسبة المئوية لمادة أخرى، يمكنك مقارنة قوة الشد الخاصة بها بقوة الشد البالغة 60 KSI للمادة المرجعية لدينا. على سبيل المثال، إذا كانت المادة الخاصة بك تتمتع بقوة شد تبلغ 120-KSI، فيجب أن تتراوح النسبة بين 31% و33%.
لنفترض أن الفولاذ الكربوني لدينا لديه قوة شد تبلغ 60000 رطل لكل بوصة مربعة، وسمك 0.062 بوصة، وما يسمى بنصف قطر الانحناء الداخلي يبلغ 0.062 بوصة. قم بثنيه فوق الفتحة V للقالب 0.472 وستبدو الصيغة الناتجة كما يلي:
لذلك سيكون نصف قطر الانحناء الداخلي 0.075 ″ والذي يمكنك استخدامه لحساب بدلات الانحناء وعوامل K والسحب والطرح ببعض الدقة، على سبيل المثال إذا كان مشغل مكابح الضغط لديك يستخدم الأدوات المناسبة ويصمم الأجزاء حول الأدوات التي يستخدمها المشغلون مستخدم.
في المثال، يستخدم المشغل 0.472 بوصة. افتتاح الطوابع. دخل عامل الهاتف إلى المكتب وقال: "هيوستن، لدينا مشكلة. إنه 0.075." نصف قطر التأثير؟ يبدو أن لدينا مشكلة حقًا؛ أين نذهب للحصول على واحد منهم؟ أقرب ما يمكن أن نحصل عليه هو 0.078. "أو 0.062 بوصة. 0.078 بوصة. نصف قطر التثقيب كبير جدًا، 0.062 بوصة. نصف قطر التثقيب صغير جدًا.
ولكن هذا هو الاختيار الخاطئ. لماذا؟ لا يُنشئ نصف قطر الثقب نصف قطر انحناء داخلي. تذكر أننا لا نتحدث عن المرونة السفلية، نعم، طرف المهاجم هو العامل الحاسم. نحن نتحدث عن تكوين الهواء. عرض المصفوفة يخلق نصف قطر؛ اللكمة هي مجرد عنصر دفع. لاحظ أيضًا أن زاوية القالب لا تؤثر على نصف القطر الداخلي للانحناء. يمكنك استخدام المصفوفات الحادة أو على شكل حرف V أو القناة؛ إذا كان الثلاثة لديهم نفس عرض القالب، فستحصل على نفس نصف قطر الانحناء الداخلي.
يؤثر نصف قطر الثقب على النتيجة، ولكنه ليس العامل المحدد لنصف قطر الانحناء. الآن، إذا قمت بتكوين نصف قطر مثقوب أكبر من نصف القطر العائم، فسيأخذ الجزء نصف قطر أكبر. يؤدي هذا إلى تغيير بدل الانحناء، والانكماش، وعامل K، وخصم الانحناء. حسنًا، هذا ليس الخيار الأفضل، أليس كذلك؟ أنت تفهم – هذا ليس الخيار الأفضل.
ماذا لو استخدمنا 0.062 بوصة؟ شعاع الحفرة؟ هذه الضربة ستكون جيدة. لماذا؟ لأنه، على الأقل عند استخدام الأدوات الجاهزة، يكون أقرب ما يمكن إلى نصف قطر الانحناء الداخلي "العائم" الطبيعي. يجب أن يوفر استخدام هذه الثقب في هذا التطبيق انحناءًا ثابتًا ومستقرًا.
من الناحية المثالية، يجب عليك تحديد نصف قطر مثقوب يقترب من نصف قطر ميزة الجزء العائم، لكنه لا يتجاوزه. كلما كان نصف قطر الثقب أصغر بالنسبة لنصف قطر الانحناء العائم، كلما كان الانحناء غير مستقر ويمكن التنبؤ به، خاصة إذا انتهى بك الأمر إلى الانحناء كثيرًا. سوف تؤدي اللكمات الضيقة جدًا إلى تفتيت المادة وإنشاء انحناءات حادة مع قدر أقل من الاتساق والتكرار.
يسألني الكثير من الناس عن سبب أهمية سمك المادة فقط عند اختيار فتحة القالب. تفترض النسب المئوية المستخدمة للتنبؤ بنصف قطر تشكيل الهواء أن القالب المستخدم لديه فتحة قالب مناسبة لسمك المادة. أي أن فتحة المصفوفة لن تكون أكبر أو أصغر من المطلوب.
على الرغم من أنه يمكنك تقليل أو زيادة حجم القالب، إلا أن نصف القطر يميل إلى التشوه، مما يؤدي إلى تغيير العديد من قيم وظيفة الانحناء. يمكنك أيضًا رؤية تأثير مماثل إذا استخدمت نصف قطر الإصابة الخاطئ. وبالتالي، فإن نقطة البداية الجيدة هي القاعدة الأساسية لاختيار فتحة القالب ثمانية أضعاف سمك المادة.
في أحسن الأحوال، سيأتي المهندسون إلى المتجر ويتحدثون إلى مشغل مكابح الضغط. تأكد من أن الجميع يعرف الفرق بين طرق التشكيل. تعرف على الأساليب التي يستخدمونها والمواد التي يستخدمونها. احصل على قائمة بجميع اللكمات والقوالب الموجودة لديهم، ثم قم بتصميم الجزء بناءً على تلك المعلومات. ثم، في الوثائق، اكتب اللكمات والقوالب اللازمة للمعالجة الصحيحة للجزء. بالطبع، قد تكون لديك ظروف مخففة عندما يتعين عليك تعديل أدواتك، ولكن يجب أن يكون هذا هو الاستثناء وليس القاعدة.
أيها العملاء، أعلم أنكم جميعًا مدّعون، وأنا كنت واحدًا منهم! ولكن لقد ولت الأيام التي كان بإمكانك فيها اختيار مجموعة الأدوات المفضلة لديك. ومع ذلك، فإن إخبارك بالأداة التي يجب استخدامها لتصميم الأجزاء لا يعكس مستوى مهاراتك. إنها مجرد حقيقة من حقائق الحياة. نحن الآن مصنوعون من هواء رقيق ولم نعد مترهلين. لقد تغيرت القواعد.
FABRICATOR هي المجلة الرائدة في مجال تشكيل المعادن وتشغيل المعادن في أمريكا الشمالية. تنشر المجلة الأخبار والمقالات الفنية وتاريخ الحالات التي تمكن المصنعين من القيام بعملهم بكفاءة أكبر. يخدم FABRICATOR هذه الصناعة منذ عام 1970.
يتوفر الآن الوصول الرقمي الكامل إلى The FABRICATOR، مما يتيح لك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.
يتوفر الآن الوصول الرقمي الكامل إلى مجلة Tubing، مما يتيح لك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.
يتوفر الآن الوصول الرقمي الكامل إلى The Fabricator en Español، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيمة.
ينضم مايرون إلكينز إلى بودكاست The Maker ليتحدث عن رحلته من بلدة صغيرة إلى مصنع لحام...