Analyse van de k-factor bij het buigen van plaatstaal: deel II

Een diepe duik in de k-factor, wat het is en waarom het ertoe doet

Figuur 1

De k-factor wordt gedefinieerd als de verschuiving van de neutrale as tijdens buigen (t) gedeeld door de materiaaldikte (Mt)

Van alle wiskundige constanten bij het vervaardigen van precisie plaatwerk valt de k-factor op. Het is de basiswaarde die nodig is om de buigrechten (BA) en uiteindelijk de buigaftrek (BD) te berekenen. Je zou kunnen zeggen dat het de roux van deprecisie buigende gumbo. Als je de roux goed hebt, ben je op weg om een ​​smakelijke maaltijd te maken.

● Een snel overzicht

De neutrale as is een theoretisch gebied dat op 50 procent van de materiaaldikte (Mt) ligt terwijl het niet gespannen en vlak is. Tijdens het buigen verschuift die as naar de binnenkant van de bocht. De k-factorwaarde geeft aan hoe ver de neutrale as isverschuift tijdens het buigen. In het bijzonder is de k-factorwaarde de nieuwe positie van de neutrale as na buigen, gemarkeerd \"t \" in Figuur 1, gedeeld door de materiaaldikte (k-factor = t / Mt).

Er gaat veel in op deze waarde en verschillende factoren die hierop van invloed zijn, waarvan we er veel vorige maand hebben besproken. Deze omvatten de minimale buigradius, zowel als het gaat om de materiaaldikte (zoals gespecificeerd door materiaalleveranciers)en als de grens tussen \"scherpe \" en \"minimale \" bocht in een luchtvorm. Dit laatste is wanneer de druk om te vormen groter is dan de druk om te doorboren, waardoor uiteindelijk een vouw ontstaat in het midden van de bocht.

De korrelrichting heeft ook invloed op de k-factor, evenals de materiaaldikte en hardheid. Deze maand bespreek ik aanvullende factoren die van invloed zijn op de k-factor en loop ik vervolgens door een handmatige berekening.

●Buigmethode

Bij alle k-factor-variabelen die vorige maand zijn besproken, zijn er nog een paar toegevoegd, waarvan de eerste de vormingsmethode is: luchtbuigen, dieptepunt of munten. Laten we eerst een back-up maken en enkele basisprincipes behandelen: bodems, of onderbuiging, is niet hetzelfdeals munten.

Bij het munten komt het materiaal volledig in contact met de zijkanten van de stempel en de zijkanten van de matrijs (zie figuur 2). Op dit punt en daarna wordt het materiaal onder extreme hoeveelheden kracht gezet, zo extreem dat de ponspuntdringt door de neutrale as en de stempel en matrijs komen samen op een positie die kleiner is dan de materiaaldikte.

Dit verdunt het materiaal aan de onderkant van de slag ernstig. Deze tonnagebelastingen zijn groot genoeg om ervoor te zorgen dat de metallurgische structuur opnieuw wordt uitgelijnd, zodat u een straal kunt creëren die zo klein is als u nodig heeft. Een zeer scherpe, scherpe binnenkantbuigradius (Ir) wordt over het algemeen beschouwd als het doel van een coined bocht.

Bottoming daarentegen vereist ruimte tussen de stempel en de matrijshoek. De aflopende ponspunt dwingt het materiaal om de pons te wikkelen; naarmate de stempel kracht blijft uitoefenen, wordt het materiaal opengedrukt om zich aan de vorm aan te passenmatrijshoek (zie Figuur 3).

Werkelijke bodeming vindt plaats vanaf de materiaaldikte tot ongeveer 20 procent boven de materiaaldikte, waarbij alleen de binnenste buigradius wordt samengedrukt met kracht van de ponspunt, waardoor het materiaal verder dunner wordt op het punt vanbuigen.

Figuur 2

Bij het munten komt het materiaal volledig in contact met zowel de stempel als de matrijs. De ernstige

verdunning verlicht de materiaalspanning en zorgt er op zijn beurt voor dat de k-factor lager is dan tijdens het uitbodemen.

Luchtvorming of luchtbuiging domineert de moderne precisiebuiging (zie figuur 4). Luchtvorming is een driepuntsbocht; dat wil zeggen, de gereedschappen maken op drie punten contact met de bocht - bij de ponspunt en de twee radii die naar de matrijsopening leiden. Dede uitzetting en compressie van materiaal tijdens het vormen zijn afhankelijk van de materiaaleigenschappen.

In tegenstelling tot bodem of coining, creëert luchtvorming een zwevende straal op basis van een percentage van de matrijsopening, en de hoek wordt bepaald door de penetratiediepte van de pons in de matrijsruimte. Tonnages zijn relatief klein vergeleken metdieptepunt en munten. Het proces vereist ook nauwkeurige afkantpersen en gereedschappen. Veel oudere afkantpersen zijn niet geschikt voor luchtbuiging.

Hoe beïnvloeden al deze buigmethoden de k-factorwaarde? Luchtvorming is onze basismethode voor het definiëren van de k-factor, neutrale as en BA. Vergeleken met luchtbuigen zal de bodem een ​​hogere k-factorwaarde hebben. Ten minste eenUit onderzoek is gebleken dat het omschakelen van luchtvorming naar bodemvorming met hetzelfde materiaal en gereedschap de k-factorwaarde met 15 procent verhoogt. Dit komt door de aanzienlijke vervorming die optreedt bij de straal.

Munten elimineren spanningen in het materiaal. Dit wordt bereikt met een druk die zo groot is dat al het metaal in de straal en in de omliggende vlakke gebieden naar hun vloeigrens wordt gebracht. Het loslaten van stress is eenbelangrijke factor achter waarom het muntproces de terugvering elimineert. Deze verlichting van interne spanning zorgt ervoor dat de neutrale as terug beweegt naar het binnenoppervlak van de bocht, vergeleken met de positie van de neutrale as tijdensdieptepunt.

●Matrijs breedte

Zoals we vorige maand hebben behandeld, wordt de k-factor kleiner wanneer u de materiaaldikte vergroot - als u dat wil zeggen, u gebruikt de juiste matrijsopening voor de materiaaldikte bij de hand. Maar als je je materiaaldikte vergroot en hetzelfde houdtpunch en die-combinatie, een ander fenomeen treedt op. Een grotere materiaaldikte vorming met dezelfde combinatie van stempel en matrijs verhoogt de wrijving en vermindert het vermogen van het materiaal om over de matrijsradius te glijden. Deze stijgingveroorzaakt grotere materiaalvervorming in de bocht, waardoor de k-factorwaarde toeneemt.

Evenzo, als u dezelfde materiaaldikte behoudt maar de matrijsbreedte verkleint, neemt de k-factor toe. Experimenten hebben aangetoond dat hoe kleiner de matrijsopening wordt, hoe groter de k-factor. Wanneer de materiaaldikte blijft bestaanconstant is, vereist de kleinere matrijs aanzienlijk meer kracht om dezelfde buighoek te bereiken.

●Wrijvingscoëfficiënt

Een wrijvingscoëfficiënt is de verhouding tussen de wrijvingskracht tussen twee objecten die tegen elkaar bewegen. De kinetische wrijvingscoëfficiënt is de weerstand tegen beweging, de\"sleepkracht\" tussen twee objectenwanneer de een langs de ander beweegt.

De wrijvingscoëfficiënt hangt af van de objecten die wrijving veroorzaken - in ons geval het plaatstaal of de plaat die over de radii op de bovenhoeken van de matrijs schuift. De waarde kan tussen 0 liggen (wat betekent dat er geen wrijving aanwezig is) tot1.

Wat betekent dit voor jou? Naarmate het metaal harder en / of dikker wordt, neemt de k-factor af, zoals vorige maand besproken. Waarom precies? Het komt terug op de wrijvingscoëfficiënt en de spanning en druk die tijdens het vormen wordt veroorzaakt.

●Een overzicht van de ingrediënten

Samenvattend, de k-factor \"neemt toe \" betekent dat de neutrale as dichter bij het midden van de plaatdikte komt. Zeggen dat de k-factor \"afneemt \" betekent dat de neutrale as verder naar binnen verschuift naar het binnenoppervlak van de bocht.

figuur 3

Bij het diepen (wat anders is dan munten), wikkelt het materiaal zich rond de neergaande pons.

Voortdurende druk dwingt het metaal dan open tegen de matrijshoek. Materiaalvervorming bij de straal tijdens

dieptepunt veroorzaakt de k-factor hoger is dan tijdens een luchtvorm.

Laten we daarmee de k-factor gumbo-ingrediënten bekijken, te beginnen met de buigradius. Stel dat u de binnenste buigradius verkleint in verhouding tot de materiaaldikte. Wanneer je een kleine straal met de korrel buigt, kun je dit inducerenkraken aan de buitenkant van de bocht. Als u zo ver gaat dat u de buiglijn aan de binnenkant van de buigradius doorboort met een veel te scherpe ponspunt, breiden de korrels zich uit aan de buitenkant van de bocht, waardoor de neutrale as gedwongen wordt naar binnen te bewegen -het verlagen van de k-factor.

Wanneer u de vormmethode wijzigt van luchtvorming naar dieptepunt, neemt de k-factor toe als reactie op vervorming en een aanzienlijke verdunning van de buigradius. Wanneer u van bodem naar munt verandert, neemt de k-factor af als stresswordt ontlast en de neutrale as beweegt meer naar het binnenoppervlak van de bocht.

Als materiaal dikker en harder wordt, neemt de k-factor af. Maar als u de materiaaldikte verandert zonder uw gereedschap te veranderen, verandert de buigkracht. Om deze reden neigt de k-factor toe te nemen met de dikte van demateriaal wanneer het materiaal wordt gevormd over dezelfde combinatie van pons en matrijs. Evenzo, als u uw materiaaldikte constant houdt maar een smallere matrijsbreedte gebruikt, neemt de k-factor toe.

●Nauwkeurigheidsniveaus

Nu je weet hoe de ingrediënten op elkaar inwerken, gaan we koken. Bekijk figuur 5, voordat u de vergelijkingen induikt, waarin de termen worden weergegeven die voor deze discussie worden gebruikt.

Nogmaals, voor veel toepassingen krijgt u met een gemiddelde k-factorwaarde van 0,44468 dichtbij genoeg. In feite heb ik dit k-factor-gemiddelde gebruikt voor de BA-formule die vele malen eerder in deze kolom is gegeven:

BA = [(0,17453 × Ir) + (0,0078 × Mt)] ×

Externe buighoek

Dat \"0.0078 \" is het resultaat van π / 180 × 0.446 - en dat 0.446 is ons k-factor gemiddelde.

Winkeltechnici hebben ook andere snelle en vuile methoden gebruikt voor het berekenen van de k-factor, een daarvan is gebaseerd op de verhouding tussen straal en materiaaldikte. Als de straal kleiner is dan het dubbele van de materiaaldikte, is de k-factor 0,33;als de straal groter is dan het dubbele van de materiaaldikte, is de k-factor 0,5. Dit werkt prima als je bijvoorbeeld kiepwagens vormt.

Maar als je wat meer nauwkeurigheid nodig hebt, kies dan je k-factor uit een grafiek, zoals in figuur 6.

Figuur 4

Luchtbuiging heeft een zwevende straal die zich vormt als percentage van de matrijsopening.

Meten van proefstukken

Als u nog meer nauwkeurigheid nodig heeft, kunt u de k-factor helemaal opnieuw berekenen op basis van enkele testbochten. Zoals besproken, kan een verandering in een variabele onze k-factor veranderen. In de meeste gevallen is het nodig om een ​​precieze k-factor te bepalenten minste drie proefstukken van dezelfde materiaalkwaliteit en -dikte, idealiter van dezelfde bron, gebogen onder dezelfde omstandigheden, met dezelfde korrelrichting.

Om de k-factor te berekenen, moet je wat informatie verzamelen: met name de BA en de Ir. Meet elk teststuk, bepaal het gemiddelde en voeg die waarde vervolgens in de k-factorformule in, waar ik later op terugkom.

Meet eerst de teststukken zo nauwkeurig mogelijk af. Om de Ir te vinden, meet u het gevormde stuk met een speldmeter of radiusmeter of, als u een betere nauwkeurigheid wilt, een optische comparator.

Het meten van de BA wordt een beetje ingewikkelder. Nogmaals, de BA is de booglengte van de neutrale as, die, zoals besproken, tijdens het buigen naar binnen is verschoven. Meet eerst de platte afmeting, voordat u gaat vormen, en zoek dan de BA.

●Het meten van buigtoeslag voor 90 graden

Als uw bocht gelijk is aan 90 graden, kunt u de totale buitenmaat van het gevormde onderdeel meten en vervolgens de Mt en de gemeten Ir aftrekken van de buitenflensmaat; dit geeft u de binnenbeenmaat. Voeg je twee binnenbeen toeafmetingen samen, trek dan de platte afmeting af en je krijgt de BA:

Binnenbeenmaat voor bocht 90 ° =

Buitenafmeting - Mt - Ir

Gemeten binnenbeenafmetingen - Plat gemeten = BA

Nogmaals, deze vergelijking werkt alleen voor bochten van 90 graden, voornamelijk vanwege hoe de straal en beenafmetingen zich verhouden onder een hoek van 90 graden. Technisch gezien komt dit omdat de platte beenlengte de Ir op het raakpunt raakt.

●Groter of kleiner dan 90 graden

Om de BA te meten voor bochten met hoeken groter of kleiner dan 90 graden, wordt het ingewikkelder. Begin met de gemeten punten van het teststuk en vertrouw vervolgens op wat rechthoekige trigonometrie om de binnenbeenafmetingen te vinden.

Figuur 5

De terminologie die voor deze discussie wordt gebruikt, wordt hier gepresenteerd.

Merk op dat de volgende trigonometrievergelijkingen niet de enige opties zijn. U kunt verwijzen naar elke trigonometrereferentie, online of in uw bibliotheek, om verschillende vergelijkingen te vinden waarmee u verschillende kanten en hoeken van een rechts kunt oplossen.hoek driehoek.

Laten we eerst een externe hoek van minder dan 90 graden aanpakken. Beschouw de externe buighoek van 60 graden in figuur 7. De volgende stappen verwijzen rechtstreeks naar de stappen waarnaar in de figuur wordt verwezen, en u moet deze stappen herhalen voorhet tweede binnenbeen.

Stap 1: Meet maat A op het proefstuk.

Stap 2: Voeg Mt toe aan dimensie A en je krijgt dimensie B.

Stap 3: Meet de Ir. Met behulp van een apparaat zoals een peilstok, radiusmeter of optische comparator.

Stap 4: Bereken voor de externe tegenslag (OSSB): OSSB = [tangens (externe buighoek / 2) × (Mt + Ir). De OSSB geeft kant a van de groene driehoek. Omdat de externe buighoek 60 graden is, is hoek C van de groene driehoek 30en hoek B is 60. Hiermee kun je oplossen voor zijde b van de groene driehoek: b = a × sinus B. Zijde b is hetzelfde als afmeting C, die meet aan het raakpunt op het buitenoppervlak van het materiaal. (Opmerking: bij deze buighoekdimensie C komt overeen met, of is zeer dicht bij, de Mt; maat C verandert echter afhankelijk van de buighoek, dus gebruiken we de OSSB om de ware positie van maat C te berekenen.)

Stap 5: Afmeting D is hetzelfde als zijde c van de rode rechthoekige driehoek. Kant a (hypotenusa) is de Mt. Hoek B van de paarse driehoek is de externe buighoek van 60. Dit betekent dat hoek C van de paarse driehoek 30 graden is (60+ 30 + 90 = 180). Aangezien de materiaalrand 90 graden is, is hoek B van de rode driehoek 60 graden (30 + 90 + 60 = 180). Nu kun je oplossen voor zijde c van de rode driehoek: c = a × cosinus B.

Stap 6: Nu u de afmetingen B, C en D kent, kunt u de afmeting E: E = B - (C + D) berekenen.

Stap 7: Met maat E heb je nu zijde b van de paarse driehoek. Met de bekende paarse driehoekshoeken kun je oplossen voor zijde a, waardoor je maat F krijgt, de binnenbeenlengte: a = b / cosinus C.

Wat als u een werkstuk heeft met een externe buighoek die groter is dan 90 graden? Zoals weergegeven in figuur 8, volgt u een soortgelijk proces, te beginnen met uw gemeten afmetingen op het teststuk en \"lopend\" door de rechterkantdriehoeken totdat u de binnenbeenmaat vindt. En net als voorheen herhaal je deze procedure voor het andere been.

Figuur 6

Deze algemene k-factor-grafiek, gebaseerd op informatie uit het handboek van Machinery, geeft u een gemiddelde

k-factorwaarden voor verschillende toepassingen. De term\"dikte\" verwijst naar de materiaaldikte.

Er wordt een k-factor-gemiddelde van 0,44468 gebruiktvoor de meeste buigtoepassingen.

Stap 1: Meet maat A op het proefstuk.

Stap 2: Meet de Ir. Met behulp van een apparaat zoals een peilstok, radiusmeter of optische comparator.

Stap 3: Maat B is hetzelfde als zijde c van de rode rechthoekige driehoek. Kant a (hypotenusa) is de Mt. Bij aangrenzende hoeken van 30 en 90 moet hoek B 60 graden zijn (30 + 90 + 60 = 180). Nu kun je oplossen voor kant c: c = a ×cosinus B

Stap 4: Zodra u dimensie B heeft berekend, kunt u C: C = A - B vinden

Stap 5: Je hebt de Ir. Om zijde a van de blauwe driehoek te vinden, bereken je voor de binnenverlaging (ISSB): ISSB = [tangens (externe buighoek / 2) × Ir.

Stap 6: Je weet dat kant a van de blauwe driehoek de ISSB is. Je weet ook dat hoek C 30 graden moet zijn (60 + 90 + 30 = 180). Je kunt nu oplossen voor zijde b van de blauwe driehoek, wat je dimensie D zal geven: b = a × sinus B.

Stap 7: Nu je dimensie D kent, kun je E: E = C - D vinden. Dit geeft je kant b van de paarse driehoek.

Stap 8: Daarmee kun je oplossen voor zijde a van de paarse driehoek, waardoor je maat F krijgt, de binnenbeenlengte: a = b / cosinus C.

Gefeliciteerd, je hebt de binnenbeenafmetingen gevonden! Nu, zoals je deed voor de bocht van 90 graden, tel de twee binnenbeenafmetingen bij elkaar op en trek de platte afmeting af om de BA te bepalen:

Gemeten binnenbeenafmetingen - Plat gemeten = BA

Figuur 7

Dit laat een manier zien waarop u rechthoekige trigonometrie kunt gebruiken om \"door de driehoeken te lopen \"

en bereken de binnenbeenmaat (maat F) van een bocht met een uitwendige hoek van 60 graden.

●Ten slotte ... Berekenen voor k

Zodra u de Ir en BA voor uw teststukken heeft, kunt u die waarden in de volgende vergelijking pluggen:

k-factor = [(180 × BA) / (π × externe buighoek × Mt)] - (Ir / Mt)

Je kunt dit dan herhalen tot je minimaal drie proefstukken hebt, waarna je je k-factor resultaat kunt middelen. Dit geeft u een op maat berekende k-factor voor de toepassing.

●De Y-factor

Maar wacht, er is meer! U kunt een nog grotere nauwkeurigheid bereiken. Als u de k-factor kent, kunt u deze gebruiken om de Y-factor te berekenen, die rekening houdt met bepaalde materiaalspanningen.

Wat is de Y-factor en hoe verhoudt deze zich tot de k-factor? Het is een hechte relatie. Zowel Y- als k-factoren beïnvloeden hoe de buiging uiteindelijk langer wordt tijdens het buigen, en de ene is direct gerelateerd aan de andere. In feite ombereken de Y-factor, je moet de k-factor kennen.

De computerondersteunde ontwerpsoftware die u gebruikt, kan een Y-factor gebruiken in plaats van een k-factor bij het berekenen van BA en BD, waardoor u een nauwkeuriger vlak patroon voor uw plaatwerkonderdeel kunt creëren. Je kunt een Y-factor gebruiken in eenchart.Bending Basics. Als alternatief, als u uw k-factor kent, kunt u de Y-factor berekenen met de volgende formule:

Y-factor = (k-factor × π) / 2

Als u de Y-factor gebruikt, moet u enkele aanpassingen aan uw bochtberekeningen maken. U moet met name een andere formule gebruiken om de BA te berekenen:

BA = [(π / 2) × Ir] + (Y-factor × Mt) ×

(Externe buighoek / 90)

●Een zoete Gumbo

Met dit alles heeft u wat wij nodig hebben om uw aangepaste k-factor en (indien gewenst) de y-factor in uw bochtberekeningen in te voegen. Laten we de zojuist besproken stappen bekijken en vervolgens de bekende buigvergelijkingen doorlopen:

Figuur 8

Dit toont een manier om rechthoekige trigonometrie te gebruiken om de interne beenafmeting van uw teststuk te berekenen.

1. Buig minimaal drie proefstukken.

2. Meet de stukjes om de Ir en de BA te vinden.

3. Bereken de k-factor:

k-factor = [(180 × BA) /

(π × externe buighoek × Mt)] - (Ir / Mt).

4. Zoek de Y-factor voor meer nauwkeurigheid:

Y-factor = (k-factor × π) / 2.

Voeg nu bij het voorbereiden van onderdelen voor productie de berekende k-factor (en Y-factor, indien gewenst) in de BA-vergelijkingen in. Hiermee kiest u de BD, de afmetingen van de platte lay-out en dus uw algehele buignauwkeurigheid:

BA met k-factor = {[(π / 180) × Ir] + [(π / 180 × k-factor) × Mt)] × externe buighoek

BA met Y-factor = BA = [(π / 2) × Ir] + (Y-factor × Mt) × (externe buighoek / 90)

OSSB = [Tangent (buighoek / 2) × (Mt + Ir)

BD = (2 × OSSB) - BA

Met een k-factor berekend voor het materiaal bij de hand, heb je wat je nodig hebt voor een geweldige roux, zoet en robuust genoeg om goed te werken met alle andere ingrediënten, zoals de matrijsbreedte, de vormingsmethode en de wrijvingscoëfficiënt.

Heeft elke bocht zo'n roux nodig? Natuurlijk niet. In feite werkt de algemeen aanvaarde k-factor van 0,44468 goed voor dagelijks gebruik. Maar voor bepaalde toepassingen, vooral waar u echt uw precisie moet kiezen, is een aangepaste k-factor en Y-factor kunnen de ontbrekende ingrediënten zijn die je nodig hebt.

k-factor ... of K-factor?

Nu u alles weet over de k-factor, bladert u door technische studieboeken of onderzoekt u online en stuit u op de K-factor. Niet de k-factor, maar de K-factor. Verward of heb je het verschil gezien?

De k-factor (de \"k \" wordt niet met een hoofdletter geschreven) wordt gebruikt om de verplaatsing van de neutrale as tijdens het buigen te berekenen. De K-factor (met een hoofdletter \"K \") wordt gebruikt om de externe tegenslag (OSSB) te berekenen. U moet de OSSB eerder kennenbochten maken, omdat u deze gebruikt om de bochtaftrek (BD) te bepalen, evenals de locatie van de raaklijn en de straal van de bocht.

Vergeleken met de k-factor (voor de neutrale asverschuiving) is de K-factor een makkie om te berekenen. De K-factor is gewoon de tangens van de halve buighoek. De K-factor voor een bocht van 90 graden is altijd: K = tan (90/2) = 1. Een K-factor voor eenEen bocht van 60 graden is K = bruin (60/2) = 0,5773. Het maakt zelfs deel uit van de OSSB-berekening die ik in deze kolom heb gebruikt:

OSSB = [Tangent (buighoek / 2) × (Mt + Ir)