De 4 pijlers van de tonnagelimieten voor afkantpersen

Volg deze vier stappen en repareer nooit een beschadigde kantbank

Vraag: Ik heb veel discussies gelezen over het vormen van tonnages, maar toch heb ik er nog steeds geen zin in. Ik heb over talloze variabelen gehoord: gereedschapsbelasting, tonnage per voet, tonnage per inch, middellijnlimieten, zelfs 'zink'-tonnage. Welke is de juiste voor mij om te gebruiken? Moet ik meer dan één van deze waarden gebruiken?

A: Zoals veel aspecten van de handel in plaatmetaal kunnen de termen verwarrend zijn, de manier waarop ze worden toegepast kan verwarrend zijn, en het ergste is dat het niet begrijpen van de manier waarop tonnage wordt berekend en toegepast tot rampzalige gevolgen kan leiden. I en vele anderen hebben artikelen geschreven waarin de tonnage en de vele aspecten ervan worden besproken. Maar ik heb er geen gevonden die al die aspecten bij elkaar brengt, wat uiteindelijk je vraag zou hebben beantwoord. Dus hier zijn al die variabelen, in volgorde van vooruitgang, allemaal op één plek.

Houd er echter rekening mee dat sommige hier genoemde formules kennis vereisen die specifiek is voor de materialen die worden gebruikt bij de vervaardiging van de kantbank en het gereedschap. U moet de berekende cijfers dus niet als absolute waarden beschouwen. Gebruik in plaats daarvan als redelijke richtlijnen. Om er zeker van te zijn dat u uw apparatuur veilig binnen de tonnagelimieten gebruikt, dient u uw kantpersmachine en gereedschapsfabrikant te raadplegen.

1. Bereken de vormtonnage die de taak vereist

Ik noem dit graag 'Wat is er nodig om te doen wat ik van plan ben te doen?' De tonnageberekeningen voor het vormen van kantbanken zijn relatief eenvoudig. De truc is om te weten waar, wanneer en hoe je ze moet toepassen. Laten we beginnen met de tonnageberekening, die is gebaseerd op het punt waarop de rekgrens in het materiaal wordt verbroken en het daadwerkelijke buigen begint. De formule is gebaseerd op AISI 1035 koudgewalst staal met een treksterkte van 60.000 PSI. Dat is ons basismateriaal. De basisformule is als volgt:

Om de gereedschapsbelastingslimieten voor Amerikaans vlak-geslepen gereedschap te berekenen, zonder informatie over de gereedschapsbeoordeling van de fabriek, moet u de afstand weten van de gereedschapsneus tot het raakpunt tussen de nek en de binnenradius (l), de breedte van de nek op datzelfde punt (T), en de lengte van het gereedschap (b).

Aanleg voor luchtbuigen AISI 1035 =

{[575 × (materiaaldikte2)] /

Matrijsopeningsbreedte /12} x bochtlengte

De 575-waarde is een constante; de matrijsopeningsbreedte, materiaaldikte en buiglengte zijn in inches. Als u zich aan de wiskundige volgorde van de bewerkingen houdt, kwadrateert u eerst de waarde van de materiaaldikte en vermenigvuldigt u die waarde vervolgens met 575. Deel die waarde vervolgens door de matrijsbreedte in inches en deel vervolgens opnieuw door 12 (inch). U weet nu hoeveel tonnage per inch nodig is om het onderdeel te vormen. Vermenigvuldig hierna met de lengte van de bocht, dat wil zeggen het aantal centimeters interface tussen gereedschap en materiaal.

Hierbij wordt ervan uitgegaan dat u het basismateriaal, AISI 1035, koudgewalst staal met een treksterkte van 60.000 PSI, luchtbuigt. Voor andere materiaalsoorten moet u een materiaalfactor in de formule opnemen. Om de materiële factor te bepalen, deelt u de trekwaarde van het materiaal met 60.000 PSI, de treksterkte van het basismateriaal. Als het roestvrij staal 304 dat je buigt een treksterkte heeft van 84.000 PSI, dan deel je dat door 60.000 om een ​​materiaalfactor van 1,4 te krijgen. Een andere gemeenschappelijke materiële factoren zijn:

●T-6 aluminium: 1,0 - 1,2

●AISI 1053: 1,0

●Aluminium uit de H-serie: 0,5

●Warmgewalst, gebeitst en geolied: 1.0

Dit is slechts een korte lijst. Nogmaals, om de materiaalfactor te bepalen, vergelijkt u de trekwaarde van het materiaal dat u wilt vormen met de trekwaarde van 60.000 van het basismateriaal. Als de trekwaarde van het nieuwe materiaal 120.000 is, dan is de materiële factor is 2.

Figuur 2

Het landoppervlak van het gereedschap, dat wil zeggen waar de stempel en de matrijs elkaar raken, wordt berekend door de breedte van de schouder te meten en deze met 2 te vermenigvuldigen. Vermenigvuldig dat getal vervolgens met 12.

Dit alles veronderstelt dat je luchtbuigt. Merk op dat bij luchtbuigen het tonnage kan worden verminderd of vergroot door de matrijsopening te verkleinen of te verbreden. Bedenk ook dat bij luchtbuigen de matrijsopeningsbreedte rechtstreeks van invloed is op de binnenkant buigradius. Dit betekent dat u de buigaftrek moet berekenen op basis van de zwevende binnenradius die is gecreëerd in de matrijsbreedte die u uiteindelijk selecteert.

Als u echter met een andere vervormingsmethode buigt, verandert het vereiste tonnage en moet u een methodefactor in de formule opnemen. Als je aan de onderkant buigt, heb je misschien vijf keer zoveel tonnage nodig, en voor het bedenken ervan kan 10 keer of zelfs meer zijn. (Opmerking: Bodembuigen wordt gevormd tot een diepte binnen 20 procent van de materiaaldikte, terwijl munten optreden wanneer het vormen wordt uitgevoerd op minder dan de materiaaldikte.)

Nog een andere variabele die niet vaak wordt besproken, is de gereedschapsfactor met meerdere buigingen bij het gebruik van speciale gereedschappen die meerdere buigingen tegelijk vormen, zoals offsetgereedschappen, hoedengereedschappen en zomenbewerkingen. Bijvoorbeeld door gebruik te maken van offsetbuigen gereedschap of hoedgereedschap kan de benodigde hoeveelheid tonnage vervijfvoudigen; een zoomgereedschap kan het benodigde tonnage verviervoudigen; en als u offsetgereedschap in dik materiaal gebruikt, kunnen de tonnagevereisten met een factor 10 toenemen.

Om samen te vatten en te beoordelen: hier is de volledige formule om het vormtonnage te berekenen dat een klus nodig heeft, inclusief materiaal, vormmethode, buiglengte en gereedschapsfactoren voor meerdere buigingen. Materiaaldikte, matrijsopeningsbreedte, en de lengte van de bocht is allemaal in inches.

Het vormen van tonnage = {[575 x (materiaaldikte in het kwadraat)] / Matrijsopeningsbreedte/12} × Lengte van de bocht × Materiaalfactor × Methodefactor × Gereedschapsfactor voor meerdere buigingen

Materiële factor = Materiaaltreksterkte in PSI/60.000

Methodefactor = 5,0+ voor buiging onder;

10,0+ voor munten; 1,0 voor luchtbuigen

Toolingfactor met meerdere buigingen = 5,0 voor offsetbuigen;

10 voor offsetbuigen in dik materiaal;

5,0 voor buigen met een hoedgereedschap;

4,0 voor buigen met een zoomgereedschap;

1.0 voor conventioneel gereedschap

Luchtbuigen van 60.000 PSI AISI 1035 met conventioneel gereedschap zou u een waarde van 1,0 opleveren voor alle factoren (materiaalfactor, methodefactor en gereedschapsfactor voor meerdere buigingen), dus ze hebben geen invloed op uw tonnagevereisten. Maar als jijAls u een ander materiaal buigt met een andere trekwaarde, met een andere buigmethode en misschien zelfs speciaal gereedschap, zullen uw tonnage-eisen dramatisch anders zijn.

2. Identificeer uw gereedschapsbelastingslimieten

Als u geluk heeft, gebruikt u nauwkeurig geslepen afkantpersgereedschap, dat door de fabriek is beoordeeld. Gedrukt op het gereedschap of in de catalogus vindt u het nominale tonnage voor dat specifieke gereedschap.

Als u Amerikaans geschaafd gereedschap gebruikt, wordt deze informatie niet aan u verstrekt. Dat is het nooit geweest en zal het waarschijnlijk ook nooit worden. Om de maximale gereedschapssterkte of weerstand tegen druk te voorspellen, zullen uw berekeningen behoorlijk diep gaan in het onkruid. De formules maken gebruik van het materiaaltype van het gereedschap, de warmtebehandeling en de hardheid, evenals een vloeigrenscoëfficiënt – wederom allemaal behoorlijk complex, dus dat vermijden we hier en bespreken in plaats daarvan hoe je snel een schatting kunt krijgen van een vermogen van de punch om belasting te weerstaan.

Om deze berekeningen uit te voeren, moet u de afstand weten van de gereedschapsneus tot het raakpunt tussen de nek en de binnenradius (l), de breedte van de nek op datzelfde punt (T) en de lengte van het gereedschap ( b), zoals weergegeven in figuur 1. Houd er rekening mee dat de waarden voor l, T en b in millimeters zijn. U moet ook een veiligheidscoëfficiënt (δ) van 19,98 in acht nemen. (Als je nieuwsgierig bent: je krijgt deze coëfficiënt door 60 kg/mm2 met 33 procent te vermenigvuldigen.) Z en P1 in de formules Hieronder staan ​​de berekeningsfactoren die worden gebruikt om de belastingslimiet van een gereedschap te bereiken.

P = De weerstand van de stempel tegen druk, in ton per vierkante meter

l = Afstand van de gereedschapsneus tot het raakpunt

tussen de nek en de binnenradius van het gereedschap, in millimeters

T = Breedte van de gereedschapshals op het raakpunt, in millimeters

δ = 19,98

b = Gereedschapslengte in millimeters

Formules:

Z = (b × T2)/6

P1 = (δ × Z) / l

P = √ (2 × P1)

Ton per inch = P/39,37

Ton per voet = ton per inch × 12

Figuur 3

Ervan uitgaande dat u in het midden van de kantbank werkt, zult u doorbuiging of buiging van het bed en de ram tegenkomen. De gemiddelde ontwerplimiet voor doorbuiging van het bed en de ram is 0,0015 inch per ft. tussen de zijframes.

Als l 38,1 mm is, T 15,87 mm is en b 1000 mm is, voert u de berekeningen als volgt uit:

Z = (b × T2)/6

Z = (1.000 × 15,872)/6 = 41.976

P11 = (δ × Z) / l

P1 = 19,98 × 41.976 / 38,1 = 22.012

P = √ (2 × P1)

P = √(2 × 22.012) = 209 ton per meter

Ton per inch = P/39,37

Ton per inch = 209/39,37= 5,308

Ton per voet = ton per inch × 12

Ton per voet = 5,308 × 12 = 63,696 ton per voet

De totale veilige belasting van het in dit voorbeeld beschreven gereedschap bedraagt ​​63,696 ton per voet. Merk op dat deze berekening gebaseerd is op de lage kant, waarbij veiligheid de grootste zorg is. Hoe dan ook, weet dat dit slechts een schatting van de tonnage is laden.

Merk ook op dat Amerikaans geschaafd gereedschap relatief zacht is, tussen 30 en 40 Rockwell C, en dat de nieuwe precisiegeslepen gereedschappen ongeveer 70 HRC zijn. Als u de gereedschapsbelastingslimiet van een geschaafd gereedschap overschrijdt, zal het buigen, knallen en een stuk worden zal op de grond vallen; overbelast een precisiegeslepen gereedschap en het zal granaatscherven wegwerpen.

3. Bereken de zinkcapaciteitslimiet

De zinkcapaciteitslimiet verwijst naar wat er nodig is om uw gereedschap fysiek in het bed of de ram van de kantbank te verankeren. Hierbij wordt rekening gehouden met de 'krachtstroom' door het gereedschap en het maximale tonnage per voet of inch belasting. Om te beginnen moeten we dat doen ken het aantal vierkante centimeters dat tussen de gereedschappen ligt (zowel de stempel als de matrijs). Dit is het landoppervlak, zoals weergegeven in figuur 2.

Om het landoppervlak te berekenen, meet u de schouderbreedte op zowel de stempel als de matrijs. Omdat ieder gereedschap twee schouders heeft, verdubbel je de schouderomvang. Om tenslotte de totale oppervlakte in vierkante centimeters te krijgen, vermenigvuldigt u dit resultaat met 12. For de totale tonnage, vermenigvuldig dit resultaat met 15, een getal dat het aantal ton per vierkante voet vertegenwoordigt dat het rammateriaal kan weerstaan ​​voordat de vervorming begint. Vervolgens vermenigvuldigt u dit resultaat met een veiligheidsfactor van 0,80, waardoor uw tonnagelimiet met 20 procent. Samenvattend:

Landoppervlak = (schouderbreedte × 2) × 12

Totaal ton = Landoppervlak × 15

Dalende tonnagelimiet = Totaal ton × 0,80

Ter illustratie, als uw gereedschap een schouderbreedte van 0,350 inch heeft:

Landoppervlak = (0,350 × 2) × 12

Landoppervlak = 8,4 vierkante meter interface

Totaal ton = 8,4 × 15 = 126

Dalende tonnagelimiet = 126 × 0,80 veiligheidsfactor

Zinkende tonnagelimiet = 100,8 ton per ft.

Is de tonnage te hoog? Overweeg om grotere schouders te gebruiken! Een groter oppervlak van uw gereedschap kan een grotere druk weerstaan.

4. Bereken de middellijnbelastingslimiet van de kantbank

Alle afkantpersen zijn ontworpen voor het laden op de middellijn, dat wil zeggen werken in het midden van de pers. Dit betekent niet dat u niet vanuit het midden kunt werken. Sommige machines kunnen buiten het midden werken, andere niet. Maar ervan uitgaande dat je in de midden van de kantbank, zult u doorbuiging tegenkomen, of het buigen van het bed en de ram, zoals weergegeven in figuur 3. (Als u uit het midden kunt werken, vooral onder de krachtstroom waarbij er geen doorbuiging in de ram is, het inbedden van de gereedschap kan een probleem worden; zie nr. 3.)

Alle afkantpersen buigen onder normale belasting, en die doorbuiging is gebaseerd op de dikte en hoogte van de kantpersplunjer en het bed. Normale doorbuiging is de mate waarin de ram en het bed kunnen worden blootgesteld en nog steeds naar hun niveau kunnen terugkeren oorspronkelijke vorm nadat de belasting is verwijderd.

De gemiddelde ontwerplimiet voor doorbuiging van het bed en de ram tussen de zijframes is 0,0015 inch per ft. Een kantbank met 10 ft. tussen de zijframes heeft dus een toegestane doorbuigingslimiet van bed en ram van 0,015 inch (10 ft). × 0,0015 inch per voet = 0,015 inch) in het midden. Merk op dat deze 0,0015-in. doorbuiging is de maximale stijging in het midden met behulp van het gemiddelde bombeer- of compensatieapparaat.

Figuur 4

De meeste afkantpersen zijn ontworpen om een ​​maximaal toegestane doorbuiging in de ram en het bed te hebben wanneer een volledige tonnagebelasting wordt uitgeoefend over 60 procent van de afstand tussen de zijframes.

Wanneer de last de ram en de bodem echter buiten de ontwerplimiet doet afbuigen, nemen de ram en de bodem een ​​nieuwe, vaste vorm aan en zullen nooit meer terugkeren naar hun oorspronkelijke staat. Dit wordt ram-overstuur genoemd, waarbij de kantpersram permanent is afgebogen in het verticale vlak, waardoor de afstand tussen de ram en het bed in het midden van de machine groter blijft dan aan beide uiteinden.

Met uitzondering van zeer kleine machines zijn afkantpersen zo ontworpen dat ze een maximaal toegestane doorbuiging van het bed en de ram hebben wanneer een volledige tonnagebelasting wordt uitgeoefend over 60 procent van de afstand tussen de zijframes (zie figuur 4). Het Hieruit volgt dat een afkantpers van 100 ton met een afstand van 3 meter tussen de zijframes zal doorbuigen tot de ontwerplimiet wanneer de 100 ton wordt toegepast over een afstand van 1,8 meter, gespleten op de hartlijn van de ram en het bed, zonder dat er schade aan de ram ontstaat. druk. Als diezelfde 100 ton echter over een gebied van minder dan 6 ft (72 inch) zou worden verdeeld, zou de machine de ontworpen doorbuigingslimieten overschrijden en de bodem en de ram permanent beschadigen.

Volg ons voorbeeld van de afkantpers van 10 voet en 100 ton en deel 100 ton door 72 inch (dat wil zeggen 60 procent van de bedlengte) en u krijgt het maximale tonnage per inch dat u kunt bereiken zonder de middellijn te overschrijden belastingslimiet. Naar samenvatten:

Belastingslimiet middellijn = tonnage van de machine /

(Afstand tussen de zijframes in inches × 0,60)

Belastingslimiet middenlijn = 100/(120 × 0,60) =

1,3888 ton per inch, of 16,66 ton per voet

Overschrijd nooit de middellijnbelastingslimiet. Om er absoluut zeker van te zijn dat u de doorbuigingslimiet niet overschrijdt, neemt u contact op met de fabrikant van de kantbank en vraagt ​​u wat de middellijnbelastingslimiet is voor het specifieke merk en model van uw machine.

Conclusie

Volg deze vier stappen in de juiste volgorde en zorg ervoor dat u deze limieten niet overschrijdt. Zeker, er zijn nog andere tonnagefactoren waarmee rekening moet worden gehouden: excentrisch laden, balanceren van de lading en het gebruik van urethaangereedschap, om er maar een paar te noemen. Maar als u deze vier stappen doorneemt en toepast, blijft uw lading binnen de gestelde grenzen en hoeft u nooit meer te maken te krijgen met een beschadigde kantbank of, erger nog, rondvliegende granaatscherven van exploderend gereedschap.