Painutamine on metalli stantsimisel üks levinumaid vormimisoperatsioone. Alates lihtsatest sulgudest kuni keerukate korpusteni – peaaegu iga suunda muutev tembeldatud osa sõltub painutusprotsessist. Vaatamata näilisele lihtsusele toob painutamine kaasa tõelisi tehnilisi väljakutseid – tagasilöök, pragunemine, mõõtmete triiv ja pinnadefektid –, mis nõuavad hoolikat arvutust ja tööriistade kavandamist.
See juhend hõlmab põhitõdesid metalli stantsimise painutamine: peamised paindetüübid ja millal neid kasutada, kuidas arvutada paindejõu ennustamise, kiirguse ja minimaalse paindejõu arvutamise meetodid tagasitõmbejõud ja stantsi konstruktsioonipõhimõtted, mis hoiavad tootmist järjepidevana.
Mis on painutamine metalli stantsimisel?
Metalli stantsimisel on painutamine lehtmetalli plastiline deformatsioon ümber sirge telje, kasutades stantsi ja stantsikomplekti. Välispinna materjal venib (pinge), samal ajal kui sisepind surub kokku. Neutraalne telg – ligikaudu 40–44% materjali paksusest sisepinnast – jääb ligikaudu konstantsele pikkusele.
Painutusoperatsioone saab teha sisseehitatud pressimise, stantsimise ja stantsimisega jaamades või spetsiaalses vormimisvormis. Valik sõltub detaili geomeetriast, tootmismahust ja tolerantsinõuetest.
Painutamise tüübid metalli stantsimisel
Erinevad paindeprofiilid nõuavad erinevat lähenemist tööriistadele. Allolev tabel võrdleb kõige levinumaid tootmisstantsimisel kasutatavaid paindetüüpe.
| Painde tüüp | Kirjeldus | Tüüpilised kasutusalad | Stantsi keerukus | Tagasilöögi tundlikkus |
|---|---|---|---|---|
| V-Bend | Punch surub lehe V-kujulisse stantsiõõnde | Klambrid, kaaned, lihtsad äärikud | Madal | Mõõdukas |
| L-Bend | Üks 90° äärik, mis on moodustatud vastu stantsiõla | L-klambrid, kinnituslapid, servaäärikud | Madal | Mõõdukas |
| U-Bend | Leht, mis on vormitud U-kanaliga profiiliks | kanalid, ribid | Keskmine | Kõrge (kaks kurvi) |
| Z-Bend | Kaks vastandlikku kurvi, mis loovad Z-nihke | Vaba ruumi nihked, astmeklambrid | Keskmine | Kõrge (kumulatiivne) |
| Hemming | Serv on 180° enda peale kokku volditud | Paneeli servad, turvaservad, autode sulgurid | Keskmine–kõrge | Madal (lõksus) |
| Klahv-/rullpainutamine | Järk-järguline kõverus või kõverus. | Kumerad paneelid, silindrilised kestad | Kõrge | Muutuja |
| Pühkimispainutamine | Leht, mida pühitakse survepadjaga üle matriitsi serva | Lihtsad serva kõverad, tagasitõmbeäärikud | Madal-keskmine | Mõõdukas |
| Pöördpainutamine | Pöörlev matriitsi segment moodustab käänaku | Täpsed painded, haprad pinnad | Kõrge | Madal (juhitav) |
Millal valida Iga tüüp
- V- ja L-pain on ühesuunaliste äärikute vaikevalikud. Need nõuavad kõige lihtsamat tööriista ja sobivad keskmise ja suure mahuga.
- U-kujuline painutus on ideaalne, kui vajate kanali või salve profiili. Oodake suuremat tagasivedu, kuna kaks paindetsooni toimivad samaaegselt.
- Z-bend loob nihkefunktsioone, kuid kogub tagasitõmbeid mõlemast kurvist; planeerige rangemad nurgatolerantsid.
- Hemming lukustab materjali paigale, välistades praktiliselt tagasilöögi. Kasutage turvaservade jaoks või kohtades, kus on vaja ühtlast paneelipinda.
- Pühi painutamine sobib hästi pikkade sirgete servade jaoks, kus täielik V-vormingu komplekt poleks praktiline.
Paindejõu arvutamine
Täpne paindejõu ennustamine hoiab ära pressi ülekoormuse ja tagab ühtlase paindekvaliteedi.
V-painutusjõu valem
V-kujulise paindejõu standardvalem on:
P = (C × S × L × T²) / L
Kus:
– P = nõutav paindejõud (kN)
– C = stantsi koefitsient (1,3 stantsi avaga V-kujulise painde puhul = 8T; 1,2 12T puhul; 1,0 16T puhul)
– S = materjali tõmbetugevus (MPa)
– L = painde pikkus (mm)
– T = materjali paksus (mm)
– W = stantsi ava laius (mm)
Praktiline näide
Antud: Pehme teras (tõmbetugevus 400 MPa), paksus 2,0 mm, painde pikkus 500 mm, stantsi ava 16 mm (8 × T), V-pain.
P = (1 × 3 × 5) 0 × 2 × 5. 16
P = (1,3 × 400 × 500 × 4) / 16
P = 1, 0,10
P = 65 kN (ligikaudu 6,6 tonni)
Õhu painutamine vs põhjapainutamine vs. mündimine
| Meetod | Kirjeldus | Jõuvajadus | Täpsus |
|---|---|---|---|
| Õhkpainutamine | Punch ei istu täielikult; sügavusega juhitav nurk | 50–60 % põhjajõust | ±0,5° tüüpiline |
| Alumine (mündiäärik) | Materjal, mis surutakse tasaseks vastu matriitsi seinu | 3–5 × õhu painutusjõud | ±0.25° |
| Mündimine | Täistonnaaž tembeldab painderaadiuse materjali sisse | 5–10 × õhu paindejõud | ±0.1° |
Õhkpainutamine on tootmisstantsimisel kõige levinum meetod, kuna see kasutab väiksemat tonnaaži ja võimaldab nurkade reguleerimist ilma tööriistade muutmiseta.
Tagasiminek: arvutamine ja kompenseerimine
Mis on Springback?
Kui stants tõmbub tagasi, põhjustab elastse nurga taastumine veidi raadiuse suurenemiseben ja elastsuse taastumine. See tagasivedu on bends tembeldatud mõõtmete vea suurim allikas.
Tagasilöögi tegurid
Tagasilöök sõltub:
– Materjali voolavuspiir — suurem saagikus = suurem tagasitõmbejõud
– Painderaadiuse ja paksuse suhe (R/T) — suurem R/T = rohkem tagasitõmbejõudu
– Paindenurk — laiemad nurgad annavad absoluutse tagasitõuke
– Materjali tüüp — alumiiniumist ja roostevabast terasest vedru tagasi rohkem kui pehme teras
Tagasilööginurga hinnang
Praktiline tehniline ligikaudne hinnang:
Δα = (σ_y × R) / (E × T)
Kus:
– Δα = tagasitõukenurk (radiaanides)
– σ_y = materjali voolavuspiir (MPa)
– R = sisemine painderaadius (mm)
– E = elastsusmoodul (MPa)
– T = materjali paksus (mm)
Teisenda radiaanid kraadideks: Δα (deg) = Δα (rad) × 57,3
Ülepainutuse kompenseerimise tabel
Sihtkoha paindenurga saavutamiseks peab mulgur materjali üle painutama. Allolev tabel näitab tüüpilisi ülepainutusnurki, mis on vajalikud 90° lõppnurga tabamiseks.
| Materjal | Paksus (mm) | R/T suhe | Tagasivedrustus (°) | Ülepainutusnurk 90° tabamiseks |
|---|---|---|---|---|
| Kerge teras (SPCC) | 1.0 | 1.0 | 1.5–2.0 | 91.5–92.0° |
| Kerge teras (SPCC) | 2.0 | 1.0 | 1.0–1.5 | 91.0–91.5° |
| Kerge teras (SPCC) | 2.0 | 3.0 | 2.5–3.5 | 92.5–93.5° |
| Roostevaba teras (SUS304) | 1.0 | 1.0 | 3.0–4.0 | 93.0–94.0° |
| Roostevaba teras (SUS304) | 2.0 | 1.0 | 2.0–3.0 | 92.0–93.0° |
| Alumiinium 5052-H3 | 1.0 | 1.0 | 2.5–3.5 | 92.5–93.5° |
| Alumiinium 5052-H3 | 2.0 | 1.0 | 1.5–2.5 | 91.5–92.5° |
| Alumiinium 6061-T6 | 1.5 | 2.0 | 4.0–5.5 | 94.0–95.5° |
| Vask C110 | 1.0 | 1.0 | 2.0–3.0 | 92.0–93.0° |
Praktiline märkus: Kontrollige alati ülepainutusnurki esimese toote näidistega. Teoreetilised väärtused on lähtepunktid — tegelik tagasitõuge sõltub materjali partiist, tera suunast ja stantsi kulumisest.
Meetodid tagasivedru juhtimiseks
- Õhkpainutamine ülepainutusega – kõige levinum lähenemisviis; kompenseerimiseks reguleerige löögi sügavust.
- Põhjamine / mündimine — sunnib materjali täielikult stantsi järgi kohanema, vähendades tagasivedu ±0,25°-ni.
- Painderaadiuse määramine — tembeldab materjalisse täpse raadiuse, minimeerides elastsuse taastumise.
- Materjali valik – valige sulamid, mille saagise ja UTS-i suhe on madalam (nt lõõmutatud karastus, mitte täiskõva).
- Reljeefsed või münditud ribid — lisage paindejoonele kohalik jäigastus, et vältida elastset taastumist.
- Rull- või pöörlev painutamine — moodustab järk-järgult painde, jaotades pinget ja vähendades maksimaalset elastsuspinget.
- Kuumuse abil painutamine — ülitugevate sulamite puhul vähendab lokaalne kuumutamine voolavustugevust ja tagasitõmbumist.
Minimaalse painderaadiuse tabel
Minimaalse painderaadiuse ületamine põhjustab välispinna pragude tekkimist. Allolev tabel sisaldab tavaliste materjalide suunisväärtusi.
| Materjal | Temperatuur | Min. Painderaadius (× T) |
|---|---|---|
| Kerge teras (SPCC, DC01) | Lõõmutatud | 0,5 T |
| Kerge teras (SPCC, DC01) | 1/4 kõva | 1,0 T |
| Roostevaba teras 304 | Lõõmutatud | 1,0 T |
| Roostevaba teras 304 | 1/4 kõva | 2,0 T |
| Roostevaba teras 316 | Lõõmutatud | 1,0 T |
| alumiinium 1100 | O (lõõmutatud) | 0 T (võib painduda nullraadiuseni) |
| Alumiinium 5052-H3 | 1/4 kõva | 1,5 T |
| Alumiinium 6061-T6 | täiskõva | 3,0–4,0 T |
| Vask C110 | Lõõmutatud | 0 T |
| Messing C260 | Lõõmutatud | 0 T |
| Messing C260 | Poolkõva | 1,0 T |
| Titaani klass 2 | Lõõmutatud | 2,5–3,0 T |
| Kõrgtugev madalsulam (HSLA) | Valtsitud | 2,0–3,0 T |
Põhireeglid:
– Võimalusel painutage valtsimissuunaga risti (tera suund) – teraga paralleelne painutamine suurendab %30–5 pragunemisohtu 0 võrra.
– Pehmem temper võimaldab tihedamat raadiust. Täpsustage lõõmutatud materjal, kui tihedad painded on kriitilised.
– alumiiniumi 6061-T6 puhul on pragunemine tavaline alla 3T. Võtke arvesse 6061-O (lõõmutatud) ja kuumtöötlege pärast vormimist uuesti.
Levinud paindedefektid ja lahendused
Isegi õigete arvutuste korral võib tootmispainutus põhjustada defekte. Allolevas tabelis on loetletud kõige sagedasemad probleemid ja nende algpõhjused.
| Defekt | Kirjeldus | Algpõhjus | Lahendus |
|---|---|---|---|
| Pinna pragunemine | Praod välisel paindepinnal | Painderaadius on liiga tihe; materjal liiga kõva; vilja suund vale | Suurenda raadiust; kasutage pehmemat tuju; pööra tooriku 90° terani |
| Tagasivedu / nurga triiv | Lõppnurk avaneb üle lubatud piiri | Ebapiisav ülepainutamine; kõrge R/T suhe | Suurendage stantsi käiku; kasutage põhjavormi; lisage ribid |
| Kortsumine siseraadiuses | Suruvad kortsud painde siseküljel | Liigne survepinge; õhuke materjal; suur R/T | Vähendage stantsi avanemist; kasutage purgi painutamist; lisa seljatugi |
| Serva moonutus | Servad laienevad või painduvad paindeotstes | Vaba materjal painde ajal toestamata otstes | Lisa serva reljeefsed sälgud; kasutage laiemat stantsi avamist; lisa hoidvad padjad |
| Keerdumine | Osa keerleb mööda paindetelge | Ebaühtlane materjali paksus; keskuseväline laadimine; tera anisotroopia | Tasakaalustage löögijõudu; kasutada väändumisvastaseid kinnitusi; kontrolli tooriku konsistentsi |
| Mõõtmete nihe | Ääriku pikkus või paindeasend ei vasta spetsifikatsioonile | Materjalivool painde ajal; tööriistade kulumine | Kujunda ümber tooriku mõõtmed; asendada kulunud tööriistad; lisa pilootaugud |
| Pinna määrdumine / lõhestumine | Kriimustused või materjali kogumine stantsil/stantsil | ebapiisav määrimine; töötlemata pind; kõrge kontaktrõhk | Parandage määrimist; poleerida stantsi pindu; kasutage kaetud tööriistaterast |
| Paindejoone lõhenemine sälgu juures | C notdck või väljalõike lähedal | Pingekontsentratsioon objekti servas | Lisage sälkude nurkadesse reljeefid; liigutage sälk paindetsoonist eemale |
Bend Die Design põhipunktid
Õige stantsi disain on järjepideva ja kvaliteetse painutamise aluseks. Järgmised kaalutlused kehtivad nii spetsiaalsete painutusstantside kui ka progressiivsete stantside painutusjaamade kohta.
1. Stantsi avanemislaius
Matriitsi ava (V-laius) mõjutab otseselt painde kvaliteeti ja vajalikku jõudu.
Rusikareegel: W = 6T kuni 12T õhu painutamiseks; W = 8T on tavaline lähtepunkt.
- Liiga kitsas: suur tonnaaž, stantsimise oht, pinnamärgistus
- Liiga lai: halb nurga reguleerimine, liigne tagasilöök, servade moonutamine
2. Toru raadius
Standardse õhupainde puhul peaks mulguti otsa raadius olema 0,5–1,5 T. Väiksem raadius suurendab välispinna pinget ja suurendab pragunemisohtu; suurem raadius suurendab tagasitõmbumist.
3. Matriitsi õla raadius
Matriitsi õla raadius (kõver üleminek matriitsi esiküljelt V-õõnsusele) on tavaliselt vahemikus 2T kuni 4T. Teravam õlg vähendab efektiivset painderaadiust, kuid suurendab materjali takistust ja tööriistade kulumist.
4. Stantsikomponentide materjal ja kate
| Komponent | Soovitatav materjal | Pinnatöötlus |
|---|---|---|
| Punch | D2, DC53 või karbiid (suure helitugevuse jaoks) | TiN- või TiCN-kate kulumiskindluse tagamiseks |
| Stantsiplokk | D2, SKD11 | Kõvakroom või nitridimine |
| Survepadi/eemaldaja | A2 või S7 | Must oksiid või fosfaat |
5. Vedruga padjad ja eemaldajad
Vedruga survepadi hoiab serva painutamist, hoiab ära pinna tasapinna painutamise ajal. täpsust. Padja jõud peaks olema 10–20% paindejõust.
6. Nurk, dieens
Suuremahuliseks tootmiseks ehitage sisse fikseeritud ülepaindenurk (põhineb ülaltoodud tagasitõmbetabelil), selle asemel et tugineda pressi sügavuse reguleerimisele. Tüüpilised stantsinurgad 90° viimistletud kurvide jaoks:
- Pehme teras: stantsinurk 88–88,5° (stantsinurk 88°)
- Roostevaba 304: 86–87° stantsinurk
- Alumiinium 6061-T6: 84–85° stantsinurk
7. Reljeefsälgud ja piloodifunktsioonid
Kui painutus lõpeb ääriku servaga, siis reljeef, mitte ääriku serv1 (5.5) painde otspunktides, et vältida servade moonutusi ja rebenemist. Kriitilise asendiga osade jaoks lisage paindejoone lähedale juhtaugud, et määrata matriitsis asukoht.
8. Eemaldamine ja osade väljatõmbamine
Pärast painutamist võib detail stantsist kinni jääda. Kavandage vedrueemaldajad, õhuväljastus või väljalöömistihvtid, et tagada osade usaldusväärne eemaldamine igal käigul.
Tootmispainutamise parimad tavad
- Kõigepealt prototüüp. Käivitage enne tootmisproovide valmistamist ja vedru nurga mõõtmist.
- Kontrollige sissetulevat materjali. Paksuse, temperamendi ja terase suuna kõikumised mõjutavad otseselt paindenurga konsistentsi.
- Kasutage määrdeainet. Ühtlane tembeldav määrdeaine (klooritud parafiin või sünteetiline ester) vähendab määrdumist ja parandab pinnaviimistlust.
- Jälgige tööriistade kulumist. Mulgustusraadiuse ja matriitsi õla raadiuse muutmine kasutamise käigus – planeerige ennetava hoolduse intervallid löögiarvu alusel.
- Dokumenteerige kõik. Salvestage iga seadistuse jaoks löögi sügavus, tonnaaž ja mõõdetud nurgad. Need andmed muutuvad tõrkeotsingu ja tulevase tööriistade kujundamise jaoks hindamatuks.
Korduma kippuvad küsimused
Mis vahe on õhuga painutamisel, põhjaga painutamisel ja metalli stantsimisel painutamisel?
Õhkpainutamine moodustab painde, surudes materjali ilma täieliku kontaktita stantsi sisse – stantsi sügavus reguleerib nurka ja tagasitõmbumist kompenseerib ülepainutamine. Põhjamine surub materjali täielikult vastu matriitsi seinu, vähendades oluliselt tagasitõmbumist. Mündimisel rakendatakse äärmist jõudu painderaadiuse püsivaks fikseerimiseks materjali, mis praktiliselt välistab tagasitõmbumise, kuid nõuab 5–10 korda suuremat tonnaaži kui õhuga painutamine.
Kuidas arvutada materjali minimaalset painderaadiust?
Korrutage materjali paksus (T) oma sulami ja karastuse minimaalse painderaadiuse teguriga. Näiteks lõõmutatud roostevaba terase 304 koefitsient on 1,0 T — nii et 2,0 mm leht võib painduda minimaalse siseraadiusega 2,0 mm. Võimalusel painutage alati valtsimissuunaga risti ja vaadake konkreetsete sulamiklasside kohta materjali andmelehti.
Miks mu painutatud osa vetrub oodatust rohkem tagasi?
Liigne tagasilöök tuleneb tavaliselt ühest või mitmest järgmistest teguritest: painderaadiuse ja paksuse suhe (R/T) on liiga suur, materjali voolavuspiir on ettenähtust kõrgem (kontrollige materjali sertifikaate), tera suund kulgeb paindejoonega paralleelselt või stantsi ava on liiga lai. Vähendage R/T-d, pöörake toorikut, lülitage pehmemale temperamendile või kasutage tagasitõmbumise kontrolli all hoidmiseks põhjatamist/müntimist.
Mis põhjustab kurvi välispinna pragunemist?
Välispinna pragunemine tekib siis, kui painde välispinna tõmbepinge ületab materjali pikenemispiiri. Tavalisteks põhjusteks on painderaadius allpool materjali miinimumi (vt ülaltoodud raadiuste tabelit), painutamine paralleelselt veeremissuunaga, liiga kõva või kõvastunud materjal või terav löögiraadius, mis koondab pinget. Suurendage painderaadiust, kasutage lõõmutatud materjali või pöörake toorik 90° tera suhtes.
Kuidas mõjutab stantsi ava laius painde kvaliteeti?
V-vormi ava laius (W) reguleerib painderaadiust, vajalikku jõudu ja tagasitõmbet. Üldine juhis on W = 6T kuni 12T, kusjuures üldine lähtepunkt on 8T. Kitsam ava loob tihedama raadiuse ja väiksema tagasilöögiga, kuid nõuab suuremat tonnaaži ja riskib pinnamärgistusega. Laiem ava vähendab tonnaaži, kuid suurendab tagasitõmbumist ja võib põhjustada servade moonutusi. Sobitage ava oma materjali paksuse ja soovitud painderaadiusega.
Järeldus
Metalli stantsimise painutamine on petlikult keeruline toiming. Materjali omaduste, paindegeomeetria ja tööriistade konstruktsiooni koosmõju määrab, kas detail tabab tolerantsi või satub prügikasti. Valides õige paindetüübi, arvutades täpselt jõu ja tagasilöögi, järgides minimaalseid painderaadiusi ning kujundades stantsid õige kompensatsiooniga, saate tootmismahtude juures saavutada korratavaid ja kvaliteetseid paindeid.
Kas vajate täppispainutuspartnerit? Ettevõttes stantsitud metallosad projekteerime ja toodame kohandatud painutatud komponente alates prototüübist kuni suuremahulise tootmiseni. Küsi pakkumist või võtke ühendust meie insenerimeeskonnaga, et arutada oma järgmist projekti.