Lenkimas yra viena iš labiausiai paplitusių metalo štampavimo formavimo operacijų. Nuo paprastų laikiklių iki sudėtingų korpusų – beveik kiekviena štampuota dalis, kuri keičia kryptį, priklauso nuo lenkimo proceso. Vis dėlto, nepaisant akivaizdaus paprastumo, lenkimas kelia tikrų inžinerinių iššūkių – atstūmimo, įtrūkimų, matmenų poslinkio ir paviršiaus defektų – dėl kurių reikia kruopščiai apskaičiuoti ir suprojektuoti įrankius.
Šiame vadove pateikiami metalo štampavimo lenkimopagrindai: pagrindiniai lenkimo tipai ir kada juos naudoti, kaip apskaičiuoti lenkimo jėgą ir mažiausią lenkimo jėgą. spyruoklės ir štampų projektavimo principai, užtikrinantys nuoseklų gamybos eigą.
Kas yra lenkimas štampuojant metalą?
Metalo štampavimo metu lenkimas yra plastikinė lakštinio metalo deformacija aplink tiesią ašį, naudojant perforatorių ir štampus. Išoriniame paviršiuje esanti medžiaga išsitempia (įtempiama), o vidinis paviršius susispaudžia. Neutrali ašis – maždaug 40–44 % medžiagos storio nuo vidinio paviršiaus – išlieka maždaug pastovaus ilgio.
Lenkimo operacijos gali būti atliekamos naudojant presuojamą stabdį, štampavimo štampą su įmontuotomis lenkimo stotimis arba tam skirtą formavimo štampą. Pasirinkimas priklauso nuo detalės geometrijos, gamybos apimties ir tolerancijos reikalavimų.
Metalo štampavimo lenkimo tipai
Skirtingiems lenkimo profiliams reikia skirtingų įrankių. Žemiau esančioje lentelėje palyginami dažniausiai gamybiniam štampavimui naudojami lenkimo tipai.
| Lenkimo tipas | Aprašymas | Įprasti pritaikymai | Štampo sudėtingumas | Atsparumo jautrumas |
|---|---|---|---|---|
| V-Bend | Punch presuoja lakštą į V formos štampavimo ertmę | Laikikliai, dangteliai, paprasti flanšai | Žemas | Vidutinis |
| L formos lenkimas | Vienas 90° flanšas suformuotas prieš štampavimo petį | L formos laikikliai, briaunų tvirtinimo ąselės | Žemas | Vidutinis |
| U formos lenkimas | Lakštas suformuotas į U formos profilį | Kanalai, padėklai, standinimo briaunos | Vidutinis | Aukštas (du posūkiai) |
| Z-Bend | Du priešingi posūkiai, sukuriantys Z poslinkį | Poslinkiai, skirti tarpiniam laikikliui | Vidutinis | Aukštas (kaupiamasis) |
| Apsauga | Kraštas užlenktas 180° ant savęs | Plokštės kraštai, apsauginiai kraštai, automobilių uždarymas | Vidutinis–aukštas | Žemas (įstrigęs) |
| Svirtis / Riedėjimo lenkimas | Laipsniškas kreivumas, suformuotas riedant arba svirties štampai | Lenktos plokštės, cilindriniai apvalkalai | Aukštas | Kintamasis |
| Lankstymas | Lakštas, nuvalytas per štampavimo briauną slėgine pagalve | Paprasti kraštų lenkimai, grįžtami flanšai | Žemas – Vidutinis | Vidutinis |
| Sukamasis lenkimas | Besisukantis štampavimo segmentas sudaro lenkimą | Tikslūs lenkimai, trapūs paviršiai | Aukštas | Žemas (valdomas) |
Kada pasirinkti kiekvieną tipą
- V formos lenkimas ir L formos lenkimas yra numatytieji vienos krypties flanšų parinktys. Jiems reikalingi paprasčiausi įrankiai ir jie tinka nuo vidutinio iki didelio kiekio.
- U formos lenkimas yra idealus, kai reikia kanalo arba dėklo profilio. Tikėtis didesnio atstūmimo, nes dvi lenkimo zonos veikia vienu metu.
- Z-lenkimas sukuria poslinkio bruožus, bet kaupia atsparumą iš abiejų lenkimų; planuoti griežtesnius kampo nuokrypius.
- Apsauga užfiksuoja medžiagą vietoje, praktiškai pašalindamas atsparumą. Naudokite saugioms briaunoms arba ten, kur reikalingas lygus plokštės paviršius.
- Valymo lenkimas puikiai tinka ilgoms tiesioms briaunoms, kur visas V formos štampų komplektas būtų nepraktiškas.
Lenkimo jėgos apskaičiavimas
Tikslus lenkimo jėgos numatymas apsaugo nuo preso perkrovos ir užtikrina pastovią lenkimo kokybę.
„V-Bend Force Formula“
Standartinė V formos lenkimo jėgos formulė yra:
P = (C × S × L × T²) / W
Kur:
– P = reikalinga lenkimo jėga (kN)
– C = štampavimo koeficientas (1,3 V formos lenkimui su štampo anga = 8T; 1,2 12T; 1,0 16T)
– S = medžiagos tempiamasis stipris (MPa)
– L mm.
– T = medžiagos storis (mm)
– W = štampavimo angos plotis (mm)
Praktinis pavyzdys
Duota: Švelnus plienas (tempiamasis stipris 400 MPa), angos ilgis 400 MPa, angos storis 2,0 × 5 mm (00 bend) T), V formos lenkimas.
P = (1,3 × 400 × 500 × 2,0²) / 16
P = (1,3 × 400 × 500 × 4) / 16
P = 1,0 / 1,0
P = 65 kN (maždaug 6,6 tonos)
Oro lenkimas prieš dugną ir kalimą
| Metodas | Aprašymas | Jėgos reikalavimas | Tikslumas |
|---|---|---|---|
| Oro lenkimas | Punch ne iki galo; kampas valdomas gyliu | 50–60 % dugno jėgos | ±0,5° tipiškas |
| Apatinis (kalimo flanšas) | Medžiaga lygiai prispausta prie štampo sienelių | 3–5 × oro lenkimo jėga | ±0.25° |
| Sukalimas | Viso tonažo lenkimo spindulį įspaudžia į medžiagą | 5–10 × oro lenkimo jėga | ±0.1° |
Oro lenkimo metodas leidžia naudoti labiausiai paplitusią lenkimo kampą. reguliavimas nekeičiant įrankių.
Springback: skaičiavimas ir kompensacija
Kas yra Springback?
Kai perforatorius atsitraukia, dėl elastingumo atsistatymo lenkimo kampas šiek tiek atsidaro, o lenkimo spindulys padidėja. Šis spyruoklinis yra vienintelis didžiausias štampuotų posūkių matmenų paklaidos šaltinis.
Atsparumo veiksniai
Atsparumas priklauso nuo:
– Medžiagos takumo riba – didesnė išeiga = daugiau spyruoklės
– Lenkimo spindulio ir storio santykis (R/T) – didesnis R/T = daugiau spyruoklės
– Lenkimo kampas — Platesni kampai suteikia daugiau absoliutaus atspyrimo
– Medžiagos tipas — Aliuminis ir nerūdijančio plieno spyruoklė daugiau nei švelnus plienas
Atraminio kampo įvertinimas
Praktinis inžinerinis apytikslis apytikslis dydis:
Δα = (σ_y × R) / (E × T)
Kur:
– Δα = spyruoklinis kampas
– σ_y = medžiagos takumo riba (MPa)
– R = vidinis lenkimo spindulys (mm)
– E = tamprumo modulis (MPa)
– T = medžiagos storis (mm)
Konvertuoti radianus į laipsnius: Δα (deg) = Δα (rad) × 57,3
Per didelio lenkimo kompensavimo lentelė
Norint pasiekti tikslinį lenkimo kampą, perforatorius turi perlenkti medžiagą. Žemiau esančioje lentelėje parodyti tipiniai perlenkimo kampai, kurių reikia norint pasiekti 90° galutinį kampą.
| Medžiaga | Storis (mm) | R/T santykis | Spyruoklė (°) | Lenkimo kampas iki smūgio 90° |
|---|---|---|---|---|
| Švelnus plienas (SPCC) | 1.0 | 1.0 | 1.5–2.0 | 91.5–92.0° |
| Švelnus plienas (SPCC) | 2.0 | 1.0 | 1.0–1.5 | 91.0–91.5° |
| Švelnus plienas (SPCC) | 2.0 | 3.0 | 2.5–3.5 | 92.5–93.5° |
| Nerūdijantis plienas (SUS304) | 1.0 | 1.0 | 3.0–4.0 | 93.0–94.0° |
| Nerūdijantis plienas (SUS304) | 2.0 | 1.0 | 2.0–3.0 | 92.0–93.0° |
| Aliuminis-H3205 | 1.0 | 1.0 | 2.5–3.5 | 92.5–93.5° |
| Aliuminis-H3205 | 2.0 | 1.0 | 1.5–2.5 | 91.5–92.5° |
| Aliuminis 6061-T6 | 1.5 | 2.0 | 4.0–5.5 | 94.0–95.5° |
| Varis C110 | 1.0 | 1.0 | 2.0–3.0 | 92.0–93.0° |
Praktinė pastaba: Visada patikrinkite perlenkimo kampus naudodami pirmojo gaminio pavyzdžius. Teorinės vertės yra atskaitos taškai – tikrasis atsparumas skiriasi priklausomai nuo medžiagos partijos, grūdelių krypties ir štampų susidėvėjimo.
„Springback“ valdymo metodai
- Oro lenkimas su perlenkimu – labiausiai paplitęs metodas; sureguliuokite smūgio gylį, kad kompensuotumėte.
- Apatinis / kalimas – priverčia medžiagą visiškai prisitaikyti prie štampo, sumažinant spyruokliškumą iki ±0,25°.
- Lenkimo spindulio nustatymas – įspaudžiamas tikslus spindulys į medžiagą, sumažinant elastingumo atsistatymą.
- Medžiagos pasirinkimas — rinkitės lydinius su mažesniu derlingumo ir UTS santykiu (pvz., atkaitintą grūdinimą, o ne visiškai kietą).
- Reljefinis arba kaltinis briaunas – pridėkite vietinį standinimo elementą išilgai lenkimo linijos, kad išvengtumėte elastingumo atsigavimo.
- Lenkimas voleliu arba sukamasis lenkimas – palaipsniui formuoja lenkimą, paskirsto įtampą ir sumažina didžiausią elastinį įtempį.
- Šilumos lenkimas – didelio stiprumo lydiniams, vietinis kaitinimas sumažina takumo ribą ir atsparumą.
Minimalaus lenkimo spindulio lentelė
Viršijus minimalų lenkimo spindulį, išorinis paviršius įtrūksta. Toliau pateiktoje lentelėje pateikiamos įprastų medžiagų orientacinės vertės.
| Medžiaga | Temperatūros | Min. Lenkimo spindulys (× T) |
|---|---|---|
| Švelnus plienas (SPCC, DC01) | Atkaitintas | 0,5 T |
| Švelnus plienas (SPCC, DC01) | 1/4 kietas | 1.0 T |
| Nerūdijantis plienas 304 | Atkaitintas | 1.0 T |
| Nerūdijantis plienas 304 | 1/4 kietas | 2.0 T |
| Nerūdijantis plienas 316 | Atkaitintas | 1.0 T |
| Aliuminis 1100 | O (atkaitintas) | 0 T (gali sulenkti iki nulinio spindulio) |
| Aliuminis-H3205 | 1/4 kietas | 1,5 T |
| Aliuminis 6061-T6 | Visiškai kietas | 3,0–4,0 T |
| Varis C110 | Atkaitintas | 0 T |
| Žalvaris C260 | Atkaitintas | 0 T |
| Žalvaris C260 | Pusiau kietas | 1.0 T |
| 2 klasės titanas | Atkaitintas | 2,5–3,0 T |
| Didelio stiprumo mažo lydinio (HSLA) | Valcuotas | 2,0–3,0 T |
Pagrindinės nykščio taisyklės:
– Lenkite statmenai riedėjimo krypčiai, kai įmanoma, įtrūkimo krypčiai – grūdelių lenkimo rizika 30–50 %.
– Švelnesnis temperamentas leidžia sugriežtinti spindulius. Nurodykite atkaitintą medžiagą, jei griežti lenkimai yra labai svarbūs.
– Aliuminio 6061-T6 įtrūkimai yra dažni žemiau 3T. Apsvarstykite 6061-O (atkaitintą) ir vėl termiškai apdorokite po formavimo.
Dažni lenkimo defektai ir sprendimai
Net ir tinkamai apskaičiavus, gamybos lenkimas gali sukelti defektų. Žemiau esančioje lentelėje pateikiamos dažniausiai pasitaikančios problemos ir jų pagrindinės priežastys.
| Defektas | Aprašymas | Pagrindinė priežastis | Sprendimas |
|---|---|---|---|
| Paviršiaus įtrūkimai | Įtrūkimai išoriniame lenkimo paviršiuje | Lenkimo spindulys per trumpas; medžiaga per kieta; neteisinga grūdelių kryptis | Padidinti spindulį; naudoti švelnesnį temperamentą; pasukti ruošinį 90° kampu iki grūdelių |
| Spyruoklinis poslinkis / kampo poslinkis | Galutinis kampas atsidaro už leistinosios nuokrypos | Nepakankamas perlenkimas; didelis R/T santykis | Padidinkite smūgio eigą; naudokite dugną; pridėti kalimo briaunų |
| Raukšlės vidiniame spinduliu | Gniuždomos raukšlės lenkimo vidinėje pusėje | Per didelis gniuždymo įtempimas; plona medžiaga; didelis R/T | Sumažinti štampo atidarymą; naudoti servetėlių lenkimą; pridėti nugaros palaikymą |
| Krašto iškraipymas | Kraštai išsiskleidžia arba nusilenkia lenkimo galuose | Laisva medžiaga galuose nepalaikoma lenkimo metu | Pridėkite krašto reljefo įpjovas; naudoti platesnę štampavimo angą; pridėti prilaikančius trinkeles |
| Sukimas | Dalies posūkiai išilgai lenkimo ašies | Netolygus medžiagos storis; pakrovimas ne centre; grūdų anizotropija | Subalansuoti smūgio jėgą; naudoti apsaugos nuo sukimosi įtaisus; patikrinkite tuščią konsistenciją |
| Matmenų poslinkis | Flanšo ilgis arba lenkimo padėtis neatitinka specifikacijos | Medžiagos srautas lenkimo metu; įrankių nusidėvėjimas | Perprojektuoti ruošinio matmenis; pakeisti susidėvėjusius įrankius; pridėti bandomąsias skylutes |
| Paviršiaus nešvarumai / įbrėžimai | Įbrėžimai arba medžiagos surinkimas ant perforatoriaus / štampo | Nepakankamas tepimas; grubus įrankių paviršius; didelis kontaktinis slėgis | Pagerinti tepimą; poliruoti štampo paviršius; naudokite padengtą įrankinį plieną |
| Lenkimo linijos įtrūkimai ties įpjova | Įtrūkimai atsiranda ties įpjova arba išpjova šalia lenkimo | Įtempių koncentracija objekto krašte | Pridėkite reljefų įpjovų kampuose; atitraukite įpjovą nuo lenkimo zonos |
Lenkimo štampo konstrukcija Pagrindiniai taškai
Tinkama štampavimo konstrukcija yra nuoseklaus, aukštos kokybės lenkimo pagrindas. Toliau pateikiami svarstymai taikomi tiek specialiems lenkimo štampams, tiek lenkimo stotims progresyviniuose štampuose.
1. Antgalio atidarymo plotis
Štampos anga (V-plotis) tiesiogiai veikia lenkimo kokybę ir reikiamą jėgą.
Nykščio taisyklė: W = 6T iki 12T oro lenkimui; W = 8T yra įprastas pradžios taškas.
- Per siauras: didelis tonažas, štampavimo dugno rizika, paviršiaus žymėjimas
- Per platus: blogas kampo valdymas, per didelis spyruoklinis atstumas, krašto iškraipymas
2.
Perforatoriaus antgalio spindulys turi būti nuo 0,5 T iki 1,5 T standartiniam oro lenkimui. Mažesnis spindulys padidina išorinio paviršiaus įtempimą ir padidina įtrūkimų riziką; didesnis spindulys padidina atspyrimą.
3. Štampos pečių spindulys
Štampos pečių spindulys (lenktas perėjimas nuo štampo priekinės dalies į V formos ertmę) paprastai svyruoja nuo 2T iki 4T. Staigesnis petys sumažina efektyvų lenkimo spindulį, bet padidina medžiagos pasipriešinimą ir įrankių susidėvėjimą.
4. Štampo komponentų medžiaga ir danga
| Komponentas | Rekomenduojama medžiaga | Paviršiaus apdorojimas |
|---|---|---|
| Perforatorius | D2, DC53 arba karbidas (dideliui tūriui) | TiN arba TiCN danga atsparumui nusidėvėjimui užtikrinti |
| Štampos blokas | D2, SKD11 | Kietas chromas arba nitridavimas |
| Slėgio pagalvėlė / nuėmiklis | A2 arba S7 | Juodasis oksidas arba fosfatas |
5. Spyruokliniai trinkelės ir nuėmikliai
Spyruoklinis prispaudimo padas išlaiko ruošinį plokščią lenkimo metu, apsaugodamas nuo krašto iškraipymo ir išlaikydamas lenkimo padėties tikslumą. Pagalvėlės jėga turi būti 10–20 % lenkimo jėgos.
6. Krumpliaračio kampo kompensavimas
Gaminant dideles apimtis, nustatykite fiksuotą perlenkimo kampą (remiantis pirmiau pateikta spyruoklių lentele), o ne pasikliaukite presavimo gylio reguliavimu. Tipiniai štampavimo kampai 90° baigtiems posūkiams:
- Švelnus plienas: 88–88,5° štampavimo kampas (štampavimo kampas 88°)
- Nerūdijantis 304°: 86–87° kampas
- Aliuminis 6061-T6: 84–85° štampavimo kampas
7. Reljefo įpjovos ir bandomosios funkcijos
Kai posūkis baigiasi flanšo krašte, lenkimo galiniuose taškuose pridėkite reljefinį įpjovą (paprastai 1,5 T × 1,5 T), kad išvengtumėte krašto iškraipymo ir plyšimo. Dalims, kurių padėtis yra kritinė, šalia lenkimo linijos įtraukite angas, kad nustatytumėte vietą štampelyje.
8. Nuėmimas ir dalies išstūmimas
Po lenkimo dalis gali sugriebti perforatorių. Suplanuokite spyruoklinius nuėmiklius, oro išstūmimą arba išmušamuosius kaiščius, kad užtikrintumėte patikimą dalių pašalinimą kiekvieną kartą.
Geriausia gamybos lenkimo praktika
- Pirmiausia prototipas. Prieš nustatydami gamybos įrankių kampus, paleiskite pirmojo gaminio pavyzdžius ir išmatuokite spyruoklę.
- Kontroliuoti gaunamą medžiagą. Storio, temperatūrų ir grūdėtumo krypties svyravimai tiesiogiai veikia lenkimo kampo nuoseklumą.
- Naudokite tepalą. Tvirtas štampavimo tepalas (chloruotas parafinas arba sintetinis esteris) sumažina nešvarumus ir pagerina paviršiaus apdailą.
- Stebėkite įrankių nusidėvėjimą. Perforavimo spindulys ir štampo pečių spindulys keičiasi naudojant – suplanuokite prevencinės priežiūros intervalus pagal smūgių skaičių.
- Viską dokumentuokite. Kiekvienai sąrankai įrašykite štampavimo gylį, tonažą ir išmatuotus kampus. Šie duomenys tampa neįkainojami sprendžiant triktis ir ateityje projektuojant įrankius.
Dažniausiai užduodami klausimai
Kuo skiriasi lenkimas ore, dugninis lenkimas ir metalo štampavimo lenkimas?
Oro lenkimas sudaro lenkimą, stumiant medžiagą į štampą be visiško kontakto – štampavimo gylis valdo kampą, o atspyrimas kompensuojamas per dideliu lenkimu. Dugnas visiškai prispaudžia medžiagą prie štampavimo sienelių, todėl spyruoklė žymiai sumažėja. Sukalimas taiko didžiulę jėgą, kad lenkimo spindulys visam laikui būtų nustatytas į medžiagą, praktiškai pašalinant atsparumą, tačiau tam reikia 5–10 kartų daugiau tonažo nei lenkiant oru.
Kaip apskaičiuoti minimalų medžiagos lenkimo spindulį?
Padauginkite medžiagos storį (T) iš minimalaus jūsų lydinio ir atsparumo lenkimo spindulio koeficiento. Pavyzdžiui, atkaitinto nerūdijančio plieno 304 koeficientas yra 1,0 T – taigi 2,0 mm lakštas gali susilenkti iki 2,0 mm vidinio spindulio. Jei įmanoma, visada sulenkite statmenai riedėjimo krypčiai ir ieškokite konkrečių lydinių rūšių medžiagų duomenų lapuose.
Kodėl mano sulenkta dalis atsistoja daugiau nei tikėtasi?
Pernelyg didelis spyruokliškumas paprastai atsiranda dėl vieno ar kelių iš šių veiksnių: lenkimo spindulio ir storio santykis (R/T) yra per didelis, medžiagos takumo riba yra didesnė nei nurodyta (patikrinkite medžiagos sertifikatus), grūdelių kryptis eina lygiagrečiai lenkimo linijai arba matricos anga yra per plati. Sumažinkite R/T, pasukite ruošinį, pereikite prie švelnesnio temperamento arba naudokite dugną / kalimą, kad suvaldytumėte atgaivą.
Dėl ko įtrūksta išorinis posūkio paviršius?
Išorinio paviršiaus įtrūkimai atsiranda, kai lenkimo išorės tempimo įtempimas viršija medžiagos pailgėjimo ribą. Dažniausios priežastys yra lenkimo spindulys, mažesnis už medžiagos minimumą (žr. spindulio lentelę aukščiau), lenkimas lygiagrečiai riedėjimo grūdelių krypčiai, medžiaga, kuri yra per kieta arba sukietėjusi, arba staigus smūgio spindulys, kuris sutelkia įtampą. Padidinkite lenkimo spindulį, naudokite atkaitintą medžiagą arba pasukite ruošinį 90° kampu iki grūdelių.
Kaip štampavimo angos plotis turi įtakos lenkimo kokybei?
V formos formos angos plotis (W) valdo lenkimo spindulį, reikalingą jėgą ir atspyrimą. Bendra gairė yra W = 6T iki 12T, o įprastas atskaitos taškas yra 8T. Siauresnė anga sukuria siauresnį spindulį ir mažesnį atstūmimą, tačiau reikalauja didesnio tonažo ir gali atsirasti paviršiaus žymėjimas. Platesnė anga sumažina talpą, bet padidina spyruoklę ir gali iškraipyti kraštą. Pritaikykite angą prie medžiagos storio ir norimo lenkimo spindulio.
Išvada
Metalo štampavimo lenkimas yra apgaulingai sudėtinga operacija. Medžiagos savybių, lenkimo geometrijos ir įrankių konstrukcijos sąveika lemia, ar dalis pasiekia toleranciją, ar patenka į laužo dėžę. Pasirinkus tinkamą lenkimo tipą, tiksliai apskaičiuojant jėgą ir atstūmimą, laikantis minimalių lenkimo spindulių ir suprojektavus tinkamą kompensaciją, galite pasiekti pasikartojančius, aukštos kokybės lenkimus esant gamybos apimtims.
Reikia tikslaus lenkimo partnerio? „štampuotos metalo detalės“ projektuojame ir gaminame pagal užsakymą išlenktus komponentus nuo prototipo iki didelės apimties gamybos. Prašykite kainos pasiūlymo arba susisiekite su mūsų inžinierių komanda, kad aptartumėte kitą projektą.