Volviendo a los conceptos básicos de formado y doblado con aire en la plegadora

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P: Me ha costado entender cómo se correlaciona el radio de curvatura de una impresión (que especifico) con la selección de herramientas. Por ejemplo, actualmente tenemos algunos problemas con algunas piezas fabricadas con acero A36 de 0,5 pulgadas de espesor. Para estas piezas utilizamos un punzón de 0,5 pulgadas. Radio y 4 pulgadas. morir. Ahora, si uso la regla del 20% y multiplico las 4 pulgadas. con una apertura del troquel del 15% (para acero), obtengo 0,6 pulgadas. Pero, ¿cómo sabe el operador que debe utilizar el punzón con un radio de 0,5 pulgadas si la impresión requiere un radio de curvatura de 0,6 pulgadas?

R: Se ha topado con uno de los mayores problemas a los que se enfrenta la industria de la chapa. Este es un malentendido que tanto la ingeniería como el taller deben abordar. Para resolver este problema, comenzaremos con la causa raíz, es decir, los dos métodos de formación y la falta de conocimiento sobre las diferencias entre ellos.

Desde la llegada de la plegadora motorizada en la década de 1920 hasta la actualidad, los operadores han formado piezas con doblado inferior o fondo. Aunque en los últimos 20 o 30 años el método del fondo ha ido perdiendo popularidad, el método de plegado todavía impregna nuestra forma de pensar cuando doblamos chapa.

Las herramientas rectificadas de precisión ingresaron al mercado a fines de la década de 1970 y cambiaron todo el paradigma. Entonces, veamos en qué se diferencian las herramientas de precisión de las herramientas cepilladoras, y cómo el cambio a las herramientas de precisión cambió la industria, y qué tiene todo esto que ver con su pregunta.

En la década de 1920, el conformado pasó del plegado sobre un freno de hoja al conformado en forma de V con un punzón correspondiente. Un punzón de 90 grados se combinaría con un troquel en V de 90 grados. El paso del plegado al conformado supuso un gran avance para la chapa. Fue más rápido en parte porque la plegadora recientemente desarrollada era eléctrica: no más plegado manual de cada curva. Además, las plegadoras podían doblarse en el fondo, lo que aumentaba la precisión. Dejando a un lado el tope trasero, el aumento en la precisión se puede atribuir a que la punta del punzón estampa su radio en el radio de curvatura interior del material. Esto se logró forzando la punta de la herramienta a una posición de espesor menor que el material. Y como todos sabemos, si podemos lograr un radio de curvatura interior constante, podemos calcular los valores correctos para la deducción de curvatura, el margen de curvatura, el retroceso exterior y los factores k, independientemente del tipo de curvatura que estemos haciendo.

Era bastante común tocar en algunas partes un radio de curvatura interior muy agudo. Los fabricantes, diseñadores y artesanos sabían que la pieza aún aguantaría porque parecía que todo estaba sobreconstruido y, en verdad, todo lo estaba, al menos en comparación con lo que es hoy.

Todo esto estuvo muy bien hasta que apareció algo mejor. El siguiente salto adelante tuvo lugar a finales de los años 1970 con la introducción de herramientas rectificadas de precisión, controladores numéricos computarizados y un mejor control de los sistemas hidráulicos. Ahora tenía control total de la plegadora y sus sistemas. Pero lo que cambió las reglas del juego fueron las herramientas rectificadas de precisión, que cambiaron todo fundamentalmente. Todas las reglas para producir buenas piezas habían cambiado.

La historia de la formación está llena de avances. En el primer salto, cambiamos de los radios de curvatura inconsistentes del freno de hoja al radio de curvatura consistente producido al estampar, tocar fondo y acuñar. (Nota: Tocar fondo es diferente de acuñar; para obtener más información sobre esto, puede buscar en los archivos de columnas. Dicho esto, para esta columna, he usado "flexión de fondo" para implicar los métodos de formación tanto de tope como de acuñación).

Esos métodos requerían un gran tonelaje para formar piezas. Por supuesto, esto, en muchos sentidos, no fue bueno para la plegadora, las herramientas o las piezas. No obstante, durante casi 60 años fueron la forma más común de doblar metal, hasta que la industria dio el siguiente paso adelante con el conformado por aire.

Entonces, ¿qué es exactamente el formado por aire (o el doblado por aire) y cómo funciona en comparación con el doblado por abajo? El salto volvió a cambiar la forma en que se creó el radio. Ahora, en lugar de estampar el radio de curvatura interior, el aire forma “flota” el radio interior como un porcentaje de la apertura del troquel, o la distancia entre los hombros del troquel (consulte la Figura 1).

FIGURA 1. En el doblado por aire, el ancho del troquel, no la punta del punzón, determina el radio de doblado interior. El radio “flota” dentro del ancho del troquel. Además, la profundidad de penetración (no el ángulo del troquel) determina el ángulo de curvatura en la pieza de trabajo.

Nuestro material base, acero al carbono de baja aleación con una resistencia a la tracción de 60 000 PSI, el aire forma un radio que representa aproximadamente el 16 % de la apertura del troquel. Los porcentajes varían según el tipo de material, el rendimiento, el temperamento y otras características. Debido a las variaciones en la propia chapa, predecir el porcentaje nunca será perfecto. No obstante, son razonablemente precisos.

El aire de aluminio blando forma un radio del 13 % al 15 % de la apertura del troquel. El aire del material laminado en caliente, decapado y aceitado forma un radio que es del 14% al 16% de la apertura del troquel. El aire del acero laminado en frío (nuestra línea base con una resistencia a la tracción de 60,000 PSI) forma un radio que es del 15 % al 17 % de la apertura del troquel. Y el aire del acero inoxidable 304 forma un radio que es del 20 % al 22 % de la apertura del troquel. Nuevamente, estos porcentajes tienen un rango de valores debido a variaciones materiales. Para encontrar porcentajes de otros materiales, puede comparar su resistencia a la tracción con la resistencia a la tracción de 60 KSI de nuestro material base. Por ejemplo, si su material tiene una resistencia a la tracción de 120 KSI, el porcentaje debe ser del 31 % al 33 %.

Digamos que tenemos acero al carbono con una resistencia a la tracción de 60.000 PSI, un espesor de 0,062 pulgadas y un radio de curvatura interior llamado de 0,062 pulgadas. Doblándolo sobre una abertura de matriz en V de 0,472, la fórmula resultante se vería así:

Por lo tanto, su radio de curvatura interior será de 0,075 pulgadas, un valor que puede utilizar para calcular el margen de curvatura, el factor K, los retrocesos y la deducción de curvatura con cierta precisión, es decir, si los operadores de su plegadora utilizan las herramientas y la ingeniería correctas. diseñó la pieza en torno a las herramientas que utilizan los operadores.

En el ejemplo, el operador utiliza un conector de 0,472 pulgadas. apertura del troquel. El operador camina hasta la oficina y dice: “Houston, tenemos un problema. Ese 0,075 pulgadas. radio de punzonado? Parece que sí tenemos un problema; ¿De dónde vamos a conseguir uno de esos? Lo más cerca que podemos llegar del estante es 0,078 pulgadas o 0,062 pulgadas. El de 0,078 pulgadas. El radio del punzón es demasiado grande y el radio de 0,062 pulgadas. El radio del golpe es demasiado pequeño”.

Pero ésta es una elección falsa. ¿Por qué? El radio del punzón no crea el radio de curvatura interior. Recuerde, no estamos hablando de doblar la parte inferior donde, sí, la punta del punzón es el factor decisivo. Estamos hablando de formación de aire. El ancho del dado crea el radio; el punzón es sólo la unidad de empuje. También tenga en cuenta que el ángulo del troquel no tiene ningún efecto sobre el radio de curvatura interior. Es posible que esté utilizando un troquel agudo, en V o de canal; Si los tres tienen el mismo ancho de matriz, obtendrá el mismo radio de curvatura interior.

El radio del punzón influye en los resultados, pero no es el árbitro del radio de curvatura. Ahora, si forma con un radio de punzonado mayor que el radio flotante, la pieza adoptará el radio mayor. Esto cambia el margen de curvatura, los retrocesos, el factor K y las deducciones de curvatura. Entonces esa no sería una buena elección, ¿verdad? Lo tienes, no sería una buena elección.

¿Qué pasaría si usáramos un 0,062 pulgadas? radio de punzonado? Este golpe sería una gran elección. ¿Por qué? Porque, al menos cuando se trabaja con herramientas disponibles en el mercado, es lo más cercano que se puede llegar al radio de curvatura interior "flotante" natural. El uso de una punta de punzón de este tipo en esta aplicación debería brindarle curvaturas consistentes y estables.

Es ideal elegir un radio de punta de punzón que esté cerca pero que no exceda el radio flotante de la pieza. Cuanto más pequeño sea el radio de la punta del punzón en relación con el radio de curvatura flotante, menos estable y predecible será la curvatura, especialmente si termina con una curvatura aguda. Un punzón demasiado estrecho arrugará el material y creará una curva pronunciada con poca consistencia y repetibilidad.

Muchos me preguntan por qué el grosor del material sólo influye en la elección de la apertura de la matriz. Los valores porcentuales utilizados para predecir un radio formado con aire suponen que el troquel que se utiliza tiene la apertura de troquel adecuada para el espesor del material. Es decir, la abertura del troquel no es mayor ni menor de lo necesario.

Si bien puede formar troqueles de tamaño insuficiente o excesivo, el radio tenderá a distorsionarse, cambiando así muchos de los valores de la función de plegado. También verás efectos similares si utilizas un radio de golpe incorrecto. Por lo tanto, la regla general acerca de elegir una abertura de troquel que sea ocho veces el espesor del material es un buen punto de partida.

El mejor de los casos sería que el departamento de ingeniería fuera al taller y hablara con los operadores de la plegadora. Asegúrese de que todos sepan la diferencia entre los métodos de formación. Descubra qué métodos utilizan y con qué materiales. Obtenga una lista de todos los punzones y matrices que tienen disponibles y luego diseñe las piezas en función de esa información. A continuación, en la documentación, anote el punzón y la matriz que serán necesarios para que la pieza se forme correctamente. Por supuesto, habrá circunstancias atenuantes en las que es posible que necesite ajustar las herramientas, pero esa debería ser la excepción y no la regla.

Operadores, sé que todos ustedes son prima donnas; ¡Yo también lo fui una vez! Pero quedaron atrás los días en los que podías elegir un conjunto de herramientas de tu agrado. Sin embargo, que le digan para qué herramientas se diseñó la pieza no refleja su nivel de habilidad. Es simplemente un hecho de la vida. Salimos del aire ahora; Ya no nos doblamos hacia abajo. Las reglas han cambiado.