Un componente mal progettato può frustrare il tecnico della pressa piegatrice, creare pezzi incoerenti, ridurne la qualità, aumentare il tasso di scarto e, in un attimo, i profitti svaniscono. La buona notizia è che non deve essere così. Con un po' di lungimiranza e una conoscenza di base dell'idraulica. premi il freno regole di progettazione, molti comuni problemi di formatura scompariranno magicamente.
Altezza minima della flangia
Qual è l'altezza minima della flangia possibile in un determinato componente? Dipende dallo stile di piega, dall'apertura dello stampo, dal raggio dello stampo, dal raggio della punta del punzone e dal metodo di formatura.
In una piegatura semplice (vedi Figura 1), l'altezza della flangia dovrebbe essere almeno il doppio dello spessore del materiale più il raggio di curvatura interno. Questo funziona in condizioni perfette, utilizzando il corretto rapporto tra larghezza della matrice e raggio di curvatura. Le circostanze possono variare a seconda del tipo di piegatura, ma questa regola per l'altezza minima della flangia è sempre valida. Si noti che questo non riguarda il minimo per una specifica larghezza della matrice, un argomento diverso ma correlato che tratterò in un articolo futuro.
Fattori di morte
L'apertura e il raggio dello stampo (vedere Figura 2) svolgono un ruolo significativo quando l'altezza della flangia è pari o prossima al minimo. I raggi dello stampo della pressa piegatrice possono avere un bordo affilato o un bordo con raggio composto.
I raggi di curvatura a spigolo vivo sono progettati per accogliere flange corte. Gli angoli a raggio composto sono progettati per ridurre la quantità di segni lasciati dallo stampo sul pezzo dopo la formatura, causati dall'attrito cinetico tra la lamiera e lo stampo. Quando il punzone applica la forza, spinge il materiale nello spazio dello stampo per creare la piega. La stessa forza verso il basso viene applicata al raggio dello stampo. Quando il pezzo viene spinto nello spazio dello stampo, trascina la lamiera oltre il raggio dello stampo; questo movimento di trascinamento può lasciare cicatrici sulla superficie del materiale.
Se la matrice presenta un raggio composto o ampio su entrambi gli angoli, la formula (flangia minima = 2Mt + Ir) potrebbe non essere più valida. Perché? Perché il bordo della lamiera potrebbe non agganciarsi al bordo della matrice e il pezzo in lavorazione probabilmente si incastrerebbe nello spazio della matrice. Se il pezzo dovesse agganciarsi accidentalmente, la piega potrebbe non essere accettabile, poiché ogni piega sarà leggermente diversa dalla precedente. Se è necessario piegare flange molto corte, di solito è necessaria una matrice con un raggio acuto.
Un'opzione potrebbe essere quella di utilizzare una matrice più stretta, dove il raggio composto potrebbe intercettare la flangia e creare la piega. Ma ci sono altri problemi da affrontare, il principale dei quali è il tonnellaggio. Si potrebbe finire per posizionare il punzone nella matrice più piccola, il che modificherebbe il raggio di piega interno, la tolleranza di piega e la detrazione di piega.
Una piega perfetta si ottiene quando il raggio di curvatura interno è uguale allo spessore del materiale. È qui che si applica la regola 8x per la scelta della matrice: la larghezza o l'apertura della matrice è pari a otto volte lo spessore del materiale. Si potrebbe essere in grado di raggiungere un'apertura della matrice 6x in sicurezza, consentendo alla matrice di agganciare il bordo della flangia ed eseguire la piega. Tuttavia, è necessario assicurarsi di sapere come raggiungere una larghezza della matrice 6x in sicurezza, poiché un uso improprio o un tonnellaggio eccessivo possono danneggiare gli utensili e la pressa piegatrice e, cosa ancora peggiore, causare lesioni all'operatore.
Fattori di morte
Se si forma una flangia rastremata fino alla linea di piegatura, si noterà una notevole distorsione nella piega (vedere Figura 3). Una volta che la rastremazione sporge oltre lo spazio dello stampo, la flangia non è più supportata dalla spalla e dal raggio dello stampo. Il materiale supportato dal raggio dello stampo si piegherà verso l'alto come dovrebbe. Tuttavia, l'area rastremata e non supportata della flangia si piegherà verso il basso dal raggio dello stampo al centro della piega, in direzione opposta a quella necessaria. Questo crea un'area convessa lungo la piega e provoca la torsione del pezzo sotto la punta del punzone. Questa torsione rastrema l'angolo di piega e l'altezza della flangia, solitamente portando il pezzo fuori tolleranza.
Si potrebbe usare un'apertura della matrice più piccola, ma ciò limiterebbe solo le dimensioni dell'area deformata, quindi usare una larghezza della matrice più piccola non è l'opzione migliore. Ciò che funzionerà è modificare il design del pezzo in modo che il bordo interno della conicità termini in un punto che è due volte lo spessore del materiale più la dimensione del raggio (vedere Figura 4).
Tuttavia, in alcuni casi non è possibile modificare il design, quindi cosa si può fare? Un'altra opzione potrebbe risolvere il problema. L'avvolgimento è un modo per correggere una rottura della flangia. Anche in questo caso, il problema che affrontiamo è che una parte della flangia si piega verso l'alto e una parte verso il basso, causando vari problemi dimensionali e angolari.
In questo caso, potresti essere in grado di aggiungere un pezzo di materiale all'operazione di formatura. Il materiale di rivestimento deve essere dello stesso tipo o più resistente, uguale o più spesso del materiale del pezzo in lavorazione e, naturalmente, essere un pezzo intero senza conicità. Dovrai usare un po' di buon senso nella scelta dello spessore del rivestimento, poiché non esiste una regola fissa.
Una volta decisi il materiale e lo spessore dell'avvolgimento, è possibile utilizzare un po' di matematica per calcolare un nuovo spessore combinato. Sommare lo spessore del materiale di avvolgimento a quello del pezzo in lavorazione, quindi calcolare una nuova apertura della matrice in grado di formare il nuovo spessore combinato. Si piegheranno due pezzi di materiale contemporaneamente e i calcoli di piegatura dovranno tenerne conto (vedere Figura 5).
Opzioni del metodo di formatura
Probabilmente utilizzi la tecnica della formatura ad aria (o piegatura ad aria) per i tuoi pezzi, il che è positivo se capisci come funziona. La formatura ad aria fa fluttuare il raggio di curvatura interno come percentuale dell'apertura dello stampo. Sfortunatamente, il metodo di formatura può rendere il pezzo suscettibile a torsioni e distorsioni in caso di flange troppo corte.
La formatura a fondo e la coniatura sono diverse, poiché imprimono il raggio di curvatura interno nel materiale. Inoltre, questi metodi sono associati a un raggio di curvatura interno ridotto e a un raggio di punta del punzone ridotto. Questo crea una situazione di piegatura netta, in genere un problema da evitare durante la formatura ad aria.
Con la coniatura, ovviamente, la creazione di un raggio interno netto è fondamentale, ed è un'opzione per la piegatura del fondo. In una certa misura, questi metodi di formatura possono ridurre la quantità di distorsione riscontrata in una flangia rastremata, forzando il materiale più in profondità nello stampo. Tuttavia, questa non è l'opzione migliore, poiché si verificherà comunque una certa conicità e una fuoriuscita della piega, anche dopo aver dedicato del tempo alla regolazione dei registri posteriori e laterali.
Non dimenticare che l'esecuzione di una formatura a fondo o di una coniatura aumenta significativamente il tonnellaggio di formatura. Tieni inoltre presente che se passi dalla formatura ad aria alla formatura a fondo o alla coniatura, dovrai anche tenere conto della variazione della tolleranza di piegatura e della detrazione di piegatura.
Attenzione all'altezza della flangia
Si noti ancora una volta che tutto ciò si riferisce alla dimensione minima della flangia per una determinata parte, non alla flangia minima possibile su una determinata apertura dello stampo, un argomento correlato ma diverso che affronterò in un articolo futuro.
In ogni caso, quando si progettano componenti, è importante mantenere l'altezza della flangia almeno pari al doppio dello spessore del materiale più il raggio di curvatura interno, soprattutto se la flangia si assottiglia. Una riprogettazione del componente potrebbe non essere possibile, ma le due opzioni discusse qui – l'avvolgimento e la scelta di un metodo di piegatura alternativo – potrebbero risolvere il problema.
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