Výpočet sily potrebnej na ohýbanie plechu na ohýbacom lise
Poznať maximálnu povolenú ohybovú silu je dôležité, pretože pri ohýbaní dosky v podstate pôsobíme silou na zmenu jej tvaru. Ak však použijeme príliš veľkú silu, platňa môže prasknúť, zlomiť sa alebo sa môžu vyvinúť iné chyby, ktoré ju urobia nepoužiteľnou. Na druhej strane, ak nevyvíjame dostatočnú silu, plech sa nám neohne do požadovaného tvaru.
Maximálna povolená ohybová sila závisí od niekoľkých faktorov, vrátane materiálu dosky, jej hrúbky, šírky a dĺžky, ako aj od typu ohýbacieho procesu, ktorý používame. Rôzne materiály majú rôzne mechanické vlastnosti, ako je medza klzu, medza pevnosti v ťahu a ťažnosť. Medza klzu je bod, v ktorom sa materiál začne permanentne deformovať, zatiaľ čo konečná pevnosť v ťahu je maximálne napätie, ktoré môže materiál vydržať pred rozbitím.
Napríklad oceľ je bežne používaný materiál pri ohýbaní plechov. Má relatívne vysokú medzu klzu a dobrú ťažnosť, vďaka čomu je vhodný pre širokú škálu ohýbacích aplikácií. Hliník má na druhej strane nižšiu medzu klzu, ale je ľahší a odolnejší voči korózii.
Hrúbka, šírka a dĺžka dosky tiež zohrávajú významnú úlohu pri určovaní maximálnej prípustnej ohybovej sily. Všeobecne povedané, hrubšie dosky vyžadujú väčšiu silu na ohýbanie ako tenšie dosky. Je to spôsobené tým, že čím je doska hrubšia, tým viac materiálu je potrebné deformovať.
Existuje niekoľko rôznych ohýbacích procesov, ako je ohýbanie ohraňovacieho lisu, ohýbanie valcovaním a ohýbanie rotačným ťahom. Ohýbanie ohraňovacím lisom je jedným z najbežnejších procesov ohýbania. Zahŕňa použitie ohraňovacieho stroja na aplikovanie sily na platňu v určitom bode, čo spôsobí jej ohyb. Na druhej strane ohýbanie valcov zahŕňa prechádzanie dosky cez sadu valcov, aby sa postupne ohýbala do požadovaného tvaru. Tento proces sa často používa na ohýbanie valcov alebo rúr s veľkým priemerom.
V posledných rokoch sa stroje na ohýbanie kovových bŕzd široko používajú v rôznych priemyselných odvetviach a rozsah spracovania ohýbačiek sa rozširuje. Neprebehla však systematická diskusia o výpočte ohybovej sily. V súčasnosti sú v návodoch rôznych výrobcov ohýbacích lisov odporúčané zhruba dva typy vzorcov na výpočet ohybovej sily:
P - ohybová sila, KN
S - hrúbka plechu, mm
l - dĺžka ohybu plechu, m
V - šírka spodného otvoru matrice, mm
σb - Pevnosť materiálu v ťahu, MPa
Tabuľka parametrov ohybovej sily odporúčaná výrobcom je tiež vypočítaná podľa vyššie uvedeného vzorca.
Teraz, keď sme pochopili faktory, ktoré ovplyvňujú maximálnu prípustnú ohybovú silu, poďme sa rozprávať o tom, ako ju vypočítať.
Proces odvodenia a rozsah použitia vzorca na výpočet ohybovej sily
Obrázok 1 je schematický diagram práce pri ohýbaní plechu. Nasleduje opis procesu odvodenia vzorca na výpočet ohybovej sily a dvoch dodatočných podmienok parametrov. Po prvé, v príručke k produktu sú takéto odporúčania. Pri voľnom ohýbaní je zvolená šírka otvoru spodnej formy V 8 až 10-násobok hrúbky plechu S. Tu vezmeme pomer strán .
Po druhé, výrobca uvádza zodpovedajúce hodnoty šírky matrice V a vnútorného priemeru r ohýbaného obrobku v tabuľke parametrov ohybovej sily. Všeobecne r = (0,16~0,17)V. Tu je pomer priemeru k šírke =0.16.
Počas procesu ohýbania plechu je materiál v deformačnej zóne vo vysoko plastickom deformačnom stave a je ohnutý pod uhlom okolo stredovej čiary. Na vonkajšom povrchu ohybovej zóny sa v niektorých prípadoch môžu objaviť mikrotrhliny. Na priereze deformačnej zóny, okrem okolia centrálnej vrstvy, sú napätia v ostatných bodoch blízke pevnosti v ťahu materiálu. Horná časť neutrálnej vrstvy je stlačená a spodná časť je napnutá. Obrázok 2 znázorňuje prierez a zodpovedajúci diagram napätia v deformačnej zóne.
Ohybový moment na priereze deformačnej zóny je:
Ohybový moment generovaný ohybovou silou stroja v deformačnej zóne je (pozri obrázok 1):
Od
Pri použití univerzálnych foriem na voľné ohýbanie na ohýbacom stroji je väčšina plechu ohnutá o 90°. Ako je znázornené na obrázku 3. K je:
Dosadením K do rovnice (1) dostaneme:
Pevnosť v ťahu bežných materiálov σb=450N/mm2, pričom vzorec (2) sa nahradí:
Z procesu odvodzovania je možné vidieť, že pri použití rovnice (2) alebo rovnice (3) na výpočet ohybovej sily, dve dodatočné musia byť splnené vyššie uvedené podmienky parametrov. Teda pomer strán = 9, pomer priemeru k šírke= 0,16, inak to spôsobí veľkú chybu.
Uveďme si príklad na ilustráciu toho, ako tento vzorec funguje. Predpokladajme, že máme oceľový plech s medzou klzu 50 000 psi, hrúbkou 0,25 palca a dĺžkou 12 palcov. Používame ohraňovací lis so šírkou otvoru matrice 2 palce a konštanta K je 1,33.
Je dôležité poznamenať, že tento vzorec je len približný a skutočná maximálna povolená ohybová sila sa môže líšiť v závislosti od iných faktorov, ako je stav materiálu, presnosť meraní a zručnosti operátora.
Výber nástrojov môže mať významný vplyv na proces ohýbania a kvalitu konečného produktu. Pre rôzne aplikácie ohýbania sú k dispozícii rôzne typy nástrojov, ako sú razníky a matrice.
Polomer ohybu je polomer krivky, do ktorej je doska ohnutá. Je to dôležitý parameter, ktorý ovplyvňuje pevnosť a vzhľad ohnutého plechu. Všeobecne povedané, menší polomer ohybu vyžaduje väčšiu silu na ohnutie dosky a môže tiež zvýšiť riziko prasknutia alebo iných defektov.
Odpruženie je tendencia ohnutej dosky vrátiť sa do pôvodného tvaru po odstránení ohybovej sily. Je to bežný jav pri ohýbaní dosiek a môže sťažiť dosiahnutie požadovaného tvaru a rozmerov.
Stanovenie maximálnej prípustnej ohybovej sily pre platňu je zložitý proces, ktorý si vyžaduje dobré pochopenie vlastností materiálu, rozmerov platne, procesu ohýbania a ďalších faktorov.
Nové metódy a kroky na výpočet ohybovej sily
Kvôli požiadavkám na dizajn alebo proces je niekedy ťažké splniť dve vyššie uvedené dodatočné požiadavky súčasne. V súčasnosti by sa na výpočet ohybovej sily nemal používať odporúčaný výpočtový vzorec, ale mal by sa vykonať podľa nasledujúcich krokov:
- Podľa hrúbky dosky S, polomeru ohybu r a spodného otvoru matrice V sa vypočíta pomer šírky k hrúbke a pomer priemeru k šírke.
- Vypočítajte šírku priemetu deformačnej zóny podľa deformácie plechu.
- Na výpočet ohybovej sily použite vzorec (1).
V procese výpočtu sa bral do úvahy rozdiel polomeru ohybu a zmena zodpovedajúcej deformačnej zóny. Z toho vypočítaná ohybová sila je presnejšia a spoľahlivejšia ako výsledok vypočítaný podľa zvyčajne odporúčaného vzorca.
Teraz uveďte príklad na ilustráciu, ako je znázornené na obrázku 4.
Známe: Hrúbka plechu S=6mm, dĺžka plechu l=4m, polomer ohybu r=16mm, šírka otvoru spodnej matrice V=50mm a pevnosť v ťahu materiálu σb=450N/mm2. Nájdite ohybovú silu potrebnú na voľné ohýbanie.
Najprv nájdite pomer strán a pomer priemeru k šírke:
Po druhé, vypočítajte šírku priemetu deformačnej zóny:
Nakoniec použite rovnicu (1) na zistenie ohybovej sily:
Ak sa na výpočet ohybovej sily použije obvyklý odporúčaný vzorec:
Od = 1,5, je vidieť, že rozdiel medzi nimi je 1,5-násobok. Dôvodom tejto chyby je, že polomer ohybu v tomto príklade je relatívne veľký a zodpovedajúca deformačná oblasť je zväčšená, takže pri ohýbaní je potrebná väčšia ohybová sila. V tomto príklade pomer priemeru k šírke = 0,32, čo prekročilo dodatočné podmienky parametrov uvedených vyššie. Je evidentne nevhodné použiť na výpočet ohybovej sily zvyčajne odporúčaný vzorec. Na tomto príklade môžete vidieť výhody novej metódy výpočtu.
Povolenie ohybu = Uhol * (T/ 180)* (Polomer + faktor K *Hrúbka)
Kompenzácia ohybu = Povolenie ohybu-(2 * Pokles)
Vnútorný sklon chrbta = opálený (uhol / 2) *Polomer vonkajšieho chrbta = opálený (uhol / 2)* (polomer + hrúbka)
Polomer získaný na ohnutej časti ovplyvňuje dĺžku, na ktorú musíme túto časť odrezať (pred ohýbaním). Polomer získaný ohybom závisí na 99% od otvoru V, s ktorým sa rozhodneme pracovať. Pred návrhom dielu a určite pred začatím rezania polotovarov MUSÍME PRESNE vedieť, aký otvor do V použijeme na ohýbanie dielu na ohraňovacom lise.
Väčší polomer „tlačí“ nohy našej časti smerom von, čím vzniká dojem, že polotovar bol vyrezaný „príliš dlho“. Menší polomer bude vyžadovať polotovar, ktorý musí byť vyrezaný „trochu dlhšie“, ako keby bol polomer väčší.
Rozložené polotovary z vyššie uvedeného obrázku by sa vypočítali takto:
B = 150 + 100 + 60 + BA1 + BA2
Časť, ktorú potrebujeme zmenšiť z oboch nôh, keď sa prekrývajú tým, že sa stanú plochými, je to, čo bežne poznáme ako „prídavok na ohyb“ (alebo BA v rovnici).
BA vzorec pre ohyby do 90°
BA vzorec pre ohyby od 91° do 165°
iR= vnútorný polomer S = hrúbka Β = uhol Π = 3,14159265…. K = K faktor
Pri ohýbaní na ohraňovacom lise sa vnútorná časť plechu stlačí, zatiaľ čo vonkajšia sa vysunie. To znamená, že existuje časť listu, kde vlákna nie sú ani stlačené, ani predĺžené. Túto časť nazývame „neutrálna os“. Vzdialenosť od vnútornej strany ohybu k neutrálnej osi je to, čo nazývame K faktor. Táto hodnota prichádza s materiálom, ktorý kupujeme, a nie je možné ju zmeniť. Táto hodnota je vyjadrená v zlomkoch. Čím menší je faktor K, tým bližšie bude neutrálna os k vnútornému polomeru plechu.
K faktor ovplyvňuje náš rozvinutý blank. Nie toľko ako polomer dielu, ale môžeme si to predstaviť ako jemné dolaďovacie výpočty pre polotovary. Čím menší je faktor K, tým viac materiálu sa roztiahne a teda „vytlačí“…. čo znamená, že naša noha bude „väčšia“.
Väčšinu času môžeme odhadnúť a upraviť faktor K pri dolaďovaní našich výpočtov slepého pokusu. všetko, čo musíme urobiť, sú nejaké testy (na zvolenom otvore V) a zmerať polomer dielu. V prípade, že potrebujete určiť presnejší faktor K, nižšie je výpočet na určenie presného faktora K pre váš ohyb.
Riešenie príkladu:
B = 150 + 100 + 60 + BA1 + BA2
Odhad K faktora
B1: R/S=2 => K=0,8
B2: R/S = 1,5 => K = 0,8
Oba ohyby sú 90° alebo menej:
čo znamená:
B1 = 3,14 x 0,66 x (6 + ((4 x 0,8)/2) - 2 x 10
B1 = -4,25
B2 = 3,14 x 0,5 x (8 + ((4 x 0,8)/2) - 2 x 12
B2 = -8,93
preto:
B = 150 + 100 + 60 + (-4,25) + (-8,93)
B = 296,8 mm
Tu uvedené kroky a vzorce na výpočet ohybovej sily nie sú použiteľné len pre uhlové ohýbanie plechu, ale aj pre oblúkové ohýbanie (presne povedané, malo by sa nazývať uhlové ohýbanie s mimoriadne veľkým polomerom ohybu). Je potrebné zdôrazniť, že tvar formy je zvláštny, keď je plech ohnutý do tvaru oblúka. Pri výpočte priemetu deformačnej zóny sa musí počítať podľa technologických parametrov stanovených v technologickom postupe, ktoré nemožno vyjadriť jednoduchým vzorcom. Pri navrhovaní formy v tvare oblúka pomocou metódy uvedenej v tomto článku na výpočet ohybovej sily možno dosiahnuť uspokojivé výsledky.
Príklad výpočtu prídavku na ohyb a odsadenia
tags: #výpočet #sily #potrebnej #na #ohýbanie #plechu
