Cách dự đoán bán kính uốn với độ chính xác cao

Câu hỏi: Tôi và đồng nghiệp đã đọc các mục của bạn để giúp chúng tôi hiểu cửa hàng của chúng tôi sẽ cần dụng cụ gì để tránh làm căng quá mức vật liệu của chúng tôi với khuôn dập nhỏ. Chúng tôi uốn cong nhôm 5052-H32 dày 0,125 inch dày 0,125 inch của chúng tôi với một cú chấn 1 mm và khuôn 16 mm. Dựa trên các cột của bạn, bán kính uốn cong bên trong phải từ 13 đến 15 phần trăm của lỗ mở khuôn. Điều này sẽ làm cho bán kính bên trong là 0,094 in. Bán kính ít nhất bằng 1,5 lần độ dày vật liệu được đề xuất cho 5052-H32 để tránh nứt; điều này có nghĩa là bán kính bên trong quá nhỏ. Tuy nhiên, vấn đề là tôi không nhận được số đo này khi tôi đo bán kính.

Chúng tôi chuyển sang khuôn 50 mm (1.968-in.), Sẽ tạo ra khoảng 0,295-in. bán kính, cao hơn 1,5 lần độ dày vật liệu được khuyến nghị cho bán kính. Nhưng thay vào đó, chúng tôi đã đạt được 0,109-in. bán kính. Bất kỳ lời khuyên sẽ được đánh giá rất cao.

Trả lời: Quy tắc 20 phần trăm là quy tắc ngón tay cái và cũng như tất cả các quy tắc thông thường, hơi không chính xác. Tham khảo biểu đồ từ nhà cung cấp vật liệu của bạn và bạn sẽ thấy bán kính tối thiểu tăng lên theo độ dày và tăng hoặc giảm theo độ nóng của vật liệu.

Khi bạn đã hoàn thành, các nhà chế tạo nên kiểm tra với nhà cung cấp vật liệu của họ để biết bán kính uốn cong bên trong tối thiểu được khuyến nghị. Nhưng chỉ để minh họa, tôi đã bao gồm một biểu đồ với các con số phản ánh bán kính uốn cong bên trong tối thiểu cho các hợp kim và nhiệt độ khác nhau của nhôm (xem Hình 1 ). Biểu đồ này cho thấy bán kính uốn cong tối thiểu bằng 0 đến 1 lần độ dày vật liệu cho 5052-H32 dày 0,125 inch. Điều này hơi khác so với khuyến nghị mà bạn có từ nhà cung cấp nhôm của mình, nhưng điều đó không có gì ngạc nhiên. Dự kiến ​​sẽ có sự khác biệt giữa các nhà sản xuất vật liệu khác nhau. Bất kể từ 0 đến 1 là một phạm vi giá trị rộng và sự biến đổi được khuếch đại bởi nhiệt độ và hướng thớ tự nhiên trong tấm.

Nếu bạn tham khảo thông tin từ nhà cung cấp vật liệu của mình, bạn sẽ thấy rằng độ bền kéo của vật liệu thay đổi rất nhiều theo nhiệt độ. Ví dụ, nhôm 5052-H34 có độ bền kéo thay đổi từ 38.000 PSI đến 55.000 PSI, tất cả tùy thuộc vào nhiệt độ.

Đầu tiên, đây là một đánh giá nhanh. Theo quy tắc chung, quy tắc 20 phần trăm nói lên điều gì? Nó nói rằng bán kính của tấm kim loại và tấm tạo thành phần trăm của lỗ mở khuôn. Tên của quy tắc bắt nguồn từ thép không gỉ, thường tạo thành bán kính từ 20 đến 22 phần trăm của lỗ mở khuôn. Thép nhẹ có tỷ lệ thấp hơn và như bạn đã chỉ ra, nhôm cũng vậy.

Là một quy tắc chung, nó chung chung và có một loạt các tỷ lệ phần trăm. Câu hỏi duy nhất là, tỷ lệ phần trăm chính xác cho một vật liệu nhất định là bao nhiêu? Đó là một câu hỏi tương đối dễ trả lời.

Nhìn vào độ bền kéo

Phần trăm bạn sử dụng phụ thuộc vào độ bền kéo của vật liệu. Và một lần nữa, nhiệt độ càng cao, độ bền kéo càng giảm. Chúng tôi có thể không biết nhiệt độ thực tế của tấm hoặc thậm chí bán kính tối thiểu được khuyến nghị. Chúng tôi có giới hạn kiểm soát hướng của hạt trong vật liệu. Chúng tôi có quyền kiểm soát cú chấn và chết, đó là một điều tốt nếu chúng tôi đưa ra quyết định đúng đắn.

Một lần nữa, chúng ta cần chuyển sang độ bền kéo. Theo www.matweb.com, nhôm 5052-H32 có độ bền kéo 33.000 PSI. (Ngoài ra, khi bạn chuyển sang nhiệt độ cao hơn, bạn sẽ thấy rằng độ bền kéo tăng lên. 5052-H34 là 38.000 PSI, H36 là 40.000 PSI và H38 là 42.000 PSI.)

Tiếp theo, chúng tôi chuyển sang giá trị độ bền kéo cơ bản mà chúng tôi sử dụng trong nhiều tính toán uốn của chúng tôi. Vật liệu cơ bản của chúng tôi cho quy tắc 20 phần trăm là thép nhẹ 60.000-PSI, tạo thành bán kính trong không khí chiếm khoảng 16 phần trăm lỗ mở khuôn. Đây là điểm khởi đầu của chúng tôi.

Để tìm phần trăm chính xác và dự đoán bán kính bên trong, chúng ta cần một công thức xem xét chiều rộng khuôn và độ bền kéo của kim loại:

[(Độ bền kéo phần / Độ bền kéo cơ bản)× Chiều rộng khuôn] × 0,1 = Bán kính uốn cong bên trong

Một lần nữa, chúng tôi đang sử dụng thép nhẹ 60.000 PSI làm cơ sở. Trên thực tế, loại vật liệu chính xác của đường cơ sở không liên quan ở đây; chúng tôi chỉ quan tâm đến độ bền kéo.

Xem xét điều này, hãy chạy phương trình dựa trên nhôm 5052-H32 độ bền 33.000 PSI của bạn, tạo thành trên cả 0,630-in. và 1.968-in. Lỗ mở khuôn (16 và 50 mm):

[(Độ bền kéo phần / Độ bền kéo cơ bản)× Chiều rộng khuôn] × 0,1 = Bán kính uốn cong bên trong

[(33.000 / 60.000) × 0,630] × 0,1 = 0,034 in.

[(33.000 / 60.000) × 1.968] × 0,1 = 0,109 in.

Bạn đã không đề cập đến bán kính uốn cong bên trong mà bạn đạt được trong khuôn 16 mm, nhưng tôi đoán là nó đúng là 0,034 inch. Đối với khuôn 50 mm, bạn cho biết kết quả bán kính uốn cong bên trong của bạn là 0,109 inch, tức là cùng một giá trị được tính toán ở đây.

Lưu ý rằng: Phương trình này không giải quyết liệu vật liệu có bị uốn cong theo hoặc theo hướng thớ tự nhiên hay không. Nó cũng không giải quyết yếu tố hồi lưu hoặc độ mở của bán kính bên trong khi nó được giải phóng khỏi áp suất.

Tìm bán kính uốn cong nhỏ nhất thực tế

Bây giờ chúng ta đã đưa quy tắc 20 phần trăm ra khỏi phạm vi chỉ là quy tắc chung, hãy cùng xem cách bạn có thể tính toán bán kính uốn cong tối thiểu một cách chính xác.

Đầu tiên, chúng ta cần xác định những gì chúng ta đang nói đến: Bán kính uốn cong tối thiểu là điểm tại đó các vết nứt bắt đầu xuất hiện trên bề mặt bên ngoài của vật liệu; tức là các hạt vật chất bắt đầu tách rời nhau. Chúng tôi định nghĩa điều này là:

Căng thẳng = 1 / [(Ir / Mt) + 1]Khi tỷ lệ giữa bán kính uốn cong bên trong (Ir) với chiều dày vật liệu (Mt) giảm, Ir càng nhỏ và lượng biến dạng kéo trên bề mặt bên ngoài của vật liệu càng lớn. (Ngoài ra, điều này minh họa một khái niệm được gọi là tỷ lệ Poisson.) Tiếp tục tăng biến dạng và cuối cùng chúng ta sẽ nhận được các vết nứt trên bề mặt bên ngoài của chỗ uốn cong. Bán kính uốn cong tối thiểu được cho dưới dạng bội số của độ dày vật liệu — 1x, 2x, 3x, v.v.

Vậy chính xác thì bán kính uốn cong tối thiểu này đến từ đâu? Đó là một phép tính dựa trên mối quan hệ giữa khả năng uốn cong của vật liệu và một thứ gọi là diện tích giảm kéo, có thể được tìm thấy bằng thử nghiệm độ bền kéo tiêu chuẩn hoặc bằng cách tra cứu trong các tài liệu tham khảo hoặc trên internet.

Diện tích giảm độ bền kéo (r) là hiệu giữa tiết diện ban đầu của vật liệu và tiết diện nhỏ nhất được đo tại điểm đứt gãy, được biểu thị bằng phần trăm (nghĩa là phần trăm diện tích vật liệu giảm đi). Tiến hành kiểm tra độ bền kéo và tính toán r (hoặc tra cứu lại trong tài liệu tham khảo), chèn biến đó vào phương trình này — Ir tối thiểu = Mt × (50 / r -1) —và bạn xác định bán kính uốn cong bên trong tối thiểu cho vật liệu.

Máy chấn tạo nên sự khác biệt

Chúng tôi đã thảo luận về quy tắc 20 phần trăm và bán kính uốn cong tối thiểu; bây giờ chúng ta hãy xem xét một loại bán kính uốn cong tối thiểu khác. Đi bất kỳ nhỏ hơn bán kính khúc cua tối thiểu này và khúc cua của bạn trở nên sắc nét. Đối với điều này, bán kính mũi đột đóng vai trò chính. Nếu bán kính cú đấm của bạn quá nhỏ, nó sẽ làm cong tâm của khúc cua trong khi vẫn làm nổi bán kính dựa trên quy tắc 20 phần trăm.

Ngoài ra còn có hiệu ứng hình parabol được tạo ra khi sử dụng mũi đột nhọn. Nói ngắn gọn, khi mũi của cú chấn quá nhỏ, như đã giải thích trước đây, nó sẽ vượt qua bán kính nổi tự nhiên. Điều này làm cho bán kính bên trong có dạng parabol trong quá trình hình thành. Nó cũng dẫn đến bán kính nhỏ hơn một chút so với dự kiến ​​khi được giải phóng khỏi áp suất, làm cho bán kính bên trong khó đo (xem Figure 2).

Công Ty Cổ Phần Thiết Bị và Giải Pháp Cơ Khí Automech – nhà cung cấp các dòng máy gia công kim loại tấm, hàn laser, giải pháp tự động từ những nhà cung cấp nổi tiếng JFY , Han’s laser, Hawacheon, EKO, Yadon, JQ laser,…. Automech đã hợp tác với nhiều đối tác lớn ở trong và ngoài nước nhằm phục vụ nhu cầu sản xuất đa dạng. Hệ sinh thái sản phẩm đa dạng cùng mức giá hợp lí là điểm cộng giúp Automech ngày càng chiếm được lòng tin của khách hàng.

Email: info@demowebvn.com

Website: automech.vn