Volviendo a los conceptos básicos de formación y doblado de aire en la prensa plegadora

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P: He tenido problemas para entender cómo el radio de curvatura en una impresión (que especifico) se correlaciona 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, usamos un punzón con un diámetro de 0,5 pulg. radio y 4 pulgadas. morir. Ahora, si uso la regla del 20% y multiplico las 4 pulgadas. la apertura del troquel en un 15% (para acero), obtengo 0,6 pulgadas. Pero, ¿cómo sabe el operador que debe usar el punzón de 0,5 pulgadas de radio 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 con el que deben lidiar tanto la ingeniería como el taller. 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 el advenimiento de la prensa plegadora motorizada en la década de 1920 hasta el día de hoy, los operadores han formado piezas con doblado inferior o fondo. A pesar de que el doblado ha ido perdiendo popularidad en los últimos 20 a 30 años, el método de doblado aún impregna nuestro pensamiento cuando doblamos láminas de metal.

Las herramientas con rectificado 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 de cepillado, y cómo el cambio a las herramientas de precisión cambió la industria, y qué tiene que ver todo esto con su pregunta.

En la década de 1920, el conformado cambió de doblar sobre un freno de hoja a formar un troquel en V con un punzón correspondiente. Un punzón de 90 grados estaría acoplado con un dado en V de 90 grados. El cambio del plegado al conformado fue un gran paso adelante para la chapa. Fue más rápido en parte porque la prensa plegadora recién desarrollada estaba accionada: no más plegado manual de cada curva a mano. Además, las prensas plegadoras podían doblarse por 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 inferior al material. Y como todos sabemos, si podemos lograr un radio de curvatura interior constante, podemos calcular los valores correctos para la deducción de curvatura, la tolerancia de curvatura, el retroceso exterior y los factores k, independientemente del tipo de curvatura que estemos haciendo.

Era bastante común tocar fondo con un radio de curvatura interior muy pronunciado en partes. Los fabricantes, diseñadores y artesanos sabían que la pieza aún aguantaría porque parecía que todo estaba construido en exceso y, en verdad, todo lo estaba, al menos en comparación con la actualidad.

Todo estaba bien y bien hasta que apareció algo mejor. El siguiente paso adelante tuvo lugar a fines de la década de 1970 con la introducción de herramientas rectificadas con precisión, controladores numéricos computarizados y un mejor control de los sistemas hidráulicos. Ahora tenía el control completo de la prensa plegadora y sus sistemas. Pero el punto de inflexión fue el herramental rectificado con precisión, que lo cambió todo fundamentalmente. Todas las reglas para producir buenas piezas habían cambiado.

La historia de la formación está llena de avances. Salto uno, cambiamos de los radios de curvatura inconsistentes del freno de hoja al radio de curvatura consistente producido por estampado, fondo y acuñado. (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 "doblado de fondo" para implicar métodos de formación de fondo y acuñación).

Esos métodos requerían un gran tonelaje para formar piezas. Por supuesto, esto, en muchos sentidos, no era bueno para la prensa plegadora, el herramental 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 la formación de aire.

Entonces, ¿qué es exactamente la formación de aire (o la flexión del aire) y cómo funciona en comparación con la flexión inferior? El salto volvió a cambiar la forma en que se creó el radio. Ahora, en lugar de estampar el radio de curvatura interior, la formación de aire "hace flotar" el radio interior como un porcentaje de la abertura 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 es aproximadamente el 16 % de la abertura del troquel. Los porcentajes varían según el tipo de material, el rendimiento, el temple y otras características. Debido a las variaciones en la propia hoja de metal, predecir el porcentaje nunca será perfecto. No obstante, son razonablemente precisos.

El aire de aluminio blando forma un radio que es del 13 % al 15 % de la abertura del troquel. El aire del material decapado y aceitado laminado en caliente forma un radio que es del 14 % al 16 % de la abertura del troquel. El aire del acero laminado en frío (nuestra línea de base con una resistencia a la tracción de 60 000 PSI) forma un radio que es del 15 % al 17 % de la abertura del troquel. Y el aire de acero inoxidable 304 forma un radio que es del 20 % al 22 % de la abertura del troquel. Nuevamente, estos porcentajes tienen un rango de valores debido a las variaciones del material. Para encontrar los porcentajes de otros materiales, puede comparar su resistencia a la tracción con la resistencia a la tracción de 60 KSI de nuestro material de referencia. 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 doblez interior será de 0,075 pulgadas, un valor que puede usar para calcular la tolerancia de doblez, el factor K, los contratiempos y la deducción de doblez con cierta precisión, es decir, si los operadores de la prensa plegadora usan las herramientas y la ingeniería correctas. diseñó la pieza en torno a las herramientas que utilizan los operadores.

En el ejemplo, el operador está usando un tubo de 0,472 pulg. troquel de apertura. El operador camina a la oficina y dice: "Houston, tenemos un problema. ¿Ese radio de perforación de 0,075 pulgadas? Parece que sí tenemos un problema; ¿dónde vamos a conseguir uno de esos? Lo más cerca que podamos bajar el estante es de 0,078 pulgadas o 0,062 pulgadas. El radio de perforación de 0,078 pulgadas es demasiado grande y el radio de perforación de 0,062 pulgadas es demasiado pequeño".

Pero esta es una elección falsa. ¿Por qué? El radio del punzón no crea el radio de plegado interior. Recuerde, no estamos hablando de doblado inferior donde, sí, la punta del punzón es el factor decisivo. Estamos hablando de formación de aire. El ancho del troquel crea el radio; el punzón es sólo la unidad de empuje. También tenga en cuenta que el ángulo del dado no tiene efecto en el radio de curvatura interior. Es posible que esté utilizando un dado 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 juega un papel en los resultados, pero no es el árbitro del radio de curvatura. Ahora, si forma con un radio de perforación que es más grande que el radio flotante, la parte tomará el radio más grande. Esto cambia la tolerancia de plegado, los contratiempos, el factor K y las deducciones de plegado. Entonces, esa no sería una buena elección, ¿verdad? Lo tienes, no sería una buena elección.

¿Qué pasa si usamos un 0.062-in. radio de golpe? Este ponche sería una gran elección. ¿Por qué? Porque, al menos cuando se trabaja con herramientas listas para usar, es lo más cercano que se puede llegar al radio de curvatura interior naturalmente "flotado". El uso de una punta punzonada de este tipo en esta aplicación debería brindarle curvas consistentes y estables.

Es ideal elegir un radio de punta de punzón que sea cercano pero que no exceda el radio flotante en la pieza. Cuanto más pequeño sea el radio de la punta del punzón en relación con el radio de plegado flotante, menos estable y predecible se volverá el plegado, especialmente si termina doblando mucho. Un punzón demasiado angosto arrugará el material y creará un doblez pronunciado con poca consistencia y repetibilidad.

Muchos me preguntan por qué el grosor del material solo entra en juego al seleccionar la abertura del troquel. Los valores porcentuales usados ​​para predecir un radio formado por aire asumen que el troquel que se usa tiene la abertura de troquel adecuada para el grosor del material. Es decir, la abertura del troquel no es más grande ni más pequeña de lo necesario.

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

El mejor de los casos sería que ingeniería fuera al taller y hablara con los operadores de la prensa plegadora. Asegúrese de que todos sepan la diferencia entre los métodos de formación. Descubre qué métodos utilizan y con qué materiales. Obtenga una lista de todos los punzones y matrices que tienen disponibles, luego diseñe las piezas en torno a esa información. A continuación, en la documentación, anote el punzón y la matriz que se requerirán para que la pieza se forme correctamente. Por supuesto, tendrá circunstancias atenuantes en las que podría necesitar ajustar las herramientas, pero esa debería ser la excepción y no la regla.

Operadoras, sé que sois todas prima donnas; ¡Yo mismo fui una vez! Pero ya pasaron los días en los que podía elegir un conjunto de herramientas de su agrado. No obstante, que le digan con qué herramienta se diseñó la pieza no es un reflejo de su nivel de habilidad. Es simplemente un hecho de la vida. Ahora formamos aire; ya no doblamos el fondo. Las reglas han cambiado.