プレスブレーキ上の小さな金属部品の降伏、引張、曲げ

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今月は 2 人の読者からの意見を聞きました。1 人は用語について、もう 1 人は非常に小さな部品の曲げについての質問でした。 業界の全員が同じ用語を使用することがいかに重要であるかを強調します。 実際には互換性がない用語を、多くの人が同じ意味で使用しています。 もう 1 つは、曲げ加工業界に携わる人々が同じ基本に基づいて仕事をしているにもかかわらず、創造性を発揮するチャンスがまだ十分にあることを示しています。

質問: 記事で 20% ルールについて議論する場合、さまざまな材料の曲げ半径を推定するためのベースラインとして、引張強さ 60 KSI の冷間圧延鋼 (CRS) を使用します。 60 KSI が A36 CRS の引張強度であるとも述べました。

引張強さとともに「降伏強さ」や「極限引張強さ」という言葉も見たことがあります。 引張強さと言うのは、降伏強さではなく極限引張強さを指しているのではないでしょうか？

回答: 私たちの業界の多くの用語と同様、降伏強度と極限引張強度は同じ意味で使用されることがよくあります。 もちろん、それらは交換可能ではなく、正確な意味と価値を持っています。 同じことは、曲げ許容値、外側セットバック、曲げ控除、K ファクターなどの曲げ用語にも言えます。

簡単に言えば、降伏強度は金属の弾性特性が塑性になる点を表します。 弾性特性とは、材料が荷重から解放されて元の形状に戻ることです。 荷重が降伏点に達すると、材料は曲がり、数度のスプリングバックが減れば、曲がったままになります (図 1 を参照)。

極限引張強さ（引張強さと呼ばれることが多い）は、材料が伸び始めて最終的に破断するまで耐えることができる応力または負荷の量を表します。 別の言い方をすると、引張強さは、加えられる機械的負荷 (この場合はプレス ブレーキ パンチ) によって引き起こされる張力に対する材料の抵抗です。 骨折点は一目瞭然です。 あなたがそれを壊しました、おい。 おっしゃるとおり、私は、ベースラインの軟鋼材料の平均強度値として 60,000 PSI という極限の引張強度を使用して作業しています。

20% ルールは、特定の金型開口部上で曲げたときの空気成形半径がどのくらいになるかを決定するのに役立ちます。 (これは、ダイ開口部の約 20% で半径を形成する 304 ステンレス鋼の成形挙動にちなんで名付けられました。) さまざまな材料の半径パーセンテージの範囲を示します。 A36 鋼の場合、ダイ開口率は 15% ～ 17% の範囲であり、16% が中央値です。 したがって、A36 をエアフォーミングする場合、結果として得られる半径は、ダイ開口部の 15% ～ 17% になります。

場合によっては、値の範囲がさらに大きくなる可能性もあります。 なぜ？ 答えは簡単です。同じ素材は 2 つとしてありません。 極限引張強さ、降伏強さ、硬度、弾性率、およびその他の変数の値は、加熱ごとに異なります。 (熱は、溶融金属の新しいバッチごとの名前です)。 これが、20% ルールが単なる経験則である理由でもあります。 ただし、これはかなり正確な経験則です。

質問: 幅 0.213 インチ、長さ 1.33 インチの小さな金属板バネを曲げています。 4 つの 90 度の曲げと、さらに 2 ～ 4 つの開いた曲げが必要です。 この材料は通常、厚さ 0.003 ～ 0.015 インチの全硬質または半硬質 300 シリーズ ステンレス鋼で、すべてフォトエッチングされています。 当社では、社内で作成したカスタム ツールを使用した、非常に正確で再現性の高いプレス ブレーキを使用しています。 重い部品に使用されるエアベンディング方法や公式は、これらの非常に小さな部品にも機能しますか?

エアベンディングは薄いストックにはうまくいきますが、厚い部分は折れたり割れたりする傾向があります。 私はより大きなパンチ半径を持つ新しいツールを作成中ですが、部品設計者はカットアウトを曲げの近くに配置しすぎたり、曲げを非常に近くに配置したりする傾向があるため、私にできることは少し限られています。 今後、さらに大きな半径を必要とする 150 度の曲げを備えた部品も予定されていますが、その工具がどのようなものになるべきかわかりません。

図1応力-ひずみ曲線は、降伏強さ、極限引張強さ、および破断点を示します。

回答: かつて私自身のショップを持ち、あなたと同じ種類の仕事をしていたので、その公式は大規模な材料だけでなく小規模な材料にも機能すると、疑いなく言えます。 ただし、完成品の公差については言及していません。 かつてそこに行ったことがあるので、±0.001 インチの値と 0.5 度の誤差の角度で作業していると思います。 これは確かに小さいですが、材料の厚さのパーセンテージとしての誤差は、より厚い材料の場合とほぼ同じで、厚さの約 10% です。 これにより、部品を印刷物で要求される仕様に準拠させることが比較的容易になります。

曲げ許容値と曲げ控除の計算を含める必要がありますか? 答えは…時々です。 はい、曖昧な答えだったと思いますので、説明させてください。

パンチノーズ半径が材料の厚さ以下で成形している場合、計算値は非常に小さいため、ほとんどの場合、最終的な部品の寸法に大きな違いは生じません。 とはいえ、このスケールでも鋭い曲がりは依然として発生します。これについては後ほど詳しく説明します。

一方、材料の厚さよりも大きい曲げ半径の場合は、通常、伸びが発生するため、曲げ控除と曲げ許容値に対処する必要があります。

このような小さなスケールで曲げるには、独自のツールが必要です。 まず、サンドビック ダイフレックス カッターなどの、細研ぎ深刃硬化 (FG DEH) 切削ルールを探します。 これらは高さ約2インチで、刃先はカミソリのように鋭いです。 気をつけて。 彼らは扱うだけで簡単にあなたを骨まで切り裂くことができます。 より安全にするために、細いヤスリを使って端を折るとよいでしょう。

パンチ半径がこれだけ鋭いと、材料厚さ 0.010 インチの曲げでも鋭く曲げることができます。 急な曲がりが意味するものすべてに注意する必要があります。 曲げ半径を大きくする場合も同じルールを使用し、正しい半径の丸いストックをパンチに取り付けます。

より大きな半径の曲げの場合は、説明したとおりにパンチを作成します。 しかし、ここでは、ウレタンパッドで大きな曲がりを形成します。 ウレタンパッドの下に空気の通り道を設けたリテイナーボックスを作ります。 ウレタン パッドは 50 ～ 60 デュロメーターの定格があり、材料の体積とパンチ半径の 10 倍である必要があります。 ウレタンは固体油圧装置として機能し、荷重を全方向に均等に分散し、材料にパンチのプロファイルを強制します (図 2 を参照)。

非常に小さなパーツで互いに接近して曲げる場合は、創造性を発揮する必要があります。 4 つの長さの切断定規を用意し、そのうちの 2 つを少しオフセットし、1 組を裏返してオフセット ツールを作成します (図 3 を参照)。

曲げ内側の曲げ線を中心としたハーフエッチング ラインについては、フォトエッチング ハウスに相談してください。 このプロセスにより、いずれかの方向の曲げの曲げラインが確立されます。

最後のヒント: パンチとダイを中心に置くことは、プレス ブレーキのセットアップで最も重要な部分の 1 つです。 しかし問題は、厚さ 0.032 インチの非常に鋭いパンチを、幅 0.04 インチのダイ開口部の中心にどのように配置するかということです。 小さすぎて数インチ離れたところからは見えません。 虫眼鏡を使用するのに十分に近づくことができないため、虫眼鏡は機能しません。また、ベッドと雄羊の間に頭を突っ込むことはできません。では、中心に置くにはどうすればよいでしょうか?

図2ウレタンパッドの上で大きな半径の曲げを形成してみてください。 ウレタン パッドの下に空気チャンネルを含めるためのスペースを残すリテーナー ボックス (左) を構築します。

私は 2 つの小さなウェブカメラを使用し、それを保持するための固定具を作り、ベッドの柵に取り付け、ラップトップに接続しました。 素晴らしい眺めと完璧なパンチとダイの位置合わせにより、完璧に機能しました (図 4 を参照)。

結論として、このような小さなスケールで曲げる場合は、創造性を発揮してください。 それはあなたが思っているほど難しくありません。