부스바 수직 절곡과 평면 절곡

플랫와이즈와 에지와이즈는 동일한 작업의 두 가지 설정이 아니다. 각각 한계 실패 모드, 공구, 그리고 대부분의 기계에서 용량 등급이 다른 별개의 성형 문제이다. 용어는 지역에 따라 다양하다: 플랫와이즈는 이지웨이, 플랫 벤드 또는 레벨 벤드라고도 불리며, 에지와이즈는 하드웨이, 엣지 벤드 또는 버티컬 벤드라고도 불린다. 기계적 원리는 변하지 않는다.

플랫와이즈 벤딩은 소재의 두께를 따라 바를 접으므로 작은 치수가 지배한다. 에지와이즈 벤딩은 폭을 따라 접으므로 큰 치수가 지배한다. 나머지는 모두 이 단 하나의 교환에서 비롯된다.

단면계수로 모든 것이 설명된다

폭 w와 두께 t를 가진 사각형 바의 두 주축에 대한 탄성 단면계수는 다음과 같다:

• 플랫와이즈: Z = w·t² / 6
• 에지와이즈: Z = t·w² / 6

소성 단면계수는 w·t²/4 및 t·t²/4라는 동일한 비율을 가지며, 성형이 진행되면 소성값이 중요해진다. 두 값의 비율은 단순히 w/t이다.

이 단일 숫자가 휨 모멘트의 승수이다. 구체적인 사례:

폭의 의존성이 두드러진다. 플랫와이즈 단면계수는 폭에 선형 비례한다: 폭이 두 배가 되면 힘도 두 배가 된다. 에지와이즈 단면계수는 폭의 제곱에 비례한다: 폭이 두 배가 되면 힘은 네 배가 된다. 200mm 폭의 바를 에지와이즈로 절곡하려면 100mm 바보다 두 배가 아닌 네 배의 힘이 필요하다.

두께는 반대 방식으로 작용한다. 플랫와이즈 힘은 t²에 비례하고, 에지와이즈 힘은 t에 선형 비례한다. 얇고 폭이 넓은 바는 에지와이즈 절곡에 가장 나쁜 후보로, 높은 힘이 필요하면서도 다음에 설명될 실패 모드에 대한 저항은 가장 적다. 특정 단면의 톤수는 부스바 절곡력 계산기로 결정할 수 있다.

안정성이 힘보다 먼저 한계를 설정한다

기계는 모멘트 제한형이다. 가공물은 안정성 제한형이며, 에지와이즈 절곡에서는 가공물의 한계가 먼저 도달한다.

enet(Edge)로 절곡 시 외부 섬유는 중립축으로부터 두께이 아닌 폭의 절반 거리에 위치합니다. 외부 섬유의 공칭 응변은 다음과 같습니다:

ε = 1 / (2·(R/w) + 1)

절곡 내부 반지름이 부스바 폭와 같을 때, 이 값은 33%입니다. 폭의 두 배일 때는 20%, 폭의 네 배일 때는 11%입니다. 이 수치들은 EN 13601의 경도별 연신율 값과 비교해 보면, 왜 edge 방향 절곡 반지름이 두께이 아닌 폭의 배수로 제시되는지를 보여줍니다. R240 반경질은 최소 8% 연신율을, R290 경질은 4%를 규정합니다. 절곡 시 음변은 그 이유로 인해 구리 경도 및 최소 절곡 반지름 기사에 설명된 바와 같이 인장 연신율을 초과하지만, 그 여유는 R/w를 약 2 이하로 낮추는 것이 안전한 일반 규칙이 되기에는 충분하지 않습니다.

절곡 내부에서는 문제가 다르며 보통 결정적입니다. 내부 섬유는 호를 따라 압축을 받으며, 그 압축을 지지하는 재료는 두께 t와 폭 w를 가진 얇은 띠입니다. 이는 자체 평면에 하중을 받는 슬렌더 플레이트이며, 압축을 받는 슬렌더 플레이트는 평면 밖으로 버클링됩니다. 임계 응력은 세장비의 제곱에 반비례하므로, w/t가 증가함에 따라 내부 가장자리가 점점 더 쉽게 주름지기 시작합니다. 눈에 보이는 결과는 물결치거나 조개 모양의 내부 가장자리이며, 때로는 전체 단면이 직각을 벗어나 회전하기도 합니다.

이것이 edge 방향 용량 등급이 평면 방향보다 엄격한 이유입니다. SMART-603CNC-S에서 평면 방향 절곡은 260 × 20 mm로 등급이 지정되어 있고, edge 방향은 125 × 15 mm입니다. 두 치수 모두 감소하며, 단순히 폭만 줄어드는 것이 아닙니다. 이와 동일한 패턴은 전반적인 부스바 절곡 장비에서도 나타납니다. 해당 등급은 공구가 절곡 중 단면을 직각으로 유지할 수 없는 지점을 표시합니다.

실용적 한계

응변 계산과 일반적인 작업 관행을 결합하면 작업 영역이 도출됩니다. 다음은 초도품 검사를 통해 확인해야 하는 지시적인 출발점이지, 규범적 한계가 아닙니다.

부드러운 및 반경질 구리의 경우 최소 내부 반지름은 부스바 폭의 2배 이상, 경질의 경우 3배 이상이어야 합니다. 특수 지지 없이도 안정적인 결과를 얻으려면 폭 대 두께 비율은 약 10 미만이어야 하며, 12~15 이상이 되면 반지름에 관계없이 내부 가장자리 주름이 발생합니다. 부스바 폭은 기계의 평면 방향 용량의 약 절반 이내여야 합니다. 폭이 넓은 경질 단면은 가장 자주 실패하는 조합인데, 이는 외부 섬유 응변 한계와 버클링 한계가 동시에 엄격해지기 때문입니다.

항복 후 반동(Springback)도 다르게 동작합니다. 소성 영역 형상, 공구에 의한 구속 및 유효 R/t가 모두 평면 방향 경우와 다르므로, edge 방향 오프셋은 평면 방향에서 파생될 수 없습니다. 반동 보상 표에서 두 조 항목을 분리하는 것이 필요합니다.

공구 및 지지

edge 방향 절곡은 단면이 이탈할 수 있는 모든 곳에서 구속되어야 하며, 이를 수행하는 공구는 평면 방향 절곡 공구와 다릅니다.

부스바는 입구뿐 아니라 전체 절곡 호를 통한 넓은 면 양쪽에서 클램프되어야 합니다. 지지되지 않은 넓은 면은 단면의 회전을 허용하며, 회전된 단면은 각도뿐만 아니라 평면에서도 벗어난 절곡을 생성합니다.

내부 모서리는 절곡 시 압축된 가장자리의 좌굴을 방지하기 위해 함께 움직이는 팔로워 또는 압력 블록이 필요합니다. 이 부품은 엣지와이즈(가장자리를 따라) 절곡이 가능한 기계를 단순히 엣지와이즈 모드만 갖춘 기계와 구별합니다.

전자는 부재 두께에 맞은 홈이 필요합니다. 두께 범위에 걸쳐 플랫과이즈(평면)로 작동하는 범용 V홈은 엣지와이즈 단면을 고정할 수 없습니다. 유연성을 제공하는 간격이 바로 단면이 말려 들어가는 간격이기 때문입니다.

윤활은 플랫와이즈보다 더 중요합니다. 프로머(금형) 면의 접촉 압력이 더 높고, 절곡 과정에서 부재가 공구를 더 많이 미끄러지기 때문입니다.

직선 도입부도 더 길어야 합니다. 클램핑 길이는 부재 레이아웃에 대한 치수 제약이며, 원칙적으로는 절곡 가능하지만 실제 가공할 기계에서는 불가능한 설계의 일반적인 원인입니다. 구멍과 겹침 이음새는 절곡 영역 바깥에 두어야 합니다; 절곡과 겹침 이음새 사이에 최소 10 mm, 절곡과 지지점 사이에 최소 20 mm를 허용하는 것이 일반적인 패널 작업 관행입니다.

설계 대안

엣지와이즈 절곡이 허용 범위를 벗어날 때, 세 가지 대안이 존재하며 이들은 상호 교환 가능하지 않습니다.

트위스트 및 플랫 절곡

부재를 자체 축을 기준으로 90° 비틀면 넓은 면이 필요한 방향 전환의 평면으로 회전합니다. 이후 일반적인 플랫와이즈 절곡으로 방향을 전환합니다. 가공은 쉽고, 공구는 표준적이며, 절곡 시 외부 섬유 변형은 너비보다 두께에 의해 지배되며, 부재는 터미널이 요구하는 평면에 이미 도착한 상태로 도달합니다. 비용은 길이입니다: 비틀림에는 자체적인 직선 부재 구간이 필요하며, 일반적으로 부재 너비의 최소 2배 이상이 됩니다. 부스바 비틀림 가이드에서 기하학 및 달성 가능한 각도를 다루며, 비틀림은 별도의 기계가 아닌 부스바 벤딩 헤드의 표준 기능입니다.

조인트 코너

방향 전환은 두 개의 직선 부재와 볼트로 고정하는 겹침 이음새로 수행할 수 있습니다. 성형 제한이 없으므로 모든 너비와 경질 조건에서 작동합니다. 비용은 전류 경로에 이음새가 있다는 것이며, 이는 접촉 저항, 토크 사양, 유지보수 의무 및 점검 지점을 의미합니다. 패널 작업에서는 접촉 면적이 부재 단면적의 최소 5배가 되도록 겹침 부분을 설계합니다. 이음새는 또한 열적 불연속이므로, 온도 상승 검증이 이를 수용할 수 있는 위치에 배치해야 합니다.

세그먼트 또는 프로파일 플레이트

플레이트에서 단일 성형 부품으로 코너를 절단하면 방향 전환이 소재의 평면에 위치하므로 성형이 필요하지 않습니다. 이는 세 가지 방법 중 가장 낮은 저항, 이음새 없음, 코너 기하학에 대한 완전한 자유를 제공합니다. 비용은 재료 수율이며, 코너 안쪽의 컷오프가 스크래프가 되고, 도면상 더 이상 표준 단면이 아닌 부품이 됩니다.

선택 기준

실무에서 통용되는 의사결정 규칙:

소재가 기계의 측면(에지와이즈) 가용 범위 내에 있고, 도면상 안쪽 반지름이 소재 폭의 2배 이상인 경우, 측면으로 절곡한다. 이 방식은 공정 수와 부품 수가 가장 적다.

폭 또는 폭-두께 비율이 해당 범위를 벗어나지만, 경로에 방향 변경 전 충분한 직선부가 있는 경우, 비틀어 방면(플랫와이즈)으로 절곡한다. 넓고 얇은 소재의 기본 방식이며, 두 작업 모두 동일한 절곡 헤드에서 수행되므로 예상보다 저렴한 경우가 많다.

비틀기 위한 길이가 없고 모퉁이가 이음새 배치에 적합한 위치인 경우, 볼트 이음 모퉁이를 사용한다. 이미 테이프오프(분기점), 구간 간 전환, 또는 유지보수용 분리점이 필요한 모퉁이는 그 자체로 이음새가 있어야 하는 곳이다.

전류밀도 또는 인클로저 형상 때문에 이음새를 사용할 수 없고 비틀기 위한 공간이 없는 경우, 판재에서 모퉁이를 프로파일링(가공)한다.

순서가 중요하다. 목록의 각 단계 아래로 갈수록 부품, 공정 또는 스크래프가 추가되므로, 하단부터 시작하기보다는 상단에서 하단으로 진행하는 것이 바람직하다.

설계 검토에서의 반영

대부분의 측면 절곡 문제는 소재가 작업장에 도착하기 훨씬 전에 결정된다. 160 × 10 소재에 대해 잘못된 면에 90° 모퉁이, 100mm 반지름으로 3D에 그린 경로는 더 많은 톤수로 해결할 제작 문제가 아니다. 어떤 양의 힘을 가해도 내측면이 주름지지 않고는 생산할 수 없는 형상이다.

비용 효율적인 개입은 설계 검토 시 세 가지 수치를 확인하는 것이다: 소재 폭 대비 기계의 측면 가공 능력, 안쪽 반지름 대비 소재 폭, 폭 대비 두께. 세 가지 중 두 가지가 기준 미달이면 경로를 변경해야 한다. EMAC-BB-H12와 같이 3D 및 2D 형상을 직접 읽는 기계는 이 검사를 자동화하기 쉬우며, 절곡 목록이 이미 파일에 있고 가공 능력 범위가 이미 제어기에 저장되어 있기 때문이다.