Zapis płaskości, prostoliniowości i skręcenia po obróbce

Rysunek wymagający, aby "pręt był płaski", niczego nie precyzuje. Słowo to obejmuje trzygeometrycznie odrębne cechy, z różnymi przyczynami, różnymi metodami pomiaru i różnymi wartościami osiągalnymi. Spory w trakcie odbioru materiału wynikają najczęściej z niejasności, którą cechę miał na myśli zamawiający.

Płaskość to właściwość powierzchni: każdy punkt musi leżeć między dwiema równoległymi płaszczyznami oddalonymi o wartość tolerancji. Nie definiuje ona kierunku błędu.

Prostota to właściwość linii, krawędzi lub osi pręta. W przypadku pręta prostokątnego dzieli się na dwie. Wygięcie (łuk) to krzywizna w kierunku grubości, powodująca chwianie się pręta, gdy jest położony na płaskiej powierzchni. Skośność (łuk) to krzywizna w kierunku szerokości, sprawiająca, że pręt wygląda na bananowy, gdy jest położony płasko. Pręt może wykazywać znaczne wygięcie bez skośności lub odwrotnie.

Skręt to obrót przekroju wzdłuż osi podłużnej, tak że końce nie leżą w tej samej płaszczyźnie. Jest to jedyna z trzech cech, której nie można stwierdzić, kładąc pręt na stole i patrząc wzdłuż niego. Najczęściej ujawnia się ona podczas montażu.

Żadna z tych właściwości nie ma sensu bez podania długości odniesienia. "Skośność 2 mm" nie jest specyfikacją. "Skośność maksymalnie 2 mm na dowolnym odcinku 1000 mm" jest specyfikacją.

Co już dała huta

Przed rozważeniem wpływu obróbki należy ocenić stan wejściowy materiału. Norma ASTM B187/B187M dla prętów, szyn i kształtowników miedzianych definiuje prostotę w Tabeli 10 jako maksymalną głębokość łuku mierzoną na zadeklarowanej długości:

• Pręty ogółem: 1/4 cala [6 mm] na 60 cali [1500 mm]
• Pręty prostokątne półtwarde, o grubości 3 do 15 mm i szerokości 50 do 150 mm: 1/8 cala [3 mm] na 96 cali [2400 mm]
• Druty: 1/2 cala [13 mm] na 120 cali [3000 mm]
• Kształtowniki: 1/2 cala [13 mm] na 72 cala [1800 mm]

Metoda pomiaru jest równie ważna jak wartość. Norma wymaga ułożenia pręta na płaskiej stołowej, tak aby odchylenie od prostoty było poziome, oraz zmierzenia maksymalnej głębokości łuku za pomocą stalowej linijki i kątownika z dokładnością do 1/32 cala [0,8 mm]. Pomiary poziome eliminują wpływ grawitacji. Odcinek o długości 3 m z pręta miedzianego 100 × 10 mm waży 27 kg i będzie się uginał o kilka milimetrów pod własnym ciężarem, jeśli zostanie zmierzony pionowo na końcach; to ugięcie nie jest cechą pręta.

Skośność 2,4 mm na odcinku 2,4 m w stanie dostawy jest znaczną wartością, przekraczającą oczekiwania większości Monterów. Jeśli tolerancja części gotowej jest węższa niż tolerancja wejściowa, proces musi usuwać błędy, a nie je zachowywać, i musi to być uwzględnione w projektowaniu.

Jak dziurkowanie powoduje wygięcie i skośność

Dziurkowanie nie usuwa materiału w sposób neutralny. Tworzy pole naprężeń resztowych wokół każdego otworu, a suma tych pól odkształca pręt.

Dwa mechanizmy są aktywne. Wokół samego otworu materiał jest wciągany do wewnątrz i w dół, gdy pancerz wchodzi, umieszczając strefę wejścia w ściskaniu, podczas gdy materiał jest wypychany przez twarz wyjścia podczas pękania, umieszczając tę strefę w rozciąganiu. Gdy komponent rozciągający dominuje, pręt się wygina. Ten efekt jest lokalny: silnie dziurkowany region wygnie się, podczas gdy niedziurkowany region tego samego pręta pozostanie płaski, dlatego wygięcie często pojawia się jako kanci zamiast gładkiego łuku.

Drugim mechanizmem jest skok. Gdy pancerz napędza w dół, pręt ugina się w otwór matrycy. Górna powierzchnia przechodzi w ściskanie, a dolna w rozciąganie, a plastyczny składnik tego odkształcenia nie powraca.

Cztery czynniki pogarszają te efekty i wszystkie są kontrolowalne. Gęstość otworów ustawia skumulowane naprężenia i pochodzi z projektu. Grubość zwiększa zawinięcie i siłę, a siła to ta, która odkształca otaczający materiał. Stan narzędzia jest najczęstszym praktycznym czynnikiem: tępy pancerz wymaga materialnie większej siły niż ostry i produkuje więcej zawinięcia, co zazwyczaj tłumaczy, dlaczego pręt nagle zaczął schodzić z maszyny wygięty, gdy wcześniej tak nie było. Luź, gdy jest ciasny, podnosi siłę i zwiększa wygięcie. Ta ostatnia zmienna wpływa również na żywotność narzędzi i jest omawiana w luź pancerz-matryca dla miedzianych i aluminiowych szyn prądowych.

Przegięcie, odrębne od wygięcia, bierze się z asymetrii w kierunku szerokości. Wzorzec otworów wzdłuż jednej krawędzi szerokiego pręta umieszcza strefę naprężoną poza osią neutralną, powodując zakrzywienie pręta w płaszczyźnie. Wzorce symetryczne względem osi w largely unikają tego, co wspiera standardowe pozycje otworów w DIN 43673-1.

Poza ostrymi narzędziami i prawidłowym luzem, dwa środki zaradcze mają zastosowanie. Kontroluj ciśnienie ściągacza lub stopki dociskowej: utrzymuje pręt płasko podczas cięcia, ale na miękkiej miedzi nadmierne ciśnienie samo w sobie wygnie pręt, a jego zmniejszenie jest有时 solutions. Sekwencjonuj otwory, aby rozłożyć pracę, zamiast kończyć jeden koniec przed rozpoczęciem drugiego, co sterowanie CNC może osiągnąć, jeśli gniazdowanie jest skonfigurowane odpowiednio.

Jak cięcie nakrzyż powoduje skręt

Nożyca gilotynowa nie ciągnie na całej szerokości jednocześnie. Górne ostrze jest ustawione pod kątem nachylenia, tak że cięcie postępuje z jednej strony do drugiej, utrzymując siłę w zarządzalnym zakresie. Ten postęp para sił działa na odcięty kawałek, powodując jego obrót.

Kąt nachylenia jest dominującą zmienną. Większy kąt zmniejsza siłę cięcia i zwiększa skręt; mniejszy kąt ma odwrotny efekt. Tam, gdzie kąt nachylenia jest regulowany, prawidłowe ustawienie to najmniejszy kąt, który nadal dokonuje cięcia. Używanie tego samego kąta dla pręta 6 mm i 16 mm gwarantuje nadmierny skręt na cieńszym materiale.

Współczynnik kształtu determinuje, czy skręt jest widoczny. Producenci nożyc często podają minimalną szerokość 10 do 15 razy grubość materiału, zanim odcięty pasek będzie leżeć płasko. Szyna prądowa przycięta do długości jest szeroka w stosunku do swojej grubości, więc skręt pojawia się jako mały skręt na końcinie cięcia, a nie jak korkociąg. Na wąskim pręcie, takim jak 20 × 10 mm, stosunek wynosi 2

i skręt jest wyraźny.

Dwa inne błędy nożyc powodują zniekształcenie zamiast skrętu. Luź ustawiony zbyt szeroko pozwala materiałowi zwijać się i składać nad dolnym ostrzem przed pęknięciem, produkując duży naddatek i wygięty element. Tępe ostrza kruszą przed cięciem, wpychając naprężenia w element i wygięcia go w dół po oddzieleniu. Oba są diagnozowane przez badanie powierzchni cięcia pod kątem nadmiernego zawinięcia i krótkiego pasa polerującego. Przegląd procesu cięcia omawia geometrię.

Jak gięcie powoduje zniekształcenia

Gięcie jest celowym odkształceniem. Niezamierzony efekt występuje wokół gięcia.

Przy gięciu na płasko zewnętrzne włókno się rozciąga, a wewnętrzne kompresuje. Ponieważ odkształcenia te nie są równe, symetria przekroju uzyskuje niewielkie wypłaszczenie, a profil staje się lekko wklęsły na szerokości w pobliżu gięcia. Sprężystość pogarsza sprawę: belka rozluźnia się po wycofaniu stempla, a nieskompensowana sprężystość powoduje nieprawidłowy kąt wewnętrzny i odkształcenie ramienia.

Szczególnym przypadkiem do monitorowania jest otwór w pobliżu tangenty gięcia. Materiał wokół otworu jest wciągany do strefy gięcia, otwór staje się owalny, a jego pozycja ulega przesunięciu. Otwory montażowe powinny być utrzymywane w odległości co najmniej dwóch grubości materiału od tangenty, a tam, gdzie projekt wymusza bliższe położenie, otwór powinien być wykonywany po gięciu, a nie przed nim.

Prawidłowy pomiar

Belkę należy podpierać w trzech punktach na płaskiej powierzchni odniesienia, takiej jak płytka granitowa lub stół maszyny zweryfikowany krawędziarką, zamiast na całej długości na nieznanej powierzchni.

Dla płaskości powierzchni należy ułożyć krawędziarkę na powierzchni w kilku orientacjach i odczytać szczelinę za pomocą czujników szczelinowych lub przesuwać czujnik zegarowy na wysokościomierze. Należy zapisać najgorszy odczyt oraz długość, na jakiej został on wykonany.

Dla wygięcia i wypłaszczenia należy stosować metodę ASTM B187: belka na równym stole z odchyleniem od prostoliniowości leżącym poziomo, krawędziarka wzdłuż badanej krawędzi, maksymalna głębkość łuku odczytywana czujnikami szczelinowymi. Należy zapisać, w którym z dwóch kierunków wykonano pomiar. Raportowanie "wygięcia" tam, gdzie mierzono wypłaszczenie, jest najczęstszym błędem pomiarowym przy obróbce szyn miedzianych.

Dla skrętu należy zacisnąć jeden koniec płasko na płytce pomiarowej i zmierzyć szczelinę pod każdym z dwóch narożników na końcu wolnym. Skręt to różnica tych szczelin podzielona przez szerokość belki, raportowana jako kąt lub jako milimetry na metr. Należy podać długość: 0,5 mm skrętu na 300 mm i 0,5 mm na 3000 mm nie są porównywalne.

W przypadku, gdy którakolwiek z tych właściwości podlega badaniu odbiorczemu, długość referencyjna i warunek podparcia powinny być określone w specyfikacji obok wartości numerycznej.

Co jest realnie osiągalne

Poniższe wartości są wskaźnikowymi wartościami planistycznymi, a nie gwarancjami i zakładają ostre narzędzia w dobrym stanie. Podane specyfikacje maszyn są wartościami opublikowanymi.

Dokładność kątowa przy gięciu jest osobną specyfikacją i nie powinna być mylona z płaskością. Giętarko-dziurkarka servo utrzymująca ±0,1° kąta gięcia nie dostarcza informacji, czy ramię jest płaskie, a oba parametry wymagają określenia w specyfikacji, jeśli oba są krytyczne.

Gdzie nakłady dają się we znaki

Rozważ trójfazowy układ stosowany: cztery szyny o wymiarach 100 × 10 mm z miedzi, ułożone na izolowanych podpierach, w odległości 2 m między połączeniami, przykręcone na każdym końcu do przylegającej sekcji.

Każda szyna posiada pewną wypukłość (przegięcie), a kierunek jest losowy od szyny do szyny. W normowym limicie ASTM wynosi ona około 2,5 mm na odcinku 2 m. Dwie szyny z przeciwnymi przegięciami tworzą szczelinę o szerokości kilku milimetrów na powierzchni styku. Śruby zepną ją, ponieważ miedź jest podatna na odkształcenia, a śruba M12 łatwo wygina szynę o grubości 10 mm. W efekcie połączenie jest już poddane naprężeniom zginającym, ciśnienie styku na powierzchni nie jest jednorodne, a efektywna powierzchnia styku jest mniejsza niż w projekcie.

Jest to problem wzrostu temperatury, a nie estetyczny. Opór połączenia jest określany przez rzeczywistą powierzchnię styku, a norma IEC 61439 ustala limity: 105 K dla gołych szyn miedzianych i 70 K na zaciskach przeznaczonych do podłączenia zewnętrznych przewodów. Połączenie przykręcone przez wygiętą szynę rozpoczyna pracę z mniejszą powierzchnią styku niż zakłada projekt i traci ją dalej w wyniku cykli termicznych. Jeśli projekt jest już bliski swojemu limitowi nośności prądowej w miejscu połączenia, ten zapas nie jest dostępny.

Nakładają się również tolerancje pozycji otworów. Wygięta szyna ma wzór otworów na łuku, więc nawet idealnie wypunchowany wzór jest przesunięty w stosunku do prostej szyny czołowej. Śruby przechodzą, ponieważ otwory montażowe mają duży luz. Połączenie jest wstępnie naprężone. Nakładają się tolerancje grubości w trzecim kierunku: cztery szyny na fazę w stosie, każda na dolnej granicy tolerancji, zmieniają łączną wysokość stosu, a tym samym długość śrub zaciskowych i wysokość dystansów. To obliczenie powinno być wykonane raz dla konfiguracji standardowej, a nie na placu budowy.

Kiedy prostowanie jest uzasadnione

Prostowanie jest uzasadnione, gdy pozostaje wygięcie resztkowe lub skręt przekraczający to, co złącze może wchłonąć bez wstępnego naprężania, lub gdy równość powierzchni czołowej sama jest poza specyfikacją. Nie wykonuje się go, aby szyny wyglądały lepiej w regale.

Kolejność operacji jest najczęściej błędnie interpretowaną częścią procesu. Wyrównaj materiał przed dziurkowaniem. Wyrównywanie już dziurkowanej szyny rozkłada naprężenia wokół już istniejących otworów, może odkształcić otwory w pobliżu krawędzi szyny, a na materiale o dużej twardości może pozostawić nowe pole naprężeń resztkowych, które pojawia się ponownie po następnym cyklu termicznym. Wyrównywanie wałkami rozkłada naprężenia; nie eliminuje ich.

Sprawia to, że prostowanie staje się ostatecznością w racjonalnej trasie technologicznej. Zacznij od wyrównanego materiału, utrzymuj narzędzia dziurkujące ostre i z prawidłowymi luzami na maszynie do dziurkowania i ścinania, sekwencjonuj wzór otworów, aby rozłożyć obciążenie, zmniejsz kąt nachylenia noża ścinającego tam, gdzie maszyna na to pozwala, i kompensuj sprężystość powrotną na stacji gięcia, tak aby kołnierz wylądował zgodnie z rysunkiem. Szyny wyprodukowane w ten sposób rzadko wymagają prostowania.

Tam, gdzie jest wymagane, określa się je jako krok procesu z własną miarą akceptacji, a nie pozostawia się młotkowi na stole montażowym, gdzie obecnie się to odbywa i nie jest odnotowywane.