Bara bükmede geri yaylanma telafisi

Bir atölyeye 90°'lik bir bara bükümünün neden 88,4° ölçüldüğünü sorun, size genellikle "geri yaylanma" denecektir. Bu, etkinin adını koyar. Takımı mı, programı mı yoksa malzemeyi mi değiştirmeniz gerektiğini söylemez ve bu konuda yapabileceğiniz yalnızca bu üç şey vardır.

Geri yaylanma her şeyden önce aritmetiktir. Belirleyici bağıntı onlarca yıldır şekillendirme literatüründedir, malzeme sabitleri yayımlanmıştır ve öngörünün etrafındaki artık saçılma, tam olarak bir telafi tablosunun soğurmak için var olduğu şeydir. Aşağıdaki metin problemi atölyede karşılaştığınız sırayla işliyor: ne geri geliyor ve neden, hangi malzeme değerleri bunu belirliyor, ilk tahmini nasıl alırsınız, o tahmin nerede güvenilir olmaktan çıkar ve bir CNC bükme makinesi bütün bunları operatörün hiç düşünmek zorunda kalmadığı bir tablo aramasına nasıl dönüştürür.

Ne geri geliyor ve neden

Bir barayı bükün: dış lifler çekiye, iç lifler basıya girer. Aralarında, gerilmenin hiç akmaya ulaşmadığı bir çekirdek vardır. Kesitteki her lif, akmış olanlar da dâhil, hâlâ elastik bir şekil değiştirme bileşeni taşır. Zımbayı serbest bırakın ve o elastik bileşen geri alınır. İç moment sıfıra dönene kadar bara açılır.

Geri yaylanma, bilerek uyguladığınız şekil değiştirmenin elastik kısmının geri çıkmasıdır. Plastik kısım kalır. İkisi arasındaki oran, kaybettiğiniz açıyı belirler. Bu bir malzeme kusuru ya da bir makine arızası değildir; ama ikisi olarak da raporlanır.

Bu çerçeve hemen işe yarar. Kesitin akmayı geçen kısmını artıran her şey geri yaylanmayı azaltır. Belirli bir eğrilikte depolanan elastik şekil değiştirmeyi artıran her şey onu artırır. Her iki kaldıraç da denklemde açıkça görünür.

Onu hareket ettiren oranlar

İki oran belirleyicidir ve üçüncü bir değişken ikincisinden türer.

Akma dayanımının elastisite modülüne oranı (σy/E). Bir malzeme, akmaya başlamadan önce σy/E kadar elastik şekil değiştirme depolar. Akma dayanımını yükseltin, kesitin her yerinde geri alınabilir şekil değiştirmeyi yükseltmiş olursunuz. Modülü yükseltin, düşürmüş olursunuz; çünkü daha rijit bir malzeme aynı gerilmeye daha az şekil değiştirmeyle ulaşır. Bakırın modülü ne yaparsanız yapın 120 kN/mm² civarında kalır, dolayısıyla σy/E uygulamada bir temper değişkenidir. Sert bakır, aynı geometride yumuşak bakırın kabaca dört katı geri yaylanır.

İç yarıçapın kalınlığa oranı (R/t). Büyük R/t'de büküm yumuşaktır, plastik bölge her yüzeyde ince bir kabuktur ve elastik çekirdek baskındır. Küçük R/t'de plastik bölge neredeyse nötr eksene kadar ulaşır ve barayı geri çekecek elastik malzeme çok az kalır. Geri yaylanma R/t ile birlikte tek yönlü artar ve hızlı artar. R/t = 2'den R/t = 8'e geçmek açı kaybını kabaca dörde katlar.

Kalınlık, kendi başına değil bu ikinci oran üzerinden devreye girer. Sabit bir kalıp yarıçapında daha kalın bir baranın R/t'si daha küçüktür, dolayısıyla daha az geri yaylanır. Bu insanları yanıltır. Kalın barayı açıda tutmanın daha zor olduğunu varsayan operatörler kuvvet ile geri yaylanmayı karıştırıyorlar: 20 mm'lik bir kalıp üzerindeki 16 mm'lik bir bara, üç katı pres kuvveti istese de aynı kalıptaki 6 mm'lik bir baradan ölçüsel olarak daha uysaldır. Pres kuvvetinin kendisi için bara bükme kuvveti hesaplayıcısı bunu bara kesitinden ve kalıp ağzından boyutlandırıyor.

Geri yaylanma denklemi

Kalpakjian ve Schmid'in verdiği ve şekillendirme literatüründe tekrarlanan biçimiyle standart kapalı form bağıntı şudur:

Ri / Rf = 4 (Ri·σy / E·t)³ − 3 (Ri·σy / E·t) + 1

burada Ri yük altındaki iç yarıçap, Rf serbest bırakıldıktan sonraki iç yarıçap, σy %0,2 akma dayanımı, E elastisite modülü ve t bara kalınlığıdır.

Sonucun tamamını parantez içindeki grup taşır. Ona x diyelim:

x = (Ri/t) × (σy/E)

böylece bağıntı K = 4x³ − 3x + 1 hâline gelir; burada K geri yaylanma katsayısıdır. Kullanmadan önce iki mantık kontrolü. Birincisi, K 1'in biraz altında çıkmalıdır; çünkü geri yaylanma yarıçapı her zaman açar, hiçbir zaman kapatmaz. İkincisi, bakır için x 10⁻³ mertebesindedir, dolayısıyla küpteki terim doğrusal terimden altı büyüklük mertebesi küçüktür ve ölçebileceğiniz hiçbir şeye katkı vermez. Uygulamada K ≈ 1 − 3x'tir. Bu formülün yayımlanmış birkaç versiyonunda işaretler yer değiştirmiştir ve size K > 1 verir. Böyle olursa yanlış olan malzeme değil, formüldür.

Aynı katsayı açıları da çevirir. Nötr eksen yay uzunluğu elastik geri dönüş boyunca korunur, dolayısıyla Riθi = Rfθf olur; bu da K = θf/θi verir. Tek bir sayı iki işi birden görür. Hedef açı θf'ye oturmak için şu açıya bükün:

θi = θf / K

Hangi sayılar giriyor

Modül. Copper Development Association'ın bara rehberliği yüksek iletkenlikli bakır için 116 ile 130 kN/mm² arasında bir elastisite modülü verir ve kendi kiriş sehimi örneklerinde 124 × 10³ N/mm² kullanır. Bu yayılım özensizlik değildir. Bakır kristal düzeyinde elastik olarak anizotropiktir ve soğuk haddeleme bir doku geliştirir; dolayısıyla haddelenmiş bakır sacın düzlem içi modülü, ne kadar çok işlendiğine bağlı olarak yöne göre yaklaşık %7 değişir. Bunge'nin soğuk haddelenmiş bakır sac üzerindeki ölçümleri, sac normali simetri ekseni olmak üzere, açısal değişimi yaklaşık bu değerde veriyor.

Geri yaylanma hesabı için pratik sonuç ölçülüdür. Aşağıdaki çözülmüş örneği 116 ve 130 kN/mm²'de yeniden hesaplamak, gereken telafi bükmeyi 0,85°'den 0,75°'ye kaydırır; bu da zaten bir derecenin altında olan bir sayı üzerinde yaklaşık %12'lik bir yayılımdır. 124 kN/mm² kullanın ve farkı telafi tablosunun soğurmasına bırakın.

Dayanım. Tahminlerin çoğunun yanlış gittiği yer burasıdır. Denklem çekme dayanımını değil akma dayanımını ister; EN 13601 ise temperleri çekme dayanımıyla tanımlar. R220, 220 ile 260 N/mm² arasını kapsar; R240, 240 ile 300 arasını; R290, 290 ile 360 arasını. Bunlardan herhangi birini geri yaylanma denklemine verirseniz iki kat ya da daha fazla fazla tahmin edersiniz.

Haddehane teknik veri sayfalarının Cu-ETP için bu temperlerin yanında yayımladığı akma dayanımları genel olarak şöyledir: R220'de Rp0.2 en çok 140 N/mm², R240'ta en az 180 N/mm², R290'da en az 250 N/mm². Bara kesitli bakır için CDA değerleri yumuşak uçta daha da düşüktür: tam tavlanmış malzeme için 50–55 N/mm², yarı sert için 170–200 N/mm².

R220 durumu kendi başına bir uyarıyı hak ediyor. Şartname akma dayanımına bir tavan koyar, taban değil. Düzgün yumuşak tavlanmış bir bara 55 N/mm²'de dururken, aynı tanımla satılan başka bir bara 140'a yakın durabilir. Bu, ikisi de uygun olan iki teslimat arasında geri yaylanmada 2,5 katlık bir fark demektir. Geçen çeyrek işe yarayan bir yumuşak bakır ofset tablosunun bu çeyrek kaymasının en yaygın tek nedeni budur ve hiçbir makine kalibrasyonu bunu düzeltmez. Malzeme sertifikasında ölçülmüş akma dayanımı isteyin ya da her rulo için ilk numunede karakterizasyon yapın.

Çözülmüş bir örnek

R240 yarı sert Cu-ETP'den 80 × 10 mm'lik bir barayı, 20 mm zımba yarıçapı üzerinde yatay (yassı) olarak 90° büktüğünüzü düşünün; R/t = 2 olur.

x  = (Ri/t) × (σy/E) = 2 × (180 / 124 000) = 0,00290
K  = 4(0,00290)³ − 3(0,00290) + 1 = 0,9913
Rf = 20 / 0,9913 = 20,18 mm
θi = 90 / 0,9913 = 90,79°

90°'ye oturmak için 90,8°'ye bükün ve iç yarıçapın 20 mm'den yaklaşık 20,18 mm'ye açılmasını bekleyin. Bu yarıçap değişimi küçüktür ama hiç değil: açınım boyunu kaydırır, dolayısıyla takım yarıçapından hesaplanmış bir büküm payı, çok bükümlü bir parçada birkaç onda bir milimetre kısa kalır.

Tempere göre tipik telafi bükme

Aşağıdaki tablo aynı hesabı, pano işlerinde karşınıza çıkan temper ve R/t bileşimleri boyunca çalıştırıyor. Telafi bükme, nominal 90°'lik bir bükümde komut verilecek ek açıdır; E = 124 kN/mm²'de ve R220, R240 ile R290 için sırasıyla 60, 180 ve 250 N/mm² akma dayanımlarında hesaplanmıştır.

Bunlar üretim ayarları değil, ilk numune başlangıç noktalarıdır. Dört çekince geçerlidir ve her biri, iki ondalık basamağın ima ettiği hassasiyetten büyüktür.

R220 sütunu 60 N/mm²'de tam yumuşak bir bara varsayar. 140 N/mm²'lik şartname tavanında yeniden hesaplayın; R/t = 2 değeri 0,26°'den 0,61°'ye yükselir. R220'yi akma dayanımı şartı koymadan satın alırsanız, o aralığın tamamını satın almışsınız demektir.

Model bakırı elastik ve tam plastik olarak ele alır. Bakır büküm boyunca pekleşir, dolayısıyla plastik bölgedeki malzeme başladığından daha güçlü biter ve modelin izin verdiğinden daha fazla elastik şekil değiştirme depolar. Öngörü bir tabandır.

Model, şekillenen yarıçapın takım yarıçapı olduğunu varsayar. Bu, kalıp dibine bükmede ve ezerek bükmede geçerlidir. Havada bükmede geçerli değildir ve fark, kendi bölümünü hak edecek kadar büyüktür.

Kesite haddelenmiş ya da çekilmiş yerine dilinmiş levhadan temin edilen bara, boyunca farklı bir doku ve farklı düzlem içi özellikler taşıyabilir. Ofset tablosunda onu ayrı bir malzeme olarak ele alın.

Havada bükme neden daha çok geri yaylanır

Havada bükme, barayı bir kalıp ağzı üzerinde, zımba kalıp dibine hiç inmeden şekillendirir. Bara yalnızca zımba burnuna ve iki kalıp omzuna temas eder, başka hiçbir yere; dolayısıyla strok sırasında aldığı yarıçapı zımba değil kalıp ağzı belirler. Şekillenen bu yarıçap tipik olarak zımba burnu yarıçapının birkaç katıdır; bu da şekillendirme sırasındaki etkin R/t'nin, takımdan varsaydığınız R/t'nin birkaç katı olduğu anlamına gelir. Yukarıdaki tabloda R/t'yi 2'den 8'e itin: yarı sert bakır 0,79°'den 3,25°'ye çıkar. Havada bükülen bakırın hesaba göre neden yanlış davrandığının açıklamasının tamamı budur.

Kalıp dibine bükme, zımbayı kalıbın içine kapatır, böylece bara takım geometrisini almaya zorlanır. Şekillenen yarıçap o zaman zımba yarıçapıdır, model geçerlidir ve geri yaylanma tabloya yakın bir değere düşer. Bedeli kuvvettir: kalıp dibine bükme, aynı kesit için genellikle havada bükme pres kuvvetinin beş ila altı katı olarak verilir.

Ezerek bükme (coining), zımba burnunu malzemenin içine sürer; böylece elastik çekirdek dâhil bütün büküm bölgesi akmayı geçer. Geriye elastik çekirdek kalmadığı için geri alınacak neredeyse hiçbir şey yoktur ve geri yaylanma sıfıra yaklaşır. Pres kuvveti kalıp dibine bükmenin epeyce ötesine çıkar ve bu, 10–20 mm kalınlığındaki bara kesitlerinde hızla masaüstü bir makinenin verebileceğini aşar.

CNC bara bükme kafalarının çoğu serbest havada bükmeden çok kalıp dibine bükmeye yakın çalışır, çünkü bara kalıpları evrensel V kalıplar değil, eşleşen setlerdir. Bara geri yaylanmasının ince sac için verilen beş ila on beş derece yerine genellikle bir ila üç derece bandına oturmasının ve iyi kurulmuş bir ofset tablosunun uzun süre geçerli kalmasının nedeni budur.

Geri yaylanma telafisi diye satılan üç mekanizma

Makine literatürü bunları sürekli birbirine karıştırır. Neyi ve ne zaman ölçtükleri bakımından farklıdırlar.

Malzeme, kalınlık, temper ve takıma göre indekslenmiş ofset tabloları

Temel yöntem. Kontrol, fiziğin önemli dediği dört değişkene göre indekslenmiş bir tablo tutar: alaşım ve temper, kalınlık, takım seti ve hedef açı. Operatör ya da bir öğretme çevrimi bir numune büker, ölçer ve kontrol, komut verilen açı ile elde edilen açı arasındaki farkı saklar. O bileşim bir sonraki çağrıldığında kontrol, hareket etmeden önce saklanan ofseti ekler.

Bu açık çevrimdir. Önündeki bara hakkında hiçbir bilgi taşımaz; yalnızca geçen sefer önünde duran bara hakkında bilgi taşır. Üretimin çoğu bununla yürür, çünkü tek bir temperin tek bir rulosu içinde baradan baraya değişim küçüktür. Malzeme tablonun altından değiştiğinde başarısız olur; yukarıda anlatılan R220 sorunu budur.

Kilit disiplin tablo hijyenidir. "Bakır 10 mm"e karşı saklanan bir ofset değersizdir. "Cu-ETP R240, 10 mm, kalıp R20, 90°, rulo partisi 4471"e karşı saklanan bir ofset kullanılabilir bir mühendislik kaydıdır. Geometriyi doğrudan bir 3D ya da 2D dosyadan okuyan makineler — EMAC-BB-H12 bunu yapıyor — bu anahtarı tasarım sisteminden taşıyabilir; bu da tablo bozulmalarının çoğunun olduğu elle aktarım adımını ortadan kaldırır.

İlk numune ölçümü

Açık ve kapalı çevrim arasındaki köprü. Bir partinin ilk parçası tablo değerine bükülür, makine dışında bir açıölçer ya da CMM ile ölçülür ve parti çalışmadan önce ofset düzeltilir. Ucuzdur, her yerde uygulanabilir ve statik bir tablonun yakalayamayacağı malzemeden malzemeye kaymayı yakalar.

Parti başına bir parçaya ve bir ölçüm çevrimine mal olur. Ölçümü değil, kayıt tutmayı otomatikleştirin. Çok sayıda parça numarası olan kısa serilerde o çevrim zaman bütçesine hâkim olur ve süreç içi ölçüm bedelini orada hak eder.

Strok sırasında kapalı çevrim açı ölçümü

Kontrol, bara hâlâ takımın içindeyken kanat açısını ölçer. Abkantlarda bu optik olarak yapılır: kanadın üzerine bir lazer çizgisi düşürülür ve bir kamerayla okunur; bu sistemler için yayımlanmış hassasiyetler 0,1° ile 0,15° bölgesindedir. Sıra şöyledir: yük altında hedefe yaklaş, bükümü boşaltacak kadar koçu geri al, gevşemiş açıyı ölç, bu belirli bara için geri yaylanmayı hesapla, sonra ölçülen miktar kadar özgün derinliğin ötesine yeniden in.

Bu, tam anlamıyla kapalı çevrimdir. Tek tek iş parçasında kalınlık değişimini, temper değişimini ve haddeleme yönü etkilerini, hiçbir ön bilgi gerekmeden telafi eder. Aynı zamanda en pahalı seçenektir, her büküme bir ölç-ve-dön çevrimi ekler ve kanadı görebilmek ister; bir bara kalıbı ise size bunu her zaman bırakmaz.

Bara için pratik melez çözüm, bakımı yapılan bir ofset tablosu artı disiplinli ilk numune doğrulamasıdır; süreç içi ölçüm ise çok çeşitli işler ya da sertifikalarına güvenmediğiniz malzemeler için saklanır.

Makine teknik özelliğinin oturduğu yer

Bir bükme makinesi veri sayfasındaki iki sayı geri yaylanmayla ilgilidir ve bunlar aynı şey değildir.

Tekrarlanabilirlik, makinenin kendi sonucunu ne kadar yakından tekrarladığıdır. EMAC-BB-S12 saf servo kafa ve hibrit hidrolik kardeşi, 200 × 16 mm kapasite üzerinde ±0,1° bükme hassasiyetiyle belirtilmiştir. Bu değer, koç konumunun, enkoderin ve gövde rijitliğinin aynı komutun aynı açıyı üretmesine yetecek kadar tutarlı olduğunu söyler. O açının istediğiniz açı olup olmadığı hakkında hiçbir şey söylemez.

Geri yaylanma telafisi, komut verilen açı ile istenen açı arasındaki farkı kapatır. Bu kafalardaki elektronik geri yaylanma telafisi ofset tablosu mekanizmasıdır: kontrol her malzeme ve takım bileşimi için bir düzeltme saklar ve bunu otomatik uygular. İki değer bir arada anlam kazanır. Telafi sizi hedef açıya oturtur; ±0,1° tekrarlanabilirlik ise partinin geri kalanında sizi orada tutar.

Mükemmel tekrarlanabilirliği olan ve telafisi olmayan bir makine beş yüz özdeş yanlış parça yapar. Telafisi olan ve tekrarlanabilirliği kötü olan bir makine hedefe ortalanır ve etrafına saçılır. İkisine de ihtiyacınız var. Makineleri karşılaştırırken, verilen bir "hassasiyet" değerinin ikisinden hangisine ait olduğunu sorun; çünkü satıcılar bu konuda tutarsızdır.

Ayakta kalan bir ofset tablosu kurmak

Birkaç alışkanlık, bir yıl geçerli kalan tabloları her ay yeniden kurulması gereken tablolardan ayırır.

Malzemeyi stok tanımına göre değil, malzeme sertifikasına göre kaydedin. Sertifika temper tanımını ve istediyseniz ölçülmüş akma dayanımını taşır. Bükme davranışı sertifikayı izler.

Takım başına bir ofset yerine açı başına bir ofset saklayın. Derece cinsinden geri yaylanma, aynı takım için büküm açıları boyunca sabit değildir; çünkü geri dönüşün biriktiği yay değişir. 90°'lik büküm için 1,2° tutup bunu 30°'lik bir büküme uygulayan bir tablo, 30°'de yanılacaktır.

Rulo değiştiğinde, tedarikçi değiştiğinde ve takım yeniden taşlandığında doğrulamayı tekrarlayın. Yeniden taşlanmış bir kalıbın burun yarıçapı başladığından büyüktür; bu da R/t'yi ve geri yaylanmayı yükseltir.

Yatay (yassı) ve dikey (yan) ofsetleri ayrı tutun. Farklı plastik bölgeler, farklı kısıtlar; sayılar birbirine aktarılmaz — dikey ve yatay bara bükme yazısının ortaya koyduğu gibi.

Geri yaylanmayı ve minimum yarıçapı tek bir karar olarak ele alın. İkisini de temper belirler ve aynı yönde belirler: en az geri yaylanan temper, en az çatlayan temperdir; bu yüzden pek çok bükme sorunu satın alma sorununa dönüşür. Bakır temperi ile minimum bükme yarıçapı arasındaki ilişki R/t'nin tabanını belirler; bu yazı ise hangi R/t'de karar kılarsanız kılın telafiyi belirler. İkisi de malzeme sertifikasının aynı satırından okunur ve ikisi de aynı bara bükme süreç kararının içinde durur.