Bakır ve alüminyum barada zımba–kalıp boşluğu

Boşluk, zımbanın kesici kenarı ile kalıbın kesici kenarı arasındaki aralıktır. Tek bir sayıdır, yanlış ayarlanması kolaydır ve barada diğer bütün takım parametrelerinden daha sık yanlış ayarlanır. Yayımlanmış rehberliğin çoğu 1–3 mm'lik sac kalıp işleri için yazılmıştır; bara ise 6–20 mm kalınlığında yumuşak, sünek ve pekleşen bakırdır. Yüzdeler aktarılabilir. Sonuçları aktarılamaz.

İki farklı tanım kullanılıyor ve aralarında iki kat fark var. Toplam boşluk, kalıp ağzı ile zımba ölçüsü arasındaki farktır. Tek taraf boşluk ise bunun yarısıdır; çevre boyunca herhangi bir noktadaki radyal aralıktır. "Bakır, %20" diyen bir tedarikçi tablosu ile %10 ile çalışan bir atölye, tıpatıp aynı takımı tarif ediyor olabilir. Bir sayıyı başka bir sayıyla karşılaştırmadan önce hangi tanıma göre verildiğini belirleyin. Bu yazıda baştan sona tek taraf değerleri kullanılıyor ve alıntılanan kaynaklar gerektiğinde bu tanıma çevriliyor.

Kesme yüzeyi size ne söylüyor

Barada delinen bir deliğin dört bölgesi vardır; bunlar delik cidarında görülür ve kesilen pulda aynadaki gibi tekrarlanır. Bunları okumak elinizdeki en hızlı teşhis yöntemidir ve hiçbir maliyeti yoktur.

Kenar yuvarlanması (rollover) zımbanın giriş yüzündedir; malzeme kesilmeden önce akar ve deliğe doğru çekilerek yuvarlak bir dudak bırakır. Derinliği boşlukla, takımın körlüğüyle ve malzemenin yumuşaklığıyla birlikte artar, dolayısıyla tek başına bir kusur değildir. Tavlanmış bakırda her zaman görülür.

Parlak bant (burnish), kenar yuvarlanmasının altındaki parlak şerittir; delik cidarının zımba yanağı tarafından sıvazlandığı bölgedir. Düz ve pürüzsüzdür ve ölçüsel olarak delik odur. Dayton Lamina'nın takım rehberliği optimum boşluğu, malzeme kalınlığının yaklaşık üçte biri kadar parlak bant ve bununla aynı hizada düzgün bir kopma düzlemi veren boşluk olarak tanımlar; bu, bara için de bir kabul kuralı olarak işe yarar.

Kopma bölgesi (fracture), geriye kalan mat ve kaba kısımdır. Açılı ilerler, çünkü çatlak zımba kenarından kalıp kenarına doğru yol alır ve bu açıyı boşluk belirler. Düz, tekdüze ve parlak bantla kesintisiz devam eden bir kopma yüzeyi, iki çatlağın buluştuğu anlamına gelir. Bütün amaç budur.

Çapak, zımbanın çıkış yüzündedir: kesilmek yerine uzayıp yırtılan son malzeme köprüsüdür. Çapak yüksekliği boşlukla, kenar aşınmasıyla ve yumuşaklıkla birlikte artar.

İki hata imzası diğerlerinden daha önemlidir. İkincil kesme bandı — yani cidarın ortalarında, aralarında bir kademe bulunan ikinci bir parlak halka — zımbadan gelen çatlak ile kalıptan gelen çatlağın aynı düzlemde buluşmadığını ve aradaki malzemenin iki kez kesilmek zorunda kaldığını söyler. Bu, boşluğun çok az olduğu anlamına gelir. İnce ve düzensiz bir çapak ile çok kısa bir parlak bandın eşlik ettiği büyük bir kenar yuvarlanması ise boşluğun çok fazla olduğunu gösterir.

Her yeni takım setinden bir pulu saklayın; üzerine malzemeyi, kalınlığı ve boşluğu yazın. Şüpheli bir pulu bilinen iyi bir pulla karşılaştırmak on beş saniye alır ve takımın yeniden taşlanması mı gerektiği yoksa boşluğun mu yanlış olduğu tartışmalarının çoğunu bitirir.

Kalınlığın yüzdesi olarak, tek taraf boşluk

Kullanılan bağıntı şudur:

c = k × t          (tek taraf boşluk, mm)
kalıp ağzı = zımba ölçüsü + 2c

burada t malzeme kalınlığı, k ise boşluk oranıdır. Bakır barada k, tek tarafta %5–12 bandındadır. %5'in altında ikincil kesmeye ve ısıl hasara girersiniz. Kalın barada yaklaşık %12'nin üzerinde ise kenar yuvarlanması ve pul kontrolü belirleyici olmaya başlar. Tek tarafta %10 civarı yaygın çalışma değeridir ve takım tedarikçilerinin çoğu yarı sert bara için bu değere yakın durur.

Band, şalt panolarında karşınıza çıkan kalınlıklar için hesaplandığında:

Yani 6 mm bakır tek tarafta kabaca 0,3–0,7 mm ister; 10 mm bakır ise bandın üst yarısında çalışıldığında kabaca 0,8–1,2 mm. Sezginiz ince sac işinden geliyorsa bu kalıp ağızları zımbanın yanında ürkütücü derecede büyük görünür. Doğrudurlar. 10 mm bakırda 13 mm'lik bir zımba için tek tarafta %10 boşluk veren kalıp 15 mm'dir ve açtığı delik 13 mm'ye yakın ölçülür; çünkü delik çapını kalıp değil, parlak bant belirler.

Yayımlanmış tablolar birbirinden ayrışıyor ve bunun bir nedeni var. Conic'in takım rehberi servo ve hidrolik preslerde bakır için 0,20–0,25 boşluk oranı verir — bu toplam değerdir, yani tek tarafta %10–12,5 — ve 3,2 mm kalınlığın üzerinde 1,4 ile çarpılması notunu düşer. Harfiyen uygulandığında bu, kalın bakırı tek tarafta %14–17'ye taşır. UniPunch bakırı yarı sert temperde kalınlığın %20'si, sert temperde %25'i olarak listeler; yine toplam değer olarak. Dayton'ın hesaplanmış boşluk çalışması, ki ince sac kalıpçılığıdır, daha da yükseğe çıkar. Bu yayılım özensizlik değil gerçek bir farktır: optimum değer takım ömrü mü, minimum çapak mı, yoksa ölçüsel tekrarlanabilirlik mi satın aldığınıza bağlıdır ve bu üçü aynı boşlukta en iyi noktasına ulaşmaz.

Boşluk çok az olduğunda

Zımbadan gelen çatlak ile kalıptan gelen çatlak, her biri kendi kesici kenarından başlar ve birbirine doğru ilerler. Boşluk doğruysa aynı düzlemde yer alır ve birleşirler. Boşluk yetersizse birbirlerini ıskalayarak yan yana geçerler ve aralarında kalan malzeme köprüsü ikinci bir olayla yırtılmak zorunda kalır. Sonuç, ikincil kesme bandı, kaba ve tutarsız bir delik cidarı ve zımbaya göre ölçüsünden küçük bir deliktir.

Takımdaki sonuçlar parçadaki sonuçlardan daha ağırdır. Bakır, kopma anından sonra zımbanın yanağı üzerine geri yaylanır; dolayısıyla dar boşlukta delik zımbanın üzerine kapanır ve her strok, dönüşte zorla sıyrılması gereken bir sıkı geçme ile biter. Sıyırma kuvveti yükselir, yanak aşınır ve uçta sürtünme ısısı birikir. Dayton'ın sahadan örnekleri tam bu mekanizmanın yol açtığı renk değişimini uç arkasında gösteriyor: zımbanın ısıl işlemi bozuluyor ve ömrü, kesici kenarı henüz aşınmadan çok önce bitiyor. Ağır durumlarda uç yorulup kopuyor.

Aşınmanın büyük bölümü kesme strokunda değil, geri çekilmede oluşur. Dayton bunu toplam zımba aşınmasının üçte ikisine kadar çıkarıyor ve bu tamamen deliğin yanağı ne kadar sıkı kavradığına bağlıdır. Bakırda boşluğu bandın alt ucunda çalıştırmaya karşı en güçlü argüman budur. Bakır yumuşaktır, dolayısıyla pres hiç şikâyet etmez. Şikâyet eden, takım masraf kalemidir.

Dar boşlukta tepe pres kuvveti de yükselir, çünkü kalınlığın daha büyük bir kısmı koparak değil kesilerek ayrılır. Kuvvet payı dar olan bir makinede bu, işteki en kalın barada koçun takılıp kalmasına giden makul bir yoldur.

Boşluk çok fazla olduğunda

Malzeme kesilmeden önce kalıbın içine doğru bükülür. Kenar yuvarlanması büyür, parlak bant kısalır, kopma bölgesi cidarın büyük kısmını ele geçirir ve çapak yüksekliği artar. Delik ölçüsünden büyük çıkar ve kenarı artık dik değildir; delik bir cıvatalı bağlantı yüzeyindeyse bunun önemi vardır.

İşletmedeki asıl arıza, pulun zımbayla birlikte yukarı gelmesidir. Boşluk arttıkça pul kalıp içinde daha gevşek oturur ve düşmek yerine geri çekilmede zımbayla birlikte yukarı çıkar. Baranın üzerine düşer ve bir sonraki delikte malzemeye gömülür ya da sıyırıcıya sıkışır. Bakırda mekanizma, yağ filmi yapışması ve bombeleşen pul ile zımba yüzü arasında oluşan vakumdur. Çelik işlerinde her zaman üçüncü suçlu olan manyetik yapışma burada söz konusu değildir.

Önlemler mekaniktir: zımba yüzünde yay baskılı bir itici pim ve yandan bir hava tahliye deliği; pulu bombeleyip kendi geri yaylanmasıyla serbest kalmasını sağlayan bir kesme açısı; ya da kısa bir kesme bileziğinin ardından pulu tırmanamayacak biçimde kavrayan dar bir boşaltmaya sahip bir kalıp. Zımbanın strok sonunda kalıba girişini 0,5–0,8 mm civarında sınırlamak da işe yarar, çünkü derin giriş dönüşte daha fazla vakum yaratır. Önlemlerin tam listesi ve her birinin ne kazandırdığı takım ömrü ve delik başına maliyet yazısında.

Kalın barada küçük delikler

Baranın, ince sac kalıpçılığında bulunmayan bir geometri sorunu vardır. M12 için geçme deliği 13 ya da 13,5 mm'dir. 10 mm barada delik çapının kalınlığa oranı yaklaşık 1,3; 12 mm barada yaklaşık 1,1'dir. Bu, güdük ve derin bir deliktir ve 3 mm sacdaki 25 mm'lik bir delik gibi davranmaz.

Çap–kalınlık oranı yaklaşık 1,5'in altına indiğinde pulun bükülüp kopması zorlaşır. Zımba yükü artar, parlak bant uzar, çapak büyür ve delik ölçüsünden küçük çıkar. Dayton'ın önerisi, delik kalınlığın 1,5 katına indiğinde nominal boşluğa tek tarafta %1 eklemek; delik çapı kalınlığa eşit olduğunda ise bu ilaveyi tek tarafta yaklaşık %4'e çıkarmaktır. 12 mm bakırdaki 13 mm'lik bir deliğe uygulandığında bu düzeltme isteğe bağlı değildir ve 6 mm'de kusursuz çalışan bir takım setinin aynı nominal yüzdeyle 12 mm'de neden bozulduğunu açıklar.

PASS Stanztechnik'in takım ömrü verileri aynı sonuca öbür uçtan varıyor: sac kalınlığının 1,5 katından küçük bir kesme detayı için düşürme katsayıları 0,6–0,8; kalınlığın 1,0 katından küçük olanlar için 0,3–0,5. Kalın barada küçük bir delik, aksi hâlde elde edeceğiniz takım ömrünün yarısı ile üçte ikisi arasında bir kısmına mal olur.

Delme kuvveti ve zımba uç geometrisinin ona etkisi

Gereken kuvvet, kesilen alan ile malzemenin kesme dayanımının çarpımıdır: F = çevre × t × τ, yuvarlak bir delik için F = π × d × t × τ. Çözülmüş örnekler ve referans kesme dayanımı değerleri, kardeş yazı olan bara delmede pres kuvvetinin belirlenmesi içinde; hesabın kendisi doğrudan bara delme kuvveti hesaplayıcısında çalışıyor.

Boşluk bu kuvvetle etkileşir; zımbanın uç geometrisi de öyle. Düz yüzlü bir zımba çevrenin tamamını aynı anda keser, dolayısıyla kuvvetin tamamı bir tepe olarak gelir ve kopma anındaki boşalma şiddetlidir. Zımba yüzüne kesme açısı taşlamak kesmeyi kademelendirir ve tepe pres kuvveti düşer; ancak kalın barada bu düşüş tanıtımların ima ettiği kadar büyük değildir. H. Weiss'in kesme açısı katsayı tablosu, 1/4 inç (6,35 mm) malzemede 1/16 inç (1,6 mm) kesme derinliği için 0,90; 3/32 inç (2,4 mm) için 0,85; 3/16 inç (4,8 mm) için 0,65 veriyor. Kalın bakırda sığ bir kesme açısı %10 kazandırır. %35 kazanmak, bara kalınlığının dörtte üçüne yaklaşan bir kesme derinliği gerektirir; bu da uzun ve kırılgan bir uç demektir.

Düz uç en yüksek tepe kuvvetini, en dik delik kenarını ve en düz pulu verir. Zımba yüzünün baştan sona eğimli taşlandığı tek yönlü kesme açısı en büyük kuvvet düşüşünü sağlar, ama zımbayı yana iter; güdük bir bara zımbasında bu yan yük kılavuza ve sıyırıcıya biner. Merkez ekseni etrafında simetrik olan çatı tipi kesme açısı yan yükleri dengeler ve en küçük delikler dışında olağan tercihtir. Delik delerken kesme açısını kalıba değil zımbaya verin: açıyı hangi eleman taşıyorsa kesmenin kendi tarafını bozar ve delinen bir delikte pul hurdadır, bara ise üründür.

Alüminyum bakır değildir, 6101 de 1350 değildir

Alüminyum iki şeyi değiştirir. Kesme dayanımı epeyce düşer ve bu düşüş barada kullanılan kaliteler arasında tekdüze değildir.

Yumuşak 1xxx iletken kaliteleri kesmede 60–80 N/mm² civarındadır; UniPunch 1100-O'yu 62 N/mm², 1100-H14'ü 76 N/mm² olarak listeler ve bu, 1350-H111 bara için doğru büyüklük mertebesidir. Alaşımlı ve ısıl işlem görmüş bara ise başka bir malzemedir. 6101-T6 için yayımlanmış kesme dayanımı yaklaşık 22 ksi, kabaca 150 N/mm²'dir; 6061-T6 ise 207 N/mm² olarak veriliyor. Presi ya da takım setini "alüminyum, 80 N/mm²" için boyutlandırıp sonra elinize 6101-T6 bara verilmesi, gerçekte ihtiyaç duyduğunuz kuvveti neredeyse ikiye katlar. Pres kuvveti hesabından önce alaşımı ve temperi netleştirin.

Alüminyum barada boşluk aynı kalınlıktaki bakırın biraz altında kalır; tipik olarak tek tarafta %8–10 dolayında, çünkü daha düşük kesme dayanımı çatlağın kolayca ilerlemesine izin verir. Alüminyumun sorunu yapışmadır. Takım çeliğine sıvanır, zımba yanağında birikir ve sonraki yüz deliği çizer. Kaplama fayda eder; PASS Stanztechnik uygun bir kaplama için 2,0–4,0 takım ömrü katsayısı veriyor — burada kastedilen genel amaçlı TiN değil, alüminyuma özgü bir kaplama kalitesi. Yağlama daha da fazla fayda eder. PASS'ın yağlamasız çalışma için düşürme katsayısı 0,4–0,6; yani alüminyum barayı kuru delmek yanlış bir tasarruftur.

Bakırın temperi de aynı biçimde önemlidir. EN 13601 kapsamında Cu-ETP bara, yumuşak tavlı R220'de 220–260 N/mm² çekme dayanımıyla, yarı sert R240'ta 240–300 ve sert R290'da 290–360 ile tedarik edilir. Bu aralıklar, bir temper için ayarlanmış bir takım setinin diğerinde optimum olmayacağı kadar açıktır.

Çapağın çizimde belirtilmesi

Bara çizimlerinin çoğu çapak hakkında hiçbir şey söylemez; sonra kalite kontrol, yazılı olmayan bir ölçüte dayanarak parçaları reddeder. Bunu düzgün biçimde belirtmenin yolu ISO 13715'tir: Teknik ürün dokümantasyonu — Tanımlanmamış biçimli kenarlar — Gösterim ve ölçülendirme, üçüncü baskı 2017.

Standart, kenarın üzerine yerleştirilen ve içinde bir işaret ile bir değer bulunan grafik bir sembol tanımlar. Anlamı işaret taşır:

• + izin verilen fazla malzemeyi, standardın taşma dediği durumu gösterir. Çapak, açıkça dış taşmanın özel bir hâli olarak tanımlanmıştır. Tek bir pozitif değer verilmesi, diğer sınırın sıfır olduğu ve dolayısıyla içe kaçmaya izin verilmediği anlamına gelir.
• − kaldırılması gereken malzemeyi, yani içe kaçmayı gösterir. Tek bir negatif değer, taşmaya izin verilmediği anlamına gelir; yani hiç çapak kabul edilmez ve kenarın kırılması gerekir.
• ± her ikisine de izin verildiğini gösterir ve yalnızca bir ölçü değeriyle birlikte kullanılabilir.

Ölçü, işaretten sonra yazılan azami sapma değeridir. Üst ve alt sınırlar alt alta yazılarak birlikte verilebilir. ISO 13715 ayrıca taşmaya veya içe kaçmaya hangi yönde izin verildiğinin gösterilmesini de düzenler; barada en çok önem taşıyan hüküm budur, çünkü cıvatalı bir bağlantının birleşme yüzündeki çapak, serbest yüzdeki çapaktan başka bir sorundur.

ISO 13715'in yapmadığı şey, hangi sayıyı yazacağınızı söylemektir. O sayı kenarın işlevinden gelir:

• Cıvatalı bağlantı yüzeyleri: çapak, birleşen iki iletkenin arasına girip onları birbirinden uzak tutar; temas alanını azaltır ve bağlantı direncini yükseltir. IEC 61439 dış iletkenlerin bağlandığı terminallerde 70 K sıcaklık artışı sınırı koyduğuna göre, bağlantı direnci kozmetik bir konu değil bir uygunluk konusudur. Çapağın hangi yüzde olacağını belirtin ve dar belirtin.
• Cıvata gövdesinin geçtiği delik cidarları: buradaki çapak montajı zorlaştırır ve cıvatayı çizebilir. Orta düzeyde bir kontrol yeterlidir.
• Bir yalıtım bariyerine ya da hava aralığına yakın kenarlar: bu bir IEC 60664-1 hava aralığı ve yüzeysel kaçak yolu sorusudur, çünkü sivri ve yükselmiş bir çapak yerel alan şiddetini artırır. Ayrıca birinin genellikle bir standardın pah kırmayı zorunlu kıldığını iddia ettiği yer de burasıdır. Hiçbiri kılmıyor. Kenar işleme, dielektrik hükümleri karşılamanın bir yoludur; kendi başına bir gereklilik değildir.

Dikdörtgen baralarda delik konumunu ve ölçüsünü, ayrıca vidalı bağlantılara ilişkin temel verileri belirleyen DIN 43673-1 delik düzenlerinde çapak şartı, düzenin bulunduğu çizimin üzerinde yer almalıdır.

Sınır, tek başına delme ile tutulamayacak kadar dar olduğunda çözüm giderek daralan bir boşluk değil, sonraki bir operasyondur. 0,5–50 mm kalınlıkta ve 100–800 mm genişlikteki barayı işleyen BND800-2 gibi bir makinede fırça ya da bantla çapak alma, tartışmayı bitirir. 0,05 mm'lik bir çapağı boşluğu daraltarak kovalamak hem zımba ömrüne hem delik kalitesine aynı anda mal olur.

Makinede ayarlanması ve kontrol edilmesi

Boşluk presin değil takım setinin özelliğidir; dolayısıyla bir delme ve kesme makinesinde zımba ile kalıp sipariş edilirken belirlenir ve takılırken doğrulanır. Etikete güvenmek yerine zımbayı ve kalıbı ayrı ayrı ölçüp boşluğu hesaplayın; yüzünden değil yanağından taşlanmış bir zımba artık üzerinde yazan ölçüde değildir. Sonra eş merkezliliği kontrol edin, çünkü tek taraf değeri çepeçevre tutmak zorundadır. 0,8 mm nominal boşlukta merkezden 0,1 mm kaçık duran bir zımba bir tarafta 0,7 mm, diğer tarafta 0,9 mm verir ve çapak gözle görülür biçimde asimetrik olur. ±0,05 mm konumlama tutan çok istasyonlu taretli bir işleme merkezinde istasyon hizası ve taretin temizliği de boşluk zincirinin parçasıdır.

Bu yerel plastik akışın baranın doğrusallığına ne yaptığı işlemden sonra düzlemsellik, doğrusallık ve burulma yazısında ele alınıyor; deliğin üretim rotasının geri kalanında nereye oturduğunu ise delme işlemi genel bakışı anlatıyor.